CN116085209B - 一种海上风电安装船及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电安装船及其施工方法，海上风电安装船包括船体、吊装机构、塔筒安装机构和塔筒紧固机构；船体设有存放区域，存放区域用于存放塔筒、风机头和风叶，吊装机构可转动地安装于船体，塔筒安装机构和塔筒紧固机构安装于船体；吊装机构包括转动塔、第一吊装装置、第二吊装装置和第三吊装装置，转动塔可转动地安装于船体的顶部，第一吊装装置、第二吊装装置和第三吊装装置沿转动塔的旋转方向排列设置。本技术方案提出的一种海上风电安装船，可实现海上风电机组在海上的全程安装，且能有效降低海上风电机组在海上安装过程中的施工难度，缩短海上风电机组的组装和对接时间，提升海上风电机组的组装和对接效率。

Description

一种海上风电安装船及其施工方法

技术领域

本发明涉及海上风电安装领域，尤其涉及一种海上风电安装船及其施工方法。

背景技术

风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。其中，相对于陆地风能而言，海上风能资源不仅具有较高的风速，而且距离海岸线较远，不受噪音限值的影响，所能允许的机组制造更为大型化。

海上风力发电机组(简称海上风电机组或海上风机)是一种利用海上风力资源发电的新型发电装备，通常包括风叶(即风力发电叶片)、风机头(即风轮与机舱)、塔筒及基础，其中，基础设置于海底，用于支撑并固定塔筒，其对海上风电机组的整机安全具有至关重要的作用，塔筒的底端固定在基础上，其顶端固定有风机头，而风机头则用于安装若干片风叶，并通过风能带动风叶的转动，以便于实现风能的利用。

由于海上环境复杂多变，海上风电机组从基础施工到整机安装，都比陆上风电机组艰难得多。因此，海上风电机组在基础施工、整机安装等方面是否具备较好的灵活性和适应性是评价其性能优异程度的重要指标。

目前，现有海上风力发电机组的安装方法主要为海上整机安装，即首先在陆地装配基地将除基础以外的风机机组部件组装完成，然后通过风电安装平台或起重船运输至海上拟建风电场，最后将组装完成的风机机组部件安装在位于海上的基础。上述安装方法分为陆地安装阶段和海上安装阶段，其中，陆地安装阶段虽然可以在一定程度上降低海上风电机组的安装难度，但在海上安装阶段对安装吊机的吊重要求极高，吊装成本也很高，且适用的吊装工况十分有限。

发明内容

本发明的目的在于提出一种海上风电安装船，可实现海上风电机组在海上的全程安装，且能有效降低海上风电机组在海上安装过程中的施工难度，以克服现有技术中的不足之处。

本发明的另一个目的在于提出一种使用上述海上风电安装船的施工方法，其步骤简单，操作性强，有利于降低海上风电机组在海上安装过程中的施工难度，缩短海上风电机组的组装和对接时间，提升海上风电机组的组装和对接效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种海上风电安装船，包括船体、吊装机构、塔筒安装机构和塔筒紧固机构；所述船体设有存放区域，所述存放区域用于存放塔筒、风机头和风叶，所述吊装机构可转动地安装于所述船体，所述塔筒安装机构和所述塔筒紧固机构安装于所述船体，且所述塔筒安装机构和所述塔筒紧固机构均位于所述吊装机构的转动范围内，所述塔筒安装机构用于令塔筒相对于所述船体移动，所述塔筒紧固机构用于固定塔筒；

所述吊装机构包括转动塔、第一吊装装置、第二吊装装置和第三吊装装置，所述转动塔可转动地安装于所述船体的顶部，所述第一吊装装置、所述第二吊装装置和所述第三吊装装置沿所述转动塔的旋转方向排列设置，所述第一吊装装置用于吊装塔筒和风机头，所述第二吊装装置用于吊装风叶，所述第三吊装装置用于吊装组装完成的塔筒、风机头和风叶。

优选的，所述船体还设有暂存区域，所述暂存区域位于所述吊装机构的转动范围内，所述暂存区域用于暂时存放风机头；

还包括辅助吊装装置，所述辅助吊装装置可水平移动地安装于所述船体的侧面，且所述辅助吊装装置用于将风机头从所述存放区域转运至所述暂存区域；

所述吊装机构还包括防倒装置，所述防倒装置至少设置有两组，两组所述防倒装置上下排列地安装于所述转动塔的侧面，且所述防倒装置和所述第一吊装装置位于所述转动塔的同一侧，所述防倒装置用于套住塔筒并防止塔筒倾倒。

优选的，所述暂存区域和所述塔筒紧固机构分别位于所述吊装机构的一个方向的两侧；

所述船体的端部开设有对接缺口，所述对接缺口用于组装完成的塔筒、风机头和风叶与位于海上的基础对接，且所述对接缺口和所述塔筒安装机构分别位于所述吊装机构的另一个方向的两侧；

