CN108625343A - 一种可限位登乘的浮式防撞装置 - Google Patents

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王磊
蒋光遒
陈强
赖福梁
吴海涛
林旻
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Fujian Xinneng Offshore Wind Power R & D Center Co Ltd
Shanghai Investigation Design and Research Institute Co Ltd SIDRI
Fujian Yongfu Power Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种可限位登乘的浮式防撞装置，包括设置在海上风机基础侧面的浮式防撞体、登乘结构、限位结构和缓冲体；所述海上风机基础包括风机基础爬梯；所述浮式防撞体由多个的浮式防撞单元拼接而成，所述浮式防撞单元围绕着海上风机基础设置；所述登乘结构和风机基础爬梯连接且位于浮式防撞单元之间，所述登乘结构包括登乘护栏和登乘踏步，所述登乘护栏设置在登乘踏步的两侧，所述登乘踏步的中线和风机基础爬梯的踏步中线位于同一直线上；本发明的有益效果在于：结构设计简单，安装维修方便，能够降低因碰撞事故导致海上风机基础被破坏的概率，提高海上风机基础的防撞性能。

Description

一种可限位登乘的浮式防撞装置
技术领域
本发明涉及海上风电基础技术领域，具体涉及一种可限位登乘的浮式防撞装置。
背景技术
随着常规能源造成的环境污染愈加严重，大力发展成熟清洁能源降低环境持续恶化的压力，已经成为了世界各国的共识。海上风电场因其节约土地，噪声污染小，沙尘少，风切变小，且靠近用电市场等优点，得到了大力发展。海上风机基础设计使用年限较长，一般在25年左右，运维船舶，渔船等船舶航行区域与风场重叠面积变大，加之海上航线不断变密，海上风机基础遭受船舶撞击概率也随之增加。一旦船舶与海上风机基础发生碰撞，海上风机基础将发生局部凹陷、屈曲或开裂等破坏，进而影响海上风机基础的正常运行。海上风电场一般会远离陆地，一旦发生船舶碰撞海上风机基础等事故，因天气海况恶劣，维修效率低下等原因，往往会造成巨大的发电量损失，大大影响海上风电场的经济效益。
由于国内海上风电场建设处于起步阶段，技术尚未成熟，对预防海上风机基础发生碰撞的研究还不够充分。目前，国内海上风机基础的防撞抗击能力是通过提高海上风机基础自身的刚度，优化海上风机基础的形式来实现的，而不是通过在海上风机基础外侧设置防撞装置来实现的，使得在一定程度上造成了海上风机基础的刚度富裕，增加了海上风机基础的造价，进而影响整个海上风电场的经济可行性，而且该种方法设计的海上风机基础防撞能力较低，只能抵挡能量较小的船舶碰撞，给海上风机基础留下了安全隐患。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种可限位登乘的浮式防撞装置，结构设计简单，安装维修方便，能够降低因碰撞事故从而发生海上风机基础破坏的概率，提高海上风机基础的防撞性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种可限位登乘的浮式防撞装置，包括设置在海上风机基础侧面的浮式防撞体、登乘结构、限位结构和缓冲体；
所述海上风机基础包括风机基础爬梯；所述浮式防撞体由多个的浮式防撞单元拼接而成，所述浮式防撞单元围绕着海上风机基础设置；所述登乘结构和风机基础爬梯连接且位于浮式防撞单元之间，所述登乘结构包括登乘护栏和登乘踏步，所述登乘护栏设置在登乘踏步的两侧，所述登乘踏步的中线和风机基础爬梯的踏步中线位于同一直线上；所述限位结构与海上风机基础固定连接且位于浮式防撞单元和登乘结构之间；所述缓冲体通过螺栓分别与浮式防撞体和限位结构连接。
进一步的，所述浮式防撞单元呈筒状结构，所述浮式防撞单元包括由内侧至外侧依次层叠设置的内层、中层和外层，所述内层填充有消能材料，所述中层为钢架结构，所述钢架结构上预留有分别与缓冲体和限位结构相连接的螺栓口，所述外层包覆有纤维增强复合材料。
