CN105253787B - 可重复使用的海上测风平台及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可重复使用的海上测风平台，包括船体和用于安装测风设备的测风塔架，船体包括浮箱和固定于浮箱上的工作平台，测风塔架安装固定于工作平台上，所述测风塔架由多节臂架组成，至少两节相邻的臂架之间可收拢和展开。本发明具有无需基础施工，成本低，安装和拆卸效率高、塔架拖航稳定性好的优点。本发明进一步还公开了一种海上测风平台的使用方法。

Description

可重复使用的海上测风平台及其使用方法

技术领域

本发明涉及测风平台，具体涉及一种可重复使用的海上测风平台及其使用方法。

背景技术

节能减排与开发清洁能源已经成为了国家的重大战略，是我国可持续发展的能源保障和环境保障。随着石油煤炭等不可再生能源的巨大消耗，给环境带来了巨大污染的同时，也使得人类可持续发展面临危险。风能是一种重要的可再生清洁能源，风能在开发价值和商业化推广中具有广阔的发展前景。经过多年发展，我国的陆上风场得到了大力开发，而海上风电却还处于起步阶段。

与陆上风电场相比，海上风电场具有风能资源储量大、开发效率高、环境污染小、不占用耕地等优点。我国拥有漫长的海岸线,近海风能资源丰富,用电负荷中心大多集中于东部沿海地区,海上风电场具有广阔的发展前景，海上风力发电正在成为新能源领域发展的重点。在海上建造风力发电场前，需要在拟建风电场的海域建设海上测风塔，以达到实测风资源数据及相关气象资料，从而确定该海域是否适合建设海上风电场。同时，在海上建造的风力发电装置在运行过程中，也需要测风塔的各种数据。海上测风塔作为海上风电场建设前期所需搜集风能资源和风质量的关键测风设备，对测风塔的使用和安装都提出了一定要求。

目前，海上测风塔的基础结构一般采用的是桩基础或重力式基础，其中桩基础包括钻孔灌注桩基础、预制混凝土桩基础、钢管桩基础，而这三种桩基础领域中应用较多的是钢管桩基础。上部塔架结构一般采用单根圆筒式或桁架式，其中桁架式包括三角形桁架式和四边形桁架式，均为固定式高耸结构，常见的两种钢结构测风塔多立柱钢管桩和单立柱钢管桩。以往的塔架桩基础一般都是通过施工船舶进行打桩，承台与桩进行灌浆连接，施工工艺难度及施工费用都相对较高，施工效率低。以往的塔架也是固定高度的，拖航时重心很高，对拖延稳定性不利，增加了拖航难度与成本。另外，测风塔完成测风后，为不影响正常的通航，一般还需要进行拆除，造成很大的浪费，其拆除费用也是不菲的。正因如此，如何开发一种新型的海上测风平台，使得施工简单、效率高，成本低，并能重复使用，已经成为本领域的急需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无需基础施工，成本低，安装和拆卸效率高、塔架拖航稳定性好的可重复使用的海上测风平台。

为解决上述一个或多个技术问题，本发明的第一方面，提供了一种可重复使用的海上测风平台，包括船体和用于安装测风设备的测风塔架，所述船体包括浮箱和固定于浮箱上的工作平台，所述测风塔架安装固定于工作平台上，所述测风塔架由多节臂架组成，至少两节相邻的臂架之间可收拢和展开。

进一步地，所述测风塔架由多节相互铰接的臂架组成，至少两节相邻的臂架之间安装有折叠驱动油缸。

进一步地，所述安装有折叠驱动油缸的两节相邻的臂架之间设有铰接架和连杆，所述铰接架上设有一个固定铰接点和两个活动铰接点，所述铰接架通过固定铰接点铰接安装在臂架上，且一个活动铰接点通过折叠驱动油缸和所述两节相邻的臂架的一节臂架铰接，另一个活动铰接点通过连杆和所述两节相邻的臂架的另一节臂架铰接。

进一步地，所述测风塔架由多节箱形臂架套接组成，至少两节相邻的所述臂架之间设有伸缩机构。

进一步地，所述测风塔架由多节桁架式臂架组成，至少两节相邻的臂架之间设有伸缩机构。

进一步地，所述测风塔架的至少一节臂架上设有至少三根拉绳，所述拉绳一端和该节臂架相连，另一端和船体相连。

进一步地，所述船体的中部设有中间支撑，所述工作平台安装布置于中间支撑的顶部，所述船体的外侧设有侧支撑，所述工作平台的四周设有上支撑，所述上支撑和侧支撑一一对应，且所述上支撑与其所对应的侧支撑相连，所述拉绳的另一端和上支撑远离工作平台的一侧或侧支撑远离船体的一侧相连。

