CN114183310B - 一种海上风电筒型基础的运输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电筒型基础的运输装置，包括U型船、液压支撑车和筒型基础；U型船的内侧空间用于运输圆柱形的筒型基础；筒型基础，为底部开口、顶部密封的筒体；U型船顶部的弧形内侧，等间距设置有多个液压支撑车；多个液压支撑车，与筒型基础的四周外侧相连接；U型船，用于在其被外部拖轮拖航的过程中，为筒型基础提供侧向约束，从而辅助筒型基础进行海上远距离整体浮运；本发明公开的海上风电筒型基础的运输装置，其结构设计科学，充分结合筒型基础充气后的浮稳性，以安全、高效和低成本为目标，通过科学设计带有液压支撑车的U型船，辅助筒型基础进行海上远距离浮运工作，能够有效地减少海上作业次数，降低施工成本。

Description

一种海上风电筒型基础的运输装置

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，特别是涉及一种海上风电筒型基础的运输装置。

背景技术

随着全球能源结构转型，作为清洁能源的海上风能开发逐渐进入新的阶段。相较于陆上风电，海上风电具有占地少、对环境影响小和稳定高效等诸多优势，所以海上风电已逐渐成为全球能源结构转型的重要支撑。

现代海上风力发电机组，主要包括塔筒和设置在塔筒顶部的风力发电机，而保证风电机组安全和正常运行的关键在于：支撑塔筒的海上风电基础结构或通常所说的风机基础。

对于海上风电基础结构，其主要采用的一种结构是筒型基础。筒型基础由底部开口、顶部密封的筒体与外伸连接段组成，有全钢结构和钢混预应力结构两种形式。筒型基础，主要利用筒内泵出水/气产生压力差，形成吸力下沉，具有安装方便、造价低和可回收性高等优势，但是，其对地址条件要求较为严格，同时，在适用于大容量风机机组时，筒型基础的筒体直径将逐渐增大，运输问题相对复杂。

目前，对于筒型基础，多采用驳船运输及浮吊沉放的施工方式，这种施工方式对于驳船及浮吊的依赖性强，不利用施工工期及成本的缩减，且未充分利用到筒型基础自身具有的浮稳性，在运输时的稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种海上风电筒型基础的运输装置。

