CN102704511B - 干坞插桩实验装置及实验方法 - Google Patents

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李应杰
倪涛
王匀
张朝阳
张永康
唐盛弢
王振刚
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Nantong COSCO Shipping Engineering Co., Ltd.
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Jiangsu University
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Jiangsu University
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Abstract

本发明涉及一种干坞插桩实验的方法和装置，干坞插桩实验装置包括箱型器具，箱型器具底部开有多个孔，且箱型器具上部敞口，所述箱型器具埋置于干坞内且其顶面与地板平行，在箱型器具内置有泥土，在所述箱型器具的四周地板上均匀布置四个石墩，每个石墩上设有铁链条，每个铁链条作为手拉葫芦的一端固定端，所述手拉葫芦另一端连接在捆绑船体的钢索上，所述船体上设有桩腿和固桩架，所述桩腿上开有多个销孔，所述桩腿底部连接有桩靴，所述固桩架设有升降系统。本发明具有结构简单、使用方便，而且成本比较低等优点。

Description

干坞插桩实验装置及实验方法
技术领域
本发明涉及海洋工程装备的制造技术领域，特指干坞插桩实验的方法和装置。
背景技术
海上风能发电是当今世界发展的新方向，其风电机组安装装备和技术是占领海上风电领域的核心技术。早期安装海上风机主要是通过起重船或者自升式平台。起重船由于作业海况受到严格限制、施工效率低，而自升式平台缺点是不自航、不能携带风力发电机组。因此用于海上风力发电机组的安装与维护的风车安装船应运而生。风车安装船是集运输、起重、升降和航行功能于一身的工程船，该类型船兼具自升式平台和自航船舶的优点，拥有可升降桩腿来抬起船体。风车安装船的工作原理是：船体通过升降系统将桩腿伸入海底，当桩腿到达海底时，能将船身升离水面一定距离以承载船体重量，通过桩腿或沉淀与海床地基的相互作用为海洋作业提供一个平稳的工作平台。
升降系统直接影响到风车安装船的站立稳定性能，所以在风装船建造过程中，对风车装船升降系统的调试至关重要，在海洋环境中调式升降系统非常困难，由于海洋中环境和地质构造的复杂多样，船舶浮态精确定位及提升过程单腿及多腿联动控制等难题的解决将非常困难。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种结构简单、成本低的干坞插桩实验装置及实验方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种干坞插桩实验装置及实验方法，其特征在于：所述干坞插桩实验装置包括箱型器具，所述箱型器具底部开有多个孔，且所述箱型器具上部敞口，所述箱型器具埋置于干坞内且其顶面与地板平行，在所述箱型器具内置有泥土，在所述箱型器具的四周地板上均匀布置四个石墩，每个石墩上设有铁链条，每个铁链条作为手拉葫芦的一端固定端，所述手拉葫芦另一端连接在捆绑船体的钢索上，所述船体上设有桩腿和固桩架，所述桩腿上开有多个销孔，所述桩腿底部连接有桩靴，所述固桩架设有升降系统；所述干坞插桩实验方法步骤如下：
1）、将底部开有孔，上部敞开的箱型器具埋置于干坞内，使其顶面与地板平行，形成干坞插桩实验的主要装置；
2）、将所述箱型器具内放置泥土；
3）、所述箱型器具底部开有多个小孔，在箱型器具的周围地板上均匀布置四个石墩，船体通过钢索将手拉葫芦的一端用铁链条固定在石墩上，石墩形成的坐标平面基本可以实现船体在箱型器具内的定位及任意位置的调整，实现船体的定位。
4）、船体实现定位后，固桩架内的升降系统的工作以及销孔的配合实现桩腿的升降，在此过程中可以方便地调试升降系统来实现干坞插桩实验。
所述箱型器的多个孔起到卸荷、保护坞底的作用。
所述泥土为海域沙土，且所述泥土根据海地地质构造情况而定，使模拟更加精确。
所述箱型器具，钢索、手拉葫芦及石墩联合应用定位，固定在所述石墩上的手拉葫芦解决了船体的坞内定位。
本发明具有以下优点：
1、采用干坞内插桩实验方法，一方面解决了升降系统的调试难题，另一方面也解决了船体建造过程中精确定位问题。
2、箱型器具的建造，为插桩实验提供了重要的实验场所，箱型器具的孔更是巧妙地解决了船身重量对坞底自身强度的影响。
3、箱型器具内海底地质的模拟，不仅解决了水流和地质构造对实验影响的问题，也使得升降系统的调试更加方便。 
4、石墩的布置及手拉葫芦的应用，实现了巨大船体在坞内任意位置的定位与调整。
图1是干坞插桩实验的示意图；
图2是干坞插桩实验俯视图；
图3是箱型器具的俯视图；
图中标号：1-销孔；2-桩腿；3-固桩架；4-船体；5-箱型器具；6-泥土；7-桩靴；8- 底孔；9-石墩；10-铁链条；11-手拉葫芦；12-钢索。
具体实施方式：
    为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1-3示出了本发明种干坞插桩实验装置及实验方法的实施方法；
干坞插桩实验装置的建造：将底部开有多个孔（8），上部敞开的箱型器具（5）埋置于干坞内，使其顶面与地板平行，在箱型器具（5）的周围地板上均匀布置四个石墩（9），箱型器具（5）内放置一定深度的泥土（6），泥土（6）的深度根据海地地质构造情况而定，这就形成风车安装船插桩实验的主要装置。
船体（4）的定位：将船体置于箱型器具（5）内的泥土（6）上，根据实际情况的需要，将手拉葫芦（11）的一端用铁链条（10）固定在石墩（9）上，另一端连接在了捆绑船体（4）的钢索（12）上，利用手拉葫芦（11）的拉动作用和四个石墩（9）形成的坐标平面基本可以实现船体（4）在箱型器具（5）内的定位及任意位置的调整。
插桩实验的过程：船体（4）实现定位后，固桩架（3）内的提升装置通过液压缸的交替工作以及插销的配合实现桩腿（2）的升降，当桩腿（2）通过升降系统抬升船体（4）时，必然由桩腿（2）和桩靴（7）承担整个船体（4）的重量，此时箱型器具（5）底部必然承受桩靴（7）给它的集中作用力，箱型器具（5）底部的底孔（8）就是为了使底部受力均匀，起到卸荷的作用，解决船身重量对于坞底自身强度影响。在插桩实验的过程中，实现升降系统在干坞内的调试。这种方法与装置不仅避免水流及地质构造对实验的影响，而且有利于保证船舶定位精度。
本发明具有以下优点：
1、采用干坞内插桩实验方法，一方面解决了升降系统的调试难题，另一方面也解决了船体建造过程中精确定位问题。
2、箱型器具的建造，为插桩实验提供了重要的实验场所，箱型器具的孔更是巧妙地解决了船身重量对坞底自身强度的影响。
3、箱型器具内海底地质的模拟，不仅解决了水流和地质构造对实验影响的问题，也使得升降系统的调试更加方便。 
   4、石墩的布置及手拉葫芦的应用，实现了巨大船体在坞内任意位置的定位与调整。

