CN102442409A - 甲板升降式作业平台船及海上风力发电设施的施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种甲板升降式作业平台船，其包含平台本体，及借助油压千斤顶顶起系统使该平台本体可任意升降移动的数个支柱；该平台本体的甲板上设有立起装置，该立起装置使单桩或塔一体式风车于该平台本体的甲板上可任意移动的形成支撑，且可使该单桩或塔一体式风车从倒伏状态或倾斜倒伏状态下任意立起。该立起装置包含基础框架及支撑导架；该基础框架可任意行走于铺设在该平台本体的甲板上的导轨上；该支撑导架由托架而可任意立起的支撑在该基础框架，且使该单桩或塔一体式风车可任意拆装。在外海严峻的海象，气象条件下，可装载、搬运及立起单桩或塔一体式风车等的海上风力发电设施，以提供一种作业效率，稳定性及安全性较佳的甲板升降式作业平台船。

Description

甲板升降式作业平台船及海上风力发电设施的施工方法
技术领域
本发明关于一种在外海严峻的海象、气象条件下，可装载、搬运及立起单桩或塔一体式风车等的海上风力发电设施，以提供一种作业效率、稳定性及安全性较佳的甲板升降式作业平台船，及安全性较佳的海上风力发电设施的施工方法。
背景技术
作为石油替代能源，风力发电一种优秀的能源，且对防止地球暖化等的环境对策而言，其是一种有效的能源。
作为风力发电的发电设施的设置场，可设置在陆上及海上的任一场所，然而对于如下几点而言，海上比陆上在风力发电上更具备有利的条件。
(1)在海上，一般而言比陆上的风速强，且吹着良好又稳定的风。
(2)海上障碍物少，且噪音、电波障碍亦少。
(3)搬运设置越来越大型化的风车机材的施工成本，海上比陆上更便宜。
(4)由于大规模的电力消耗地区集中在沿海区域，且其他电力系统设备亦倾向于沿岸地区配备较齐，因此海上的供电成本等较便宜。
如此，在风力发电上，海上比陆上具备更有利的条件。很多国家采用海上风力发电设施，且一般设置在从沿岸数百公尺至数公里的距离。
有关该种技术的现有文献，例如请参照日本国特开2005-69025号公报。
该公报中，其记载一种适合浅水深度的着底式海上风力发电装置的设置方法。其于陆地上，在箱型的浮体上立设筒状的风车基础部，并临时停泊于海上，且在风车基础部上装载风车本体，以形成海上风力发电装置；再利用拖船将海上风力发电装置拖航至设置海域，且利用起重机船将海上风力发电装置一边支撑，一边将配重物注入浮体内，再利用起重机船将海上风力发电装置降下，使基础本体固定在海底地盘。
再者，本案申请人已提出了日本国特开2010-048051号《甲板升降式作业平台船及海上风力发电设施的施工方法》的发明申请案。
于该发明中，其借助包含平台本体、及铺设在该平台本体的行走轨道上可任意行走的行走横梁、及铺设在该行走横梁的移动轨道上可任意移动的移动作业台车、及可任意旋转的架设在该移动作业台车上的吊杆旋转台、以及装设在该吊杆旋转台上的二吊杆的甲板升降式作业平台船，以提供一种海上风力发电设施的作业效率、稳定性及安全性较佳的施工。
然而，于该种技术中，现今依然有如下的缺点。
(1)随着前往施工条件严峻的外海及设施的大型化，其施工设备费用增加。因此，期待着能降低其成本。
(2)单桩基础有口径越大(ψ5.0m以上)，重量越重(500吨以上)，长度越长(60m以上)的趋势。因此，为了确保构造物施工的安定性、安全性及海上搬运的安全性，期待着迅速的组合。
(3)期待能确保在可工作日数内(3月～10月)设置目标机数目的施工。
(4)于海上的组合，期待能确保垂直的精密度。