所述第一吊装装置和所述第三吊装装置分别安装于所述转动塔的两侧，且当所述第一吊装装置位于所述塔筒安装机构的上方时，所述第二吊装装置位于所述塔筒紧固机构的上方。

优选的，所述第一吊装装置包括第一升降支架、十字安装支架、第一夹紧组件和第二夹紧组件；所述第一升降支架可上下移动地安装于所述转动塔的侧面，所述十字安装支架可转动地安装于所述第一升降支架，所述第一夹紧组件设置有两组，两组所述第一夹紧组件分别安装于所述十字安装支架的第一方向的两端，且所述第一夹紧组件可沿所述第一方向水平移动，所述第二夹紧组件设置有两组，两组所述第二夹紧组件分别安装于所述十字安装支架的第二方向的两端，且所述第二夹紧组件可沿所述第二方向水平移动，两组所述第二夹紧组件共同用于夹紧风机头，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

所述第一夹紧组件包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和所述第二夹具可分别沿所述第一方向水平移动，所述第一夹具和所述第二夹具共同用于夹紧塔筒的端部，且所述第一夹具和所述第二夹具的相对面为弧形；所述第一夹具和所述第二夹具均包括第一移动座和夹块，所述夹块可上下移动地安装于所述第一移动座；

所述第二夹紧组件包括第二移动座、第一夹紧块和第二夹紧块，所述第二移动座可沿所述第二方向水平移动，所述第一夹紧块和所述第二夹紧块安装于所述第二移动座的底部，且所述第一夹紧块和所述第二夹紧块可分别相对于所述第二移动座沿所述第二方向水平移动，所述第一夹紧块和所述第二夹紧块共同用于夹紧塔筒的端部，且所述第一夹紧块和所述第二夹紧块的相对面为弧形。

优选的，所述防倒装置包括支撑杆、连接支架和抱臂，所述支撑杆安装于所述转动塔的侧面，所述连接支架可转动地安装于所述支撑杆，且所述连接支架的旋转轴与所述十字安装支架的旋转轴相互平行，所述抱臂设置有两个，两个所述抱臂可摆动地安装于所述连接支架的两端，两个所述抱臂共同围成用于容纳塔筒的防护环，且所述防护环的直径大于塔筒的直径。

优选的，所述塔筒安装机构包括滑轨、滑动座和卡装座，所述滑轨的长度大于塔筒的长度，且所述滑轨的一端靠近所述转动塔，所述滑轨的另一端远离所述转动塔，所述滑动座可移动地安装于所述滑轨，且所述滑动座可沿所述滑轨的延伸方向移动，所述卡装座可转动地架设于所述滑动座，且所述卡装座的形状与塔筒的端部形状相互匹配。

优选的，所述塔筒紧固机构包括固定底盘、转动盘、连接杆、紧固块和驱动件，所述固定底盘安装于所述船体的顶部，所述转动盘可转动地安装于所述固定底盘的内部，且所述转动盘的内部设置有用于容纳塔筒的容纳腔，所述连接杆的外端与所述固定底盘的边缘相连，所述连接杆的内端与所述转动盘的边缘相连，所述紧固块与所述连接杆固定连接，且所述紧固块突出设置于所述连接杆的内端，所述转动盘的转动用于带动所述紧固块靠近和远离所述容纳腔的中心，所述驱动件用于驱动所述转动盘的转动；

所述固定底盘的边缘开设有长形的连接孔，所述转动盘的边缘设置有连接柱，所述连接杆的外端可移动地安装于所述连接孔的内部，所述连接杆的内端可转动地与所述连接柱相连。

优选的，所述第二吊装装置包括伸缩杆、吊臂和叶片夹具，所述伸缩杆安装于所述转动塔的侧面，且所述伸缩杆的第一伸缩端与所述转动塔的侧面相连，所述伸缩杆的第二伸缩端与所述吊臂的第一连接端相连，且所述吊臂可相对于所述第二伸缩端转动，所述吊臂的第二连接端与所述叶片夹具相连，所述叶片夹具可相对于所述第二连接端转动，且所述伸缩杆和所述叶片夹具分别位于所述吊臂的两侧；

所述叶片夹具包括第二安装支架、安装环和安装夹，所述第二安装支架可转动地与所述第二连接端相连，所述安装环安装于所述第二安装支架中沿其延伸方向的其中一端，所述安装夹可移动地安装于所述第二安装支架，且所述安装夹可沿所述第二安装支架的延伸方向移动；

所述安装环包括支撑架和第一夹臂，所述支撑架与所述第二安装支架固定连接，所述第一夹臂设置有两个，两个所述第一夹臂可摆动地安装于所述支撑架的两端，两个所述第一夹臂共同围成用于夹紧风叶的连接部的夹紧环；

所述安装夹包括滑动架和第二夹臂，所述滑动架可移动地与所述第二安装支架连接，所述第二夹臂设置有两个，两个所述第二夹臂可直线移动地安装于所述滑动架，两个所述第二夹臂共同围成用于夹紧风叶的非连接部的夹紧位。

优选的，所述第三吊装装置至少设置有两组，两组所述第三吊装装置上下排列地安装于所述转动塔的侧面；

所述第三吊装装置包括第三升降支架和抱紧臂，所述第三升降支架可上下移动地安装于所述转动塔的侧面，所述抱紧臂设置有两个，两个所述抱紧臂可摆动地安装于所述第三升降支架的两端，两个所述抱紧臂共同围成用于抱紧塔筒的抱紧环。

