一种海上固定站点式油料淡水补给站系统的制作方法
一种海上固定站点式油料淡水补给站系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，属于固定式海上补给技术 领域。
【背景技术】
[0002] 南海资源的开发，需要强有力的后勤补给保障。在南海经济开发过程中，油料、淡 水的补给问题是最基本也是最重要的。而我国在南海海域的后勤补给保障能力上有待进一 步提高。一方面，我国在南海海域中，实际控制的具有综合补给能力的岛礁数量有限，而且 岛礁的陆地资源非常宝贵；另一方面，在南海的渔业生产中，便捷有效的油料淡水补给问题 尤为突出。
[0003] 我国很多在南海进行捕捞作业的的船只吨位较小，续航力、自持力相对较弱，每次 出海作业所携带的油料淡水有限，而且南海渔场距离中国大陆较远，很大一部分燃料淡水 要用在路途中，能够有效地用在渔业生产作业中的相对有限。由于地理位置上的优势，越 南、菲律宾等国的渔民能够长时间多频次的在南海中沙及南沙海域生产作业，存在感很强， 然而仅从地图上的直线距离看，我国三亚港到西沙永兴岛的距离约为180海里；到中沙黄 岩岛的距离约为468海里；到南沙的美济礁、永兴礁、曾母暗沙分别是约为560海里、561海 里和866海里，可见距离之远。所以我国渔民要不远千里从海南出发吗，经过西沙、中沙才 能到达南沙海域作业，渔业生产的成本很高，各种安全问题也得不到有效保障，每年基本上 只能组织起来一次到两次的以几千吨的油料淡水补给船为核心的大型渔业捕捞船队到南 海南沙进行渔业生产作业。同时也由于油料淡水补给问题的困扰，在南海尤其是南沙海域， 我国一些执法公务船以及小型作战舰艇不能够自由长期的巡逻执法，保卫海疆资源以及渔 民商船的安全。
[0004] 一系列的主客观因数导致了我国在南海存在感较弱的现实，尤其是在南沙群岛海 域。目前，在我国还没有专门设计一种类似于陆上加油站的能够服务于海上油料淡水补给 的固定站点式补给系统。
[0005] 从南海岛礁开发建设的角度看，在岛礁工程建设中，油料储存装置、淡水储存装置 是必不可少的。然而岛礁上的陆地资源十分宝贵，如何更合理的配置陆地资源显得非常重 要，储水储油装置可以考虑利用岛礁周边的海洋空间，这样就可以解放岛礁空间上的陆地 资源，同时也能保障岛礁上油料和淡水的供应。
【发明内容】
[0006] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种海上固定站点式油 料淡水补给站系统，补给作业过程安全便捷，既可以靠泊也可以被靠泊进行补给作业，补给 作业的防火环境优越。
[0007] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种海上固定站点式油料淡水补给站 系统，包括用于储存淡水河油料的沉箱、综合控制中心组块、浮体支架和自航补给浮体，所 述沉箱固定在海底，综合控制中心组块固定在沉箱上方，浮体支架安装在综合控制中心组 块上，自航补给浮体通过多功能拉力系缆柔性集成管与综合控制中心组块连接；
[0008] 所述综合控制中心组块包括卷扬机、与卷扬机连接的第一动力装置和为第一动力 装置提供动力的第一电源，所述多功能拉力系缆柔性集成管盘卷在卷扬机上，所述第一动 力装置与控制模块连接；
[0009] 所述自航补给浮体包含油泵、为油泵提供动力的第二电源、顶部空气管、自动伸缩 补给管架、系泊装置，所述系泊装置为一个截面为椭圆状的空心壳体，油泵、第二电源位于 系泊装置内，顶部空气管与系泊装置顶部连通，自动伸缩补给管架位于系泊装置的顶部，多 功能拉力系缆柔性集成管位于自动伸缩补给管架内，功能拉力系缆柔性集成管的一端与沉 箱连通，所述油泵通过信号线与控制模块连接。
[0010] 作为优选，所述沉箱包含淡水储存舱和油料储存舱，所述淡水储存舱有六个，沉箱 两端对称的各设置三个淡水储存舱，沉箱中部沿宽度方向依次布置三个油料储存舱，油料 储存舱与淡水储存舱和整个沉箱内壁之间均布置有空气间隔舱。
[0011] 作为优选，所述多功能拉力系缆柔性集成管包含空气管、淡水管、油料管、拉力缆、 柔性管壁、管囊和电力信息传输线缆，所述空气管、淡水管、油料管、电力信息传输线缆位于 柔性管壁内，空气管、淡水管、油料管、电力信息传输线缆之间填充有管囊，在柔性管壁中圆 周均布有三根拉力缆。
[0012] 作为优选，所述沉箱底部对称设有四个固定器卡槽，在海底对应的设有四个与卡 槽配合的固定卡，固定器卡槽为U形状，在固定器卡槽的壁上延伸有凸台，固定卡为U形状， 在固定卡设有与凸台配合的凹槽。
[0013] 作为优选，所述系泊装置的头部和尾部各设有一个推进器，两个推进器与控制模 块信号连接。
[0014] 作为优选，所述浮体支架上设有缓冲垫块。
[0015] 作为优选，所述综合控制中心组块还包含多功能拉力系缆柔性集成管盘踞舱，盘 踞舱为一圆筒形空间，在盘踞舱顶部开设有开口并在开口周围装配滚珠，以此起到导向和 减小摩擦的作用，在盘踞舱底开有通向沉箱的开口并在舱底固定一圈多功能拉力系缆柔性 集成管，通过舱顶和舱底的配合使得多功能拉力系缆柔性集成管有序安全的盘码在盘踞舱 内。
[0016] 作为优选，所述自航补给浮体包含浮力调节装置，所示浮力调节装置包含空气压 缩机、压载舱、进水阀和出水阀，压载舱位于系泊装置内，空气压缩机位于压载舱内，进水阀 和出水阀与压载舱连通。
[0017] 作为优选，所述综合控制中心组块的顶部设有多功能拉力系缆柔性集成管紧固 器，所述多功能拉力系缆柔性集成管紧固器为圆筒形，在其圆周上均匀布置三对压紧块，压 紧块与液压装置相连，通过相应地控制液压装置来实现压紧块对多功能拉力系缆柔性集成 管上的拉力缆的紧固抱死和解紧松放。
[0018] 在本发明中，沉箱和综合控制中心组块整体采用造价低、强度高、抗冲击、耐腐蚀、 耐久耐火、可模性好、整体性好的钢筋混凝土结构。所述多功能拉力系缆柔性集成管的柔性 管壁以及管囊采用阻燃隔温、柔性好、强度高、耐腐蚀、重量轻、价格低的高性能合成树脂材 料；当自航补给浮体根据具体的作业要求漂浮与水面时，多功能拉力系缆柔性集成管起到 系泊的作用，系泊方式为单点张紧式系泊。
[0019] 有益效果：本发明的海上固定站点式油料淡水补给站系统，具有以下优点：
[0020] 1、本发明中的沉箱以及综合控制中心组块整体采用钢筋混凝土结构，其建造过程 技术成熟、原材料获取方便、成本低，同时整体性的结构物也便于海上拖航及安装。
[0021] 2、本发明的补给作业过程安全便捷，既可以靠泊也可以被靠泊进行补给作业，补 给作业的防火环境优越。
[0022] 3、本发明的海底部分定位难度低，技术成熟，定位成本少，有效地利用系统海底部 分的整体自重以及相应的固定卡与固定器卡槽的相互配合实现安全高效的定位。
[0023] 4、本发明中只有自航补给浮体在相应的作业工况下才处于水面以上，而且其体积 相对较小，所受到的风浪流等海洋环境载荷作用力远小于海上大型补给船舶，而且在没有 补给任务时或者海洋环境及其恶劣时，例如出现百年一遇的极限海况，自航补给浮体可以 自如的下潜到浮体支架上避开恶劣海况的影响；而且浮体支架所处位置相对水面较深，此 处风浪流等环境载荷几乎为零，所以自航浮体静置于浮体支架上时，多功能拉力系缆柔性 集成管几乎不受外载荷的作用，进而增加了多功能拉力系缆柔性集成管的疲劳寿命。
