CN108583786B - 风电运维船的登靠辅助装置及风电运维船的登靠方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风电运维船的登靠辅助装置及风电运维船的登靠方法，所述登靠辅助装置包括：船首防护板；船用眼板，嵌入在所述风电运维船的甲板中；至少一对牵引机构，所述至少一对牵引机构布置在所述风电运维船船首左右船舷处；绳索，能够从每个牵引机构中伸出或缩回至每个牵引机构中，绳索能够绕过待停靠点的带缆桩而系固在所述船用眼板上；伺服控制模块，集成到所述风电运维船的船舶主机控制模块，所述船舶主机控制模块按照不同的档位控制所述风电运维船的船舶主机和所述至少一对牵引机构。根据本发明的风电运维船的登靠辅助装置能够有效提高风电运维船的登靠能力。

Description

风电运维船的登靠辅助装置及风电运维船的登靠方法

技术领域

本发明涉及风电运维船的登靠领域，特别涉及一种风电运维船的登靠辅助装置及风电运维船的登靠方法。

背景技术

随着海上风电的快速发展，海上风电场已经颇具规模，由于海上风电场需要定期检修，故障排除，部件更换等，因此需要运维人员进入海上风电场。目前运维人员主要通过风电运维船抵达海上风电场，影响风电运维船登靠的因素有台风、雷暴、暴雨、海雾等，因此需要风电运维船具有较高的登靠能力，以能够在上述极端天气情况下安全登靠。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种风电运维船的登靠辅助装置及风电运维船的登靠方法。

根据本发明的一方面，提供一种用于风电运维船的登靠辅助装置，所述登靠辅助装置包括：船首防护板；船用眼板，所述船用眼板嵌入在所述风电运维船的甲板中；至少一对牵引机构，所述至少一对牵引机构布置在所述风电运维船船首左右船舷处；绳索，所述绳索能够从每个牵引机构中伸出或缩回至每个牵引机构中，所述绳索能够绕过待停靠点的带缆桩而系固在所述船用眼板上；伺服控制模块，所述伺服控制模块集成到所述风电运维船的船舶主机控制模块，所述船舶主机控制模块按照不同的档位控制所述风电运维船的船舶主机和所述至少一对牵引机构。

根据本发明的实施例，所述登靠辅助装置还可包括张力感应器，所述张力感应器串联在所述绳索的连接所述待停靠点的带缆桩与每个牵引机构之间的部分上。

根据本发明的实施例，所述船用眼板可包括相对于所述风电运维船的纵向轴线对称地布置的两组船用眼板，每组船用眼板可包括沿着所述风电运维船的横向平行地布置的2个船用眼板。

根据本发明的实施例，所述登靠辅助装置还可包括抱刹器，所述抱刹器连接到每个牵引机构，用于限制每个牵引机构的牵引和释放。

根据本发明的实施例，所述登靠辅助装置还可包括动能回收及释放装置，所述动能回收及释放装置用于将所述牵引机构在牵引和释放过程中产生的动能转化为电能储存或将储存的电能释放。

根据本发明的实施例，所述登靠辅助装置还可包括对应于每个牵引机构的液压总成，其中，每个液压总成包括：油箱；驱动单元，所述驱动单元驱动所述液压总成内的液压油，以形成供油路径和回油路径；液压马达，所述液压马达通过所述驱动单元驱动而正转或反转，以带动对应的牵引机构牵引或释放，其中，当所述张力感应器感测到绳索的张力与预设张力之差超过所述预设张力的n％时，所述伺服控制模块控制所述驱动单元驱动所述液压马达正转或反转；当所述张力感应器感测到绳索的张力与预设张力之差不超过所述预设张力的n％时，所述伺服控制模块控制所述液压马达制动，其中，n是自然数。

根据本发明的实施例，所述液压总成还可包括蓄能器，所述蓄能器通过所述供油路径向所述液压马达供油。

根据本发明的实施例，所述蓄能器可通过补油路径向所述液压马达供油。

根据本发明的实施例，所述液压总成还可包括：第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀和所述第二单向阀分别设置在所述液压马达的所述供油路径和所述回油路径与所述蓄能器之间；第一换向阀，所述第一换向阀连接在所述蓄能器与所述第一单向阀和所述第二单向阀之间。

根据本发明的实施例，所述液压总成还可包括：第三单向阀，所述第三单向阀连接在所述蓄能器与所述驱动单元之间，来自所述驱动单元的液压油通过所述第三单向阀流向所述液压马达；第二换向阀，所述第二换向阀连接在所述蓄能器与所述第一单向阀之间。