一种海上风电安装船的施工方法，使用上述的海上风电安装船，包括以下步骤：

A、将第一吊装装置转至靠近塔筒安装机构的一侧，将塔筒从存放区域移动至塔筒安装机构，通过塔筒安装机构和第一吊装装置令塔筒竖直；

B、利用辅助吊装装置将风机头从存放区域转运至暂存区域，将第一吊装装置转至靠近暂存区域的一侧，通过第一吊装装置吊起位于暂存区域的风机头；再将第一吊装装置转至靠近塔筒安装机构的一侧，并通过防倒装置套住竖直的塔筒，将吊起的风机头放置在竖直的塔筒的顶端并进行组装；

C、通过第一吊装装置吊起组装后的风机头和塔筒，并令塔筒脱离塔筒安装机构，将第一吊装装置转至靠近塔筒紧固机构的一侧，并利用塔筒紧固机构锁紧塔筒；

D、防倒装置对塔筒进行解套，将第二吊装装置转至靠近塔筒紧固机构的一侧，通过第二吊装装置将位于存放区域的风叶吊装至风机头附近并进行组装；

E、将第三吊装装置转至靠近塔筒紧固机构的一侧，塔筒紧固机构解除对塔筒的锁紧，通过第三吊装装置令组装完成的塔筒、风机头和风叶脱离塔筒紧固机构，将第三吊装装置转至靠近对接缺口的一侧，将组装完成的塔筒、风机头和风叶与位于海上的基础进行对接。

本申请实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、吊装机构用于在风电机组的组装过程中进行吊装，从而有利于降低风电机组在海上安装过程中的施工难度；塔筒安装机构用于实现塔筒相对于船体的移动，对组装起到辅助作用，能有效节省大量的人力；塔筒紧固机构用于固定塔筒，有利于塔筒与风机头和/或风叶的组装过程中保持稳定，以进一步降低施工难度。

2、吊装机构的结构设计，使得其可同时实现海上风电组装在施工过程中的全部吊装工作，同时，通过转动塔实现各吊装装置在不同安装工位间的转换，在确保组装过程的顺利进行的前提下，有利于极大地节省地吊装机构的占地空间，节省安上风电安装船的设备成本。

3、暂存区域、对接缺口、塔筒紧固机构和塔筒安装机构分别位于转动塔的周边，且暂存区域与塔筒紧固机构相对，对接缺口与塔筒安装机构相对，有利于最大程度地缩短风电机组在组装过程中的移动行程，提升组装效率。另外，还对第一吊装装置、第二吊装装置和第三吊装装置在转动塔的分布位置也进行了优选，使得组装和对接过程中的某些步骤可同时进行，从而更有利于缩短风电机组的组装和对接时间。

附图说明

图1是本发明一种海上风电安装船的一个视角的结构示意图。

图2是本发明一种海上风电安装船的另一个视角的结构示意图。

图3是本发明一种海上风电安装船中吊装机构的结构示意图。

图4是图3中A处的放大图。

图5是本发明一种海上风电安装船中塔筒安装机构的局部结构示意图。

图6是本发明一种海上风电安装船中塔筒紧固机构的结构示意图。

图7是本发明一种海上风电安装船中塔筒紧固机构从锁紧状态(a)到解锁状态(b)的状态示意图。

其中：船体1；塔筒101、风机头102；

吊装机构2；转动塔21；第一吊装装置22、第一升降支架221、十字安装支架222、第一夹紧组件223、第一夹具2231、第一移动座22311、夹块22312、第二夹具2232、第二夹紧组件224、第二移动座2241、第一夹紧块2242、第二夹紧块2243；第二吊装装置23、伸缩杆231、吊臂232、叶片夹具233、第二安装支架2331、安装环2332、支撑架23321、第一夹臂23322、安装夹2333、滑动架23331、第二夹臂23332；第三吊装装置24、第三升降支架241、抱紧臂242；防倒装置25、支撑杆251、连接支架252、抱臂253；

塔筒安装机构3；滑轨31、滑动座32、卡装座33；

塔筒紧固机构4；固定底盘41、连接孔411、转动盘42、容纳腔421、连接柱422、连接杆43、紧固块44、驱动件45；

辅助吊装装置5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本技术方案提供了一种海上风电安装船，包括船体1、吊装机构2、塔筒安装机构3和塔筒紧固机构4；所述船体1设有存放区域，所述存放区域用于存放塔筒101、风机头102和风叶，所述吊装机构2可转动地安装于所述船体1，所述塔筒安装机构3和所述塔筒紧固机构4安装于所述船体1，且所述塔筒安装机构3和所述塔筒紧固机构4均位于所述吊装机构2的转动范围内，所述塔筒安装机构3用于令塔筒101相对于所述船体1移动，所述塔筒紧固机构4用于固定塔筒101；

所述吊装机构2包括转动塔21、第一吊装装置22、第二吊装装置23和第三吊装装置24，所述转动塔21可转动地安装于所述船体1的顶部，所述第一吊装装置22、所述第二吊装装置23和所述第三吊装装置24沿所述转动塔21的旋转方向排列设置，所述第一吊装装置22用于吊装塔筒101和风机头102，所述第二吊装装置23用于吊装风叶，所述第三吊装装置24用于吊装组装完成的塔筒101、风机头102和风叶。