[0024] 5、本发明的油料淡水输运管路装置、自航补给浮体的单点张力系泊装置、信息电 力传输装置等都集中在多功能拉力系缆柔性集成管上，使得整 个系统的通水输油传电走气 功能顺利进行，把多种功能的装置集成在一个紧凑的结构上，大大减小了维护检测的工作 难度，同时也便于模块化安装和更换，也能够减小整个系统的设计、生产建造、运营维护的 成本。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明的整体结构示意图；
[0026] 图2为本发明的整体结构三维模型示意图；
[0027] 图3为本发明的海底油料淡水补给沉箱的剖面图；
[0028] 图4为本发明的多功能拉力系缆柔性集成管截面示意图；
[0029] 图5为本发明的补给作业垂直面示意图；
[0030] 图6为本发明的补给作业水平面示意图；
[0031] 图7为本发明的对小型船舶被靠泊补给作业三维示意图；
[0032] 图8为本发明的对大型船舶靠泊补给作业三维示意图；
[0033] 图9为本发明泊补给作业流程图；
[0034] 图10为本发明被靠泊补给作业流程图。
[0035] 图1~8中，1为沉箱、2为综合控制中心组块、3为浮体支架、4为自航补给浮体、5 为多功能拉力系缆柔性集成管、7为油料储存舱、8为淡水储存舱、9为空气间隔舱、10为固 定器卡槽、11为蓄电池舱、12为动力舱、13为信息软件集成舱、14为卷扬机、16为多功能拉 力系缆柔性集成管紧固器、17为泵舱、18为油泵、19为电力推进器舱、20为压载舱、21为浮 体软件集成舱、22为顶部空气管、23为自动伸缩补给管架、24为系泊装置、25为固定卡、26 为电力信息传输线缆、27为油料管、28为空气管、29为拉力缆、30为柔性管壁、31为管囊、 32为远程综合控制调度中心、33为自动控制集成系统、34为流量计、35为站点信息接收反 馈系统、36为服务半径、39为受补给船舶、40为空气压缩机、41为淡水管。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0037] 如图1至图8所示，本发明的一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，包括用于 储存淡水河油料的沉箱1、综合控制中心组块2、浮体支架3和自航补给浮体4,所述沉箱1 固定在海底，综合控制中心组块2固定在沉箱1上方，浮体支架3安装在综合控制中心组块 2上，自航补给浮体4通过多功能拉力系缆柔性集成管5与综合控制中心组块2连接；所述 综合控制中心组块2包括卷扬机、与卷扬机连接的第一动力装置和为第一动力装置提供动 力的第一电源，所述多功能拉力系缆柔性集成管5盘卷在卷扬机上，所述第一动力装置与 控制模块连接；所述自航补给浮体4包含油泵18、为油泵18提供动力的第二电源、顶部空 气管22、自动伸缩补给管架23、系泊装置24,所述系泊装置24为一个截面为椭圆状的空心 壳体，油泵18、第二电源位于系泊装置24内，顶部空气管22与系泊装置24顶部连通，自动 伸缩补给管架23位于系泊装置24的顶部，多功能拉力系缆柔性集成管5位于自动伸缩补 给管架23内，功能拉力系缆柔性集成管的一端与沉箱1连通，所述油泵18通过信号线与控 制模块连接。控制模块包含自动控制集成系统33和站点信息接收反馈系统35,控制模块与 陆上远程综合控制调度中心32进行信号连接。
[0038] 在本发明中，所述沉箱1为混凝土钢筋结构，为长方体结构，沉箱1两端对称的各 设置三个淡水储存舱8,沉箱1中部沿宽度方向依次布置三个油料储存舱6,油料储存舱6 与淡水储存舱8和整个沉箱1内壁之间均布置有空气间隔舱9。
[0039] 在本发明中，所述多功能拉力系缆柔性集成管5包含空气管28、淡水管41、油料管 27、拉力缆29、柔性管壁30、管囊31和电力信息传输线缆26,所述空气管28、淡水管41、油 料管27、电力信息传输线缆26位于柔性管壁30内，空气管28、淡水管41、油料管27、电力 信息传输线缆26之间填充有管囊31，在柔性管壁30中圆周均布有三根拉力缆29。沉箱1 底部对称设有四个固定器卡槽10,在海底对应的设有四个与卡槽配合的固定卡25。
[0040] 在本发明中，自航补给浮体4包含内部为中空结构的系泊装置24,系泊装置24内 设有蓄电池舱11、泵舱17、电力推进器舱19和压载舱20,蓄电池舱11内安装有为第二电 源提供电源的蓄电池，泵舱17内安装有油泵18,电力推进器舱19安装推进器，系泊装置24 的头部和尾部各安装有一个推进器，两个推进器与控制模块信号连接，使其具有优异的操 纵性，能够绕着底部多功能拉力系缆柔性集成管5原地360度回转。
[0041] 浮体支架3上设有缓冲垫块，便于自航补给浮体4落入到浮体支架3上起到缓冲 作用，减小震动。浮体支架3可采用防水的钢架焊接而成。
[0042] 所述海底油料淡水补给沉箱1包括淡水储存舱8、油料储存舱7、空气间隔舱9、固 定器卡槽10、油料淡水管41路系统，它与处理好的海床通过固定卡25和固定器卡槽10的 相互配合实现定位；参阅图2、3,在海底油料淡水补给沉箱1的两端对称布置了六个淡水储 存舱8,每端布置三个；沉箱1中部沿宽度方向一次布置了三个油料储存舱7 ;油料舱与淡 水舱以及整个沉箱1外壁之间布置有空气间隔舱9,以此来保证油料储存舱7的安全，减小 油料对海洋环境污染的可能性。海底油料淡水补给沉箱1主要用来储存油料和淡水，同时 也作为综合控制中心组块2的支撑基础。海底沉箱1采用钢筋混凝土结构形式进行设计生 产，以此增加沉箱1的使用寿命并降低成本。
[0043] 所述综合控制中心组块2包括两个动力舱12、两个蓄电池舱11、卷扬机14、多功 能拉力系缆柔性集成管5盘踞舱15、信息软件集成舱13、多功能拉力系缆柔性集成管紧固 器16 ;其中，卷扬机14的技术要求是：能够自然地完成"多功能拉力系缆柔性集成管5"的 收放任务，而且是一端收管另一端放管，通过导向器使多功能拉力系缆柔性集成管5有序 地盘码在多功能拉力系缆柔性集成管5盘踞舱15内，卷扬机14卷轴上只留有部分多功能 拉力系缆柔性集成管5。综合控制中心组块2和海底油料淡水补给沉箱1是连在一起的一 个整体钢筋混凝土结构，在预制工艺上有制造的先后顺序。综合控制中心组块2主要起到 控制信息和指令，为系统海底部分提供动力，同时也是浮体支架3的支撑结构
[0044] 所述浮体支架3包括钢结构支架、高性能缓冲垫块，它刚性固定在综合控制中心 组块2的顶部，起到安全停放自航补给浮体4的作用。
[0045] 如图2、4,所述多功能拉力系缆柔性集成管51包括空气管28、淡水管41、油料管 27、拉力缆29、柔性管壁30、管囊31、电力信息传输线缆26,多功能拉力系缆柔性集成管51 上端与自航补给浮体4相连，下端与综合控制中心组2块相连，多功能拉力系缆柔性集成管 51上安装有流量计34 ;多功能集成、柔性抗拉是多功能拉力系缆柔性集成管51的典型特 点；它主要起到实现整个系统通水输油、传电走气功能的作用，同时也起到对自航补给浮体 4的时时系泊作用，有效控制自航补给浮体4在水中以及水面上的运动。
[0046] 如图1、2,所述自航补给浮体4包括泵舱17、蓄电池舱11、电力推进器舱19、顶部 空气管22、压载舱20、自动伸缩补给管架23、系泊装置24、浮体软件集成舱21，根据不同的 作业要求，它可以灵活的在水中上升或者下潜，也可以灵活的在水面上以运动。自航补给浮 体4是整个系统的海上补给终端，它通过被靠泊对小型船舶进行油料淡水补给；通过靠泊 对大型船舶进行油料淡水补给。
[0047] 本实例中，根据油料淡水补给作业的特点，将本发明的油料淡水补给作业工作状 态分为如 下六种：