进一步的，所述限位结构呈筒状结构，所述限位结构包括由内侧至外侧依次层叠设置的内层、中层和外层，所述内层填充有消能材料，所述中层为钢架结构，所述钢架结构上预留有分别与缓冲体和登乘结构相连接的螺栓口，所述外层包覆有纤维增强复合材料。
进一步的，所述登乘结构设置有水平登乘结构和竖直登乘结构，所述水平登乘结构和风机基础爬梯连接，所述竖直登乘结构的两侧和限位结构连接。
进一步的，所述登乘结构的数量与风机基础爬梯的数量相同，所述限位结构的数量与风机基础爬梯数量相同。
进一步的，所述限位结构与风机基础爬梯之间设有加强筋。
进一步的，所述缓冲体呈筒状结构，所述缓冲体和外设的海上风机基础之间的间距为5cm。
进一步的，所述缓冲体采用的材质为橡胶。
进一步的，相邻的两个所述浮式防撞单元之间通过螺栓连接。
进一步的，相邻的两个所述浮式防撞单元之间设置有连接缝，所述连接缝处涂覆有防腐材料。
本发明的有益效果在于：通过将浮式防撞体采用多个的浮式防撞单元拼接而成，并在将登乘结构设置在浮式防撞单元之间，使得浮式防撞体与海上风机基础型式有着良好的兼容性，使得在不增加现有风机基础造价的同时还能实现登乘方便的效果，而且由于浮式防撞体是围绕着海上风机基础设置的，因此能够吸收来自海上风机基础四周各个角度的碰撞能力，不需要做提前预警的工作；通过设置限位结构，限位结构的一端和浮式防撞体连接，另一端和登乘结构连接，可限制浮式防撞体在横向上发生转动，不仅能保证浮式防撞装置的稳定性，而且使得人员登乘时更加安全可靠；通过在浮式防撞体和限位结构上连接缓冲体，使得浮式防撞装置可承受住反复的碰撞，防撞效果好，能够避免海上风机基础遭到破坏；整个浮式防撞装置的结构设计简单，安装维修方便，能够降低因碰撞事故导致海上风机基础被破坏的概率，提高海上风机基础的防撞性能。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的一种可限位登乘的浮式防撞装置的俯视图；
图2为本发明具体实施方式的一种可限位登乘的浮式防撞装置的主视图；
图3为本发明具体实施方式的浮式防撞单元的结构示意图；
标号说明：
1、海上风机基础；11、风机基础爬梯；
2、浮式防撞单元；21、内层；22、中层；23、外层；
3、登乘结构；31、登乘护栏；32、登乘踏步；
4、限位结构；5、缓冲体；6、连接缝。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：浮式防撞体采用多个的浮式防撞单元拼接而成并围绕着海上风机基础设置，并在浮式防撞体和登乘结构之间设置限位结构，使得本发明的浮式防撞装置不仅在横向方向上具备良好的限位功能，可以防止浮式防撞装置沿海上风机基础转动，提高装置的稳定性，而且还能提高海上风机基础的防撞性能。
请参照图1和图2所示，一种可限位登乘的浮式防撞装置，包括设置在海上风机基础1侧面的浮式防撞体、登乘结构3、限位结构4和缓冲体5；
所述海上风机基础1包括风机基础爬梯11；所述浮式防撞体由多个的浮式防撞单元2拼接而成，所述浮式防撞单元2围绕着海上风机基础1设置；所述登乘结构3和风机基础爬梯11连接且位于浮式防撞单元2之间，所述登乘结构3包括登乘护栏31和登乘踏步32，所述登乘护栏31设置在登乘踏步32的两侧，所述登乘踏步32的中线和风机基础爬梯11的踏步中线位于同一直线上；所述限位结构4与海上风机基础1固定连接且位于浮式防撞单元2和登乘结构3之间；所述缓冲体5通过螺栓分别与浮式防撞体和限位结构4连接。
上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置的设计过程为：
浮式防撞装置主要是围绕着外设的海上风机基础1设置的，其中浮式防撞装置包括浮式防撞体、登乘结构3、限位结构4和缓冲体5，其中浮式防撞体可由钢框架-复合材料、高性能实心或者充气橡胶等结构组成。在本发明的浮式防撞体的结构设计中，主要以钢框架-复合材料为例说明浮式防撞体的结构组成，浮式防撞体由多个的浮式防撞单元2拼接而成，采用的是模块化拼接组装的方式连接成一体的，而且浮式防撞体、登乘结构3、限位结构4和缓冲体5的上下表面均位于同一直线上；登乘结构3设置在两个的浮式防撞单元2之间，登乘结构3由登乘护栏31和登乘踏步32组成，其中登乘护栏31设置在登乘踏步32的两侧，登乘护栏31的高度和结构尺寸要满足安全要求，其中登乘踏步32的宽度、间距、结构形式要合乎规范要求，而且登乘踏步32的中线需与风机基础爬梯11的踏步中线位于同一直线上；限位结构4设置在浮式防撞单元2和登乘结构3之间，限位结构4通过螺栓等机械连接方式分别与浮式防撞体和登乘结构3连接；缓冲体5的设计是通过螺栓等机械连接方式分别与浮式防撞体和限位结构4连接。