为了降低海上风电机组在海上安装过程中的施工难度，实现海上风电机组在海上的全程安装，本技术方案提出了一种海上风电安装船，如图1-7所示，包括船体1、吊装机构2、塔筒安装机构3和塔筒紧固机构4。其中，船体1设有存放区域，其用于存放塔筒101、风机头102和风叶(图中未显示)，需要说明的是，本方案的存放区域中可设置分别用于存放塔筒101、风机头102和风叶的运输架，以便于上述海上风电机组的部件在运输过程中的稳定放置。吊装机构2用于在风电机组的组装过程中进行吊装，从而有利于降低风电机组在海上安装过程中的施工难度；塔筒安装机构3用于实现塔筒101相对于船体1的移动，对组装起到辅助作用，能有效节省大量的人力；塔筒紧固机构4用于固定塔筒101，有利于塔筒101与风机头102和/或风叶的组装过程中保持稳定，以进一步降低施工难度。

具体地，本方案中的吊装机构2包括转动塔21、用于吊装塔筒101和风机头102的第一吊装装置22、用于吊装风叶的第二吊装装置23和用于吊装组装完成的塔筒101、风机头102和风叶的第三吊装装置24。其中，转动塔21可转动地安装于船体1的顶部，第一吊装装置22、第二吊装装置23和第三吊装装置24沿转动塔21的旋转方向排列设置。本方案中吊装机构2的结构设计，使得吊装机构2可同时实现海上风电组装在施工过程中的全部吊装工作，同时，通过转动塔21实现各吊装装置在不同安装工位间的转换，在确保组装过程的顺利进行的前提下，有利于极大地节省地吊装机构2的占地空间，节省安上风电安装船的设备成本。

更进一步说明，所述船体1还设有暂存区域，所述暂存区域位于所述吊装机构2的转动范围内，所述暂存区域用于暂时存放风机头102；

还包括辅助吊装装置5，所述辅助吊装装置5可水平移动地安装于所述船体1的侧面，且所述辅助吊装装置5用于将风机头102从所述存放区域转运至所述暂存区域；需要说明的是，辅助吊装装置5可以为多轴机械手或船用吊具，在此不作限定。

所述吊装机构2还包括防倒装置25，所述防倒装置25至少设置有两组，两组所述防倒装置25上下排列地安装于所述转动塔21的侧面，且所述防倒装置25和所述第一吊装装置22位于所述转动塔21的同一侧，所述防倒装置25用于套住塔筒101并防止塔筒101倾倒。

在本技术方案的一个优选实施例中，还包括辅助吊装装置5，海上风电安装船可通过辅助吊装装置5将风机头102从存放区域转运至暂存区域，以便于吊装机构2吊起风机头102。本方案中增设了辅助吊装装置5，一方面有利于充分利用船体1的占地空间，避免为了方便吊装机构2吊起风机头102，而令风机头102在吊装机构2附近的位置进行纵向堆积，另一方面也能更进一步地节省人力。

另外，本方案还在吊装机构2中增设用于防止塔筒101倾倒的防倒装置25，且防倒装置25与用于吊装塔筒101和风机头102的第一吊装装置22位于转动塔21的同一侧，有利于在组装和/或移动过程中防止塔筒101的倾倒，更有利于确保组装和/或移动的稳定性。

更进一步说明，所述暂存区域和所述塔筒紧固机构4分别位于所述吊装机构2的一个方向的两侧；

所述船体1的端部开设有对接缺口，所述对接缺口用于组装完成的塔筒101、风机头102和风叶与位于海上的基础对接，且所述对接缺口和所述塔筒安装机构3分别位于所述吊装机构2的另一个方向的两侧；

所述第一吊装装置22和所述第三吊装装置24分别安装于所述转动塔21的两侧，且当所述第一吊装装置22位于所述塔筒安装机构3的上方时，所述第二吊装装置23位于所述塔筒紧固机构4的上方。

在本技术方案的一个更优实施例中，暂存区域、对接缺口、塔筒紧固机构4和塔筒安装机构3分别位于转动塔21的周边，且暂存区域与塔筒紧固机构4相对，对接缺口与塔筒安装机构3相对，有利于最大程度地缩短风电机组在组装过程中的移动行程，提升组装效率。

另外，为了与暂存区域、对接缺口、塔筒紧固机构4和塔筒安装机构3的设置位置相应匹配，本方案中对第一吊装装置22、第二吊装装置23和第三吊装装置24在转动塔21的分布位置也进行了优选，使得组装和对接过程中的某些步骤可同时进行，从而更有利于缩短风电机组的组装和对接时间。

一些实施例中，本方案的海上风电安装船的施工过程包括以下步骤：

A、利用转动塔21将第一吊装装置22转至靠近塔筒安装机构3的一侧，通过人工或其他辅助设备将塔筒101从存放区域移动至塔筒安装机构3，通过塔筒安装机构3和第一吊装装置22令塔筒101竖直。优选的，本方案中的塔筒101具体可以为其末端与塔筒安装机构3相连，其顶端与第一吊装装置22相连，以水平放置的形式从存放区域移动至塔筒安装机构3，第一吊装装置22一边吊起塔筒101的顶端，塔筒101的末端一边在塔筒安装机构3相对于船体1往靠近转动塔21的方向移动，直至塔筒101竖直，此时塔筒101竖直地放置于第一吊装装置22的正下方。