(5)有选择可供超大型打桩机械吊挂(210吨)打桩所需的中型SEP(SelfElevating Platform甲板升降式作业平台船)装载(1100吨以内)的履带起重机的必要。
(6)期待开发SEP装载载重(1100吨)以内的作业装置。
(7)期待提升风车组立时的风速的工作限度(从10m/sec以下提升至15m/sec以下)，且谋求缩短组立的日数。
发明内容
本发明有鉴于如上的现状，提供一种可在外海严峻的海象、气象条件下，装载、搬运及立起单桩或塔一体式风车等的海上风力发电设施，及提供作业效率、稳定性及安全性较佳的甲板升降式作业平台船，以及安全性较佳的海上风力发电设施的施工方法为目的。
为达到上述目的，本发明提供以下的技术手段。
本发明提供一种甲板升降式作业平台船，该甲板升降式作业平台船包含：平台本体及支柱；该支柱可任意穿插且向垂直方向延伸的设在该平台本体的角落部，且由油压千斤顶顶起系统使该平台本体可任意升降的移动；该平台本体的甲板上设有立起装置，该立起装置使单桩或塔一体式风车在倒伏状态或倾斜倒伏状态下于该平台本体的甲板上可任意移动的形成支撑，且可使单桩或塔一体式风车从倒伏状态或倾斜倒伏状态下任意立起。
承上所述，该平台本体的甲板上包含支撑该塔一体式风车的顶塔的可任意移动的风车移动式支撑台。
该立起装置包含基础框架及支撑导架；该基础框架可任意行走于铺设在该平台本体的甲板上的导轨上；该支撑导架由托架而可任意立起的支撑在该基础框架，且使该单桩或塔一体式风车保持可任意拆装。
该基础框架及支撑导架上架设可使该支撑导架任意立起的立起油压汽缸。
该基础框架的后部，配设可任意推出，拉出该基础框架的推拉出油压汽缸；在该基础框架的后部下部，配设可防止从该基础框架的该导轨浮起的浮起防止装置；在该基础框架的下部，配设可任意移动的支撑该基础框架的起重搬运件。
该支撑导架包含下部夹持装置及上部倒下防止装置；该下部夹持装置可任意支撑该单桩或塔一体式风车的下部；该上部倒下防止装置可支撑该单桩或塔一体式风车的上部，以使不会超越一定姿势而倒下。
该平台本体的甲板的前端部包含可任意吊卸该单桩的下端部的千斤顶装置。
本发明还提供一种海上风力发电设施的施工方法，该海上风力发电设施的施工方法包含：利用设置在平台本体的立起装置，于平台本体上使单桩或塔一体式风车可任意支撑，任意移动及任意立起，且可使该单桩或塔一体式风车于倒伏状态或倾斜倒伏状态下支撑在该平台本体上；借助该平台本体，使该单桩或塔一体式风车于倒伏状态或倾斜倒伏状态下，搬运至施工现场；施工现场中，利用该立起装置，使该单桩或塔一体式风车于倒伏状态或倾斜倒伏状态下，在该平台本体上移动至一定位置；利用该立起装置，使该单桩或塔一体式风车从倒伏状态或倾斜倒伏状态立起至垂直状态；及利用该立起装置及千斤顶装置，使立起的该单桩或塔一体式风车下降至一定位置。
其可提供在外海严峻的海象，气象条件下，可装载、搬运及立起单桩或塔一体式风车等的海上风力发电设施，以提供一种作业效率，稳定性及安全性较佳且可降低成本的甲板升降式作业平台船。再者，本发明的甲板升降式作业平台船可提升风车组立时的风速的工作限度，且可谋求缩短组立的日数。
除了前述记载的效果外，借助风车移动式支撑台，可任意移动的承载塔一体式风车的顶塔。
除了前述记载的效果外，借助基础框架，可移动单桩或塔一体式风车；借助支撑导架，可支撑单桩或塔一体式风车，且可形成立起。
除了前述记载的效果外，借助立起油压汽缸，可立起支撑导架。
除了前述记载的效果外，借助推拉出油压汽缸，可推出、拉出基础框架；借助浮起防止装置，可防止从基础框架的导轨浮起；借助起重搬运件，可任意移动的支撑基础框架。