[0048] 1、前待补给状态：在海上固定站点式油料淡水补给站系统没有接到陆上远程综合 控制调度中心32的指令时，一直处于待补给状态。此时自航补给浮体4被控制停放在浮体 支架3上，并保证自航补给浮体4在竖直方向上，重力和浮力相抵消，限制其六个自由度方 向上的运动；
[0049] 2、补给状态：收到陆上远程综合控制调度中心32的相应指令后，海上固定站点式 油料淡水补给站系统作出相应反应，对受补给船舶39进行相应量的补给。针对不同吨位的 受补给船舶39,本发明提供两种服务方式，对于机动性不太好，吨位较大的船舶，本实施例 中将采用靠泊补给的方式；对于机动性好，吨位较小的船舶，本实施例中将采用被靠泊补给 的方式。
[0050] 3、后待补给状态：如果两艘受补给船舶补给请求时间间隔较长，此间隔时间段里， 补给站点进入到了后补给状态，根据自动控制集成系统33对风浪流等相关海况参数的判 断划分出不同的作业海况等级，根据不同的等级自航补给浮体4做出相应的后待补给状态 反应。这里所设计的海况等级数值越大那么海况就越为恶劣。当海况条件较为理想时自航 补给浮体4可以呆在最初的上浮位置保持不动，海况较差时可以下潜固定在浮体支架3上 的相应位置处。
[0051] 4、风暴自存状态：当海上工况是非常恶劣使得浮体不能安全的完成上浮补给作 业时，此时补给站进入到风暴自存状态，所有的设备回到最初的状态，除了站点信息接收反 馈系统35处于待机状态，其他软硬件设备均处于关机状态。
[0052] 5、站点注油注水状态：当补给站所储存的油料和淡水不足时，根据站点自身的信 息反馈，陆上远程综合控制调度中心32会统一调遣大型补给船对站点进行淡水和油料的 补足。站点油水补足过程类似于补给状态中的第一种补给方式，只是加注程序是反向的，由 大型油水补给船向海底油水储存沉箱1进行油水加注。
[0053] 6、站点维护保养状态：当整个海上固定站点式油料淡水补给站系统使用到一定的 年限需要进行相应的维护保养，此时站点进入到了维护保养状态。由陆上远程综合控制调 度中心32统一调遣维护保养工作船对站点进行全面的保养维护，如果需要整个系统的海 底部分上浮，并由工作船拖走进行入厂维护保养时，那么海上油料淡水补给站系统会启动 整体自行上浮程序，空气压缩机40开启排出相应的压载水，使沉箱1整体上浮。
[0054] 下面请参阅图5、6、7、8、9、10,进一步说明本实施例中，海上油料淡水补给站系统 的补给作业流程。
[0055] ①泊补给作业流程
[0056] 当机动性不太好，吨位较大的受补给船舶39有补给需求时，将向陆上远程综合控 制调度中心32发送补给请求，补给请求中包括受补给船舶39所需要的油料和淡水的补给 量以及坐标信息等；陆上远程综合控制调度中心32需要对补给请求信息进行处理并作出 "接收补给请求"或者"原地待命，等待补给"的信息反馈，在陆上远程综合控制调度中心32 接受其补给请求后，会引导受补给船舶39进入海上固定站点式油料淡水补给站系统的作 业服务半径36 ;进入服务半径36后，该种类型的受补给船舶39需要抛锚固定其位置，陆上 远程综合控制调度中心32对海上固定站点式油料淡水补给站系统发出相应补给指令，海 上固定站点式油料淡水补给站系统的自动控制集成系统33接收到指令后开启补给程序， 卷扬机14机开始工作，同时，打开功能拉力系缆柔性集成管紧固器16,释放多功能拉力系 缆柔性集成管5和自航补给浮体4,并使二者同步上浮；自航补给浮体4上浮到水面后，调 整航向开启推进器靠泊到该种类型的受补给船舶39 ;靠泊系泊工作完成后，自航补给浮体 4伸出自动伸缩补给管架23,该种类型的受补给船舶39上的工作人员安装好相应加注管以 及相关设备后，根据相应反馈，自动控制集成系33开启加注程序，顶部空气管22打开，流量 计34打开，油泵18开启，加注作业开始；加注工作完成相应的补给量时，顶部空气管22、流 量计34、油泵18等停机，待工作人员卸下加注管以及相关设备后，网上支付系统自动扣除 此次补给服务所需要的费用，受补给船舶39驶离补给站服务区域，同时自航补给浮体4回 到最初的上浮位置等待下一艘船舶的补给指令，整个过程都是由站点信息接收反馈系统35 对相应程序上的信息进行接收和反馈；
[0057] ②被靠泊补给作业流程
[0058] 当机动性好，吨位较小的受补给船舶39有补给需求时，将向陆上远程综合控制调 度中心32发送补给请求，补给请求中包括受补给船舶39所需要的油料和淡水的补给量以 及坐标信息等；陆上远程综合控制调度中心32需要对补给请求信息进行处理并作出"接收 补给请求"或者"原地待命，等待补给"的信息反馈，在陆上远程综合控制调度中心32接受 其补给请求后，会引导受补给船舶39进入海上固定站点式油料淡水补给站系统的作业服 务半径36 ;陆上远程综合控制调度中心32对海上固定站点式油料淡水补给站系统发出相 应补给指令，海上固定站点式油料淡水补给站系统的自动控制集成系统33接收到指令后 开启补给程序，卷扬机14机开始工作，同时，打开多功能拉力系缆柔性集成管紧固器16,释 放多功能拉力系缆柔性集成管5和自航补给浮体4,并使二者同步上浮；自航补给浮体4上 浮到水面之后，关闭多功能拉力系缆柔性集成管紧固器16,让紧固器紧紧地锁住多功能拉 力系缆柔性集成管紧固器16的拉力缆29,实现对自航补给浮体4的单点张紧式系泊，固定 其位置；自航补给浮体4系泊固定完成后，受补给船舶39开近到自航补给浮体4附近并完 成靠泊系泊等相应工作；受补给船舶39的靠泊系泊工作完成后，自航补给浮体4伸出自动 伸缩补给管架23,该种类型的受补给船舶39上的工作人员安装好相应加注管以及相关设 备后，根据相应反馈，自动控制集成系33开启加注程序，顶部空气管22打开，流量计34打 开，油泵18开启，加注作业开始；加注工作完成相应的补给量时，顶部空气管22、流量计34、 油泵18等停机，待工作人员卸下加注管以及相关设备后，网上支付系统自动扣除此次补给 服务所需要的费用，受补给船舶39驶离补给站服务区域。此时自航补给浮体4不动，等待 下一艘船舶的补给指令。
[0059] 本实施例中，第一种"靠泊补给作业"方式适用于机动性不太好，吨位较大船舶；第 二种"被靠泊补给作业"方式适用于机动性好，吨位较大船舶。
[0060] 本实施例中，整个海上固定站点式油料淡水补给站系统由电力驱动提供动力，海 底油料淡水储存沉箱1以及自航补给浮体4的蓄电池舱11内布置有蓄电池，相应蓄电池的 能量能够保障整个补给和待补给状态的能量需求。
[0061] 电力来源：
[0062] ①在海底铺设电缆连接到相应的电站（可以是海上风力发电场、海上太阳能电 厂、海上波浪发电厂等），为整个补给站系统提供能量；
[0063] ②受补给船舶39提供电能，每次进行补给作业时受补给船舶是整个站点的电力 来源，加注程序开启前把站点的电缆接头连接到受补给船舶上，由船上的发电机提供电力， 以此驱动相关设备，使补给作业得以正常运作，同时对站点蓄电池进行充电，保证站点电力 利用的可持续性。
[0064] 本实施例中，海上油料淡水补给站系统的补给能力主要体现在，当海底油料淡水 补给沉箱1满储量时，对不同船型的补给次数上。参阅图3的海底油料淡水补给沉箱1的 剖面图，本实施例给出海底油料淡水补给沉箱1的相关尺寸，整个海底油料淡水储存沉箱1 的长为7. 5m、宽38m、高14m ;外围壁厚为100cm，内部横纵舱壁60cm ;淡水储存舱8尺寸为 12. 07mX 12m ;中线处油料储存舱7尺寸为38. ImX 12. 07m，两侧的为38. ImX95. 7m ;沿高 度方向上距离沉箱1顶部0. 5m以及沿宽度方向距离顶边0. 4m处，为一倾斜斜平面。