上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置的有益效果在于：
通过将浮式防撞体采用多个的浮式防撞单元2拼接而成，并在将登乘结构3设置在浮式防撞单元2之间，使得浮式防撞体与海上风机基础1型式有着良好的兼容性，使得在不增加现有风机基础造价的同时还能实现登乘方便的效果，而且由于浮式防撞体是围绕着海上风机基础1设置的，因此能够吸收来自海上风机基础1四周各个角度的碰撞能力，不需要做提前预警的工作；通过设置限位结构4，限位结构4的一端和浮式防撞体连接，另一端和登乘结构3连接，可限制浮式防撞体在横向上发生转动，不仅能保证浮式防撞装置的稳定性，而且使得人员登乘时更加安全可靠；通过在浮式防撞体和限位结构4上连接缓冲体5，使得浮式防撞装置可承受住反复的碰撞，防撞效果好，能够避免海上风机基础1遭到破坏；整个浮式防撞装置的结构设计简单，安装维修方便，能够降低因碰撞事故导致海上风机基础1被破坏的概率，提高海上风机基础1的防撞性能。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，所述浮式防撞单元2呈筒状结构，所述浮式防撞单元2包括由内侧至外侧依次层叠设置的内层21、中层22和外层23，所述内层21填充有消能材料，所述中层22为钢架结构，所述钢架结构上预留有分别与缓冲体5和限位结构4相连接的螺栓口，所述外层23包覆有纤维增强复合材料。
由上述描述可知，请参照图3所示，通过将浮式防撞单元2设计为筒状结构，或设计为箱型或其他型式的结构体，使得浮式防撞装置具备自浮的特点，不会受到潮差的变化，上下保护范围大；浮式防撞单元2的内层21、中层22和外层23均为筒状结构，内层21、中层22和外层23依次层叠设置，从而组成筒状结构的浮式防撞单元2；在浮式防撞单元2的内层21填充消能材料，可使得浮式防撞体单元具有低密度、高吸能和可自浮功能等特点，进而使得浮式防撞装置不会受到潮差变化的影响，使得浮式防撞装置的上下保护范围大；浮式防撞单元2中层22的结构为钢架结构，或者是满足强度要求的合金结构组成的结构框架，中层22为浮式防撞单元2的主体支撑部件，用于保证浮式防撞单元2的强度，而且在中层22的框架结构上预留螺栓口或其他的连接方式，可方便浮式防撞单元2与缓冲体5或限位结构4连接；浮式防撞单元2的外层23包覆有纤维增强复合材料，使得浮式防撞单元2的外层23不仅防腐蚀性能好，而且防撞能力高。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，所述限位结构4呈筒状结构，所述限位结构4包括由内侧至外侧依次层叠设置的内层21、中层22和外层23，所述内层21填充有消能材料，所述中层22为钢架结构，所述钢架结构上预留有分别与缓冲体5和登乘结构3相连接的螺栓口，所述外层23包覆有纤维增强复合材料。
由上述描述可知，限位结构4一般采用横截面为弧形、方形或者多边形等形状的筒形结构体，也可以采用箱型或其他型式的结构体，结构体由内层21、中层22和外层23组成，与浮式防撞单元2的结构组成相同，可限制浮式防撞体在横向上发生转动，保证浮式防撞装置的稳定性；而且限位结构4的中层22也与浮式防撞单元2的中层22一样，也预留有螺栓口或其他的连接方式，可方便限位结构4与缓冲体5或登乘结构3连接。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，所述登乘结构3设置有水平登乘结构3和竖直登乘结构3，所述水平登乘结构3和风机基础爬梯11连接，所述竖直登乘结构3的两侧和限位结构4连接。
由上述描述可知，通过将登乘结构3分为水平登乘结构3和竖直登乘结构3两个部分，水平登乘结构3部分需与风机基础爬梯11连接，实现顺利过渡，方便人员通行，竖直登乘结构3部分可方便人员从船舶上登乘。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，所述登乘结构3的数量与风机基础爬梯11的数量相同，所述限位结构4的数量与风机基础爬梯11数量相同。