除了前述记载的效果外，借助下部夹持装置，可支撑单桩或塔一体式风车的下部；借助上部倒下防止装置，可使单桩或塔一体式风车的上部不会超越一定姿势而倒下。
除了前述记载的效果外，借助千斤顶装置，可吊挂单桩的下端部。
本发明的施工方法，可提供在外海严峻的海象、气象条件下，装载、搬运、立起及下降至一定位置的单桩或塔一体式风车等的海上风力发电设施，以及提供作业效率、稳定性、安全性较佳且可降低成本的海上风力发电设施的施工方法。再者，根据本发明的海上风力发电设施的施工方法，可提升风车组立时的风速的工作限度，且可谋求缩短组立的日数。
附图说明
图1A：本发明的甲板升降式作业平台船上装载塔一体式风车的状态的正视图。
图1B：本发明的甲板升降式作业平台船上装载塔一体式风车的状态的俯视图。
图1C：本发明的甲板升降式作业平台船及风车移动式支撑台的侧视图。
图2A：本发明的基础框架的局部扩大正视图。
图2B：图2A的B-B线剖面图。
图2C：图2A的C-C线剖面图。
图3A：本发明的支撑导架的正视图。
图3B：本发明的支撑导架的俯视图。
图3C：本发明的支撑导架的主横梁的剖面图。
图3D：图3A的C箭头的剖面图。
图3E：图3A的A箭头的剖面图。
图3F：图3A的B箭头的剖面图。
图4A：本发明的下部夹持装置的侧视图。
图4B：本发明的下部夹持装置的正视图。
图4C：本发明的下部夹持装置的俯视图。
图5A：本发明的上部倒下防止装置的侧视图。
图5B：本发明的上部倒下防止装置的正视图。
图6A：本发明的甲板升降式作业平台船上装载单桩的单桩拖航时的外观的正视图。
图6B：本发明的甲板升降式作业平台船上装载单桩时的向前方移动状态的正视图。
图6C：本发明的甲板升降式作业平台船上装载单桩时的立起45°状态的正视图。
图6D：本发明的甲板升降式作业平台船上装载单桩时的立起90°状态的正视图。
图7A：本发明的甲板升降式作业平台船上装载单桩时的降下前状态的正视图。
图7B：本发明的甲板升降式作业平台船上装载单桩时的降下前状态的俯视图。
图7C：本发明的甲板升降式作业平台船上装载单桩时的降下前状态的侧视图。
图7D：本发明的甲板升降式作业平台船上装载立起装置时的后退状态的局部俯视图。
图8：本发明的甲板升降式作业平台船上装载塔一体式风车的立起状态的正视图。
图9：借助本发明的甲板升降式作业平台船于单桩上连结塔一体式风车的状态的正视图。
【主要元件符号说明】
〔本发明〕
1甲板升降式作业平台船  2平台本体  3支柱
4塔一体式风车       5立起装置     11导轨
12基础框架          13托架        14支撑导架
15立起油压汽缸      16顶塔        17风车移动式支撑台
18支撑台用油压汽缸  19千斤顶装置  21推拉出油压汽缸
22浮起防止装置      23起重搬运件  31下部夹持装置
32上部倒下防止装置  33支撑台      34直立部
35左右下部支撑臂    36下部支撑臂紧固汽缸  37左右上部支撑臂
37a孔               37b插销         38上部支撑臂紧固汽缸
39支撑台   40左右上部支撑臂    41左右上部支撑臂开关汽缸
51单桩     51缆绳
具体实施方式
为让本发明的上述及其他目的，特征及优点能更明显易懂，下文特举本发明的较佳实施例，并配合附图，详细说明如下：