[0065] 由此，计算出了海底油料淡水储存沉箱1的淡水储存舱8舱容为8905. 864m3;油料 储存舱7舱容：13995. 758m3;空气间隔舱9舱容：3626. 113m3。
[0066] 下面给出三种船型（渔船）的相关数据
[0067] ① SD828G型微冻保鲜渔船（船A):
[0068] 船长33. 8m ;型宽6. 15m ;型深/吃水2. 8/2. 2m ;排水量212T淡水舱16. Om3;燃油 舱 38. 82m3;
[0069] ②RC869型远洋拖网渔船（船B):
[0070] 船长42. 48m ;型宽7m ;型深/吃水7/3. 5m ;排水量391m3;淡水舱20. 26m 3;燃油舱 96. 36m3
[0071] ③专业鱿鱼钓渔船（船C):
[0072] 船长60m ;型宽8. 6m ;型深/吃水6/3. 55m ;排水量1118. 40T ;
[0073] 淡水舱 50. 16m3;燃油舱 290. 84m 3。
[0074] 海上油料淡水补给站系统满储量时对不同船补给能力体现表
[0075]
[0076] 综上所述，本发明的提出，主要是为了解决南海渔业生产、海上巡逻执法以及其他 海上施工作业等的油水补给问题。通过海上油水补给站的建立和应用，一方面，可以更好的 鼓励我国渔民到南海海域，尤其是中沙和南沙海域，进行渔业生产作业，同时也能保障中小 型海上执法巡逻船和中小型海上作战舰艇的油料、淡水补给，让这些海上力量确保整个南 海生产管理的有序性可持续性，并保障我国各种主权、人身财产等各方面的安全，增加我国 在中沙、南沙海域的存在感，尽全力保护我国南海的主权以及合法权益；另一方面，海上油 水补给站的建立和应用，不需要占用南海岛礁上宝贵的陆地资源，同时在岛礁开发建设中 可以把原本建立在岛礁陆地上的油水储存装置，转移到海上油水补给站装置上，把这些省 出来的陆地资源应用到更有价值的方面。
[0077] 本发明的应用，不仅仅只是局限于南海海域，它同样可以应用到其他岛礁的附近 海域中，或者一些岛上陆地资源较为珍贵的海域。对于一些停靠中小型船舶的港口也可建 立这种概念的补给装置。这种海上固定站点式油料淡水补给站概念的提出，可以把它应用 到海上LNG加注站的设计建造上，推进天然气燃料在海上运输方面的应用，从而更好地减 小污染，改善大气环境，促进人类社会的和谐发展。
[0078] 由此可见，本发明的现实意义深远、应用面广泛，同时具有无需人员站点值守、智 能化自动化程度高，补给过程安全高效、总体成本低、经济价值高、可操作性强等优点。
[0079] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：包括用于储存淡水和油料 的沉箱、综合控制中心组块、浮体支架和自航补给浮体，所述沉箱固定在海底，综合控制中 心组块固定在沉箱上方，浮体支架安装在综合控制中心组块上，自航补给浮体通过多功能 拉力系缆柔性集成管与综合控制中心组块连接； 所述综合控制中心组块包括卷扬机、与卷扬机连接的第一动力装置和为第一动力装置 提供动力的第一电源，所述多功能拉力系缆柔性集成管盘卷在卷扬机上，所述第一动力装 置与控制模块连接； 所述自航补给浮体包含油泵、为油泵提供动力的第二电源、顶部空气管、自动伸缩补给 管架、系泊装置，所述系泊装置为一个截面为椭圆状的空心壳体，油泵、第二电源位于系泊 装置内，顶部空气管与系泊装置顶部连通，自动伸缩补给管架位于系泊装置的顶部，多功能 拉力系缆柔性集成管位于自动伸缩补给管架内，多功能拉力系缆柔性集成管的一端与沉箱 连通，所述油泵通过信号线与控制模块连接。2. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述沉 箱包含淡水储存舱和油料储存舱，所述淡水储存舱有六个，沉箱两端对称的各设置三个淡 水储存舱，沉箱中部沿宽度方向依次布置三个油料储存舱，油料储存舱与淡水储存舱和整 个沉箱内壁之间均布置有空气间隔舱。3. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述多 功能拉力系缆柔性集成管包含空气管、淡水管、油料管、拉力缆、柔性管壁、管囊和电力信息 传输线缆，所述空气管、淡水管、油料管、电力信息传输线缆位于柔性管壁内，空气管、淡水 管、油料管、电力信息传输线缆之间填充有管囊，在柔性管壁中圆周均布有三根拉力缆。4. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述沉 箱底部对称设有四个固定器卡槽，在海底对应的设有四个与卡槽配合的固定卡，固定器卡 槽为U形状，在固定器卡槽的壁上延伸有凸台，固定卡为U形状，在固定卡设有与凸台配合 的凹槽。5. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述系 泊装置的头部和尾部各设有一个推进器，两个推进器与控制模块信号连接。6. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述浮 体支架上设有缓冲垫块。7. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述综 合控制中心组块还包含多功能拉力系缆柔性集成管盘踞舱，多功能拉力系缆柔性集成管盘 踞舱为一圆筒形空间，所述多功能拉力系缆柔性集成管盘踞舱顶部开设有开口并在开口周 围装配滚珠，多功能拉力系缆柔性集成管盘踞舱底开有通向沉箱的开口并在舱底固定一圈 多功能拉力系缆柔性集成管。8. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述自 航补给浮体包含浮力调节装置，所示浮力调节装置包含空气压缩机、压载舱、进水阀和出水 阀，压载舱位于系泊装置内，空气压缩机位于压载舱内，进水阀和出水阀与压载舱连通。9. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述综 合控制中心组块的顶部设有多功能拉力系缆柔性集成管紧固器，所述多功能拉力系缆柔性 集成管紧固器为圆筒形，在其圆周上均匀布置三对压紧块，压紧块与液压装置相连，多功能 拉力系缆柔性集成管穿过多功能拉力系缆柔性集成管紧固器。
【专利摘要】本发明公开了一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，包括用于储存淡水和油料的沉箱、综合控制中心组块、浮体支架和自航补给浮体，所述沉箱固定在海底，综合控制中心组块固定在沉箱上方，浮体支架安装在综合控制中心组块上，自航补给浮体通过多功能拉力系缆柔性集成管与综合控制中心组块连接。本发明的一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，补给作业过程安全便捷，既可以靠泊也可以被靠泊进行补给作业，补给作业的防火环境优越；海底部分定位难度低，技术成熟，定位成本少，有效地利用系统海底部分的整体自重以及相应的固定卡与固定器卡槽的相互配合实现安全高效的定位。
【IPC分类】E02B3/24, B63B35/00
【公开号】CN104890823
【申请号】CN201510136788
【发明人】薛洋洋, 窦培林, 陈刚, 朱维龙, 邹湘