进一步地，所述船体上还设有拉绳卷扬机构，所述拉绳的端部绕设于拉绳卷扬机构的卷筒上。

进一步地，所述侧支撑和/或上支撑为桁架式结构。

进一步地，所述的浮箱包括多个可单独抽水或注水的舱室。

本发明的第二方面，提供了一种海上测风平台的使用方法，包括以下步骤：

S1：预先将测风塔架收拢并装好测风设备，组装好船体和测风塔架；

S2：将海上测风平台拖航到预定测风点；

S3：在浮箱中注水，使船体下沉；

S4：将测风塔架展开，将测风设备举升至预定高度进行测风。

进一步地，海上测风平台的使用方法还包括以下步骤：

S5：测风完毕后，将测风塔架收拢；

S6：将浮箱中的水排出，使船体上浮；

S7：将海上测风平台拖航到下一预定地点。

本发明的可重复使用的海上测风平台具有下述优点：

1、本发明包括船体和用于安装测风设备的测风塔架，可整体浮于海面直接进行拖航，无需装船运输，运输成本低，拖到安装位置后沉底即可工作，无需打桩，实施简单，工作成本低。

2、本发明的测风塔架由多节可折叠或伸缩的臂架组成，具有下述优点：(1)方便在下方装好测风设备，无需海上高空作业；(2)可按需调节测风点高度；(3)运输时收回使得重心降低，大幅提高拖航稳定性。

3、本发明测风塔架上的至少一节臂架上设有至少三根拉绳，拉绳一端和臂架相连，另一端和船体相连，使得测风塔架的受力状态改善，刚性提高，能够更好地适应海洋上复杂、恶劣的气候环境。

4、本发明的浮箱包括多个可单独抽水或注水的舱室，一方面，在舱室未注满水的状态时，相对单舱室的结构而言，能够使得整个浮箱的重心位于更中部的位置，从而提升浮箱在舱室未注满水的状态时的稳定性；另一方面，即使部分舱室发生故障，剩余舱室仍然能够完成浮箱的功能，从而能够提高浮箱工作的可靠性。

5、本发明测风平台可重复使用，降低了测风成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一展开状态下的结构示意图。

图2为本发明实施例一收拢状态下的结构示意图

图3为本发明实施例一中船体的结构示意图。

图4为本发明实施例一中浮箱的结构示意图。

图5为本发明实施例一中折叠驱动油缸的工作原理示意图。

图6为本发明实施例二的结构示意图。

图7为本发明实施例三的结构示意图。

图例说明：1、船体；11、浮箱；111、舱室；12、工作平台；13、中间支撑；14、侧支撑；15、上支撑；2、测风塔架；21、臂架；22、拉绳；23、折叠驱动油缸；24、铰接架；25、连杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例一：

如图1所示，本实施例的可重复使用的海上测风平台，包括船体1和用于安装测风设备的测风塔架2，船体1包括浮箱11和固定于浮箱11上的工作平台12，测风塔架2安装固定于工作平台12上。

本实施例中，测风塔架2由多节臂架21组成，本实施例中采用六节，当然也可以是二节、三节、四节、五节、七节或其他更多方式，本发明并不受限于此。至少两节相邻的臂架之间可收拢或展开。

具体在本实施例中，测风塔架2采用折叠式臂架结构，具体由六节臂架21相互铰接组成，相邻的臂架21之间安装有折叠驱动油缸23，通过折叠驱动油缸23的伸缩可以控制相邻的臂架21之间的转角，从而实现测风塔架2的展开(如图1所示状态)和收拢(如图2所示状态)，折叠驱动油缸23锁定时可以完全固定相邻的臂架21之间的位置。毫无疑问，在上述折叠式结构的技术启示下，本领域的技术人员也可以根据需要选择仅仅在其中的部分相邻的臂架21之间安装有折叠驱动油缸23，以此来降低成本或简化结构，其原理与本实施例相同，故在此不再赘述。另外，本领域技术人员应该清楚，折叠驱动油缸23也可以采用其他伸缩机构进行替代，如气缸、涡轮蜗杆机构等，甚至可以采用在臂架上设置钢丝绳，通过拉紧或释放钢丝绳也可以实现臂架之间的展开和收拢。

结合图1和图5所示，安装有折叠驱动油缸23的两节相邻的臂架21之间还设有铰接架24和连杆25，铰接架24上设有一个固定铰接点和两个活动铰接点，铰接架24通过固定铰接点铰接安装在臂架21上，且一个活动铰接点通过折叠驱动油缸23和两节相邻的臂架21的一节臂架21铰接，另一个活动铰接点通过连杆25和两节相邻的臂架21的另一节臂架21铰接。