根据本发明的实施例，所述液压总成还可包括调节单元，所述调节单元同时激活所述供油路径和所述回油路径。

根据本发明的实施例，所述调节单元可包括比例换向阀，所述比例换向阀设置在所述供油路径和所述回油路径上。

根据本发明的实施例，所述液压总成还可包括比例溢流阀，来自所述供油路径和所述回油路径的液压油通过所述比例溢流阀流回至所述油箱。

根据本发明的实施例，所述液压总成还可包括第一溢流阀，所述第一溢流阀的入口连接至所述驱动单元，所述第一溢流阀的出口连接至所述油箱。

根据本发明的实施例，所述液压总成还可包括第三换向阀，所述第三换向阀连接在所述驱动单元的出口与所述油箱之间。

根据本发明的实施例，所述船首防护板的外表层可由弹性材料形成。

根据本发明的一方面，提供一种风电运维船抵靠海上风电基础登靠的方法，所述风电运维船登靠辅助装置，所述方法包括：操纵所述风电运维船行至所述海上风电基础，使得所述船首防护板抵靠所述海上风电基础的靠船桩；从每个牵引机构拉出绳索系固在所述船用眼板上，然后将所述绳索抛向并套在从所述靠船桩伸出的带缆桩中的一个上；通过所述船舶主机控制模块按照不同的档位中的一个档位控制所述风电运维船的船舶主机和所述至少一对牵引机构，以推动所述船首防护板抵靠所述靠船桩；控制每个牵引机构以保持每个绳索的张力。

根据本发明的实施例，所述方法还可包括：当海洋环境载荷方向变动时，更改绳索系固的船用眼板的位置。

根据本发明的实施例，所述方法还可包括：当监测到近期海上风电场海况处于平稳状态时，控制所述抱刹器限制所述牵引机构的牵引和释放。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，伺服控制模块集成到风电运维船的船舶主机控制模块，船舶主机控制模块能够按照不同的档位控制船舶主机和牵引机构，从而可根据海况最大限度地降低风电运维船的油耗。另外，根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置由于能够根据不同海况选择不同的操作档位，所以能够有效避免风电运维船发生绳索崩断事故。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施例的风电运维船抵靠海上风电基础登靠的示意图；

图2是根据本发明的示例性实施例的风电运维船抵靠海上风电基础登靠的操作的示意图；

图3是根据本发明的示例性实施例的用于风电运维船的登靠辅助装置的液压总成的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的示例性实施例进行详细的描述。在整个说明书中，相同的标号始终指示相同的部件。

图1是根据本发明的示例性实施例的风电运维船抵靠海上风电基础登靠的示意图。

如图1所示，根据本发明的示例性实施例的用于风电运维船的登靠辅助装置包括：船首防护板41；船用眼板31，船用眼板31嵌入在风电运维船的甲板中；一对单卷筒绞车28，所述一对单卷筒绞车28布置在风电运维船船首左右船舷处；绳索29，绳索29能够从每个单卷筒绞车28中伸出或缩回至每个单卷筒绞车28中，绳索29能够绕过待停靠点的带缆桩51而系固在靠船桩50船用眼板31上；伺服控制模块，伺服控制模块集成到风电运维船的船舶主机控制模块，船舶主机控制模块按照不同的档位控制风电运维船的船舶主机和所述一对单卷筒绞车28。

可选地，船首防护板41的外表层可由橡胶等弹性材料形成。

可选地，船用眼板31可包括相对于风电运维船的纵向轴线对称地布置的两组船用眼板31，每组船用眼板31包括沿着风电运维船的横向平行地布置的2个船用眼板31。船用眼板31的位置设置成方便操作人员根据浪向的改变而选择合适的系固位置，以确保绳索29的张力的方向始终保持与海洋环境载荷反向，从而提高张力利用率。虽然图1中示出风电运维船包括两组共四个船用眼板31，但是本发明不限于此，可根据需要设置多个眼板。

可选地，牵引机构可以是任何能够执行释放、牵引和保持的装置，例如，可以是低速大扭矩液压马达驱动绞车或者其他合适的张力绞车。虽然图1中示出风电运维船包括一对单卷筒绞车28，但是本发明不限于此，可根据需要设置多个单卷筒绞车28。根据本发明的示例性实施例，为了保证绳索29一直处于张紧状态，需要单卷筒绞车28有较快的反应速度以及对应较低的转动惯量，因此单卷筒绞车28容缆卷筒的直径不能太大。根据各种工况，单卷筒绞车28容缆可以为4m，且绞车容缆最多考虑2层，这样即使不同的容缆直径，也不会造成太大的力矩差，更容易保持根据本发明的用于风电运维船输出恒张力。

如图1所示，根据本发明的风电运维船抵靠海上风电基础登靠时，从单卷筒绞车28拉出绳索29系固在合适的船用眼板31上，然后将绳索29抛向并套在从靠船桩50伸出的带缆桩51上。根据本发明的绳索29可使用宽扁绳索，表面涂覆有光滑耐摩擦的保护层。虽然本发明示出了以上靠船桩系揽方式，但是本发明不限于此，也可使用其他已知的靠船桩系揽方式。此外，绳索29与船用眼板31也可使用其他有效的绑扎或锁定方式替代。