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月26日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，属于固定式海上补给技术 领域。
【背景技术】
[0002] 南海资源的开发，需要强有力的后勤补给保障。在南海经济开发过程中，油料、淡 水的补给问题是最基本也是最重要的。而我国在南海海域的后勤补给保障能力上有待进一 步提高。一方面，我国在南海海域中，实际控制的具有综合补给能力的岛礁数量有限，而且 岛礁的陆地资源非常宝贵；另一方面，在南海的渔业生产中，便捷有效的油料淡水补给问题 尤为突出。
[0003] 我国很多在南海进行捕捞作业的的船只吨位较小，续航力、自持力相对较弱，每次 出海作业所携带的油料淡水有限，而且南海渔场距离中国大陆较远，很大一部分燃料淡水 要用在路途中，能够有效地用在渔业生产作业中的相对有限。由于地理位置上的优势，越 南、菲律宾等国的渔民能够长时间多频次的在南海中沙及南沙海域生产作业，存在感很强， 然而仅从地图上的直线距离看，我国三亚港到西沙永兴岛的距离约为180海里；到中沙黄 岩岛的距离约为468海里；到南沙的美济礁、永兴礁、曾母暗沙分别是约为560海里、561海 里和866海里，可见距离之远。所以我国渔民要不远千里从海南出发吗，经过西沙、中沙才 能到达南沙海域作业，渔业生产的成本很高，各种安全问题也得不到有效保障，每年基本上 只能组织起来一次到两次的以几千吨的油料淡水补给船为核心的大型渔业捕捞船队到南 海南沙进行渔业生产作业。同时也由于油料淡水补给问题的困扰，在南海尤其是南沙海域， 我国一些执法公务船以及小型作战舰艇不能够自由长期的巡逻执法，保卫海疆资源以及渔 民商船的安全。
[0004] 一系列的主客观因数导致了我国在南海存在感较弱的现实，尤其是在南沙群岛海 域。目前，在我国还没有专门设计一种类似于陆上加油站的能够服务于海上油料淡水补给 的固定站点式补给系统。
[0005] 从南海岛礁开发建设的角度看，在岛礁工程建设中，油料储存装置、淡水储存装置 是必不可少的。然而岛礁上的陆地资源十分宝贵，如何更合理的配置陆地资源显得非常重 要，储水储油装置可以考虑利用岛礁周边的海洋空间，这样就可以解放岛礁空间上的陆地 资源，同时也能保障岛礁上油料和淡水的供应。
【发明内容】
[0006] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种海上固定站点式油 料淡水补给站系统，补给作业过程安全便捷，既可以靠泊也可以被靠泊进行补给作业，补给 作业的防火环境优越。
[0007] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种海上固定站点式油料淡水补给站 系统，包括用于储存淡水河油料的沉箱、综合控制中心组块、浮体支架和自航补给浮体，所 述沉箱固定在海底，综合控制中心组块固定在沉箱上方，浮体支架安装在综合控制中心组 块上，自航补给浮体通过多功能拉力系缆柔性集成管与综合控制中心组块连接；
[0008] 所述综合控制中心组块包括卷扬机、与卷扬机连接的第一动力装置和为第一动力 装置提供动力的第一电源，所述多功能拉力系缆柔性集成管盘卷在卷扬机上，所述第一动 力装置与控制模块连接；
[0009] 所述自航补给浮体包含油泵、为油泵提供动力的第二电源、顶部空气管、自动伸缩 补给管架、系泊装置，所述系泊装置为一个截面为椭圆状的空心壳体，油泵、第二电源位于 系泊装置内，顶部空气管与系泊装置顶部连通，自动伸缩补给管架位于系泊装置的顶部，多 功能拉力系缆柔性集成管位于自动伸缩补给管架内，功能拉力系缆柔性集成管的一端与沉 箱连通，所述油泵通过信号线与控制模块连接。
[0010] 作为优选，所述沉箱包含淡水储存舱和油料储存舱，所述淡水储存舱有六个，沉箱 两端对称的各设置三个淡水储存舱，沉箱中部沿宽度方向依次布置三个油料储存舱，油料 储存舱与淡水储存舱和整个沉箱内壁之间均布置有空气间隔舱。
[0011] 作为优选，所述多功能拉力系缆柔性集成管包含空气管、淡水管、油料管、拉力缆、 柔性管壁、管囊和电力信息传输线缆，所述空气管、淡水管、油料管、电力信息传输线缆位于 柔性管壁内，空气管、淡水管、油料管、电力信息传输线缆之间填充有管囊，在柔性管壁中圆 周均布有三根拉力缆。
[0012] 作为优选，所述沉箱底部对称设有四个固定器卡槽，在海底对应的设有四个与卡 槽配合的固定卡，固定器卡槽为U形状，在固定器卡槽的壁上延伸有凸台，固定卡为U形状， 在固定卡设有与凸台配合的凹槽。
[0013] 作为优选，所述系泊装置的头部和尾部各设有一个推进器，两个推进器与控制模 块信号连接。
[0014] 作为优选，所述浮体支架上设有缓冲垫块。
[0015] 作为优选，所述综合控制中心组块还包含多功能拉力系缆柔性集成管盘踞舱，盘 踞舱为一圆筒形空间，在盘踞舱顶部开设有开口并在开口周围装配滚珠，以此起到导向和 减小摩擦的作用，在盘踞舱底开有通向沉箱的开口并在舱底固定一圈多功能拉力系缆柔性 集成管，通过舱顶和舱底的配合使得多功能拉力系缆柔性集成管有序安全的盘码在盘踞舱 内。
[0016] 作为优选，所述自航补给浮体包含浮力调节装置，所示浮力调节装置包含空气压 缩机、压载舱、进水阀和出水阀，压载舱位于系泊装置内，空气压缩机位于压载舱内，进水阀 和出水阀与压载舱连通。
[0017] 作为优选，所述综合控制中心组块的顶部设有多功能拉力系缆柔性集成管紧固 器，所述多功能拉力系缆柔性集成管紧固器为圆筒形，在其圆周上均匀布置三对压紧块，压 紧块与液压装置相连，通过相应地控制液压装置来实现压紧块对多功能拉力系缆柔性集成 管上的拉力缆的紧固抱死和解紧松放。
[0018] 在本发明中，沉箱和综合控制中心组块整体采用造价低、强度高、抗冲击、耐腐蚀、 耐久耐火、可模性好、整体性好的钢筋混凝土结构。所述多功能拉力系缆柔性集成管的柔性 管壁以及管囊采用阻燃隔温、柔性好、强度高、耐腐蚀、重量轻、价格低的高性能合成树脂材 料；当自航补给浮体根据具体的作业要求漂浮与水面时，多功能拉力系缆柔性集成管起到 系泊的作用，系泊方式为单点张紧式系泊。
[0019] 有益效果：本发明的海上固定站点式油料淡水补给站系统，具有以下优点：
[0020] 1、本发明中的沉箱以及综合控制中心组块整体采用钢筋混凝土结构，其建造过程 技术成熟、原材料获取方便、成本低，同时整体性的结构物也便于海上拖航及安装。
[0021] 2、本发明的补给作业过程安全便捷，既可以靠泊也可以被靠泊进行补给作业，补 给作业的防火环境优越。
[0022] 3、本发明的海底部分定位难度低，技术成熟，定位成本少，有效地利用系统海底部 分的整体自重以及相应的固定卡与固定器卡槽的相互配合实现安全高效的定位。
[0023] 4、本发明中只有自航补给浮体在相应的作业工况下才处于水面以上，而且其体积 相对较小，所受到的风浪流等海洋环境载荷作用力远小于海上大型补给船舶，而且在没有 补给任务时或者海洋环境及其恶劣时，例如出现百年一遇的极限海况，自航补给浮体可以 自如的下潜到浮体支架上避开恶劣海况的影响；而且浮体支架所处位置相对水面较深，此 处风浪流等环境载荷几乎为零，所以自航浮体静置于浮体支架上时，多功能拉力系缆柔性 集成管几乎不受外载荷的作用，进而增加了多功能拉力系缆柔性集成管的疲劳寿命。
