CN111550371A - 搭岸装置、搭岸式风电安装船及海上风电安装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种搭岸装置、搭岸式风电安装船及海上风电安装施工方法，属于海上风电安装技术领域，该搭岸装置能够搭在风电机组安装用的导向架上，从而利用导向架稳定支撑船体，包含该搭岸装置的搭岸式风电安装船，既能够适用于大水深工况，又能够满足风电机组安装的稳定性要求。该搭岸装置，包括搭靠组件和支撑臂；支撑臂悬挑安装于船体，支撑臂设有容纳腔，容纳腔的底部呈敞口设置，容纳腔靠近支撑梁的自由端；搭靠组件包括用于接触外部支撑物的搭靠箱，搭靠箱自容纳腔的底部敞口插于容纳腔内，搭靠组件还包括用于驱动搭靠箱从容纳腔的底部敞口伸出或缩回容纳腔的伸缩件，伸缩件连接于搭靠箱与容纳腔的腔壁之间，伸缩件沿竖直方向伸缩。

Description

搭岸装置、搭岸式风电安装船及海上风电安装施工方法

技术领域

本发明属于海上风电安装技术领域，尤其涉及一种搭岸装置、搭岸式风电安装船及海上风电安装施工方法。

背景技术

目前，海上风电机组通常采用平台船、半潜船或漂浮式风电安装船进行安装。然而，采用平台船安装海上风电机组，需要体型庞大的平台专用船舶进行施工，造价较高。采用半潜船坐底进行海上风电机组的安装，其能够提供稳定的安装基础，满足高精度的风电安装要求，但受半潜船下潜深度的限制，其无法适应较大水深情况下的坐底要求。采用漂浮式风电安装船进行海上风电机组的安装，虽然能够适用于大水深工况，但由于船体处于漂浮状态，很难满足风电机组安装的稳定性要求，对作业窗口要求较高。

发明内容

本发明针对现有漂浮式风电安装船在进行海上风电机组安装时存在的稳定性不足的问题，提出一种搭岸装置、搭岸式风电安装船及海上风电安装施工方法，该搭岸装置能够搭在风电机组安装用的导向架上，从而利用导向架稳定支撑船体，包含该搭岸装置的搭岸式风电安装船，既能够适用于大水深工况，又能够满足风电机组安装的稳定性要求。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种搭岸装置，包括用于搭靠的搭靠组件，以及用于支撑所述搭靠组件的支撑臂；所述支撑臂悬挑安装于船体，所述支撑臂设有用于容纳所述搭靠组件的容纳腔，所述容纳腔的底部呈敞口设置，所述容纳腔靠近所述支撑梁的自由端；所述搭靠组件包括用于接触外部支撑物的搭靠箱，所述搭靠箱自所述容纳腔的底部敞口插于所述容纳腔内，所述搭靠组件还包括用于驱动所述搭靠箱从所述容纳腔的底部敞口伸出或缩回所述容纳腔的伸缩件，所述伸缩件连接于所述搭靠箱与容纳腔的腔壁之间，所述伸缩件沿竖直方向伸缩。

作为优选，所述搭靠箱包括与所述伸缩件相连接的箱体，所述箱体自所述容纳腔的底部敞口插于所述容纳腔内，所述箱体的底面铰接有平衡梁，所述平衡梁的底部具有用于接触外部支撑物的接触平面。

作为优选，所述箱体的顶部呈敞口设置，所述伸缩件套于所述箱体内。

作为优选，所述伸缩件为液压缸，所述液压缸的缸体连接于所述容纳腔的顶部腔壁，所述液压缸的活塞杆连接于所述箱体。

本发明还提供了一种搭岸式风电安装船，包括船体，所述船体上安装有用于装载风机的风机固定塔架，以及上述搭岸装置；所述风机固定塔架包括安装于所述船体中部至首部的固定支架，所述固定支架朝向所述船体前方的一侧设有用于抱住所述风机的抱桩器，所述抱桩器位于所述船体前方；所述搭岸装置为两个，两个所述搭岸装置的支撑臂均朝向所述船体前方悬挑安装于所述船体的首部，且两个所述搭岸装置分别位于所述风机固定塔架的两侧。