为此，本发明提供了一种海上风电筒型基础的运输装置，包括U型船、液压支撑车和筒型基础；

U型船的内侧空间，用于运输圆柱形的筒型基础；

筒型基础，为底部开口、顶部密封的筒体；

U型船顶部的弧形内侧，等间距设置有多个液压支撑车；

多个液压支撑车，与筒型基础的四周外侧相连接；

U型船，用于在其被外部拖轮拖航的过程中，为筒型基础提供侧向约束，从而辅助筒型基础进行海上远距离整体浮运；

对于每个液压支撑车，其包括车身；

车身包括外侧固定部、竖向连接部和内侧连接部；

外侧固定部的顶部，通过竖向连接部与内侧连接部相连接；

外侧固定部和内侧连接部，分别位于竖向连接部下端的外侧方向以及上端的内侧方向；

外侧固定部的顶面，设置有配重块；

内侧连接部，与水平分布的液压支撑板相连接；

液压支撑板上设置有多个第一插销孔，用于通过插销与筒型基础筒顶设置的水平支撑梁系的水平支撑主梁相连接；

液压支撑板带有伸缩功能；

对于筒型基础，其筒顶上设置有水平支撑梁系；

水平支撑梁系，包括多个水平连接次梁和多个水平支撑主梁；

多个水平连接次梁，沿着周向等间距环绕设置在筒型基础的筒顶上；

多个水平连接次梁的内侧端，固定连接同一个稳定支撑圆盘的四周外侧；

每个水平连接次梁，均呈径向分布；

任意相邻的两个水平连接次梁之间，通过一个弧形连接梁相连接；

任意相邻的两个水平连接次梁之间间隙的中间位置，设置有呈径向分布的水平支撑主梁；

每个水平支撑主梁的内侧端，对应连接一个弧形连接梁的外侧中间位置；

每个水平支撑主梁的外侧端，突出于筒型基础的筒顶四周边缘；

每个水平支撑主梁外侧端的突出部分，设置第二插销孔；

每个水平支撑主梁和一个液压支撑车的液压支撑板通过插销紧固连接在一起，插销贯穿水平支撑主梁上的第二插销孔后插入液压支撑板上的第一插销孔；

U型船顶部，环绕设置有多个第一吊环；

筒型基础筒顶的水平支撑梁系的多个水平连接次梁外侧端顶部，设置有多个第二吊环；

U型船上的每个第一吊环，与相邻的水平连接次梁上的第二吊环，通过预先经过张紧处理的缆绳相连接。

优选地，U型船的整体横向宽度，为筒型基础直径的两倍；

U型船的船头为半圆结构。

优选地，多个插销孔的中心点，位于与筒型基础筒顶的圆形周边相互平行的一段圆弧线上。

优选地，每个水平连接次梁的外侧端，突出筒型基础的筒顶四周边缘的距离为0.5-1m。

优选地，筒型基础的筒顶，设置有一个充排气孔；

筒型基础的筒壁、筒顶与海平面之间，形成筒内空腔。

优选地，U型船的弧形内侧，环绕设置有相互平行的多条弧形轨道；

液压支撑车的底部，在与每条弧形轨道相对应的位置，分别设置有一对滑块；

每对滑块，分别与弧形轨道相滑动配合连接。

优选地，U型船顶部左右两侧的前后两端，分别设置有一个第一吊环；

筒型基础筒顶的水平支撑梁系，具体包括八个水平连接次梁；

八个水平连接次梁上，等间隔设置有四个第二吊环。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种海上风电筒型基础的运输装置，其结构设计科学，充分结合筒型基础充气后的浮稳性，以安全、高效和低成本为目标，通过科学设计带有液压支撑车的U型船，辅助筒型基础进行海上远距离浮运工作，能够有效地减少海上作业次数，降低施工成本，具有重大的实践意义。

本发明通过采用带有液压支撑车的U型船，代替驳船运输和大型浮吊施工，能够有效地克服原有施工方式施工工期长、施工成本高，以及没有充分利用到筒型基础结构自身具有的浮稳性等缺点。

对于本发明，其所设计的U型船结构，能通过对筒型基础充气自浮后，再辅助筒型基础进行远距离拖航，在筒型基础自浮稳性的基础上进一步提高稳性，通过应用本发明，采用常规的拖轮拖带，即可完成筒型基础的浮运工作，无需再使用专门的驳船运输，能够减少海上作业次数，大大降低施工成本，有利于实现高效、规模化开发深远海风电场。

附图说明

图1为本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置的整体示意图；

图2a为本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置，插销在将要插入水平支撑主梁上的第二插销孔时的工作示意图；

图2b为本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置中，插销在已插入水平支撑主梁上的第二插销孔时的工作示意图；

图3为本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置中，筒型基础一侧与一个液压支撑车的连接状态示意图；

图4a为本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置中，液压支撑车的工作示意图一，此时液压支撑车的液压支撑板处于收缩状态；

图4b为本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置中，液压支撑车的工作示意图二，此时液压支撑车的液压支撑板处于伸展状态；

图5为本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置的俯视图；

图6为本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置，采用不用直径的筒型基础的运输状态示意图；

图中，1-U型船，11-轨道；

2-液压支撑车，21-液压支撑板，22-第一插销孔，23-车身，24-配重块；

3-筒型基础，31-水平支撑梁系，32-插销，33-充排气孔，34-筒内空腔；41-第一吊环，42-第二吊环，5-缆绳。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1至图6，本发明提供了一种海上风电筒型基础的运输装置，包括U型船1、液压支撑车2和筒型基础3；