可选地，根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置还包括张力感应器24，张力感应器24串联在绳索29的连接待停靠点(例如，海上风电基础)的带缆桩51与每个牵引机构28之间的部分上，用于实时感测绳索29的张力，并将感测到的张力发送到伺服控制模块。可选地，张力感应器24可采用频率法张力感应器。根据本发明的示例性实施例，单卷筒绞车28上的容缆末端采用过渡段与绳索29连接，由张力感应器24感测绳索张力，并将感测到的绳索张力发送给伺服控制模块，再由伺服控制模块来控制整个液压总成25(稍后将描述)。

可选地，伺服控制模块集成到船舶主机控制模块，并安装在风电运维船驾驶室的驾驶台上，同时在单卷筒绞车28处设置应急处理操作台。船舶主机控制模块可以单独控制船舶主机，也可以按照不同的档位同时控制船舶主机和所述一对单卷筒绞车28。针对不同海况对应设置多个档位，例如，七个档位，不同档位对应于船舶主机的不同主机转速和不同单卷筒绞车张力(绳索上的张力在一定范围内变化，例如，绳索的张力与预设张力之差不超过预设张力的5％)，船舶主机和单卷筒绞车28二者共同决定风电运维船在不同档位下的总推力(总推力直接决定风电运维船能够克服的海况极限载荷)，使得总张力实时可控，可以迅速调整到与海况匹配的状态。为了便于说明，表1示出了某风电运维船不同档位对应的参数。

表1

表1中的数据仅为说明性目的并不用于限制本发明，应当理解表1中的数据可根据具体海上风电场的实际情况进行合理设置。

档位操控具体使用方法为：当风电运维船抵靠海上风电基础登靠时，驾驶员观察海况信息，在海况较温和时(有义波高0.5m以下)，选用a档顶靠海上风电基础的靠船桩50，此时，启动根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，将档位调节至b档，降低船舶主机转速，使螺旋桨提供10KN推力，单卷筒绞车28提供30KN推力，以达到节省燃油的目的。当海浪较大时，根据实时海况依次提高档位，选择合适有效的档位保证风电运维船稳定顶靠靠船桩50，将船舶主机的使用度尽可能降低，以达到节油以及保护船舶主机及其轴系的目的。

此外，伺服控制模块通过张力感应器24输入的信号，判断各单卷筒绞车28的受力情况，以控制不同单卷筒绞车28输出恒张力，使之能够有效地克服海洋环境载荷，控制风电运维船升沉与横摇，保持风电运维船船首的恒定姿态。

可选地，根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置还包括抱刹器27，抱刹器27连接到每个牵引机构28，用于限制每个牵引机构28的牵引和释放。根据本发明的示例性实施例，当处于温和海况时，风电运维船靠船舶主机已经能够达到平稳顶靠靠船桩50保持静止的状态。此时将用于风电运维船的登靠辅助装置启动，保持30KN的张力输出后，单卷筒绞车28及绳索29处于张紧状态，此时启动与下面将描述的变速箱26连接的抱刹器27，保持单卷筒绞车28及绳索29的张紧状态。此时由于海况温和，适当的降低船舶主机转速，风电运维船船首通过抱刹器27抱紧单卷筒绞车28及绳索29，提供的张力足以抵抗海域环境载荷，使风电运维船船首保持静止状态，可以节省大量油耗及控制二氧化碳排放。

可选地，根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置还包括动能回收及释放装置32，动能回收及释放装置32用于将牵引机构28在牵引和释放过程中产生的动能转化为电能储存或将储存的电能释放。根据本发明的示例性实施例，当单卷筒绞车28有减速变化时，动能回收及释放装置32介入，缩短刹车时间并将多余的动能转化为电能，存储在动能回收及释放装置32的储能电池块中。当伺服控制模块发出牵引或释放指令时，储能电池块可以提供初始动能，使得单卷筒绞车28的反馈更为迅速。储能电池块还可为风电运维船的其它设备供电，以降低油耗及二氧化碳排放。

图2是根据本发明的示例性实施例的风电运维船抵靠海上风电基础登靠的操作的示意图；图3是根据本发明的示例性实施例的用于风电运维船的登靠辅助装置的液压总成的示意图。

如图2所示，根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置还包括变速器26，来自驱动装置的动力通过变速器26传递到单卷筒绞车28。

如图2和图3所示，根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置还包括对应于每个牵引机构28的液压总成25。每个液压总成25包括：油箱4；驱动单元2，驱动单元2驱动液压总成25内的液压油，以形成供油路径和回油路径；液压马达23，液压马达23通过驱动单元2驱动而正转或反转，以带动对应的牵引机构28牵引或释放，其中，当张力感应器24感测到绳索29的张力与预设张力之差超过预设张力的n％时，伺服控制模块控制驱动单元2驱动液压马达23正转或反转；当张力感应器24感测到绳索29的张力与预设张力之差不超过预设张力的n％时，伺服控制模块控制液压马达23制动，其中，n是自然数，例如，n可以是1至10范围内的任何数，例如可以是5。

