CN110984161A - 一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,包括设置于甲板上的若干横向转移装置;若干纵向转移装置;一起重装置,用于拉起单桩基础第一端;一翻桩装置,用于固定单桩基础第二端;一扶桩装置,本发明的一体化作业系统通过横向转移装置和纵向转移装置将海上风电单桩基础从储存位置转运至翻桩装置所在位置,通过翻桩装置配合起重装置完成翻桩作业,通过扶桩装置的完成扶桩作业,装置紧凑、施工过程标准、有利于连续作业;该作业系统起重装置仅在一定范围内作业,对起重装置能力要求较低;相比于传统的作业流程可减少单桩基础转运、起吊及翻身时的风险,提高了作业效率,结构简单,降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及海上风电领域,尤其涉及一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统。
背景技术
海上风力发电是风力发电技术的最新方向,相比陆上风力发电具有能量密度高、不占用耕地等优势。
海上风电面临环境因素较为恶劣,海上施工作业复杂等特点。安装风电塔筒及风机、叶片前需要在水下安装风电基础用于支撑水上结构。单桩基础具有重量大(约1300至2000吨),体积大(直径约5至10米,高度最大可达95米)的特点,施工作业过程中起吊、翻桩及扶桩作业难度大,传统作业必须动用稳桩平台、大型浮吊、甲板驳船协同作业,成本高,操作复杂,占用空间大,对场地要求比较高。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,包括设置于甲板上的若干横向转移装置;
若干纵向转移装置,均匀穿插于所述横向转移装置之间;
一起重装置,设置于所述甲板的左上部,用于拉起单桩基础第一端;
一翻桩装置,设置于舷侧甲板上,位于所述横向转移装置的左侧,用于固定所述单桩基础第二端;
一扶桩装置,设置于所述舷侧甲板上,位于所述翻桩装置的底侧。
优选地,所述横向转移装置数量为三个,三个所述横向转移装置等距设置于所述甲板上。
优选地,所述纵向转移装置数量为八个,八个所述纵向转移装置分为两排四列,每排相邻两所述纵向转移装置之间距离均相等,每列相邻两所述纵向转移装置之间距离均相等。
优选地,所述横向转移装置包括
一轨道,固定于所述甲板上;
一横移小车,设置于所述轨道上;
一顶升机构,设置于所述横移小车的内部顶部,用于承托所述单桩基础。
优选地,所述纵向转移装置包括
一固定于所述甲板上的支架,
若干排动力滑轮组,设置于所述支架上,所述动力滑轮组的滑轮承托所述单桩基础。
优选地,所述起重装置包括
一安装台,固定于所述甲板上;
一绞索机构,设置于所述安装台上;
一撑柱,固定于所述安装台上;
一定滑轮组,设置于所述撑柱的顶端;
一吊索,所述吊索第一端与所述绞索机构连接,所述吊索第二端从定滑轮组穿过连接一吊钩。
优选地,所述翻桩机构包括
一固定架,固定于所述舷侧甲板上;
一锁紧机构,铰接于所述固定架第一端,用于锁紧所述单桩基础第一端;
一伸缩机构,所述伸缩机构第一端与所述锁紧机构第一端铰接,所述伸缩机构第二端与所述固定架第二端铰接。
优选地,所述固定架呈横放的“F”形,所述固定架上安装若干加强筋。
优选地,所述扶桩装置包括
一旋转机构,设置于所述甲板上;
一缺口框,与所述旋转机构连接;
若干固定销,均匀设置于所述缺口框上,用于夹紧单桩基础的外壁。
优选地,所述缺口框侧部设置一开口,所述开口外径比所述单桩基础的外径大。
有益效果:本发明的一体化作业系统通过横向转移装置和纵向转移装置将海上风电单桩基础从储存位置转运至翻桩装置所在位置,通过翻桩装置配合起重装置完成翻桩作业,通过扶桩装置的完成扶桩作业,依次完成了对风电单桩基础的横向转移、纵向转移、翻桩和扶桩固定的操作,且翻桩装置可起到固定风电单桩基础的作用,使一体化作业系统在非工作情况下可存储风电单桩基础,装置紧凑、施工过程标准、有利于连续作业;该作业系统起重装置仅在一定范围内作业,对起重装置的能力要求较低;相比于传统的作业流程可减少单桩基础转运、起吊及翻身时的风险,提高了作业效率,结构简单,降低了成本,占用空间少。
