CN113073673A - 一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件及安装方法 - Google Patents

一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件及安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件及安装方法，涉及海洋牧场及海上风电领域。该结构包括通过预先固设在单桩基础主体结构外壁的牛腿牢固安装在单桩基础主体结构上的集成式附属构件主体结构，所述集成式附属构件主体结构外壁环绕固设有半包围式养殖网箱；所述养殖网箱与集成式附属构件主体结构以及单桩基础主体结构之间相互配合，以实现整体建造和一体化安装。本发明实现了海上风电资源及海洋渔业资源的一体化开发，对海上风机基础周围的海域进行了充分的利用，起到了海域空间的集约高效利用、修复海洋生态、提高经济效益的作用。

Description

一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件及安装 方法
技术领域
本发明涉及海洋牧场及海上风电领域，具体涉及一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件及安装方法。
背景技术
我国是海洋大国，海洋资源丰富、海岸线绵长。作为海洋经济的重要组成部分，海上风电和海洋牧场在促进我国能源结构调整和改善国民膳食结构具有重要意义。作为节约集约用海的重要新型产业模式与未来发展方向，海洋牧场与海上风电融合发展可以实现清洁能源与安全水产品的同步高效产出，提高海域资源使用效率。同时，耦合开发海上风电场与海洋牧场，能够达到提高风机基础利用率、降低工程建设总成本的目的，对提高我国海上风电场建设的社会效益和经济效益具有重要的工程实际意义。现有的海洋养殖网箱多采用HDPE浮式框架，系泊系统简单，其稳定性和抗风浪能力较差，养殖风险高。而大型钢结构网箱常采用单独设计、单独施工的方式，但存在建造成本大、施工风险大等问题，在远海网箱中尤为突出。因此，发展海上风电与海洋牧场结合的方式能够有效的解决上述问题。
基于上述情况，本发明提出了一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件及安装方法，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述背景技术中的问题，本发明旨在提供一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件及安装方法，具有建造简单、现场施工快、稳定性好、社会经济效益好的特点，适用于近海风电和海洋牧场的耦合开发。养殖装备固定于海上风电桩式基础，具有更好的稳定性和安全性。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明提供一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件，包括通过预先固设在单桩基础主体结构外壁的牛腿牢固安装在单桩基础主体结构上的集成式附属构件主体结构，所述集成式附属构件主体结构外壁环绕固设有半包围式养殖网箱；所述养殖网箱与集成式附属构件主体结构以及单桩基础主体结构之间相互配合，以实现整体建造和一体化安装。
所述单桩基础主体结构自上而下包括基础顶法兰、顶法兰下部钢管桩结构。单桩基础主体结构通过沉桩打入海床中，依靠入泥部分的钢管桩结构与土之间的相互作用提供承载力，通过基础顶法兰与上部风机结构相连，形成风机的支撑基础。
所述集成式附属构件主体结构包括供运维等使用的风机基础外平台结构、供船只靠泊的靠船结构、供海底电缆引上风机的电缆管结构、供保护基础防腐蚀的牺牲阳极结构等。所有附属构件通过与若干层圈梁焊接，圈梁之间以支撑钢管的方式连接，形成集成式附属构件整体结构，并通过预制在单桩基础主体结构外壁的牛腿，安放在单桩基础主体结构上。
作为本发明的一种优选技术方案，所述养殖网箱主要由网箱圈梁、横向支撑钢管、纵向支撑钢管和网衣组成，所述网箱圈梁通过横向支撑钢管固设在集成式附属构件主体结构的集成式附属构件圈梁上，网箱圈梁之间通过纵向支撑钢管连接构成内部具有环状养殖空间的框架结构，并在该框架结构上布置网衣构成整个养殖网箱，实现养殖网箱与集成式附属构件主体结构的牢固连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述集成式附属构件主体结构在养殖网箱的环向断开处设置有靠船钢管和爬梯。