由上述描述可知，登乘结构3和限位结构4在安装时所需的数量主要是根据风机基础爬梯11的数量来配备的，登乘结构3和限位结构4一般可设置为一个或者多个，而且登乘结构3的数量和限位结构4的数量应当与风机基础爬梯11数量相同，这主要是为了保证工作人员登乘时的稳定性和安全性。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，所述限位结构4与风机基础爬梯11之间设有加强筋。
由上述描述可知，限位结构4在实际安装的过程中会与风机基础爬梯11之间发生局部接触，此时在接触部位内置加强筋，或者提高接触部位的材料强度等级，可以防止集中应力产生的局部破坏。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，所述缓冲体5呈筒状结构，所述缓冲体5和外设的海上风机基础1之间的间距为5cm。
由上述描述可知，通过将缓冲体5的结构设计为筒状结构，具体采用的是圆筒型(CY)，也可以采用半圆型(D)、超级拱形(SA)、超级鼓型(SC)或其改进型式等，可提高缓冲效果；同时将缓冲体5和外设的海上风机基础1之间的间距设计为5cm，可以保证浮式防撞体可随着潮位变化而上下浮动，而且在受到风浪载荷作用时，只产生较小的动荡。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，所述缓冲体5采用的材质为橡胶。
由上述描述可知，通过将缓冲体5采用高性能的橡胶材料组成，使得缓冲体5具备可承受反复碰撞、高吸能以及小反力的特点。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，相邻的两个所述浮式防撞单元2之间通过螺栓连接。
由上述描述可知，相邻的两个浮式防撞单元2之间是通过采用螺栓连接在一起的，方便浮式防撞体的安装、运输和拆卸，而且相邻的两个浮式防撞单元2之间也可采用插销或榫卯等机械方式连接。
进一步的，上述的一种可限位登乘的浮式防撞装置中，相邻的两个所述浮式防撞单元2之间设置有连接缝6，所述连接缝6处涂覆有防腐材料。
由上述描述可知，由于相邻的两个浮式防撞单元2之间是通过采用螺栓等机械方式连接的，因此相邻的两个浮式防撞单元2之间会产生连接缝6，因此在连接缝6的表面上涂覆一层防腐材料，可防止海上环境下产生的腐蚀破坏等，加强各个浮式防撞单元2接头处的强度。
实施例一
请参照图1至图3所示，一种可限位登乘的浮式防撞装置，包括设置在海上风机基础1侧面的浮式防撞体、登乘结构3、限位结构4和缓冲体5；所述海上风机基础1包括风机基础爬梯11；所述浮式防撞体由多个的浮式防撞单元2拼接而成，所述浮式防撞单元2围绕着海上风机基础1设置；所述登乘结构3和风机基础爬梯11连接且位于浮式防撞单元2之间，所述登乘结构3包括登乘护栏31和登乘踏步32，所述登乘护栏31设置在登乘踏步32的两侧，所述登乘踏步32的中线和风机基础爬梯11的踏步中线位于同一直线上；所述限位结构4与海上风机基础1固定连接且位于浮式防撞单元2和登乘结构3之间；所述缓冲体5通过螺栓分别与浮式防撞体和限位结构4连接；
所述浮式防撞单元2呈筒状结构，所述浮式防撞单元2包括由内侧至外侧依次层叠设置的内层21、中层22和外层23，所述内层21填充有消能材料，所述中层22为钢架结构，所述钢架结构上预留有分别与缓冲体5和限位结构4相连接的螺栓口，所述外层23包覆有纤维增强复合材料；
所述限位结构4呈筒状结构，所述限位结构4包括由内侧至外侧依次层叠设置的内层21、中层22和外层23，所述内层21填充有消能材料，所述中层22为钢架结构，所述钢架结构上预留有分别与缓冲体5和登乘结构3相连接的螺栓口，所述外层23包覆有纤维增强复合材料；
所述登乘结构3设置有水平登乘结构3和竖直登乘结构3，所述水平登乘结构3和风机基础爬梯11连接，所述竖直登乘结构3的两侧和限位结构4连接；所述登乘结构3的数量与风机基础爬梯11的数量相同，所述限位结构4的数量与风机基础爬梯11数量相同；所述限位结构4与风机基础爬梯11之间设有加强筋；
所述缓冲体5呈筒状结构，所述缓冲体5和外设的海上风机基础1之间的间距为5cm；所述缓冲体5采用的材质为橡胶；