例如，驱动单元可包括泵，并且可以驱动液压总成25内的液压油以形成供油路径和回油路径。在本发明的示例性实施例中，根据调节单元(例如比例换向阀10)的工作位置(左位或右位)，供油路径和回油路径在不同工况下可以互相变换。例如，当比例换向阀10左位工作时，来自驱动单元2的液压油从液压马达23的左侧供应给液压马达23，使得液压马达23正转(此时，单卷筒绞车28牵引)，并从液压马达23的右侧流经比例换向阀10的左侧而流回到油箱4。这种情况下，液压马达23左侧的路径为供油路径，右侧的路径为回油路径。类似地，当比例换向阀10右位工作时，来自驱动单元2的液压油从液压马达23的右侧供应给液压马达23，使得液压马达23反转(此时，单卷筒绞车28释放)，并从液压马达23的左侧流经比例换向阀10的右侧而流回到油箱4。这种情况下，液压马达23右侧的路径为供油路径，左侧的路径为回油路径。

根据本发明的实施例，调节单元可包括第一阀门单元和第二阀门单元，第一阀门单元和第二阀门单元可在伺服控制模块的控制下打开和关闭，以使供油路径和回油路径同时运转。

第一阀门单元和第二阀门单元可以是电磁阀，可通过伺服控制模块同时向第一阀门单元和第二阀门单元供电，从而使第一阀门单元和第二阀门单元打开。

第一阀门单元和第二阀门单元的操作可彼此独立。即，对第一阀门单元和第二阀门单元的控制可互不影响。

第一阀门单元和第二阀门单元可分别包括多个阀门。为简化油路构造，第一阀门单元和第二阀门单元可以分别仅包括单个电磁阀，例如，两位两通电磁阀等。

虽然图中没有示出，但是第一阀门单元和第二阀门单元可分别通过可控的开关元件(例如，电磁阀)连接到油箱4，以在第一阀门单元位于供油路径且第二阀门单元位于回油路径上时，控制连接到第一阀门单元的可控的开关元件打开，并使连接到第二阀门单元的可控的开关元件打开，以实现通过第一阀门单元的供油以及通过第二阀门单元的回油。类似地，也可通过伺服控制模块的控制实现通过第二阀门单元的供油以及通过第一阀门单元的回油。

可选地，根据本发明的液压总成25还包括蓄能器15，蓄能器15通过供油路径向液压马达23供油。即，当液压马达23正转时，蓄能器15通过比例换向阀10的左位向液压马达23供油。类似地，当液压马达23反转时，蓄能器15通过比例换向阀10的右位向液压马达23供油。

可选地，蓄能器15通过补油路径向液压马达23供油。例如，液压总成25还包括：第一单向阀20和第二单向阀21，第一单向阀20和第二单向阀21分别设置在液压马达23的供油路径和回油路径与蓄能器15之间；第一换向阀13，第一换向阀13连接在蓄能器15与第一单向阀20和第二单向阀21之间。当液压马达23左右两侧的供油或回油路径由于各阀的内卸等原因，液压油减少时，蓄能器15内的液压油依次经过第一换向阀13右位、第一单向阀20或第二单向阀21向缺少液压油的供油或回油路径补油，以保证供油或回油路径内始终有液压油。

可选地，液压总成25还包括：第三单向阀6，第三单向阀6连接在蓄能器15与驱动单元2之间，来自驱动单元2的液压油通过第三单向阀6流向液压马达23；第二换向阀7，第二换向阀7连接在蓄能器15与第一单向阀6之间。

可选地，液压总成25还包括：调节单元，调节单元同时激活供油路径和回油路径。例如，调节单元可包括上述比例换向阀10，比例换向阀10设置在供油路径和回油路径上。

可选地，液压总成25还包括比例溢流阀9，来自供油路径和回油路径的液压油通过比例溢流阀9流回至油箱4。

可选地，液压总成25还包括第一溢流阀5，第一溢流阀5的入口连接至驱动单元2，第一溢流阀5的出口连接至油箱4。

根据本发明的示例性实施例，不同张力是通过控制液压马达23的进油口和出油口的压力差实现的。即，通过第一溢流阀5整定液压马达23的进油口压力，液压马达23的进油口压力恒定，通过比例溢流阀压9使液压马达23的回油路径产生不同的背压，从而液压马达23的进出口油路的压力差不一样，使液压马达23输出不同的力矩，从而获得不同的绳索张力。