B、利用辅助吊装装置5将风机头102从存放区域转运至暂存区域，首先利用转动塔21将第一吊装装置22转至靠近暂存区域的一侧，通过第一吊装装置22吊起位于暂存区域的风机头102；再利用转动塔21将第一吊装装置22转至靠近塔筒安装机构3的一侧(即复位)，并通过防倒装置25套住竖直的塔筒101，防止其在与风机头102组装的过程中发生倾倒，最后，通过人工方式将吊起的风机头102放置在竖直的塔筒101的顶端并进行组装。

C、当风机头102和塔筒101组装完成后，通过第一吊装装置22吊起组装后的风机头102和塔筒101，同时令塔筒101脱离塔筒安装机构3，需要说明的是，由于此时风机头102和塔筒101之间已实现有效连接，因此，第一吊装装置22只需要将吊装作用力作用于风机头102，即可同时吊起风机头102和塔筒101；然后再利用转动塔21将第一吊装装置22转至靠近塔筒紧固机构4的一侧，由时此时的防倒装置25仍然套住塔筒101，因此，可以减少塔筒101在移动过程中发生的晃动，保证移动稳定性；最后，利用塔筒紧固机构4固定塔筒101，以使塔筒101锁紧于船体1上，便于后续组装过程的实现。

D、防倒装置25对塔筒101进行解套，利用转动塔21将第二吊装装置23转至靠近塔筒紧固机构4的一侧，通过第二吊装装置23将位于存放区域的风叶吊装至风机头102附近并进行人工组装；需要说明的是，在进行人工组装风叶的过程中，还可以通过位于空闲状态的第一吊装装置22进行下一风电机组的塔筒101的竖直设置，以便于提升下一风电机组的组装效率。

E、当风叶组装完毕后，利用转动塔21将第三吊装装置24转至靠近塔筒紧固机构4的一侧，塔筒紧固机构4解除对塔筒101的锁紧，通过第三吊装装置24吊起塔筒101，令组装完成的塔筒101、风机头102和风叶脱离塔筒紧固机构4；需要说明的是，在通过第三吊装装置24吊起塔筒101的过程中，还可以通过位于空闲状态的第一吊装装置22进行下一风电机组的风机头102的吊起，以缩短下一风电机组的组装时间。

接下来，再利用转动塔21将第三吊装装置24转至靠近对接缺口的一侧，将组装完成的塔筒101、风机头102和风叶与位于海上的基础进行对接，即可完成一组海上风电机组的组装和对接；还需要说明的是，在与位于海上的基础进行对接的过程中，此时可将第一吊装装置22吊起的下一风电机组的风机头102与已经竖直设置的下一风电机组的塔筒101进行组装，即同时进行上一风电机组的对接和进行下一风电机组的组装。

更进一步说明，所述第一吊装装置22包括第一升降支架221、十字安装支架222、第一夹紧组件223和第二夹紧组件224；所述第一升降支架221可上下移动地安装于所述转动塔21的侧面，所述十字安装支架222可转动地安装于所述第一升降支架221，所述第一夹紧组件223设置有两组，两组所述第一夹紧组件223分别安装于所述十字安装支架222的第一方向的两端，且所述第一夹紧组件223可沿所述第一方向水平移动，所述第二夹紧组件224设置有两组，两组所述第二夹紧组件224分别安装于所述十字安装支架222的第二方向的两端，且所述第二夹紧组件224可沿所述第二方向水平移动，两组所述第二夹紧组件224共同用于夹紧风机头102，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

所述第一夹紧组件223包括第一夹具2231和第二夹具2232，所述第一夹具2231和所述第二夹具2232可分别沿所述第一方向水平移动，所述第一夹具2231和所述第二夹具2232共同用于夹紧塔筒101的端部，且所述第一夹具2231和所述第二夹具2232的相对面为弧形；所述第一夹具2231和所述第二夹具2232均包括第一移动座22311和夹块22312，所述夹块22312可上下移动地安装于所述第一移动座22311；

所述第二夹紧组件224包括第二移动座2241、第一夹紧块2242和第二夹紧块2243，所述第二移动座2241可沿所述第二方向水平移动，所述第一夹紧块2242和所述第二夹紧块2243安装于所述第二移动座2241的底部，且所述第一夹紧块2242和所述第二夹紧块2243可分别相对于所述第二移动座2241沿所述第二方向水平移动，所述第一夹紧块2242和所述第二夹紧块2243共同用于夹紧塔筒101的端部，且所述第一夹紧块2242和所述第二夹紧块2243的相对面为弧形。

如图1、3和4所示，本方案中的第一吊装装置22包括第一升降支架221、十字安装支架222、第一夹紧组件223和第二夹紧组件224，其中，第一升降支架221用于实现第一吊装装置22相对于转动塔21的上下移动，十字安装支架222用于安装第一夹紧组件223和第二夹紧组件224，并通过其相对于第一升降支架221的转动，可实现第一夹紧组件223和第二夹紧组件224的夹紧方向的转换。