拖航状态下，测风塔架2的各节臂架收拢至最低位置，使测风平台整体运输时重心降低，大幅提高了拖航稳定性。当拖航到指定的安装海域后，需要展开测风塔架时，驱动折叠驱动油缸23的活塞杆伸出(图5中的虚线所示位置)展开臂架21即可实现测风塔架2的展开。需要收回测风塔架2时，驱动折叠驱动油缸23的活塞杆缩回，将臂架21收拢折叠，即可实现测风塔架2的收回。

测风塔架2的臂架21上均设置有多根拉绳22，拉绳22一端和臂架21相连、另一端和船体1相连，通过拉绳22，可以大幅改善臂架21的受力状态，提高臂架21的受力性能。毫无疑问，在此结构的技术启示下，本领域的技术人员也可以根据需要选择仅仅在部分臂架21上安装拉绳22，优选在顶部的臂架21上安装拉绳22，且拉绳22的数量也可以根据需要选择三根、四根、五根或者更多。另外，拉绳22具体可采用钢丝绳，也可以采用其他类型材料制成的拉绳，本发明并不受限于此。

如图1至图3所示，船体1的中部设有中间支撑13，工作平台12安装布置于中间支撑13的顶部，船体1的外侧设有侧支撑14，工作平台12的四周设有上支撑15，上支撑15和侧支撑14一一对应，且上支撑15与其所对应的侧支撑14相连，拉绳22的另一端和上支撑15远离工作平台12的一侧或侧支撑14远离船体1的一侧相连。通过上述结构，一方面为拉绳22提供了固定支点，而且能够确保拉绳22在水平方向具有较大的跨距，从而使得臂架21的抗剪切能力更好，受力性能更好；另一方面，使得测风塔架2的平衡性更好，能够改善测风塔架2上浮下沉时的稳定性。需要说明的是，本实施例中拉绳22的另一端还可以根据需要和上支撑15远离工作平台12的一侧的其他位置相连，或者还可以将其与侧支撑14远离船体1的一侧的端部或者非端部的位置相连。

本实施例中，船体1上还设有和拉绳卷扬机构，拉绳22的端部绕设于拉绳卷扬机构的卷筒上，通过拉绳卷扬机构能够实现收放拉绳22并锁紧拉绳22。

本实施例中，侧支撑14和/或上支撑15可采用桁架式结构，当然，也可以是其他结构形式，本发明并不受限于此。

本实施例中，浮箱11包括多个可单独抽水或注水的舱室111，相对于单舱室的结构而言，多个独立舱室的结构能够使整个浮箱的重心位于更中部的位置，从而提升浮箱的稳定性；另一方面，即使部分舱室发生故障，剩余舱室仍然能够完成浮箱的功能，从而能够提高浮箱工作的可靠性。

本实施例的可重复使用的海上测风平台的工作过程如下：

1)预先在距离测风点较近的港口码头将本实施例的测风塔架2折叠收拢并安装测风设备，并完成船体1、测风塔架2的组装；

2)将本实施例的浮箱11的各舱室111保持排空或者部分排空状态，通过浮箱11提供的浮力将本实施例悬浮于海面上，保持安装于工作平台12上的测风塔架2处于收拢状态，使得本实施例测风平台的重心保持在较低位置；

3)将本实施例拖航到指定的安装海域。

4)在将本实施例拖航到达指定的安装海域后，往浮箱11的各舱室111中注入海水，浮箱11因浮力变小而下沉，实现本实施例的下沉坐底。

5)待本实施例坐底完成后，将安装于工作平台12上的测风塔架2逐渐展开，同时打开拉绳卷扬机构同步放拉绳22，将事先安装于测风塔架2上的测风设备举到指定高度，锁定测风塔架2，通过拉绳卷扬机构张紧拉绳22并锁定拉绳卷扬机构；

6)通过测风塔架2上安装的测风设备进行测风。

7)在测风完成后，将测风塔架2收回，测风塔架2的重心随之降低，将浮箱11各舱室111中的海水抽出，本实施例浮起后，即可将本实施例的可重复使用的海上测风平台拖航到另一海域进行测风。

综上可见，本实施例可重复使用的海上测风平台可重复使用，具有无需打桩、拖航稳定性高、达到运输方便快捷，能够降低安装成本、提高安装效率。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，其主要区别点在于测风塔架2的结构不同。如图6所示，本实施例中的测风塔架2为伸缩式结构，由多节箱形臂架21套接组成，至少两节相邻的臂架21之间设有伸缩机构，本实施例优选采用单缸插销伸缩机构，需要说明的是，单缸插销伸缩机构为臂架常用的伸缩驱动机构，故其具体结构在此不再赘述，而且在此技术启示的前提下，毫无疑问，本领域的技术人员还可以根据需要采用其他类型的臂架伸缩驱动方式，如油缸、气缸、绳排等所有可以实现伸缩的驱动机构，其原理与本实施例相同，故在此不再赘述。