作为优选，所述船体还安装有锚泊固定单元，所述锚泊固定单元位于所述船体的尾部，所述锚泊固定单元包括锚锭、锚链、掣链器和用于收放所述锚链的收放装置，所述收放装置固定安装于所述船体，所述锚链的两端分别连接于所述锚锭和收放装置，所述掣链器固定安装于所述船体尾部边缘，所述锚链绕过所述掣链器的导向轮。

作为优选，所述收放装置包括绞车和滑轮组，所述绞车固定安装于所述船体，所述滑轮组包括定滑轮、动滑轮和绕过所述定滑轮和动滑轮的绳索，所述定滑轮固定安装于所述船体，所述动滑轮连接所述锚链，所述绳索远离所述滑轮组的一端绕于所述绞车以通过所述绞车收放所述绳索。

作为优选，所述锚泊固定单元为多个，多个所述锚泊固定单元相对于所述船体长度方向的中心线对称设置。

本发明进一步还提供了一种海上风电安装施工方法，采用上述搭岸式风电安装船进行施工，施工步骤如下：

(1)将风机装载在所述搭岸式风电安装船的风机固定塔架上，并利用所述风机固定塔架的抱桩器抱住所述风机；

(2)将所述搭岸式风电安装船移动至所述风机的安装地点，并使所述风机位于已预先打设好的风机桩基的上方、所述搭岸式风电安装船的搭岸装置位于打设所述风机桩基所使用的导向架的上方，完成就位；

(3)所述搭岸装置的伸缩件驱动搭靠箱朝向所述导向架的方向伸出容纳腔，直至所述搭靠箱压于所述导向架的顶部平面；

(4)将所述风机的塔筒对接于所述风机桩基。

作为优选，步骤(2)中，在所述搭岸式风电安装船就位后，还包括利用所述锚泊固定单元固定所述搭岸式风电安装船的步骤；利用所述锚泊固定单元固定所述搭岸式风电安装船的具体步骤为：通过所述收放装置松放所述锚链，直至所述锚锭沉放至水下基床上，通过所述收放装置收紧所述锚链以对所述锚链施加预紧力，通过所述掣链器卡住所述锚链。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明提供的搭岸装置，通过悬挑于船体的支撑臂支撑连接搭靠组件，利用搭靠组件中伸缩件的向下伸长，能够使搭靠箱伸出容纳腔，当搭靠箱底部压于外部支撑物的表面时，可达到利用外部支撑物稳定支撑船体的目的，稳定效果好；

2、本发明提供的搭岸式风电安装船，利用设置的风机固定塔架装载风机，而风机固定塔架的两侧分别设置搭岸装置，能够搭在打设风机桩基所使用的导向架上，从而利用导向架稳定支撑船体，既能够适用于大水深工况，又能够满足风电机组安装的稳定性要求；

3、本发明提供的搭岸式风电安装船，能够实现风机的整体运输和安装，减少了海上作业时间，降低了风机安装风险，提高了作业效率及可靠性；

4、本发明提供的海上风电安装施工方法，其施工时船体稳定性高，施工过程简单，施工效率高、成本低、风险低，特别适合于大水深工况下的风电机组安装。

附图说明

图1为本发明实施例提供的搭岸式风电安装船的主视图；

图2为本发明实施例提供的搭岸式风电安装船的俯视图；

图3为图1中A处搭岸装置的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的搭岸装置在搭靠状态时的使用状态示意图；