作为本发明的一种优选技术方案，所述养殖网箱上方固设有网箱走廊。
作为本发明的一种优选技术方案，所述养殖网箱的内部环状空间可根据养殖的不同阶段具体需求进一步划分为3～4个小型养殖空间。
第二方面，本发明还提供一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件的安装方法，包括如下步骤：
S1、在建造基地内，完成对单桩基础主体结构和集成式附属构件主体结构的制造；
S2、在建造基地内，在选定的集成式附属构件圈梁上焊接横向支撑钢管，在横向支撑钢管的另一侧焊接网箱圈梁，网箱圈梁之间通过纵向支撑钢管形成稳定结构，布置网衣后形成养殖网箱，在养殖网箱上焊接网箱走廊，完成养殖网箱与集成式附属构件主体结构的连接；
S3、将连接好的养殖网箱与集成式附属构件主体结构以及单桩基础主体结构运至风机点位；
S4、进行单桩基础主体结构的沉桩施工直至设计标高；
S5、将连接好的集成式附属构件主体结构与养殖网箱一起，通过预设在单桩基础主体结构外壁的牛腿安装在单桩基础主体结构上，完成结构的安装。
作为本发明的一种优选技术方案，所述集成式附属构件圈梁可根据具体集成式附属构件主体结构中圈梁的布置、高程、海洋水文环境、具体养殖空间要求进行选择，实现对养殖网箱的空间进行调整和对海域的更有效利用。
作为本发明的一种优选技术方案，所述网箱圈梁的规格可根据在特定海洋水文条件下的具体受力情况、养殖空间需求进行设计。
所述养殖网箱、风机单桩基础结构以及培育的鱼类、浮游动植物、底栖生物、海泥等构成了新的海洋生态系统，既可确保海洋牧场的长期稳定运营，也可补偿风电场建设过程中对该海域环境与资源的影响。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
1、通过海上风电和海洋牧场的共同开发，集约用海，提高了海域资源利用效率，海上风电和海洋牧场结构共同勘测设计并共享施工运维，降低了两者的建设成本，提高工程开发的社会效益和经济效益。
2、以海上风电桩基础为海洋牧场的养殖网箱提供支撑结构，提高养殖网箱在海洋环境中的稳定性和抵御恶劣海况的能力。
3、养殖网箱与桩基础集成式附属构件构成综合装备，整个结构可以在陆上加工厂完成建造和组装并一体化运输安装，有利于养殖网箱在海上的安装效率和在位稳定性。
4、海洋牧场的引入有助于恢复因海上风电场施工及后期运行造成的对周边海域海洋生态系统的破坏。
5、养殖网箱设备如自动投喂系统、自动洗网机、灯光系统等可直接利用风力发电供电，提高养殖质量和效率，节省海底电缆的建设费用。
附图说明
图1为本发明的整体主视图；
图2为本发明的整体俯视图。
附图标记：1-单桩基础主体结构；2-集成式附属构件主体结构；3-集成式附属构件圈梁；4-养殖网箱；5-网箱圈梁；6-横向支撑钢管；7-纵向支撑钢管；8-网衣；9-靠船钢管；10-爬梯；11-网箱走廊。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
下面结合附图1和2以及实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1所示，本实施例提供一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件，包括单桩基础主体结构1、集成式附属构件主体结构2和养殖网箱4；其中，养殖网箱4以半包围方式环向附设于集成式附属构件主体结构2外周，集成式附属构件主体结构2通过预先焊接在单桩基础主体结构1外壁的牛腿安装在单桩基础主体结构1上。所述养殖网箱4与集成式附属构件主体结构2以及单桩基础主体结构1之间相互配合，以实现整体建造和一体化安装。
本实施例中，所述养殖网箱4主要由网箱圈梁5、横向支撑钢管6、纵向支撑钢管7和网衣8组成，所述网箱圈梁5通过横向支撑钢管6固设在集成式附属构件主体结构2的集成式附属构件圈梁3上，网箱圈梁5之间通过纵向支撑钢管7连接构成内部具有环状养殖空间的框架结构，并在该框架结构上布置网衣8构成整个养殖网箱4，实现养殖网箱4与集成式附属构件主体结构2的牢固连接。