[0024] 5、本发明的油料淡水输运管路装置、自航补给浮体的单点张力系泊装置、信息电 力传输装置等都集中在多功能拉力系缆柔性集成管上，使得整 个系统的通水输油传电走气 功能顺利进行，把多种功能的装置集成在一个紧凑的结构上，大大减小了维护检测的工作 难度，同时也便于模块化安装和更换，也能够减小整个系统的设计、生产建造、运营维护的 成本。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明的整体结构示意图；
[0026] 图2为本发明的整体结构三维模型示意图；
[0027] 图3为本发明的海底油料淡水补给沉箱的剖面图；
[0028] 图4为本发明的多功能拉力系缆柔性集成管截面示意图；
[0029] 图5为本发明的补给作业垂直面示意图；
[0030] 图6为本发明的补给作业水平面示意图；
[0031] 图7为本发明的对小型船舶被靠泊补给作业三维示意图；
[0032] 图8为本发明的对大型船舶靠泊补给作业三维示意图；
[0033] 图9为本发明泊补给作业流程图；
[0034] 图10为本发明被靠泊补给作业流程图。
[0035] 图1~8中，1为沉箱、2为综合控制中心组块、3为浮体支架、4为自航补给浮体、5 为多功能拉力系缆柔性集成管、7为油料储存舱、8为淡水储存舱、9为空气间隔舱、10为固 定器卡槽、11为蓄电池舱、12为动力舱、13为信息软件集成舱、14为卷扬机、16为多功能拉 力系缆柔性集成管紧固器、17为泵舱、18为油泵、19为电力推进器舱、20为压载舱、21为浮 体软件集成舱、22为顶部空气管、23为自动伸缩补给管架、24为系泊装置、25为固定卡、26 为电力信息传输线缆、27为油料管、28为空气管、29为拉力缆、30为柔性管壁、31为管囊、 32为远程综合控制调度中心、33为自动控制集成系统、34为流量计、35为站点信息接收反 馈系统、36为服务半径、39为受补给船舶、40为空气压缩机、41为淡水管。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0037] 如图1至图8所示，本发明的一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，包括用于 储存淡水河油料的沉箱1、综合控制中心组块2、浮体支架3和自航补给浮体4,所述沉箱1 固定在海底，综合控制中心组块2固定在沉箱1上方，浮体支架3安装在综合控制中心组块 2上，自航补给浮体4通过多功能拉力系缆柔性集成管5与综合控制中心组块2连接；所述 综合控制中心组块2包括卷扬机、与卷扬机连接的第一动力装置和为第一动力装置提供动 力的第一电源，所述多功能拉力系缆柔性集成管5盘卷在卷扬机上，所述第一动力装置与 控制模块连接；所述自航补给浮体4包含油泵18、为油泵18提供动力的第二电源、顶部空 气管22、自动伸缩补给管架23、系泊装置24,所述系泊装置24为一个截面为椭圆状的空心 壳体，油泵18、第二电源位于系泊装置24内，顶部空气管22与系泊装置24顶部连通，自动 伸缩补给管架23位于系泊装置24的顶部，多功能拉力系缆柔性集成管5位于自动伸缩补 给管架23内，功能拉力系缆柔性集成管的一端与沉箱1连通，所述油泵18通过信号线与控 制模块连接。控制模块包含自动控制集成系统33和站点信息接收反馈系统35,控制模块与 陆上远程综合控制调度中心32进行信号连接。
[0038] 在本发明中，所述沉箱1为混凝土钢筋结构，为长方体结构，沉箱1两端对称的各 设置三个淡水储存舱8,沉箱1中部沿宽度方向依次布置三个油料储存舱6,油料储存舱6 与淡水储存舱8和整个沉箱1内壁之间均布置有空气间隔舱9。
[0039] 在本发明中，所述多功能拉力系缆柔性集成管5包含空气管28、淡水管41、油料管 27、拉力缆29、柔性管壁30、管囊31和电力信息传输线缆26,所述空气管28、淡水管41、油 料管27、电力信息传输线缆26位于柔性管壁30内，空气管28、淡水管41、油料管27、电力 信息传输线缆26之间填充有管囊31，在柔性管壁30中圆周均布有三根拉力缆29。沉箱1 底部对称设有四个固定器卡槽10,在海底对应的设有四个与卡槽配合的固定卡25。
[0040] 在本发明中，自航补给浮体4包含内部为中空结构的系泊装置24,系泊装置24内 设有蓄电池舱11、泵舱17、电力推进器舱19和压载舱20,蓄电池舱11内安装有为第二电 源提供电源的蓄电池，泵舱17内安装有油泵18,电力推进器舱19安装推进器，系泊装置24 的头部和尾部各安装有一个推进器，两个推进器与控制模块信号连接，使其具有优异的操 纵性，能够绕着底部多功能拉力系缆柔性集成管5原地360度回转。
[0041] 浮体支架3上设有缓冲垫块，便于自航补给浮体4落入到浮体支架3上起到缓冲 作用，减小震动。浮体支架3可采用防水的钢架焊接而成。
[0042] 所述海底油料淡水补给沉箱1包括淡水储存舱8、油料储存舱7、空气间隔舱9、固 定器卡槽10、油料淡水管41路系统，它与处理好的海床通过固定卡25和固定器卡槽10的 相互配合实现定位；参阅图2、3,在海底油料淡水补给沉箱1的两端对称布置了六个淡水储 存舱8,每端布置三个；沉箱1中部沿宽度方向一次布置了三个油料储存舱7 ;油料舱与淡 水舱以及整个沉箱1外壁之间布置有空气间隔舱9,以此来保证油料储存舱7的安全，减小 油料对海洋环境污染的可能性。海底油料淡水补给沉箱1主要用来储存油料和淡水，同时 也作为综合控制中心组块2的支撑基础。海底沉箱1采用钢筋混凝土结构形式进行设计生 产，以此增加沉箱1的使用寿命并降低成本。
[0043] 所述综合控制中心组块2包括两个动力舱12、两个蓄电池舱11、卷扬机14、多功 能拉力系缆柔性集成管5盘踞舱15、信息软件集成舱13、多功能拉力系缆柔性集成管紧固 器16 ;其中，卷扬机14的技术要求是：能够自然地完成"多功能拉力系缆柔性集成管5"的 收放任务，而且是一端收管另一端放管，通过导向器使多功能拉力系缆柔性集成管5有序 地盘码在多功能拉力系缆柔性集成管5盘踞舱15内，卷扬机14卷轴上只留有部分多功能 拉力系缆柔性集成管5。综合控制中心组块2和海底油料淡水补给沉箱1是连在一起的一 个整体钢筋混凝土结构，在预制工艺上有制造的先后顺序。综合控制中心组块2主要起到 控制信息和指令，为系统海底部分提供动力，同时也是浮体支架3的支撑结构
[0044] 所述浮体支架3包括钢结构支架、高性能缓冲垫块，它刚性固定在综合控制中心 组块2的顶部，起到安全停放自航补给浮体4的作用。
[0045] 如图2、4,所述多功能拉力系缆柔性集成管51包括空气管28、淡水管41、油料管 27、拉力缆29、柔性管壁30、管囊31、电力信息传输线缆26,多功能拉力系缆柔性集成管51 上端与自航补给浮体4相连，下端与综合控制中心组2块相连，多功能拉力系缆柔性集成管 51上安装有流量计34 ;多功能集成、柔性抗拉是多功能拉力系缆柔性集成管51的典型特 点；它主要起到实现整个系统通水输油、传电走气功能的作用，同时也起到对自航补给浮体 4的时时系泊作用，有效控制自航补给浮体4在水中以及水面上的运动。
[0046] 如图1、2,所述自航补给浮体4包括泵舱17、蓄电池舱11、电力推进器舱19、顶部 空气管22、压载舱20、自动伸缩补给管架23、系泊装置24、浮体软件集成舱21，根据不同的 作业要求，它可以灵活的在水中上升或者下潜，也可以灵活的在水面上以运动。自航补给浮 体4是整个系统的海上补给终端，它通过被靠泊对小型船舶进行油料淡水补给；通过靠泊 对大型船舶进行油料淡水补给。
[0047] 本实例中，根据油料淡水补给作业的特点，将本发明的油料淡水补给作业工作状 态分为如 下六种：