图5为图1中B处的局部放大图；

图6为利用本发明实施例提供的搭岸式风电安装船进行海上风电安装施工时风机装载步骤的示意图；

图7为利用本发明实施例提供的搭岸式风电安装船进行海上风电安装施工时安装船就位步骤的示意图；

图8为利用本发明实施例提供的搭岸式风电安装船进行海上风电安装施工时利用锚泊固定单元固定船体步骤的示意图；

图9为利用本发明实施例提供的搭岸式风电安装船进行海上风电安装施工时搭岸装置搭靠导向架步骤的示意图；

图10为利用本发明实施例提供的搭岸式风电安装船进行海上风电安装施工时风机与风机桩基对接步骤的示意图；

以上各图中：1、船体；2、搭岸装置；21、支撑臂；211、容纳腔；22、搭靠组件；221、搭靠箱；2211、箱体；2212、平衡梁；222、伸缩件；3、风机固定塔架；31、固定支架；32、抱桩器；4、锚泊固定单元；41、锚锭；42、掣链器；421、导向轮；43、锚链；44、收放装置；441、绞车；442、滑轮组；4421、定滑轮；4422、绳索；4423、动滑轮；5、风机；6、风机桩基；7、导向架；8、基床。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前方”是基于船体行进方向的位置关系，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-图4所示，本发明实施例涉及一种搭岸装置2，包括用于搭靠的搭靠组件22，以及用于支撑搭靠组件22的支撑臂21；支撑臂21悬挑安装于船体1(具体为安装于船体1的甲板上)，支撑臂21设有用于容纳搭靠组件22的容纳腔211，容纳腔211的底部呈敞口设置，容纳腔211靠近支撑梁的自由端；搭靠组件22包括用于接触外部支撑物的搭靠箱221，搭靠箱221自容纳腔211的底部敞口插于容纳腔211内，搭靠组件22还包括用于驱动搭靠箱221从容纳腔211的底部敞口伸出或缩回容纳腔211的伸缩件222，伸缩件222连接于搭靠箱221与容纳腔211的腔壁之间，伸缩件222沿竖直方向伸缩。

上述搭岸装置2，通过悬挑于船体1的支撑臂21支撑连接搭靠组件22，利用搭靠组件22中伸缩件222的向下伸长，能够使搭靠箱221伸出容纳腔211，当搭靠箱221底部压于外部支撑物的表面时，可达到利用外部支撑物稳定支撑船体1的目的，稳定效果好。

如图3和图4所示，本实施例中，搭靠箱221包括与伸缩件222相连接的箱体2211，箱体2211自容纳腔211的底部敞口插于容纳腔211内，箱体2211的底面铰接有平衡梁2212，平衡梁2212的底部具有用于接触外部支撑物的接触平面。上述搭靠箱221中，箱体2211为主要的受力部件，而设置的平衡梁2212能够起到平衡作用。需要说明的是，容纳腔211的形状优选为直柱体，箱体2211的形状与容纳腔211的形状相匹配，箱体2211的箱壁与容纳腔211的腔壁间隙配合，有利于提高支撑的稳定性。

进一步的，本实施例中，箱体2211的顶部呈敞口设置，伸缩件222套于箱体2211内。这样设置箱体2211和伸缩件222，所需安装空间小，且箱体2211能够对伸缩件222起到保护作用。

为了便于驱动搭靠箱221移动，伸缩件222优选为液压缸，液压缸的缸体连接于容纳腔211的顶部腔壁，液压缸的活塞杆连接于箱体2211。需要说明的是，根据本领域技术人员所公知的液压缸的驱动需要，液压缸必然连接有液压泵站等液压系统。

如图1-图5所示，本发明实施例还提供了一种搭岸式风电安装船，包括船体1，船体1的甲板上安装有用于装载风机5的风机固定塔架3，以及上述搭岸装置2；风机固定塔架3包括安装于船体1甲板中部至首部的固定支架31，固定支架31朝向船体1前方的一侧设有用于抱住风机5的抱桩器32，抱桩器32位于船体1前方；搭岸装置2为两个，两个搭岸装置2的支撑臂21均朝向船体1前方悬挑安装于船体1的首部，且两个搭岸装置2分别位于风机固定塔架3的两侧。

上述搭岸式风电安装船，利用设置的风机固定塔架3装载风机5，而风机固定塔架3的两侧分别设置上述搭岸装置2，能够搭在打设风机桩基6所使用的导向架7上，从而利用导向架7稳定支撑船体1，既能够适用于大水深工况，又能够满足风电机组安装的稳定性要求。而且，上述搭岸式风电安装船，能够实现风机5的整体运输和安装，减少了海上作业时间，降低了风机5安装风险，提高了作业效率及可靠性。