附图说明
图1为本发明的一体化作业系统正面结构示意图;
图2为本发明的一体化作业系统拉起单桩基础后的示意图;
图3为本发明的一体化作业系统俯视结构示意图;
图4为本发明的横向转移装置右侧俯视结构示意图;
图5为本发明的单桩基础的转移过程示意图;
图6为本发明的纵向转移装置的正视图;
图7为本发明的翻桩装置结构示意图;
图8为本发明的扶桩装置俯视结构示意图。
图中:101-起重装置;102-横向转移装置;103-纵向转移装置;104-翻桩装置;105-扶桩装置;106-单桩基础;
201-横移小车;202-顶升机构;203-轨道;
301-动力滑轮组;302-支架;
401-锁紧机构;402-伸缩机构;
501-旋转机构;502-固定销;503-缺口框。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
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。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
如图1、图2和图3所示,本发明提供了一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,包括设置于甲板上的
若干横向转移装置102;可对单桩基础106进行横向(单桩基础106的径向)转移;
若干纵向转移装置103,均匀穿插于横向转移装置102之间;可对单桩基础106进行纵向(单桩基础106的轴向)转移;经过横向转移装置102和纵向转移装置103的配合可精准将单桩基础106运输至翻桩装置104处,进行后续的翻桩操作。
一起重装置101,设置于甲板的左上部,用于拉起单桩基础106第一端;
一翻桩装置104,设置于舷侧甲板上,位于横向转移装置103的左侧,用于固定单桩基础106第二端;起重装置101和翻桩装置104共同配合,一个拉起单桩基础106第一端,一个翻转单桩基础106第二端,从而使单桩基础106逐渐从横躺的状态翻转为竖立的状态。
一扶桩装置105,设置于舷侧甲板上,位于翻桩装置104的底侧。扶桩装置105在翻桩结束后,固定于单桩基础106的底端外侧,使单桩基础106得以固定。
本发明的海上风电单桩基础一体化作业系统对于现有技术优势在于:
本发明的一体化作业系统通过横向转移装置和纵向转移装置将海上风电单桩基础从储存位置转运至翻桩装置所在位置,通过翻桩装置配合起重装置完成翻桩作业,通过扶桩装置的完成扶桩作业,依次完成了对风电单桩基础的横向转移、纵向转移、翻桩和扶桩固定的操作。且翻桩装置可起到固定风电单桩基础的作用,使一体化作业系统在非工作情况下可存储风电单桩基础。装置紧凑、施工过程标准、有利于连续作业;相比于传统的作业流程可减少单桩基础转运、起吊及翻身时的风险,提高了作业效率,结构简单,降低了成本。
作为本发明一种优选的实施方案,横向转移装置102数量为三个,三个横向转移装置102等距设置于甲板上。三个横向转移装置102可共同承当单桩基础106的重量。
作为本发明一种优选的实施方案,纵向转移装置103数量为八个,八个纵向转移装置103分为两排四列,每排相邻两纵向转移装置103之间距离均相等,每列相邻两纵向转移装置103之间距离均相等。每相邻两个横向转移装置102之间均设置四个纵向转移装置103,可根据单桩基础106的位置而选择横向转移或纵向转移或相互切换,来保证转移效率。
如图4和图5所示,作为本发明一种优选的实施方案,横向转移装置102包括
一轨道203,固定于甲板上,轨道203的延伸方向与甲板的宽度方向一致;
一横移小车201,设置于轨道203上;横移小车201具有一凹槽,凹槽的内径比单桩基础106的外径略大并且允许单桩基础106插入,使单桩基础106在横向转移的时候不会掉出横移小车201外部。
一顶升机构202,设置于横移小车201的内部顶部,用于承托单桩基础106。顶升机构202可将单基础106举起,方便将单桩基础106转移至纵向转移装置103上。