[0048] 1、前待补给状态：在海上固定站点式油料淡水补给站系统没有接到陆上远程综合 控制调度中心32的指令时，一直处于待补给状态。此时自航补给浮体4被控制停放在浮体 支架3上，并保证自航补给浮体4在竖直方向上，重力和浮力相抵消，限制其六个自由度方 向上的运动；
[0049] 2、补给状态：收到陆上远程综合控制调度中心32的相应指令后，海上固定站点式 油料淡水补给站系统作出相应反应，对受补给船舶39进行相应量的补给。针对不同吨位的 受补给船舶39,本发明提供两种服务方式，对于机动性不太好，吨位较大的船舶，本实施例 中将采用靠泊补给的方式；对于机动性好，吨位较小的船舶，本实施例中将采用被靠泊补给 的方式。
[0050] 3、后待补给状态：如果两艘受补给船舶补给请求时间间隔较长，此间隔时间段里， 补给站点进入到了后补给状态，根据自动控制集成系统33对风浪流等相关海况参数的判 断划分出不同的作业海况等级，根据不同的等级自航补给浮体4做出相应的后待补给状态 反应。这里所设计的海况等级数值越大那么海况就越为恶劣。当海况条件较为理想时自航 补给浮体4可以呆在最初的上浮位置保持不动，海况较差时可以下潜固定在浮体支架3上 的相应位置处。
[0051] 4、风暴自存状态：当海上工况是非常恶劣使得浮体不能安全的完成上浮补给作 业时，此时补给站进入到风暴自存状态，所有的设备回到最初的状态，除了站点信息接收反 馈系统35处于待机状态，其他软硬件设备均处于关机状态。
[0052] 5、站点注油注水状态：当补给站所储存的油料和淡水不足时，根据站点自身的信 息反馈，陆上远程综合控制调度中心32会统一调遣大型补给船对站点进行淡水和油料的 补足。站点油水补足过程类似于补给状态中的第一种补给方式，只是加注程序是反向的，由 大型油水补给船向海底油水储存沉箱1进行油水加注。
[0053] 6、站点维护保养状态：当整个海上固定站点式油料淡水补给站系统使用到一定的 年限需要进行相应的维护保养，此时站点进入到了维护保养状态。由陆上远程综合控制调 度中心32统一调遣维护保养工作船对站点进行全面的保养维护，如果需要整个系统的海 底部分上浮，并由工作船拖走进行入厂维护保养时，那么海上油料淡水补给站系统会启动 整体自行上浮程序，空气压缩机40开启排出相应的压载水，使沉箱1整体上浮。
[0054] 下面请参阅图5、6、7、8、9、10,进一步说明本实施例中，海上油料淡水补给站系统 的补给作业流程。
[0055] ①泊补给作业流程
[0056] 当机动性不太好，吨位较大的受补给船舶39有补给需求时，将向陆上远程综合控 制调度中心32发送补给请求，补给请求中包括受补给船舶39所需要的油料和淡水的补给 量以及坐标信息等；陆上远程综合控制调度中心32需要对补给请求信息进行处理并作出 "接收补给请求"或者"原地待命，等待补给"的信息反馈，在陆上远程综合控制调度中心32 接受其补给请求后，会引导受补给船舶39进入海上固定站点式油料淡水补给站系统的作 业服务半径36 ;进入服务半径36后，该种类型的受补给船舶39需要抛锚固定其位置，陆上 远程综合控制调度中心32对海上固定站点式油料淡水补给站系统发出相应补给指令，海 上固定站点式油料淡水补给站系统的自动控制集成系统33接收到指令后开启补给程序， 卷扬机14机开始工作，同时，打开功能拉力系缆柔性集成管紧固器16,释放多功能拉力系 缆柔性集成管5和自航补给浮体4,并使二者同步上浮；自航补给浮体4上浮到水面后，调 整航向开启推进器靠泊到该种类型的受补给船舶39 ;靠泊系泊工作完成后，自航补给浮体 4伸出自动伸缩补给管架23,该种类型的受补给船舶39上的工作人员安装好相应加注管以 及相关设备后，根据相应反馈，自动控制集成系33开启加注程序，顶部空气管22打开，流量 计34打开，油泵18开启，加注作业开始；加注工作完成相应的补给量时，顶部空气管22、流 量计34、油泵18等停机，待工作人员卸下加注管以及相关设备后，网上支付系统自动扣除 此次补给服务所需要的费用，受补给船舶39驶离补给站服务区域，同时自航补给浮体4回 到最初的上浮位置等待下一艘船舶的补给指令，整个过程都是由站点信息接收反馈系统35 对相应程序上的信息进行接收和反馈；
[0057] ②被靠泊补给作业流程
[0058] 当机动性好，吨位较小的受补给船舶39有补给需求时，将向陆上远程综合控制调 度中心32发送补给请求，补给请求中包括受补给船舶39所需要的油料和淡水的补给量以 及坐标信息等；陆上远程综合控制调度中心32需要对补给请求信息进行处理并作出"接收 补给请求"或者"原地待命，等待补给"的信息反馈，在陆上远程综合控制调度中心32接受 其补给请求后，会引导受补给船舶39进入海上固定站点式油料淡水补给站系统的作业服 务半径36 ;陆上远程综合控制调度中心32对海上固定站点式油料淡水补给站系统发出相 应补给指令，海上固定站点式油料淡水补给站系统的自动控制集成系统33接收到指令后 开启补给程序，卷扬机14机开始工作，同时，打开多功能拉力系缆柔性集成管紧固器16,释 放多功能拉力系缆柔性集成管5和自航补给浮体4,并使二者同步上浮；自航补给浮体4上 浮到水面之后，关闭多功能拉力系缆柔性集成管紧固器16,让紧固器紧紧地锁住多功能拉 力系缆柔性集成管紧固器16的拉力缆29,实现对自航补给浮体4的单点张紧式系泊，固定 其位置；自航补给浮体4系泊固定完成后，受补给船舶39开近到自航补给浮体4附近并完 成靠泊系泊等相应工作；受补给船舶39的靠泊系泊工作完成后，自航补给浮体4伸出自动 伸缩补给管架23,该种类型的受补给船舶39上的工作人员安装好相应加注管以及相关设 备后，根据相应反馈，自动控制集成系33开启加注程序，顶部空气管22打开，流量计34打 开，油泵18开启，加注作业开始；加注工作完成相应的补给量时，顶部空气管22、流量计34、 油泵18等停机，待工作人员卸下加注管以及相关设备后，网上支付系统自动扣除此次补给 服务所需要的费用，受补给船舶39驶离补给站服务区域。此时自航补给浮体4不动，等待 下一艘船舶的补给指令。
[0059] 本实施例中，第一种"靠泊补给作业"方式适用于机动性不太好，吨位较大船舶；第 二种"被靠泊补给作业"方式适用于机动性好，吨位较大船舶。
[0060] 本实施例中，整个海上固定站点式油料淡水补给站系统由电力驱动提供动力，海 底油料淡水储存沉箱1以及自航补给浮体4的蓄电池舱11内布置有蓄电池，相应蓄电池的 能量能够保障整个补给和待补给状态的能量需求。
[0061] 电力来源：
[0062] ①在海底铺设电缆连接到相应的电站（可以是海上风力发电场、海上太阳能电 厂、海上波浪发电厂等），为整个补给站系统提供能量；
[0063] ②受补给船舶39提供电能，每次进行补给作业时受补给船舶是整个站点的电力 来源，加注程序开启前把站点的电缆接头连接到受补给船舶上，由船上的发电机提供电力， 以此驱动相关设备，使补给作业得以正常运作，同时对站点蓄电池进行充电，保证站点电力 利用的可持续性。
[0064] 本实施例中，海上油料淡水补给站系统的补给能力主要体现在，当海底油料淡水 补给沉箱1满储量时，对不同船型的补给次数上。参阅图3的海底油料淡水补给沉箱1的 剖面图，本实施例给出海底油料淡水补给沉箱1的相关尺寸，整个海底油料淡水储存沉箱1 的长为7. 5m、宽38m、高14m ;外围壁厚为100cm，内部横纵舱壁60cm ;淡水储存舱8尺寸为 12. 07mX 12m ;中线处油料储存舱7尺寸为38. ImX 12. 07m，两侧的为38. ImX95. 7m ;沿高 度方向上距离沉箱1顶部0. 5m以及沿宽度方向距离顶边0. 4m处，为一倾斜斜平面。