相邻的两个所述浮式防撞单元2之间通过螺栓连接；相邻的两个所述浮式防撞单元2之间设置有连接缝6，所述连接缝6处涂覆有防腐材料。
综上所述，本发明提供的一种可限位登乘的浮式防撞装置，通过将浮式防撞体采用多个的浮式防撞单元拼接而成，并在将登乘结构设置在浮式防撞单元之间，使得浮式防撞体与海上风机基础型式有着良好的兼容性，使得在不增加现有风机基础造价的同时还能实现登乘方便的效果，而且由于浮式防撞体是围绕着海上风机基础设置的，因此能够吸收来自海上风机基础四周各个角度的碰撞能力，不需要做提前预警的工作；通过设置限位结构，限位结构的一端和浮式防撞体连接，另一端和登乘结构连接，可限制浮式防撞体在横向上发生转动，不仅能保证浮式防撞装置的稳定性，而且使得人员登乘时更加安全可靠；通过在浮式防撞体和限位结构上连接缓冲体，使得浮式防撞装置可承受住反复的碰撞，防撞效果好，能够避免海上风机基础遭到破坏；整个浮式防撞装置的结构设计简单，安装维修方便，能够降低因碰撞事故导致海上风机基础被破坏的概率，提高海上风机基础的防撞性能。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，包括设置在海上风机基础侧面的浮式防撞体、登乘结构、限位结构和缓冲体；
所述海上风机基础包括风机基础爬梯；
所述浮式防撞体由多个的浮式防撞单元拼接而成，所述浮式防撞单元围绕着海上风机基础设置；
所述登乘结构和风机基础爬梯连接且位于浮式防撞单元之间，所述登乘结构包括登乘护栏和登乘踏步，所述登乘护栏设置在登乘踏步的两侧，所述登乘踏步的中线和风机基础爬梯的踏步中线位于同一直线上；
所述限位结构与海上风机基础固定连接且位于浮式防撞单元和登乘结构之间；
所述缓冲体通过螺栓分别与浮式防撞体和限位结构连接。
2.根据权利要求1所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，所述浮式防撞单元呈筒状结构，所述浮式防撞单元包括由内侧至外侧依次层叠设置的内层、中层和外层，所述内层填充有消能材料，所述中层为钢架结构，所述钢架结构上预留有分别与缓冲体和限位结构相连接的螺栓口，所述外层包覆有纤维增强复合材料。
3.根据权利要求2所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，所述限位结构呈筒状结构，所述限位结构包括由内侧至外侧依次层叠设置的内层、中层和外层，所述内层填充有消能材料，所述中层为钢架结构，所述钢架结构上预留有分别与缓冲体和登乘结构相连接的螺栓口，所述外层包覆有纤维增强复合材料。
4.根据权利要求1所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，所述登乘结构设置有水平登乘结构和竖直登乘结构，所述水平登乘结构和风机基础爬梯连接，所述竖直登乘结构的两侧和限位结构连接。
5.根据权利要求1所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，所述登乘结构的数量与风机基础爬梯的数量相同，所述限位结构的数量与风机基础爬梯数量相同。
6.根据权利要求1所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，所述限位结构与风机基础爬梯之间设有加强筋。
7.根据权利要求1所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，所述缓冲体呈筒状结构，所述缓冲体和外设的海上风机基础之间的间距为5cm。
8.根据权利要求1所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，所述缓冲体采用的材质为橡胶。
9.根据权利要求1所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，相邻的两个所述浮式防撞单元之间通过螺栓连接。
10.根据权利要求9所述的可限位登乘的浮式防撞装置，其特征在于，相邻的两个所述浮式防撞单元之间设置有连接缝，所述连接缝处涂覆有防腐材料。
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