U型船1的内侧空间，用于运输圆柱形的筒型基础3；

筒型基础3，为底部开口、顶部密封的筒体；

U型船1顶部的弧形内侧，等间距设置有多个液压支撑车2；

多个液压支撑车2，与筒型基础3的四周外侧相连接；

U型船1，用于在其被外部拖轮拖航的过程中，为筒型基础3提供侧向约束，从而辅助筒型基础3进行海上远距离整体浮运，提高筒型基础3的整体浮运稳定性。

在本发明中，具体实现上，U型船1为内部中空的密封船体；

需要说明的是，本发明的U型船是密封船体，顶部和底部都密封，船体内可设置不同分舱，可以通过改变不同分舱内的压载，从而改变船体的吃水深度。

U型船1的船体高5-6m，空船吃水0.5-1m，设计吃水(即是指船舶装载设计载重量货物情况下，达到的吃水深度)2.5-3m。

在本发明中，具体实现上，U型船1的整体横向宽度，为筒型基础3直径的两倍；

U型船1的船头为半圆结构。

需要说明的是，在拖航过程中，U型船1为筒型基础3提供侧向约束，能够提高筒型基础3在海上远距离整体浮运时的稳定性。

在本发明中，具体实现上，U型船1上设计有液压支撑车2，液压支撑车2应用于重大高、异性结构，可自由组装。

具体实现上，每个液压支撑车2，包括车身23；

车身23包括外侧固定部231、竖向连接部232和内侧连接部233；

外侧固定部231的顶部，通过竖向连接部232与内侧连接部233相连接；

外侧固定部231和内侧连接部23，分别位于竖向连接部232下端的外侧方向以及上端的内侧方向；

外侧固定部231的顶面，设置有配重块24；

内侧连接部233，与水平分布的液压支撑板21相连接；

液压支撑板21上设置有多个第一插销孔22，用于通过插销32与筒型基础3筒顶设置的水平支撑梁系31的水平支撑主梁302相连接。

需要说明的是，对于本发明，液压支撑车2的车身23，可以通过增加配重块24，进一步提高液压支撑车2的整体稳定性。

具体实现上，多个插销孔22，沿着筒型基础3的筒顶周向分布(即，多个插销孔22的中心点，位于与筒型基础3筒顶的圆形周边相互平行的一段圆弧线上)。

具体实现上，液压支撑板21，带有伸缩功能，是带有伸缩功能的水平支撑板，具体是带有液压控制功能的水平支撑板。

需要说明的是，液压支撑板21在液压控制下可伸缩1-4m，从而能够配合不同直径的筒型基础3在海上运输，增强对不同直径的筒型基础3的适应性，降低设备使用成本。液压支撑板21上设置有一排多个第一插销孔22，便于筒型基础3筒顶的水平支撑梁系31上的插销32插入。

需要说明的是，液压支撑板21所具有的液压伸缩控制功能，是现有常规的功能，通过现有公知的结构设计即可实现，为现有技术，在此不再赘述。例如，车身23的内侧连接部233，可以是通过一个液压推杆，与液压支撑板21的内侧端相连接，从而使得对液压支撑板21进行液压伸缩控制。当然，车身23的内侧连接部233还可以是通过其他的弹性收缩构件(例如弹簧等)，来连接液压支撑板21的内侧端。

在本发明中，具体实现上，筒型基础3的筒顶上，设置有水平支撑梁系31；

需要说明的是，筒形基础3一般是钢制筒，筒顶也是钢质的筒顶。筒顶上的水平支撑梁系31，一般是用混凝土和钢筋一起浇筑的形式。当然，还可以是采用其他的支撑结构方式(例如钢结构形式)，只要能够保证足够的连接强度即可。

水平支撑梁系31，包括多个水平连接次梁301和多个水平支撑主梁302；

多个水平连接次梁301，沿着周向等间距环绕设置在筒型基础3的筒顶上；

多个水平连接次梁301的内侧端，固定连接同一个稳定支撑圆盘100的四周外侧；

每个水平连接次梁301，均呈径向分布；

任意相邻的两个水平连接次梁301之间，通过一个弧形连接梁200相连接；

任意相邻的两个水平连接次梁301之间间隙的中间位置，设置有呈径向分布的水平支撑主梁302；

每个水平支撑主梁302的内侧端，对应连接一个弧形连接梁200的外侧中间位置；

每个水平支撑主梁302的外侧端，突出于筒型基础3的筒顶四周边缘；

每个水平支撑主梁302外侧端的突出部分，设置第二插销孔；

每个水平支撑主梁302和一个液压支撑车2的液压支撑板21通过插销32紧固连接在一起，插销32贯穿水平支撑主梁302上的第二插销孔后插入液压支撑板21上的第一插销孔22。

具体实现上，每个水平连接次梁301的外侧端，突出筒型基础3的筒顶四周边缘的距离为0.5-1m。即，水平支撑梁系31的主梁伸出筒型基础3的边缘0.5-1m。

需要说明的是，水平支撑梁系31通过主梁伸出部分(即水平支撑主梁302的突出部分)架设于液压支撑板21上，液压支撑板21为水平支撑梁系31提供一部分支撑反力，同时，对筒型基础3进行一定的竖向约束，从而提高筒型基础3在浮运过程中的稳定性。水平支撑梁系31的主梁伸出部分(即水平支撑主梁302的突出部分)设置了插销32。

需要说明的是，插销32通过水平支撑主梁302上的第二插销孔，插入到液压支撑车2的液压支撑板21上的第一插销孔22中，从而水平支撑梁系31的水平支撑主梁302与液压支撑车2连接成为整体，从而对筒型基础3进行了横向约束，避免在浮运过程中，筒型基础3出现大幅度的横向晃动。