[0065] 由此，计算出了海底油料淡水储存沉箱1的淡水储存舱8舱容为8905. 864m3;油料 储存舱7舱容：13995. 758m3;空气间隔舱9舱容：3626. 113m3。
[0066] 下面给出三种船型（渔船）的相关数据
[0067] ① SD828G型微冻保鲜渔船（船A):
[0068] 船长33. 8m ;型宽6. 15m ;型深/吃水2. 8/2. 2m ;排水量212T淡水舱16. Om3;燃油 舱 38. 82m3;
[0069] ②RC869型远洋拖网渔船（船B):
[0070] 船长42. 48m ;型宽7m ;型深/吃水7/3. 5m ;排水量391m3;淡水舱20. 26m 3;燃油舱 96. 36m3
[0071] ③专业鱿鱼钓渔船（船C):
[0072] 船长60m ;型宽8. 6m ;型深/吃水6/3. 55m ;排水量1118. 40T ;
[0073] 淡水舱 50. 16m3;燃油舱 290. 84m 3。
[0074] 海上油料淡水补给站系统满储量时对不同船补给能力体现表
[0075]
[0076] 综上所述，本发明的提出，主要是为了解决南海渔业生产、海上巡逻执法以及其他 海上施工作业等的油水补给问题。通过海上油水补给站的建立和应用，一方面，可以更好的 鼓励我国渔民到南海海域，尤其是中沙和南沙海域，进行渔业生产作业，同时也能保障中小 型海上执法巡逻船和中小型海上作战舰艇的油料、淡水补给，让这些海上力量确保整个南 海生产管理的有序性可持续性，并保障我国各种主权、人身财产等各方面的安全，增加我国 在中沙、南沙海域的存在感，尽全力保护我国南海的主权以及合法权益；另一方面，海上油 水补给站的建立和应用，不需要占用南海岛礁上宝贵的陆地资源，同时在岛礁开发建设中 可以把原本建立在岛礁陆地上的油水储存装置，转移到海上油水补给站装置上，把这些省 出来的陆地资源应用到更有价值的方面。
[0077] 本发明的应用，不仅仅只是局限于南海海域，它同样可以应用到其他岛礁的附近 海域中，或者一些岛上陆地资源较为珍贵的海域。对于一些停靠中小型船舶的港口也可建 立这种概念的补给装置。这种海上固定站点式油料淡水补给站概念的提出，可以把它应用 到海上LNG加注站的设计建造上，推进天然气燃料在海上运输方面的应用，从而更好地减 小污染，改善大气环境，促进人类社会的和谐发展。
[0078] 由此可见，本发明的现实意义深远、应用面广泛，同时具有无需人员站点值守、智 能化自动化程度高，补给过程安全高效、总体成本低、经济价值高、可操作性强等优点。
[0079] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：包括用于储存淡水和油料 的沉箱、综合控制中心组块、浮体支架和自航补给浮体，所述沉箱固定在海底，综合控制中 心组块固定在沉箱上方，浮体支架安装在综合控制中心组块上，自航补给浮体通过多功能 拉力系缆柔性集成管与综合控制中心组块连接； 所述综合控制中心组块包括卷扬机、与卷扬机连接的第一动力装置和为第一动力装置 提供动力的第一电源，所述多功能拉力系缆柔性集成管盘卷在卷扬机上，所述第一动力装 置与控制模块连接； 所述自航补给浮体包含油泵、为油泵提供动力的第二电源、顶部空气管、自动伸缩补给 管架、系泊装置，所述系泊装置为一个截面为椭圆状的空心壳体，油泵、第二电源位于系泊 装置内，顶部空气管与系泊装置顶部连通，自动伸缩补给管架位于系泊装置的顶部，多功能 拉力系缆柔性集成管位于自动伸缩补给管架内，多功能拉力系缆柔性集成管的一端与沉箱 连通，所述油泵通过信号线与控制模块连接。2. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述沉 箱包含淡水储存舱和油料储存舱，所述淡水储存舱有六个，沉箱两端对称的各设置三个淡 水储存舱，沉箱中部沿宽度方向依次布置三个油料储存舱，油料储存舱与淡水储存舱和整 个沉箱内壁之间均布置有空气间隔舱。3. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述多 功能拉力系缆柔性集成管包含空气管、淡水管、油料管、拉力缆、柔性管壁、管囊和电力信息 传输线缆，所述空气管、淡水管、油料管、电力信息传输线缆位于柔性管壁内，空气管、淡水 管、油料管、电力信息传输线缆之间填充有管囊，在柔性管壁中圆周均布有三根拉力缆。4. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述沉 箱底部对称设有四个固定器卡槽，在海底对应的设有四个与卡槽配合的固定卡，固定器卡 槽为U形状，在固定器卡槽的壁上延伸有凸台，固定卡为U形状，在固定卡设有与凸台配合 的凹槽。5. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述系 泊装置的头部和尾部各设有一个推进器，两个推进器与控制模块信号连接。6. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述浮 体支架上设有缓冲垫块。7. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述综 合控制中心组块还包含多功能拉力系缆柔性集成管盘踞舱，多功能拉力系缆柔性集成管盘 踞舱为一圆筒形空间，所述多功能拉力系缆柔性集成管盘踞舱顶部开设有开口并在开口周 围装配滚珠，多功能拉力系缆柔性集成管盘踞舱底开有通向沉箱的开口并在舱底固定一圈 多功能拉力系缆柔性集成管。8. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述自 航补给浮体包含浮力调节装置，所示浮力调节装置包含空气压缩机、压载舱、进水阀和出水 阀，压载舱位于系泊装置内，空气压缩机位于压载舱内，进水阀和出水阀与压载舱连通。9. 根据权利要求1所述的海上固定站点式油料淡水补给站系统，其特征在于：所述综 合控制中心组块的顶部设有多功能拉力系缆柔性集成管紧固器，所述多功能拉力系缆柔性 集成管紧固器为圆筒形，在其圆周上均匀布置三对压紧块，压紧块与液压装置相连，多功能 拉力系缆柔性集成管穿过多功能拉力系缆柔性集成管紧固器。
【专利摘要】本发明公开了一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，包括用于储存淡水和油料的沉箱、综合控制中心组块、浮体支架和自航补给浮体，所述沉箱固定在海底，综合控制中心组块固定在沉箱上方，浮体支架安装在综合控制中心组块上，自航补给浮体通过多功能拉力系缆柔性集成管与综合控制中心组块连接。本发明的一种海上固定站点式油料淡水补给站系统，补给作业过程安全便捷，既可以靠泊也可以被靠泊进行补给作业，补给作业的防火环境优越；海底部分定位难度低，技术成熟，定位成本少，有效地利用系统海底部分的整体自重以及相应的固定卡与固定器卡槽的相互配合实现安全高效的定位。
【IPC分类】E02B3/24, B63B35/00
【公开号】CN104890823
【申请号】CN201510136788
【发明人】薛洋洋, 窦培林, 陈刚, 朱维龙, 邹湘
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月26日
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