进一步地，本方案的第一夹紧组件223和第二夹紧组件224中均设置有弧形的夹紧面，可夹住塔筒101的端部的四个点，以实现对塔筒101的端部的夹紧；另外，由于十字安装支架222可相对于第一升降支架221转动，使得塔筒101从水平放置转换至竖直放置的过程中，均可由第一吊装装置22提供夹紧力将塔筒吊起。

更进一步地，本方案的第一夹紧组件223中，夹块22312可上下移动地安装于第一移动座22311，当利用位于十字安装支架222的另一个方向两端的第二夹紧组件224共同用于夹紧风机头102以实现吊起的时候，夹块22312可向上移动并隐藏于十字安装支架222的内部，从而避免对风机头102的夹紧产生妨碍。

更进一步说明，所述防倒装置25包括支撑杆251、连接支架252和抱臂253，所述支撑杆251安装于所述转动塔21的侧面，所述连接支架252可转动地安装于所述支撑杆251，且所述连接支架252的旋转轴与所述十字安装支架222的旋转轴相互平行，所述抱臂253设置有两个，两个所述抱臂253可摆动地安装于所述连接支架252的两端，两个所述抱臂253共同围成用于容纳塔筒101的防护环，且所述防护环的直径大于塔筒101的直径。

如图3所示，本方案中的防倒装置25包括支撑杆251、连接支架252和抱臂253，连接支架252可转动地安装于支撑杆251，当需要使用防倒装置25时，可令连接支架252转动至水平放置，以套住塔筒101，而当不需要使用防倒装置25时，可令连接支架252转动至竖直放置，避免其影响第一吊装装置22对塔筒101和风机头102的吊起。

进一步地，防倒装置25中的抱臂253设置有两个，两个抱臂253可摆动地安装于连接支架252的两端，以打开和关闭防护环，便于实现防倒装置25对塔筒101的套住和解套。

更进一步说明，所述塔筒安装机构3包括滑轨31、滑动座32和卡装座33，所述滑轨31的长度大于塔筒101的长度，且所述滑轨31的一端靠近所述转动塔21，所述滑轨31的另一端远离所述转动塔21，所述滑动座32可移动地安装于所述滑轨31，且所述滑动座32可沿所述滑轨31的延伸方向移动，所述卡装座33可转动地架设于所述滑动座32，且所述卡装座33的形状与塔筒101的端部形状相互匹配。

如图5所示，本方案中的塔筒安装机构3包括滑轨31、滑动座32和卡装座33，滑动座32可移动地安装于滑轨31，与塔筒101的端部形状相互匹配的卡装座33可转动地架设于滑动座32。优选的，当将塔筒101从存放区域移动至塔筒安装机构3时，可先将卡装座33放倒并与水平放置的塔筒101的末端相连，然后令十字安装支架222向上转动，使第一夹紧组件223和第二夹紧组件224同时夹住塔筒101的顶端的四个点，第一升降支架221一边相对于转动塔21向上移动，十字安装支架222一边向下转动，同时滑动座32一边向靠近转动塔21的方向滑动，卡装座33一边向上转动，以实现塔筒101从水平放置转换至竖直放置。本方案通过塔筒安装机构3和第一吊装装置22实现塔筒101从水平放置至竖直放置的转换，有利于降低施工过程中的组装难度，同时能有效节省人力。

更进一步说明，所述塔筒紧固机构4包括固定底盘41、转动盘42、连接杆43、紧固块44和驱动件45，所述固定底盘41安装于所述船体1的顶部，所述转动盘42可转动地安装于所述固定底盘41的内部，且所述转动盘42的内部设置有用于容纳塔筒101的容纳腔421，所述连接杆43的外端与所述固定底盘41的边缘相连，所述连接杆43的内端与所述转动盘42的边缘相连，所述紧固块44与所述连接杆43固定连接，且所述紧固块44突出设置于所述连接杆43的内端，所述转动盘42的转动用于带动所述紧固块44靠近和远离所述容纳腔421的中心，所述驱动件45用于驱动所述转动盘42的转动；

所述固定底盘41的边缘开设有长形的连接孔411，所述转动盘42的边缘设置有连接柱422，所述连接杆43的外端可移动地安装于所述连接孔411的内部，所述连接杆43的内端可转动地与所述连接柱422相连。

如图6-7所示，本方案中的塔筒紧固机构4包括固定底盘41、转动盘42、连接杆43、紧固块44和驱动件45，其锁紧状态如图7中(a)所示，解锁状态如图7中(b)所示，塔筒紧固机构4从锁紧状态转换至解锁状态的过程为：驱动件45驱动转动盘42的转动，然后连接杆43的内端相对于连接柱422转动，连接杆43的外端后退至连接孔411中远离转动盘42的一端，从而带动与连接杆43固定连接的紧固块44远离容纳腔421的中心，容纳腔421的可容纳空间的直径缩小；塔筒紧固机构4从解锁状态转换至锁紧状态的过程同理。本方案通过塔筒紧固机构4实现塔筒101在船体1上的固定安装，有利于风叶组装过程的顺利进行。