可选地，液压总成25还包括第三换向阀3，第三换向阀3连接在驱动单元2的出口与油箱4之间。

可选地，液压总成25还包括第二溢流阀18和第三溢流阀19，第二溢流阀18和第三溢流阀19分别设置在液压马达23的供油路径和回油路径与所述油箱4之间，以用作液压马达23的进出油回路的安全阀，当液压马达23某一侧油路压力过高，超出设定值时，开启第二溢流阀18或第三溢流阀19，使液压油流回油箱4，降低油路内的压力，确保液压总成25安全。

液压总成25还包括第四溢流阀8，第四溢流阀8设置在蓄能器15与第二换向阀7之间，用作蓄能器15的蓄能回路的安全阀，当蓄能回路压力高于预设值时，第二溢流阀8开启，卸载压力，使蓄能回路内的压力处于安全值以下。

可选地，在蓄能器15处设置有用于感测蓄能器15的压力的压力传感器12。类似地，在液压马达23的进出口路径上设置有压力传感器11和22。

可选地，液压总成25还包括用于使液压马达23制动的制动器14。

下面参照图3详细描述液压总成的操作原理。

如图3所示，初始操作为给蓄能器15充压。第三换向阀3电磁线圈通电，第二换向阀7电磁线圈通电，液压油通过驱动单元2从油箱4吸入，驱动单元2的出口泵出高压液压油。此时，换向阀3左位工作，回油箱4的油路切断。驱动单元2泵出的高压液压油依次经过第三单向阀6、第二换向阀7右位流入蓄能器15。当压力传感器12检测到蓄能器15的压力值达到预设压力时，伺服控制模块发出指令使得第三换向阀3的电磁线圈失电，驱动单元2泵出的高压液压油通过第三换向阀3的右位回到油箱，使驱动单元2处于卸载状态，从而完成蓄能器15冲压。

下面参照图3描述液压马达23的正转操作，此时，单卷筒绞车28执行牵引操作。第三换向阀3和第二换向阀7得电，比例换向阀10左位得电，制动器14处于松闸状态。驱动单元2泵出的高压液压油依次经过第三单向阀6、比例换向阀10左位进入液压马达23左侧，液压马达23正转，带动与其相连的减速器26，进而带动单卷筒绞车25收缩绳索29。同时蓄能器15内的液压油经过第二换向阀7右位和比例换向阀10左位，一同给液压马达23供油，稳定高压油路内的压力和，减少液压总成25脉动，使液压马达23运转平稳。液压马达23的回油依次经过比例换向阀10左位、比例溢流阀9，流回油箱4。通过调节比例溢流阀9不同的开启压力，使得液压马达23的回油路产生不同的背压，从而调节液压马达23的输出扭矩，进而调节施加在绳索29上的拉力。例如，调节比例溢流阀9的开口，可以调节液压马达23的旋转速度，进而调节绳索29收缩的速度。

下面参照图3描述液压马达23的反转操作，此时，单卷筒绞车28执行释放操作。第三换向阀3和第二换向阀7得电，比例换向阀10右位得电，制动器14处于松闸状态。驱动单元2泵出的高压液压油依次经过第三单向阀6、比例换向阀10右位进入液压马达23右侧，液压马达23反转，带动与其相连的减速器26，进而带动单卷筒绞车28释放绳索29。同时蓄能器15内的液压油经过第二换向阀7右位和比例换向阀10右位，一同给液压马达23供油，稳定高压油路内的压力和，减少液压总成25脉动，使液压马达23运转平稳。液压马达23的回油依次经过比例换向阀10右位、比例溢流阀9，流回油箱4。通过调节比例溢流阀9不同的开启压力，使得液压马达23的回油路产生不同的背压，从而调节液压马达23的输出扭矩，进而调节施加在绳索29上的拉力。调节比例溢流阀9的开口，可以调节液压马达23的旋转速度，进而调节绳索29释放的速度。

下面描述当船舶主机控制模块选择不同的档位控制单卷筒绞车28时，不同拉力的设定。当船舶主机控制模块(伺服控制模块)选择不同输出张力时，通过单卷筒绞车28的直径、变速箱26的减速比/增速比可以换算出此时液压马达23所需输出的扭矩，根据液压马达的特性，即可算出液压马达23进出口压力差值，从而可算出液压马达23出口背压值，由此伺服控制模块设定比例溢流阀9的调定值。