请参照图1A、1B、1C，甲板升降式作业平台船1包含平台本体2及数个支柱3；该平台本体2依平面视角略呈矩形状；该支柱3可任意穿插且向垂直方向延伸的设在该平台本体2的各角落部，以便借助油压千斤顶顶起系统(图式省略)使该平台本体2可任意升降的移动。在使单桩(图式省略)或塔一体式风车〔在塔(顶塔、中间塔及基塔)上设置短舱、轮毂及叶片〕4于倒伏状态或倾斜倒伏状态下，于平台本体2的甲板上可任意移动的形成支撑，且将立起装置5设置在平台本体2的甲板上，以使单桩或塔一体式风车4可从倒伏状态或倾斜倒伏状态任意立起。
该立起装置5包含基础框架12及支撑导架14；该基础框架12可任意行走于铺设在该平台本体2的甲板上的导轨11上；该支撑导架14通过托架13而可任意立起支撑在该基础框架12，且使该单桩或塔一体式风车4保持可任意拆装。
而且，在该基础框架12及支撑导架14上架设可使该支撑导架14任意立起的立起油压汽缸15。
再者，在平台本体2的甲板上以倾斜倒伏状态支撑塔一体式风车4时，该甲板升降式作业平台船1包含可任意承载移动该塔一体式风车4的顶塔16部分的风车移动式支撑台17。
该风车移动式支撑台17由支撑台用油压汽缸18推出或拉出，而形成可在导轨11任意行走的结构。
再者，在平台本体2的甲板的前端部(图1B的右端部)，包含可于立起装置5的二侧任意吊卸单桩下端部的千斤顶装置19。
如图2A、2B、2C所示，在该基础框架12的后部，配设可任意推出，拉出该基础框架12的推拉出油压汽缸21；在该基础框架12的后部下部，配设可防止从该基础框架12的导轨11浮起的浮起防止装置22；在该基础框架12的下部，配设可任意移动的支撑该基础框架12的起重搬运件23。
如图3A、3B、3C、3D、3E、3F所示，支撑导架14包含下部夹持装置31及上部倒下防止装置32；该下部夹持装置31在支撑导架14的前端部(图3A的右端部、于立起状态则是下端部)可任意支撑该单桩或塔一体式风车的下部；该上部倒下防止装置32在后端部(图3A的左端部、于立起状态则是上端部)，可支撑该单桩或塔一体式风车的上部，以使不会超越一定姿势而倒下；且在支撑导架14的大约中间部包含可支撑该单桩或塔一体式风车的中间部的支撑台33。
图4A、4B、4C揭示该下部夹持装置31，下部夹持装置31包含二直立部34、二左右下部支撑臂35、一下部支撑臂紧固汽缸36、二左右上部支撑臂37、二孔37a、一插销37b及一上部支撑臂紧固汽缸38；该直立部34从支撑导架14的前端部二侧部形成直立；该左右下部支撑臂35形成圆弧状，可任意开关的支撑在二直立部34的上端部，且支撑倒伏状态或倾斜倒伏状态的单桩或塔一体式风车的左右下侧；该下部支撑臂紧固汽缸36紧固左右下部支撑臂35；该左右上部支撑臂37形成圆弧状，可任意开关的支撑在二直立部34的上端部，且支撑倒伏状态或倾斜倒伏状态的单桩或塔一体式风车的左右上侧；该二孔37a分别开设在左右上部支撑臂37的上端；对位该二孔37a，且借助插入该插销37b，而由上部支撑臂紧固汽缸38紧固二左右上部支撑臂37。
再者，倒伏状态或倾斜倒伏状态的单桩或塔一体式风车，其借助二左右下部支撑臂35及二左右上部支撑臂37而支撑下部侧及上部侧，且由下部支撑臂紧固汽缸36及上部支撑臂紧固汽缸38以一定的力量形成紧固。
图5A、5B揭示该上部倒下防止装置32，上部倒下防止装置32设置在支撑导架14的后端部(于立起状态则是上端部)；该上部倒下防止装置32包含一支撑台39、二左右上部支撑臂40及二左右上部支撑臂开关汽缸41；该支撑台39沿着倒伏状态或倾斜倒伏状态的单桩或塔一体式风车下侧的圆弧状形状而形成支撑；该左右上部支撑臂40形成圆弧状，可任意开关的支撑在支撑台39的左右上端部，且支撑倒伏状态或倾斜倒伏状态的单桩或塔一体式风车的左右上侧；该左右上部支撑臂开关汽缸41分别可任意紧固的开关左右上部支撑臂40。