需要说明的是，如图1所示，抱桩器32为两个，分别位于固定支架31的顶部和下部，以确保能够抱稳风机5。

如图1和图5所示，本实施例中，船体1还安装有锚泊固定单元4，锚泊固定单元4位于船体1的尾部，锚泊固定单元4包括锚锭41、锚链43、掣链器42和用于收放锚链43的收放装置44，收放装置44固定安装于船体1的甲板上，锚链43的两端分别连接于锚锭41和收放装置44，掣链器42固定安装于船体1甲板的尾部边缘，锚链43绕过掣链器42的导向轮421。通过在船体1尾部设置上述锚泊固定单元4，能够与船体1首部设置的搭岸装置2相配合，有利于提高船体1的稳定性。而且，通过上述锚泊固定单元4与搭岸装置2相配合对船体1进行稳定，相比于利用桩腿稳定，无穿刺风险，施工风险低。优选的，锚泊固定单元4为多个，多个锚泊固定单元4相对于船体1长度方向的中心线对称设置。

如图5所示，本实施例中，收放装置44包括绞车441和滑轮组442，绞车441固定安装于船体1的甲板上，滑轮组442包括定滑轮4421、动滑轮4423和绕过定滑轮4421和动滑轮4423的绳索4422，定滑轮4421固定安装于船体1的甲板上，动滑轮4423连接锚链43，绳索4422远离滑轮组442的一端绕于绞车441以通过绞车441收放绳索4422。上述结构的收放装置44通过绞车441与滑轮组442的配合，能够提供足够大的拉力，以拉动锚锭41。上述收放装置44在松放锚链43时，通过绞车441松放绳索4422，在锚锭41的重力作用下，动滑轮4423向背离定滑轮4421的方向运动，从而实现锚链43的松放。上述收放装置44在回收锚链43时，通过绞车441回收绳索4422，可使动滑轮4423向靠近定滑轮4421的方向运动，从而实现锚链43的回收。

如图6、图7、图9和图10所示，本发明实施例还提供了一种海上风电安装施工方法，采用上述搭岸式风电安装船进行施工，施工步骤如下：

(1)将风机5装载在搭岸式风电安装船的风机固定塔架3上，并利用风机固定塔架3的抱桩器32抱住风机5；

(2)将搭岸式风电安装船移动至风机5的安装地点，并使风机5位于已预先打设好的风机桩基6的上方、搭岸式风电安装船的搭岸装置2位于打设风机桩基6所使用的导向架7的上方，完成就位；

(3)搭岸装置2的伸缩件222驱动搭靠箱221朝向导向架7的方向伸出容纳腔211，直至搭靠箱221压于导向架7的顶部平面；

(4)将风机5的塔筒对接于风机桩基6。

上述海上风电安装施工方法，其施工时船体1稳定性高，施工过程简单，施工效率高、成本低、风险低，特别适合于大水深工况下的风电机组安装。

作为优选，如图8所示，步骤(2)中，在搭岸式风电安装船就位后，还包括利用锚泊固定单元4固定搭岸式风电安装船的步骤；利用锚泊固定单元4固定搭岸式风电安装船的具体步骤为：通过收放装置44松放锚链43，直至锚锭41沉放至水下基床8上，通过收放装置44收紧锚链43以对锚链43施加预紧力，通过掣链器42卡住锚链43。

Claims (10)

1.搭岸装置，其特征在于：包括用于搭靠的搭靠组件，以及用于支撑所述搭靠组件的支撑臂；

所述支撑臂悬挑安装于船体，所述支撑臂设有用于容纳所述搭靠组件的容纳腔，所述容纳腔的底部呈敞口设置，所述容纳腔靠近所述支撑梁的自由端；

所述搭靠组件包括用于接触外部支撑物的搭靠箱，所述搭靠箱自所述容纳腔的底部敞口插于所述容纳腔内，所述搭靠组件还包括用于驱动所述搭靠箱从所述容纳腔的底部敞口伸出或缩回所述容纳腔的伸缩件，所述伸缩件连接于所述搭靠箱与容纳腔的腔壁之间，所述伸缩件沿竖直方向伸缩。