更进一步说明，所述第二吊装装置23包括伸缩杆231、吊臂232和叶片夹具233，所述伸缩杆231安装于所述转动塔21的侧面，且所述伸缩杆231的第一伸缩端与所述转动塔21的侧面相连，所述伸缩杆231的第二伸缩端与所述吊臂232的第一连接端相连，且所述吊臂232可相对于所述第二伸缩端转动，所述吊臂232的第二连接端与所述叶片夹具233相连，所述叶片夹具233可相对于所述第二连接端转动，且所述伸缩杆231和所述叶片夹具233分别位于所述吊臂232的两侧；

所述叶片夹具233包括第二安装支架2331、安装环2332和安装夹2333，所述第二安装支架2331可转动地与所述第二连接端相连，所述安装环2332安装于所述第二安装支架2331中沿其延伸方向的其中一端，所述安装夹2333可移动地安装于所述第二安装支架2331，且所述安装夹2333可沿所述第二安装支架2331的延伸方向移动；

所述安装环2332包括支撑架23321和第一夹臂23322，所述支撑架23321与所述第二安装支架2331固定连接，所述第一夹臂23322设置有两个，两个所述第一夹臂23322可摆动地安装于所述支撑架23321的两端，两个所述第一夹臂23322共同围成用于夹紧风叶的连接部的夹紧环；

所述安装夹2333包括滑动架23331和第二夹臂23332，所述滑动架23331可移动地与所述第二安装支架2331连接，所述第二夹臂23332设置有两个，两个所述第二夹臂23332可直线移动地安装于所述滑动架23331，两个所述第二夹臂23332共同围成用于夹紧风叶的非连接部的夹紧位。

如图2-3所示，本方案中用于吊装风叶的第二吊装装置23包括伸缩杆231、吊臂232和叶片夹具233，其中，伸缩杆231的设置可用于根据实际组装情况改变叶片夹具233的长度，而吊臂232可相对于第二伸缩端转动，叶片夹具233可相对于第二连接端转动，使得叶片夹具233的设置角度也可根据实际的取料和组装情况进行改变，使得用于吊装风叶的第二吊装装置23的使用更加灵活，极大地满足了风叶组装过程的需求。

进一步地，本方案中的叶片夹具233包括第二安装支架2331、用于夹紧风叶的连接部的安装环2332和用于夹紧风叶的非连接部的安装夹2333，从而有利于确保风叶的稳定吊装。更进一步地，安装环2332的两个第一夹臂23322可摆动地安装于支撑架23321的两端，使得两个第一夹臂23322所围成的夹紧环可适用于不同直径的风叶连接部，以有效实现风叶连接部的夹紧，而安装夹2333的两个第二夹臂23332可直线移动地安装于滑动架23331，使得两个第二夹臂23332所围成的夹紧位可适用于不同厚度的风叶非连接部，以有效实现风叶非连接部的夹紧。另外，安装夹2333的滑动架23331可移动地与第二安装支架2331连接，从而使得安装环2332和安装夹2333之间的距离可以改变，以便适用于不同长度的风叶，从而提升第二吊装装置23的通用性。

更进一步说明，所述第三吊装装置24至少设置有两组，两组所述第三吊装装置24上下排列地安装于所述转动塔21的侧面；

所述第三吊装装置24包括第三升降支架241和抱紧臂242，所述第三升降支架241可上下移动地安装于所述转动塔21的侧面，所述抱紧臂242设置有两个，两个所述抱紧臂242可摆动地安装于所述第三升降支架241的两端，两个所述抱紧臂242共同围成用于抱紧塔筒101的抱紧环。

如图2所示，本方案中的第三吊装装置24包括第三升降支架241和抱紧臂242，第三升降支架241可实现相对于转动塔21的上下移动，以便于对塔筒101的吊起并脱离塔筒紧固机构4，第三吊装装置24的抱紧臂242设置有两个，两个抱紧臂242可摆动地安装于第三升降支架241的两端，以抱紧和松开塔筒101。

一种海上风电安装船的施工方法，使用上述的海上风电安装船，包括以下步骤：

A、将第一吊装装置22转至靠近塔筒安装机构3的一侧，将塔筒101从存放区域移动至塔筒安装机构3，通过塔筒安装机构3和第一吊装装置22令塔筒101竖直；

B、利用辅助吊装装置5将风机头102从存放区域转运至暂存区域，将第一吊装装置22转至靠近暂存区域的一侧，通过第一吊装装置22吊起位于暂存区域的风机头102；再将第一吊装装置22转至靠近塔筒安装机构3的一侧，并通过防倒装置25套住竖直的塔筒101，将吊起的风机头102放置在竖直的塔筒101的顶端并进行组装；

C、通过第一吊装装置22吊起组装后的风机头102和塔筒101，并令塔筒101脱离塔筒安装机构3，将第一吊装装置22转至靠近塔筒紧固机构4的一侧，并利用塔筒紧固机构4锁紧塔筒101；

D、防倒装置25对塔筒101进行解套，将第二吊装装置23转至靠近塔筒紧固机构4的一侧，通过第二吊装装置23将位于存放区域的风叶吊装至风机头102附近并进行组装；

E、将第三吊装装置24转至靠近塔筒紧固机构4的一侧，塔筒紧固机构4解除对塔筒101的锁紧，通过第三吊装装置24令组装完成的塔筒101、风机头102和风叶脱离塔筒紧固机构4，将第三吊装装置24转至靠近对接缺口的一侧，将组装完成的塔筒101、风机头102和风叶与位于海上的基础进行对接。