接着，就利用该甲板升降式作业平台船1的海上风力发电设施的施工方法予以说明。
首先，参照图6A、6B、6C、6D，就作为海上风力发电设施的基础的单桩的施工方法予以说明。
图6A揭示单桩拖航时的外观。
具体而言，利用配置陆上的起重机等(图式省略)，将运送至陆上的码头的单桩51吊卸，再将单桩51吊下至由数个支柱3而上升的平台本体2上的立起装置5上，将单桩51支撑在立起装置5后，由数个支柱3而使平台本体2下降，以形成如图6A所示的浮在海上的状态。
使单桩51支撑在立起装置5时，立起装置5形成如下的状态：基础框架12由推拉出油压汽缸21，而位于向后方侧(图6A左方侧)拉近的位置；支撑导架14形成大约水平状态的姿势；打开状态的下部夹持装置31；打开状态的上部倒下防止装置32；单桩51以倒伏状态装载在支撑台33上；单桩51由下部夹持装置31而形成紧固，且由上部倒下防止装置32支撑而形成不会倒下；单桩51整体支撑在立起装置5。
接着，甲板升降式作业平台船1将单桩51以倒伏状态搬运至施工现场。
到达施工现场时，如图6B所示，将支柱3降下，并将甲板升降式作业平台船1固定在一定高度，且借助推拉出油压汽缸21将基础框架12往前方推出后，如图6C所示，借助立起油压汽缸15将支撑导架14立起，则单桩51形成如图6D所示的立起状态。
图7A～7D揭示单桩51被立起，在单桩51降下前的状态。
在降下单桩51之前，如图7A～7D所示，其在单桩51的下端部吊挂千斤顶装置19的缆绳52，并松缓下部夹持装置31及上部倒下防止装置32的紧固，且借助千斤顶装置19降下单桩51。
一边降下单桩51，且借助甲板升降式作业平台船1装载的图示省略的定位保持装置形成定位，再借助图示省略的桩打入装置进行打桩。
再者，在进行完打桩的单桩51的上端部，预先配设可供连接塔一体式风车4的下端部的轴套53。
接着，就作为海上风力发电设施的主要部分的塔一体式风车的施工方法予以说明。
图1A～1C揭示塔一体式风车拖航时的外观。
具体而言，利用配置陆上的起重机等(图式省略)，将运送至陆上的码头的塔一体式风车4吊卸，再将塔一体式风车4吊下至由数个支柱3而上升的平台本体2上的立起装置5上，将塔一体式风车4支撑在立起装置5后，由数个支柱3而使平台本体2下降，以形成如图1A～1C所示的浮在海上的状态。
使塔一体式风车4支撑在立起装置5时，立起装置5形成如下的状态：基础框架12由推拉出油压汽缸21，而位在向前方侧(图1A右方侧)被推出一定尺寸的位置；支撑导架14由立起油压汽缸15，形成倾斜水平状态的姿势；打开状态的下部夹持装置31；打开状态的上部倒下防止装置32；塔一体式风车4以倾斜倒伏状态装载在风车移动式支撑台17上；塔一体式风车4由下部夹持装置31形成紧固下部，由上部倒下防止装置32支撑中间部，且被立起装置5支撑，而上部支撑在风车移动式支撑台17上。
接着，甲板升降式作业平台船1将塔一体式风车4以倾斜倒伏状态搬运至施工现场。
如图8所示，到达施工现场时，将支柱3降下，并将甲板升降式作业平台船1固定在一定高度，借助从拖航时外观的姿势的状态，或借助推拉出油压汽缸21将基础框架12适当的往前方推出后，再如图8的实线所示，借助立起油压汽缸15立起支撑导架14，以立起塔一体式风车4。
接着，如图9所示，在先进行完打桩的单桩51的上端的轴套(图7A、7C的轴套53)上，连接塔一体式风车4的下端部，以完成海上风力发电设施。
根据本发明的甲板升降式作业平台船及海上风力发电设施的施工方法，可期待如下所示的效果。
(1)借助立起装置，可进行不需要履带起重机的单桩的组合。
(2)由于桩组合装置向前后滑动的移动方式，因此可提升桩打入位置的精密度。