实施例三：

本实施例与实施例一基本相同，其主要区别点在于测风塔架2的结构不同。如图7所示，本实施例中的测风塔架2为桁架式结构，由多节桁架式臂架21套接组成，至少两节相邻的臂架21之间设有伸缩机构，该伸缩机构可以为油缸、气缸等，也可以是其他可以实现伸缩的驱动机构。

具体的，在本实施例中采用自升式塔机臂架，自升式塔机臂架包括基础节、标准节和爬升架，通过爬升架不断自安装标准节，即可实现测风塔架2的搭建/自升,利用自升式塔机臂架的自安装功能实现臂伸缩，同样也可以实现测风塔架2的伸缩功能。需要说明的是，自升式塔机臂架为常见的塔机臂架结构，除上述结构外，还可以根据需要采用下顶升式自升式塔机臂架，而且在此技术启示的前提下，毫无疑问，本领域的技术人员还可以根据需要采用其他类型的自升式塔机臂架，其原理与本实施例相同，故在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可重复使用的海上测风平台，其特征在于：包括船体(1)和用于安装测风设备的测风塔架(2)，所述船体(1)包括浮箱(11)和固定于浮箱(11)上的工作平台(12)，所述测风塔架(2)安装固定于工作平台(12)上，所述测风塔架(2)由多节臂架(21)组成，至少两节相邻的臂架(21)之间可收拢和展开；

所述测风塔架(2)由多节相互铰接的臂架(21)组成，至少两节相邻的臂架(21)之间安装有折叠驱动油缸(23)；

所述安装有折叠驱动油缸(23)的两节相邻的臂架(21)之间设有铰接架(24)和连杆(25)，所述铰接架(24)上设有一个固定铰接点和两个活动铰接点，所述铰接架(24)通过固定铰接点铰接安装在臂架(21)上，且一个活动铰接点通过折叠驱动油缸(23)和所述两节相邻的臂架(21)的一节臂架(21)铰接，另一个活动铰接点通过连杆(25)和所述两节相邻的臂架(21)的另一节臂架(21)铰接。

2.根据权利要求1所述的可重复使用的海上测风平台，其特征在于：所述测风塔架(2)由多节箱形臂架(21)套接组成，至少两节相邻的所述臂架(21)之间设有伸缩机构。

3.根据权利要求1所述的可重复使用的海上测风平台，其特征在于：所述测风塔架(2)由多节桁架式臂架(21)组成，至少两节相邻的臂架(21)之间设有伸缩机构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的可重复使用的海上测风平台，其特征在于：所述测风塔架(2)的至少一节臂架(21)上设有至少三根拉绳(22)，所述拉绳(22)一端和该节臂架(21)相连，另一端和船体(1)相连。

5.根据权利要求4所述的可重复使用的海上测风平台，其特征在于：所述船体(1)的中部设有中间支撑(13)，所述工作平台(12)安装布置于中间支撑(13)的顶部，所述船体(1)的外侧设有侧支撑(14)，所述工作平台(12)的四周设有上支撑(15)，所述上支撑(15)和侧支撑(14)一一对应，且所述上支撑(15)与其所对应的侧支撑(14)相连，所述拉绳(22)的另一端和上支撑(15)远离工作平台(12)的一侧或侧支撑(14)远离船体(1)的一侧相连。

6.根据权利要求5所述的可重复使用的海上测风平台，其特征在于：所述船体(1)上还设有拉绳卷扬机构，所述拉绳(22)的端部绕设于拉绳卷扬机构的卷筒上。

7.根据权利要求5所述的可重复使用的海上测风平台，其特征在于：所述侧支撑(14)和/或上支撑(15)为桁架式结构。

8.根据权利要求1-3任一项所述的可重复使用的海上测风平台，其特征在于：所述的浮箱(11)包括多个可单独抽水或注水的舱室(111)。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的海上测风平台的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将测风塔架(2)收拢并装好测风设备，并预先组装好船体(1)和测风塔架(2)；

S2：将海上测风平台拖航到预定测风点；

S3：在浮箱(11)中注水，使船体(1)下沉；S4：将测风塔架(2)展开，将测风设备举升至预定高度进行测风。

10.根据权利要求9所述的海上测风平台的使用方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S5：测风完毕后，将测风塔架(2)收拢；

S6：将浮箱(11)中的水排出，使船体(1)上浮；S7：将海上测风平台拖航到下一预定地点。