如图2所示，为了方便风电场运维船的停靠，养殖网箱4在靠船钢管9附近断开，并在养殖网箱4上设置网箱走廊11，运维人员在船舶靠泊后，通过集成式附属构件爬梯10可登上网箱走廊11进行投放鱼苗、喂料饲养、打捞等工作。
本实施例还提供一种整体结构的一体化施工方法：
首先，在建造基地内完成单桩基础主体结构1的建造，随后完成集成式附属构件主体结构2的制造后；其中，集成式附属构件主体结构2的制造含集成式附属构件靠船钢管9、集成式附属构件爬梯10的制造。
其次，在选定的集成式附属构件圈梁3上焊接横向支撑钢管6，在横向支撑钢管6的另一侧焊接网箱圈梁5。网箱圈梁5之间通过纵向支撑钢管7形成稳定结构，布置网衣8后形成养殖网箱4，在养殖网箱4上焊接网箱走廊11，完成养殖网箱4与集成式附属构件主体结构2的连接。
之后，将连接好的养殖网箱4与集成式附属构件主体结构2以及单桩基础主体结构1运至风机点位，进行单桩基础主体结构1的沉桩施工直至设计标高。
最后将集成式附属构件主体结构2与养殖网箱4一起，通过单桩基础主体结构1外壁的牛腿安装在单桩基础主体结构1上，完成结构的安装。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件，其特征在于：包括通过预先固设在单桩基础主体结构外壁的牛腿牢固安装在单桩基础主体结构上的集成式附属构件主体结构，所述集成式附属构件主体结构外壁环绕固设有半包围式养殖网箱；所述养殖网箱与集成式附属构件主体结构以及单桩基础主体结构之间相互配合，以实现整体建造和一体化安装。
2.根据权利要求1所述的一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件，其特征在于：所述养殖网箱主要由网箱圈梁、横向支撑钢管、纵向支撑钢管和网衣组成，所述网箱圈梁通过横向支撑钢管固设在集成式附属构件主体结构的集成式附属构件圈梁上，网箱圈梁之间通过纵向支撑钢管连接构成内部具有环状养殖空间的框架结构，并在该框架结构上布置网衣构成整个养殖网箱，实现养殖网箱与集成式附属构件主体结构的牢固连接。
3.根据权利要求1所述的一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件，其特征在于：所述集成式附属构件主体结构在养殖网箱的环向断开处设置有靠船钢管和爬梯。
4.根据权利要求1或3所述的一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件，其特征在于：所述养殖网箱上方固设有网箱走廊。
5.根据权利要求2所述的一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件，其特征在于：所述养殖网箱的内部环状空间可根据养殖的不同阶段具体需求进一步划分为3～4个小型养殖空间。
6.一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、在建造基地内，完成对单桩基础主体结构和集成式附属构件主体结构的制造；
S2、在建造基地内，在选定的集成式附属构件圈梁上焊接横向支撑钢管，在横向支撑钢管的另一侧焊接网箱圈梁，网箱圈梁之间通过纵向支撑钢管形成稳定结构，布置网衣后形成养殖网箱，在养殖网箱上焊接网箱走廊，完成养殖网箱与集成式附属构件主体结构的连接；
S3、将连接好的养殖网箱与集成式附属构件主体结构以及单桩基础主体结构运至风机点位；
S4、进行单桩基础主体结构的沉桩施工直至设计标高；
S5、将连接好的集成式附属构件主体结构与养殖网箱一起，通过预设在单桩基础主体结构外壁的牛腿安装在单桩基础主体结构上，完成结构的安装。
7.根据权利要求6所述的一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件的安装方法，其特征在于：所述集成式附属构件圈梁可根据具体集成式附属构件主体结构中圈梁的布置、高程、海洋水文环境、具体养殖空间要求进行选择，实现对养殖网箱的空间进行调整和对海域的更有效利用。
8.根据权利要求6所述的一种耦合养殖网箱的海上风机基础集成式附属构件的安装方法，其特征在于：所述网箱圈梁的规格可根据在特定海洋水文条件下的具体受力情况、养殖空间需求进行设计。
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