Claims (4)

1.一种干坞插桩实验装置，其特征在于：所述干坞插桩实验装置包括箱型器具（5），所述箱型器具（5）底部开有多个孔（8），且所述箱型器具（5）上部敞口，所述箱型器具（5）埋置于干坞内且其顶面与地板平行，在所述箱型器具（5）内置有泥土（6），在所述箱型器具（5）的四周地板上均匀布置四个石墩（9），每个石墩（9）上设有铁链条（10），每个铁链条（10）作为手拉葫芦（11）的一端固定端，所述手拉葫芦（11）另一端连接在捆绑船体（4）的钢索（12）上，所述船体（4）上设有桩腿（2）和固桩架（3），所述桩腿（2）上开有多个销孔（1），所述桩腿（2）底部连接有桩靴（7），所述固桩架（3）设有升降系统；所述干坞插桩实验方法步骤如下：
1）、将底部开有孔（8），上部敞开的箱型器具（5）埋置于干坞内，使其顶面与地板平行，形成干坞插桩实验的主要装置；
2）、将所述箱型器具（5）内放置泥土（6）；
3）、所述箱型器具（5）底部开有多个孔（8），在箱型器具（5）的周围地板上均匀布置四个石墩（9），船体（4）通过钢索（12）将手拉葫芦（11）的一端用铁链条（10）固定在石墩（9）上，石墩（9）形成的坐标平面基本可以实现船体在箱型器具（5）内的定位及任意位置的调整，实现船体（4）的定位；
 4）、船体实现定位后，固桩架（3）内的升降系统的工作以及销孔（1）的配合实现桩腿（2）的升降，在此过程中可以方便地调试升降系统来实现干坞插桩实验。
2.根据权利要求1所述干坞插桩实验装置，其特征在于：所述箱型器具（5）的多个孔起到卸荷、保护坞底的作用。
3.根据权利要求1所述干坞插桩实验装置，其特征在于：所述泥土（6）为海域沙土，且所述泥土（6）根据海底地质构造情况而定，使模拟更加精确。
4.根据权利要求1所述干坞插桩实验装置，其特征在于：所述箱型器具（5），钢索（12）、手拉葫芦（11）及石墩（9）联合应用定位，固定在所述石墩（9）上的手拉葫芦（11）解决了船体（4）的坞内定位。
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