在本发明中，具体实现上，筒型基础3的筒顶，设置有一个充排气孔33；

筒型基础3的筒壁、筒顶与海平面之间，形成筒内空腔34。

需要说明的是，在本发明中，液压支撑车2的底部安装在U型船1的顶部，与U型船1的顶部齐平。U型船1的顶部高度，比海平面更高。

需要说明的是，充排气孔33为筒型基础3筒顶上的直径0.2m-0.3m的圆孔，筒型基础3的筒壁、筒顶与海平面形成筒内空腔34，通过充排气孔33向所述筒内空腔内进行充气或排气操作，为筒型基础3提供气浮力，从而实现浮运，同时，可以改变筒型基础3吃水深度，从而应对不同海况进行运输。

在本发明中，具体实现上，U型船1的弧形内侧，环绕设置有相互平行的多条弧形轨道11(不限于图1所示的三条，弧形轨道上具有滑槽)；

液压支撑车2的底部，在与每条弧形轨道11相对应的位置，分别设置有一对滑块25；

每对滑块25，分别与弧形轨道11相滑动配合连接；

需要说明的是，对于本发明，液压支撑车2可以通过U型船1上的弧形轨道11进行移动，调整至所需的支撑位置；弧形轨道11可以在一定程度上限制液压支撑车2的移动，防止液压支撑车2大幅度错位；

需要说明的是，液压支撑车2就位后，弧形轨道11上可设置固定螺栓或者固定插销等结构，来限制液压支撑车2的滑动，从而进一步提高结构的稳定性。例如：可以在液压支撑车2的两侧设置用于约束位置的固定螺栓，或者，通过螺栓穿过液压支撑车2上预留的通孔(具体是外侧固定部231上预留的通孔)，与弧形轨道11顶部上的螺孔相螺纹紧固连接，

在本发明中，具体实现上，U型船1顶部，环绕设置有多个第一吊环41(具体通过焊接的方式进行固定设置)；

筒型基础3筒顶的水平支撑梁系31的多个水平连接次梁301外侧端顶部，设置有多个第二吊环4(具体通过焊接的方式进行固定设置)；

U型船1上的每个第一吊环41，与相邻的水平连接次梁301上的第二吊环42，通过预先经过张紧处理的缆绳5相连接。

具体实现上，U型船1顶部左右两侧的前后两端，分别设置有一个第一吊环41；

筒型基础3筒顶的水平支撑梁系31，具体包括八个水平连接次梁301；

八个水平连接次梁301上，等间隔设置有四个第二吊环4。

需要说明的是，缆绳5应预先进行张紧处理，这种连接可以限制筒形基础3在运输过程中发生绕竖向的旋转，从多个自由度限制筒形基础3的晃动，保证筒形基础3的稳定运输。吊环4的数量及位置，可以根据具体施工情况进行增减或者移动。

参见图6，图6为本发明的U型船1辅助不同直径的筒型基础3进行运输的状态示意图，通过液压支撑车2调整不同的位置，以及通过液压支撑车2组装及液压支撑板21不同长度的伸缩，可以实现一定范围内不同直径的筒型基础3的整体浮运工作。

对于本发明，通过U型船1将筒型基础3整体浮运到安装目的地之后，再将筒型基础3与液压支撑车2解除连接，即可实施筒型基础3的安装作业。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种海上风电筒型基础的运输装置，其结构设计科学，充分结合筒型基础充气后的浮稳性，以安全、高效和低成本为目标，通过科学设计带有液压支撑车的U型船，辅助筒型基础进行海上远距离浮运工作，能够有效地减少海上作业次数，降低施工成本，具有重大的实践意义。

本发明通过采用带有液压支撑车的U型船，代替驳船运输和大型浮吊施工，能够有效地克服原有施工方式施工工期长、施工成本高，以及没有充分利用到筒型基础结构自身具有的浮稳性等缺点。

对于本发明，其所设计的U型船结构，能通过对筒型基础充气自浮后，再辅助筒型基础进行远距离拖航，在筒型基础自浮稳性的基础上进一步提高稳性，通过应用本发明，采用常规的拖轮拖带，即可完成筒型基础的浮运工作，无需再使用专门的驳船运输，能够减少海上作业次数，大大降低施工成本，有利于实现高效、规模化开发深远海风电场。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种海上风电筒型基础的运输装置，其特征在于，包括U型船(1)、液压支撑车(2)和筒型基础(3)；