(3)借助沿着支撑导架设置的上部倒下防止装置及下部夹持装置，可保持垂直精密度。
(4)由于可于码头将海上风力发电设施部件安装在立起装置，并予以固定，因此可于海上安稳且安全的搬运海上风力发电设施部件。
(5)SEP搭载履带起重机的选定，只要吊挂最大载重打桩机器210吨，且800吨履带起重机即可。
(6)由于单桩预先组装于设置在SEP的立起装置上，因此作业的流程形成SEP架设→桩立起→打桩锤击组装→桩打设的极为顺畅的流程。
(7)桅杆(塔)、短舱、轮毂·叶片等风车零件的一体化、组立、对立起装置的倾斜(倾斜倒伏状态)组装固定、海上搬运、于设置场所的立起、对于基础桩轴套的安装等，其作业可连续的进行。
(8)借助立起装置的开发，对于单桩(500吨)的吊挂，并不需要超大型起重机，因此不必采用大型SEP，可大幅的降低成本。
(9)因风速的作业限度变成15m/sec以下，可提升作业效率。
(10)可谋求风车组立时的作业员的精减化(例如可由10人减少至6人)。

Claims (8)

1.一种甲板升降式作业平台船，其特征在于包含：
平台本体；及
支柱，该支柱能够任意穿插且向垂直方向延伸的设在该平台本体的角落部，且由油压千斤顶顶起系统使该平台本体能够任意升降的移动；
该平台本体的甲板上设有立起装置，该立起装置使单桩或塔一体式风车在倒伏状态或倾斜倒伏状态下于该平台本体的甲板上能够任意移动地形成支撑，且使单桩或塔一体式风车从倒伏状态或倾斜倒伏状态下任意立起。
2.如权利要求1所述甲板升降式作业平台船，其特征在于，在平台本体的甲板上包含支撑该塔一体式风车的顶塔的能够任意移动的风车移动式支撑台。
3.如权利要求1所述甲板升降式作业平台船，其特征在于，该立起装置包含基础框架及支撑导架；该基础框架能够任意行走于铺设在该平台本体的甲板上的导轨上；该支撑导架通过一个托架而能够任意立起地支撑在该基础框架，且使该单桩或塔一体式风车能够任意拆装。
4.如权利要求3所述甲板升降式作业平台船，其特征在于，在该基础框架及支撑导架之间架设能够使该支撑导架任意立起的立起油压汽缸。
5.如权利要求3所述甲板升降式作业平台船，其特征在于，在该基础框架的后部，配设能够任意推出、拉出该基础框架的推拉出油压汽缸；在该基础框架的后部下部，配设能够防止该基础框架从该导轨浮起的浮起防止装置；在该基础框架的下部，配设能够任意移动于该导轨且支撑该基础框架的起重搬运件。
6.如权利要求3所述甲板升降式作业平台船，其特征在于，该支撑导架包含下部夹持装置及上部倒下防止装置；该下部夹持装置能够任意支撑该单桩或塔一体式风车的下部；该上部倒下防止装置能够支撑该单桩或塔一体式风车的上部，以使不会超越一定姿势而倒下。
7.如权利要求1所述甲板升降式作业平台船，其特征在于，该平台本体的甲板的前端部包含能够任意吊卸该单桩的下端部的千斤顶装置。
8.一种海上风力发电设施的施工方法，其特征在于包含：
利用设置在平台本体的立起装置，于平台本体上使单桩或塔一体式风车能够任意支撑，任意移动及任意立起，且能够使该单桩或塔一体式风车于倒伏状态或倾斜倒伏状态下支撑在该平台本体上；
借助该平台本体，使该单桩或塔一体式风车于倒伏状态或倾斜倒伏状态下，搬运至施工现场；
施工现场中，利用该立起装置，使该单桩或塔一体式风车于倒伏状态或倾斜倒伏状态下，在该平台本体上移动至一定位置；
利用该立起装置，使该单桩或塔一体式风车从倒伏状态或倾斜倒伏状态立起至垂直状态；及
利用该立起装置及千斤顶装置，使立起的该单桩或塔一体式风车下降至一定位置。
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