2.根据权利要求1所述的搭岸装置，其特征在于：所述搭靠箱包括与所述伸缩件相连接的箱体，所述箱体自所述容纳腔的底部敞口插于所述容纳腔内，所述箱体的底面铰接有平衡梁，所述平衡梁的底部具有用于接触外部支撑物的接触平面。

3.根据权利要求2所述的搭岸装置，其特征在于：所述箱体的顶部呈敞口设置，所述伸缩件套于所述箱体内。

4.根据权利要求2或3所述的搭岸装置，其特征在于：所述伸缩件为液压缸，所述液压缸的缸体连接于所述容纳腔的顶部腔壁，所述液压缸的活塞杆连接于所述箱体。

5.搭岸式风电安装船，包括船体，其特征在于：所述船体上安装有用于装载风机的风机固定塔架，以及权利要求1-4任一项所述的搭岸装置；所述风机固定塔架包括安装于所述船体中部至首部的固定支架，所述固定支架朝向所述船体前方的一侧设有用于抱住所述风机的抱桩器，所述抱桩器位于所述船体前方；所述搭岸装置为两个，两个所述搭岸装置的支撑臂均朝向所述船体前方悬挑安装于所述船体的首部，且两个所述搭岸装置分别位于所述风机固定塔架的两侧。

6.根据权利要求5所述的搭岸式风电安装船，其特征在于：所述船体还安装有锚泊固定单元，所述锚泊固定单元位于所述船体的尾部，所述锚泊固定单元包括锚锭、锚链、掣链器和用于收放所述锚链的收放装置，所述收放装置固定安装于所述船体，所述锚链的两端分别连接于所述锚锭和收放装置，所述掣链器固定安装于所述船体尾部边缘，所述锚链绕过所述掣链器的导向轮。

7.根据权利要求6所述的搭岸式风电安装船，其特征在于：所述收放装置包括绞车和滑轮组，所述绞车固定安装于所述船体，所述滑轮组包括定滑轮、动滑轮和绕过所述定滑轮和动滑轮的绳索，所述定滑轮固定安装于所述船体，所述动滑轮连接所述锚链，所述绳索远离所述滑轮组的一端绕于所述绞车以通过所述绞车收放所述绳索。

8.根据权利要求6或7所述的搭岸式风电安装船，其特征在于：所述锚泊固定单元为多个，多个所述锚泊固定单元相对于所述船体长度方向的中心线对称设置。

9.海上风电安装施工方法，其特征在于，采用权利要求5-8任一项所述的搭岸式风电安装船进行施工，施工步骤如下：

(1)将风机装载在所述搭岸式风电安装船的风机固定塔架上，并利用所述风机固定塔架的抱桩器抱住所述风机；

(2)将所述搭岸式风电安装船移动至所述风机的安装地点，并使所述风机位于已预先打设好的风机桩基的上方、所述搭岸式风电安装船的搭岸装置位于打设所述风机桩基所使用的导向架的上方，完成就位；

(3)所述搭岸装置的伸缩件驱动搭靠箱朝向所述导向架的方向伸出容纳腔，直至所述搭靠箱压于所述导向架的顶部平面；

(4)将所述风机的塔筒对接于所述风机桩基。

10.根据权利要求9所述的海上风电安装施工方法，其特征在于：步骤(2)中，在所述搭岸式风电安装船就位后，还包括利用所述锚泊固定单元固定所述搭岸式风电安装船的步骤；利用所述锚泊固定单元固定所述搭岸式风电安装船的具体步骤为：通过所述收放装置松放所述锚链，直至所述锚锭沉放至水下基床上，通过所述收放装置收紧所述锚链以对所述锚链施加预紧力，通过所述掣链器卡住所述锚链。

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