如图4和图5所示,作为本发明一种优选的实施方案,纵向转移装置103包括
一固定于甲板上的支架302,
若干排动力滑轮组301,纵向转移设置于支架302上,动力滑轮组302的滑轮承托单桩基础106。动力滑轮组301至少为两排,每排等距设置若干滑轮,滑轮可通过传动机构带动转动,滑轮转动时通过摩擦力带动与其接触的单桩基础106沿轴向位移,完成单桩基础106的纵向转移。
如图5所示,可补充的是,为方便横向转移装置102和纵向转移装置103的相互配合,顶升机构202的初始顶面高度比动力滑轮组301的顶面高度低。这样在横向转移装置转移完毕后,顶升机构202上升使单桩基础106上升至比动力滑轮组301高的位置,然后横移小车201在轨道上移动,使单桩基础106位移至动力滑轮组301可承托位置的上方,最后顶升机构202下降到原始位置,此时顶升机构202不再与单桩基础106接触,改为动力滑轮组301承托单桩基础106,完成单桩基础106的横向转移到纵向转移的动作的转接,无需人工参与,工作效率高。图4中箭头方向表示横移小车201和单桩基础106的位移方向。
如图1所示,作为本发明一种优选的实施方案,起重装置101包括
一安装台,固定于甲板上;
一绞索机构,设置于安装台上;
一撑柱,固定于安装台上;
一定滑轮组,设置于撑柱的顶端;定滑轮组起到减少摩擦的作用。
一吊索,吊索第一端与绞索机构连接,吊索第二端从定滑轮组穿过连接一吊钩。
其中装置101工作原理:将钩索连接装置固定于单桩基础106的第二端,然后通过吊钩勾起钩索连接件,绞索机构启动拉起吊索,从而使吊钩逐渐上升,配合翻桩机构104逐渐使单桩基础106直立起来。
如图7所示,作为本发明一种优选的实施方案,翻桩机构104包括
一固定架403,固定于舷侧甲板上;
一锁紧机构401,铰接于固定架第一端,用于锁紧单桩基础106第一端;
一伸缩机构402,伸缩机构402第一端与锁紧机构第一端铰接,伸缩机构402第二端与固定架403第二端铰接。伸缩机构402为液压油缸或气缸,可伸长或缩短从而使锁紧机构绕着固定架403旋转,起到配合起重装置101进行翻桩操作的作用。
作为本发明一种优选的实施方案,固定架403呈横放的“F”形,固定架403上安装若干加强筋。加强筋使固定架403可承受更大的力,负载更强。这样在翻桩操作过程中,固定架403更加稳定,保证了翻桩机构104具有足够的翻转动力,从而降低起重装置101的要求。
如图8所示,作为本发明一种优选的实施方案,扶桩装置105包括
一旋转机构501,设置于甲板上;
一缺口框503,与旋转机构501连接;
若干固定销502,均匀设置于缺口框503上,用于夹紧单桩基础106的外壁。固定销502可采用电动驱动来控制,节省人力,使固定销502的夹紧力更加稳定牢固。
作为本发明一种优选的实施方案,缺口框503侧部设置一开口,开口外径比单桩基础的外径大。便于使缺口框503套设在单桩基础106的外侧。
本发明的一体化作业系统的工作流程如下:
(1)将单桩基础106横躺放置并且一端置于纵向转移装置103的动力滑轮组301上,通过纵向转移装置103将单桩基础从码头运输至甲板上。
(2)横向转移装置启动,使横移小车201滑动至单桩基础的下方,顶升机构202升起将单桩基础从纵向转移装置103转移至横向转移装置102上。
(3)通过横移小车将单桩基础转移至作业位置后,顶升机构202下行将单桩基础放置于施工位置对于的动力滑轮组301上。
(4)动力滑轮组301滚动将单桩基础转移至一端与翻桩机构104接触,通过锁紧机构401将单桩基础的第一端固定住,然后使起重装置101的吊钩吊住单桩基础的第二端,起重装置101和伸缩装置402同时启动,单桩基础的底端开始旋转,顶端开始吊起,从而使单桩基础逐渐从横躺而变为直立状态。完成翻桩作业。
(5)单桩基础直立后,通过旋转机构501使缺口框503将单桩基础抱住(即缺口框503环绕在单桩基础底端的外侧),固定销502锁紧单桩基础的外壁,锁紧机构401松开退出对单桩基础的锁定。完成扶桩作业。
综上所述,本发明的优点为:
(1)本发明所述的一体化作业装置可独立完成海上风电单桩基础的储存、转移、翻桩及扶桩作业,相较于传统施工方式需要调用甲板运输驳船、稳桩平台及浮吊船同时作业,减少作业过程中的协调工作,有利于降低施工风险、控制项目成本;
(2)由于单桩基础重量较大,翻桩作业对于起重机作业能力要求较高,本发明所述的翻桩机构可独立进行翻桩作业,也可配合起重机以降低翻桩机构的作业能力进一步控制建造成本并减小设备占用空间;
(3)该作业系统起重机仅在上述作业范围内作业,对起重机能力要求较低,有利于进一步控制建造成本并减小设备占用空间;
(4)本发明所述的一体化作业装置,有利于作业流程标准化,相对于传统作业针对在甲板面不同位置放置的单桩继续需要制定不同的起吊及翻桩方案,通过横向及纵向转移装置可将作业流程标准化,有利于连续开展作业。
以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,包括设置于甲板上的
若干横向转移装置;
若干纵向转移装置,均匀穿插于所述横向转移装置之间;
一起重装置,设置于所述甲板的左上部,用于拉起单桩基础第一端;
一翻桩装置,设置于舷侧甲板上,位于所述横向转移装置的左侧,用于固定所述单桩基础第二端;
一扶桩装置,设置于所述舷侧甲板上,位于所述翻桩装置的底侧。
2.根据权利要求1所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述横向转移装置数量为三个,三个所述横向转移装置等距设置于所述甲板上。
3.根据权利要求2所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述纵向转移装置数量为八个,八个所述纵向转移装置分为两排四列,每排相邻两所述纵向转移装置之间距离均相等,每列相邻两所述纵向转移装置之间距离均相等。
4.根据权利要求1所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述横向转移装置包括
一轨道,固定于所述甲板上;
一横移小车,设置于所述轨道上;
一顶升机构,设置于所述横移小车的内部顶部,用于承托所述单桩基础。
5.根据权利要求1所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述纵向转移装置包括
一固定于所述甲板上的支架,
若干排动力滑轮组,设置于所述支架上,所述动力滑轮组的滑轮承托所述单桩基础。
6.根据权利要求1所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述起重装置包括
一安装台,固定于所述甲板上;
一绞索机构,设置于所述安装台上;
一撑柱,固定于所述安装台上;
一定滑轮组,设置于所述撑柱的顶端;
一吊索,所述吊索第一端与所述绞索机构连接,所述吊索第二端从定滑轮组穿过连接一吊钩。
7.根据权利要求1所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述翻桩机构包括
一固定架,固定于所述舷侧甲板上;
一锁紧机构,铰接于所述固定架第一端,用于锁紧所述单桩基础第一端;
一伸缩机构,所述伸缩机构第一端与所述锁紧机构第一端铰接,所述伸缩机构第二端与所述固定架第二端铰接。
8.根据权利要求7所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述固定架呈横放的“F”形,所述固定架上安装若干加强筋。
9.根据权利要求1所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述扶桩装置包括
一旋转机构,设置于所述甲板上;
一缺口框,与所述旋转机构连接;
若干固定销,均匀设置于所述缺口框上,用于夹紧单桩基础的外壁。
10.根据权利要求9所述的一种配合自升式平台的单桩基础一体化作业系统,其特征在于,所述缺口框侧部设置一开口,所述开口外径比所述单桩基础的外径大。
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