下面描述恒定拉力调节方法。当张力传感器24检测到绳索29的张力与预设张力的差值超过预设张力的n％，例如，5％时，伺服控制模块根据预设的算法控制比例换向阀10发生动作，根据实际需要释放/牵引绳索29，如果绳索29的张力与预设张力的差值越大，则比例换向阀10开口越大，液压马达23转速越高，反之越小。当张力传感器24检测到绳索29的张力与预设张力的差异小于预设张力的n％，例如，5％时，制动器14投入工作，第三换向阀3得电，比例换向阀10失电处于关闭状态，驱动单元2处于卸载状态。同时单卷筒绞车28上的抱刹器27介入工作，单卷筒绞车28筒停止转动，牵引或释放绳索29停止，绳索29的张力处于预设的张力范围之内。第一换向阀13得电，当液压马达23左右两侧的油路由于各阀的内卸等原因，油路内的液压油减少时，蓄能器15内的液压油经过第一换向阀13右位，第一单向阀20或第二单向阀21向缺少液压油的回路补油，保证油路内始终有油。当压力传感器12检测到蓄能器15内的压力下降到一定的水平时，第三换向阀3得电，驱动单元2泵出的高压液压油经过第三单向阀6和第二换向阀7右位，给蓄能器15充压。

下面参照图1至图3详细描述具有根据本发明的登靠辅助装置的风电运维船的登靠方法。

第一步、操纵风电运维船行至海上风电基础，使得船首防护板41抵靠海上风电基础的靠船桩50。

第二步、从每个牵引机构28拉出绳索29系固在船用眼板31上，然后将绳索29抛向并套在从靠船桩50伸出的带缆桩51中的一个上。

具体地，位于风电运维船船首甲板的水手根据实时浪向流向，选择位置最佳的船用眼板31将绳索29末端的船用卸扣系固在该船用眼板31上，然后抛缆将处于松弛状态的绳索29套在从靠船桩伸出的带缆桩51上，此时绳索29仍然处于松弛状态。

第三步、通过船舶主机控制模块按照不同的档位中的一个档位控制风电运维船的船舶主机和至少一对牵引机构28，以推动船首防护板41抵靠靠船桩50。

具体地，操作人员根据实时浪高数据，选择与浪高匹配的特定档位，启动根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置。此时，单卷筒绞车28会牵引绳索29，使其由松弛状态变为张紧状态，并提供特定档位对应的张力。

第四步、控制每个牵引机构28以保持每个绳索29的张力。

具体地，当张力感应器24感测到绳索29的张力与预设张力之差超过预设张力的例如5％时，伺服控制模块控制驱动单元2驱动液压马达23正转或反转，以带动单卷筒绞车28牵引或释放。当张力感应器24感测到绳索29的张力与预设张力之差不超过预设张力的5％时，伺服控制模块控制液压马达23制动。

实际操作中，因为风电运维船始终承受海流、风及海浪等海洋环境载荷，而海洋环境载荷一直对风电运维船施加交变载荷，当交变载荷大于设定档位对应的张力(例如，大于设定档位对应的张力的5％)时(例如较大波浪来临，风电运维船处于波峰状态)，张力感应器24向伺服控制模块输入信号，伺服控制模块处理信号后，输出设定的调整油压值及油路方向，最终使单卷筒绞车28处于平稳释放状态，此时单卷筒绞车28放绳。当海洋环境载荷变小时(例如较小波浪来临，船舶处于波谷状态)，例如，当交变载荷小于设定档位对应的张力(例如，小于设定档位对应的张力的(100-5)％)时，单卷筒绞车28上的缆绳及绳索29恢复松弛状态，伺服控制模块感应到张力变小，伺服控制模块会向伺服控制模块输入信号，伺服控制模块处理信号后，输出设定的调整油压值及油路方向，最终使单卷筒绞车28处于平稳牵引状态，此时单卷筒绞车28收绳。以上反复操作，最终实现维持张力动态平衡。

根据本发明的示例性实施例，在张力感应器24感受到的张力变化超过5％时，才会向伺服控制模块输入张力改变信号。当发生较极端的海况时，张力感应器24感测到的绳索张力超过预设张力10％时(例如，预设张力为30KN，当张力感应器24感测到的绳索张力为33KN时)，并处于该状态持续超过5秒，伺服控制模块会发出报警声，提醒运维人员不要进行登靠作业，并由伺服控制模块自动提高档位，结合船舶主机转速的提高，提升风电运维船的登靠能力，在张力感应器24感受到的张力低于或等于30KN以后，持续10秒，报警解除，此时运维人员方能进行登靠作业。

当出现极端海况，例如，突然遇到较大波浪(例如有义波高大于2.5m的波浪)时，船舶主机转速达到额定转速(参照表1，此时，单卷筒绞车28的设定张力达到最大)，而且张力感应器24感测到的绳索张力超过预设张力10％时，并处于该状态持续超过5秒以后，伺服控制模块自由释放单卷筒绞车28，确保绳索29不再受力，以保护用于风电运维船的登靠辅助装置不发生过载过热，甚至损坏，从而有效延长用于风电运维船的登靠辅助装置的寿命。