U型船(1)的内侧空间，用于运输圆柱形的筒型基础(3)；

筒型基础(3)，为底部开口、顶部密封的筒体；

U型船(1)顶部的弧形内侧，等间距设置有多个液压支撑车(2)；

多个液压支撑车(2)，与筒型基础(3)的四周外侧相连接；

U型船(1)，用于在其被外部拖轮拖航的过程中，为筒型基础(3)提供侧向约束，从而辅助筒型基础(3)进行海上远距离整体浮运；

对于每个液压支撑车(2)，其包括车身(23)；

车身(23)包括外侧固定部(231)、竖向连接部(232)和内侧连接部(233)；

外侧固定部(231)的顶部，通过竖向连接部(232)与内侧连接部(233)相连接；

外侧固定部(231)和内侧连接部(233)，分别位于竖向连接部(232)下端的外侧方向以及上端的内侧方向；

外侧固定部(231)的顶面，设置有配重块(24)；

内侧连接部(233)，与水平分布的液压支撑板(21)相连接；

液压支撑板(21)上设置有多个第一插销孔(22)，用于通过插销(32)与筒型基础(3)筒顶设置的水平支撑梁系(31)的水平支撑主梁(302)相连接；

液压支撑板(21)带有伸缩功能；

对于筒型基础(3)，其筒顶上设置有水平支撑梁系(31)；

水平支撑梁系(31)，包括多个水平连接次梁(301)和多个水平支撑主梁(302)；

多个水平连接次梁(301)，沿着周向等间距环绕设置在筒型基础(3)的筒顶上；

多个水平连接次梁(301)的内侧端，固定连接同一个稳定支撑圆盘(100)的四周外侧；

每个水平连接次梁(301)，均呈径向分布；

任意相邻的两个水平连接次梁(301)之间，通过一个弧形连接梁(200)相连接；

任意相邻的两个水平连接次梁(301)之间间隙的中间位置，设置有呈径向分布的水平支撑主梁(302)；

每个水平支撑主梁(302)的内侧端，对应连接一个弧形连接梁(200)的外侧中间位置；

每个水平支撑主梁(302)的外侧端，突出于筒型基础(3)的筒顶四周边缘；

每个水平支撑主梁(302)外侧端的突出部分，设置第二插销孔；

每个水平支撑主梁(302)和一个液压支撑车(2)的液压支撑板(21)通过插销(32)紧固连接在一起，插销(32)贯穿水平支撑主梁(302)上的第二插销孔后插入液压支撑板(21)上的第一插销孔(22)；

U型船(1)顶部，环绕设置有多个第一吊环(41)；

筒型基础(3)筒顶的水平支撑梁系(31)的多个水平连接次梁(301)外侧端顶部，设置有多个第二吊环(42)；

U型船(1)上的每个第一吊环(41)，与相邻的水平连接次梁(301)上的第二吊环(42)，通过预先经过张紧处理的缆绳(5)相连接。

2.如权利要求1所述的海上风电筒型基础的运输装置，其特征在于，U型船(1)的整体横向宽度，为筒型基础(3)直径的两倍；

U型船(1)的船头为半圆结构。

3.如权利要求1所述的海上风电筒型基础的运输装置，其特征在于，多个插销孔(22)的中心点，位于与筒型基础(3)筒顶的圆形周边相互平行的一段圆弧线上。

4.如权利要求1所述的海上风电筒型基础的运输装置，其特征在于，每个水平连接次梁(301)的外侧端，突出筒型基础(3)的筒顶四周边缘的距离为0.5-1m。

5.如权利要求1所述的海上风电筒型基础的运输装置，其特征在于，筒型基础(3)的筒顶，设置有一个充排气孔(33)；

筒型基础(3)的筒壁、筒顶与海平面之间，形成筒内空腔(34)。

6.如权利要求1所述的海上风电筒型基础的运输装置，其特征在于，U型船(1)的弧形内侧，环绕设置有相互平行的多条弧形轨道(11)；

液压支撑车(2)的底部，在与每条弧形轨道(11)相对应的位置，分别设置有一对滑块(25)；

每对滑块(25)，分别与弧形轨道(11)相滑动配合连接。

7.如权利要求1至6中任一项所述的海上风电筒型基础的运输装置，其特征在于，U型船(1)顶部左右两侧的前后两端，分别设置有一个第一吊环(41)；

筒型基础(3)筒顶的水平支撑梁系(31)，具体包括八个水平连接次梁(301)；

八个水平连接次梁(301)上，等间隔设置有四个第二吊环(42)。