可选地，具有根据本发明的登靠辅助装置的风电运维船的登靠方法还包括：当海洋环境载荷方向变动时，更改绳索29系固的船用眼板31的位置。

具体地，当海洋环境载荷方向有变动时，操作人员操控单卷筒绞车28释放缆绳，保证单卷筒绞车28上的缆绳及绳索29恢复松弛状态，此时位于风电运维船船首甲板的水手可以根据实时海洋环境载荷方向，更改绳索29末端的船用卸扣系固的船用眼板31，使之处于克服海洋环境载荷最有效的方向，然后控制单卷筒绞车28牵引绳索29，并提供特定档位对应的张力。也就是说，增加船用眼板31，可以有更多的方向选择调整绳索方向，使得绳索29的张力直接抵抗海洋环境载荷，充分的提高了恒张力的利用率。

可选地，具有根据本发明的登靠辅助装置的风电运维船的登靠方法还包括：当监测到近期海上风电场海况处于平稳状态时，控制抱刹器27限制单卷筒绞车28的牵引和释放。

具体地，如果海洋监测软件显示近期海上风电场海况处于平稳状态，则可以通过伺服控制模块控制抱刹器27介入，限制单卷筒绞车28的牵引和释放，使之处于刹车状态，此时不需要任何功率输入，以达到节省燃油及降低碳排放的作用。当海洋环境载荷变化较大时，张力感应器24感测到绳索29的张力超过预定张力，并将该信息传送给伺服控制模块，伺服控制模块控制变速箱26改变减速比，以迅速改变输出力矩。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，伺服控制模块集成到风电运维船的船舶主机控制模块，船舶主机控制模块能够按照不同的档位控制船舶主机和牵引机构，从而可根据海况最大限度地降低风电运维船的油耗。另外，根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置由于能够根据不同海况选择不同的操作档位，所以能够有效避免风电运维船发生绳索崩断事故。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，由于伺服控制模块集成到风电运维船的船舶主机控制模块，所以能够高效地跟据实时海况选择合适的工作档位，以防止在船舶主机和一对单卷筒绞车单独被控制的情况下由于船舶主机与一对单卷筒绞车控制不一致(例如，在伺服控制模块控制单卷筒绞车收绳时，船舶主机控制模块控制船舶主机使风电运维船远离海上风电基础运动)而导致的绳索崩断事故。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，由于设置有多个船用眼板，所以在为风电运维船提供额外的登靠推力的同时，还可根据不同的海洋环境载荷方向，提供对应反方向的张力，来直接抵抗海洋环境载荷，而不是简单地通过推力转换摩擦力，从而能够更有效地克服海洋环境载荷。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，可以单独控制每个单卷筒绞车。具体地，在实际操作中，风电运维船受到斜浪、流或者侧浪、流等环境载荷时，由于左右舷受力差别较大，风电运维船船首很难保持稳定静止状态。此时可以通过伺服控制模块分别控制左右舷布置的单卷筒绞车释放不同档位的张力，从而使风电运维船有效地克服海域环境载荷，最终达到保持船首恒姿态的目的。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，由于登靠辅助装置的液压总成中增加设置有蓄能器，所以在油压需要改变时，优先释放蓄能器中的液压油，提高效率，并达到节省减排的效果，同时保护液压总成不发生过载。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，由于设置有抱刹器，所以可在温和海况时，控制抱刹器使单卷筒绞车不进行释放及牵引作业，在没有额外功率介入的同时，持续输出张力，可以节省大量油耗及控制二氧化碳排放。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，由于设置有动能回收及释放装置，所以在单卷筒绞车转速变化或者转向时，回收多余的动能，储存在储能电池块中，在伺服控制模块发出牵引及释放指令时，储能电池块可以提供初始动能，使得单卷筒绞车的反馈更为迅速。另外，储能电池块还可为船舶其它设备供电，以降低油耗及二氧化碳排放。

根据本发明的用于风电运维船的登靠辅助装置，结构简单、成本低，同能够有效提高风电运维船的登靠能力。

虽然上面已经详细描述了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对本发明的实施例做出各种修改和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改和变型仍将落入权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述登靠辅助装置包括：

船首防护板(41)；

船用眼板(31)，所述船用眼板(31)嵌入在所述风电运维船的甲板中；

至少一对牵引机构，所述至少一对牵引机构布置在所述风电运维船船首左右船舷处；

绳索(29)，所述绳索(29)能够从每个牵引机构中伸出或缩回至每个牵引机构中，所述绳索(29)能够绕过待停靠点的带缆桩(51)而系固在所述船用眼板(31)上；

伺服控制模块，所述伺服控制模块集成到所述风电运维船的船舶主机控制模块，所述船舶主机控制模块按照不同的档位控制所述风电运维船的船舶主机和所述至少一对牵引机构。

2.根据权利要求1所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述登靠辅助装置还包括：

张力感应器(24)，所述张力感应器(24)串联在所述绳索(29)的连接所述待停靠点的带缆桩(51)与每个牵引机构之间的部分上。

3.根据权利要求1所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述船用眼板(31)包括相对于所述风电运维船的纵向轴线对称地布置的两组船用眼板(31)，每组船用眼板(31)包括沿着所述风电运维船的横向平行地布置的2个船用眼板(31)。

4.根据权利要求1所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述登靠辅助装置还包括：

抱刹器(27)，所述抱刹器(27)连接到每个牵引机构，用于限制每个牵引机构的牵引和释放。

5.根据权利要求1所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述登靠辅助装置还包括：

动能回收及释放装置(32)，所述动能回收及释放装置(32)用于将所述牵引机构在牵引和释放过程中产生的动能转化为电能储存或将储存的电能释放。

6.根据权利要求2所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述登靠辅助装置还包括对应于每个牵引机构的液压总成(25)，其中，每个所述液压总成(25)包括：

油箱(4)；

驱动单元(2)，所述驱动单元(2)驱动所述液压总成(25)内的液压油，以形成供油路径和回油路径；

液压马达(23)，所述液压马达(23)通过所述驱动单元(2)驱动而正转或反转，以带动对应的牵引机构牵引或释放，

其中，当所述张力感应器(24)感测到绳索(29)的张力与预设张力之差超过所述预设张力的n％时，所述伺服控制模块控制所述驱动单元(2)驱动所述液压马达(23)正转或反转；当所述张力感应器(24)感测到绳索(29)的张力与预设张力之差不超过所述预设张力的n％时，所述伺服控制模块控制所述液压马达(23)制动，其中，n是自然数。

7.根据权利要求6所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述液压总成(25)还包括：

蓄能器(15)，所述蓄能器(15)通过所述供油路径向所述液压马达(23)供油。

8.根据权利要求7所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述蓄能器(15)通过补油路径向所述液压马达(23)供油。

9.根据权利要求8所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述液压总成(25)还包括：

第一单向阀(20)和第二单向阀(21)，所述第一单向阀(20)和所述第二单向阀(21)分别设置在所述液压马达(23)的所述供油路径和所述回油路径与所述蓄能器(15)之间；

第一换向阀(13)，所述第一换向阀(13)连接在所述蓄能器(15)与所述第一单向阀(20)和所述第二单向阀(21)之间。

10.根据权利要求9所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述液压总成(25)还包括：

第三单向阀(6)，所述第三单向阀(6)连接在所述蓄能器(15)与所述驱动单元(2)之间，来自所述驱动单元(2)的液压油通过所述第三单向阀(6)流向所述液压马达(23)；

第二换向阀(7)，所述第二换向阀(7)连接在所述蓄能器(15)与所述第一单向阀(6)之间。

11.根据权利要求8所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述液压总成(25)还包括：

调节单元，所述调节单元同时激活所述供油路径和所述回油路径。

12.根据权利要求11所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述调节单元包括比例换向阀(10)，所述比例换向阀(10)设置在所述供油路径和所述回油路径上。

13.根据权利要求12所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述液压总成(25)还包括：

比例溢流阀(9)，来自所述供油路径和所述回油路径的液压油通过所述比例溢流阀(9)流回至所述油箱(4)。

14.根据权利要求13所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述液压总成(25)还包括：

第一溢流阀(5)，所述第一溢流阀(5)的入口连接至所述驱动单元(2)，所述第一溢流阀(5)的出口连接至所述油箱(4)。

15.根据权利要求14所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述液压总成(25)还包括：

第三换向阀(3)，所述第三换向阀(3)连接在所述驱动单元(2)的出口与所述油箱(4)之间。

16.根据权利要求1所述的用于风电运维船的登靠辅助装置，其特征在于，所述船首防护板(41)的外表层由弹性材料形成。

17.一种风电运维船抵靠海上风电基础登靠的方法，其特征在于，所述风电运维船包括如权利要求1所述的登靠辅助装置，所述方法包括：

操纵所述风电运维船行至所述海上风电基础，使得所述船首防护板(41)抵靠所述海上风电基础的靠船桩(50)；

从每个牵引机构拉出绳索(29)系固在所述船用眼板(31)上，然后将所述绳索(29)抛向并套在从所述靠船桩(50)伸出的带缆桩(51)中的一个上；

通过所述船舶主机控制模块按照不同的档位中的一个档位控制所述风电运维船的船舶主机和所述至少一对牵引机构，以推动所述船首防护板(41)抵靠所述靠船桩(50)；

控制每个牵引机构以保持每个绳索(29)的张力。

18.根据权利要求17所述的风电运维船抵靠海上风电基础登靠的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当海洋环境载荷方向变动时，更改绳索(29)系固的船用眼板(31)的位置。

19.根据权利要求17所述的风电运维船抵靠海上风电基础登靠的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当监测到近期海上风电场海况处于平稳状态时，控制抱刹器(27)限制所述牵引机构的牵引和释放。