本技术方案提出的一种使用上述海上风电安装船的施工方法，其步骤简单，操作性强，有利于降低海上风电机组在海上安装过程中的施工难度，缩短海上风电机组的组装和对接时间，提升海上风电机组的组装和对接效率。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海上风电安装船，其特征在于：包括船体、吊装机构、塔筒安装机构和塔筒紧固机构；所述船体设有存放区域，所述存放区域用于存放塔筒、风机头和风叶，所述吊装机构可转动地安装于所述船体，所述塔筒安装机构和所述塔筒紧固机构安装于所述船体，且所述塔筒安装机构和所述塔筒紧固机构均位于所述吊装机构的转动范围内，所述塔筒安装机构用于令塔筒相对于所述船体移动，所述塔筒紧固机构用于固定塔筒；

所述吊装机构包括转动塔、第一吊装装置、第二吊装装置和第三吊装装置，所述转动塔可转动地安装于所述船体的顶部，所述第一吊装装置、所述第二吊装装置和所述第三吊装装置沿所述转动塔的旋转方向排列设置，所述第一吊装装置用于吊装塔筒和风机头，所述第二吊装装置用于吊装风叶，所述第三吊装装置用于吊装组装完成的塔筒、风机头和风叶；

所述船体还设有暂存区域，所述暂存区域位于所述吊装机构的转动范围内，所述暂存区域用于暂时存放风机头；

还包括辅助吊装装置，所述辅助吊装装置可水平移动地安装于所述船体的侧面，且所述辅助吊装装置用于将风机头从所述存放区域转运至所述暂存区域；

所述暂存区域和所述塔筒紧固机构分别位于所述吊装机构的一个方向的两侧；

所述船体的端部开设有对接缺口，所述对接缺口用于组装完成的塔筒、风机头和风叶与位于海上的基础对接，且所述对接缺口和所述塔筒安装机构分别位于所述吊装机构的另一个方向的两侧；

所述第一吊装装置和所述第三吊装装置分别安装于所述转动塔的两侧，且当所述第一吊装装置位于所述塔筒安装机构的上方时，所述第二吊装装置位于所述塔筒紧固机构的上方。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电安装船，其特征在于：所述吊装机构还包括防倒装置，所述防倒装置至少设置有两组，两组所述防倒装置上下排列地安装于所述转动塔的侧面，且所述防倒装置和所述第一吊装装置位于所述转动塔的同一侧，所述防倒装置用于套住塔筒并防止塔筒倾倒。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电安装船，其特征在于：所述第一吊装装置包括第一升降支架、十字安装支架、第一夹紧组件和第二夹紧组件；所述第一升降支架可上下移动地安装于所述转动塔的侧面，所述十字安装支架可转动地安装于所述第一升降支架，所述第一夹紧组件设置有两组，两组所述第一夹紧组件分别安装于所述十字安装支架的第一方向的两端，且所述第一夹紧组件可沿所述第一方向水平移动，所述第二夹紧组件设置有两组，两组所述第二夹紧组件分别安装于所述十字安装支架的第二方向的两端，且所述第二夹紧组件可沿所述第二方向水平移动，两组所述第二夹紧组件共同用于夹紧风机头，所述第一方向和所述第二方向相互垂直；

所述第一夹紧组件包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和所述第二夹具可分别沿所述第一方向水平移动，所述第一夹具和所述第二夹具共同用于夹紧塔筒的端部，且所述第一夹具和所述第二夹具的相对面为弧形；所述第一夹具和所述第二夹具均包括第一移动座和夹块，所述夹块可上下移动地安装于所述第一移动座；

所述第二夹紧组件包括第二移动座、第一夹紧块和第二夹紧块，所述第二移动座可沿所述第二方向水平移动，所述第一夹紧块和所述第二夹紧块安装于所述第二移动座的底部，且所述第一夹紧块和所述第二夹紧块可分别相对于所述第二移动座沿所述第二方向水平移动，所述第一夹紧块和所述第二夹紧块共同用于夹紧塔筒的端部，且所述第一夹紧块和所述第二夹紧块的相对面为弧形。

4.根据权利要求3所述的一种海上风电安装船，其特征在于：所述防倒装置包括支撑杆、连接支架和抱臂，所述支撑杆安装于所述转动塔的侧面，所述连接支架可转动地安装于所述支撑杆，且所述连接支架的旋转轴与所述十字安装支架的旋转轴相互平行，所述抱臂设置有两个，两个所述抱臂可摆动地安装于所述连接支架的两端，两个所述抱臂共同围成用于容纳塔筒的防护环，且所述防护环的直径大于塔筒的直径。

5.根据权利要求1所述的一种海上风电安装船，其特征在于：所述塔筒安装机构包括滑轨、滑动座和卡装座，所述滑轨的长度大于塔筒的长度，且所述滑轨的一端靠近所述转动塔，所述滑轨的另一端远离所述转动塔，所述滑动座可移动地安装于所述滑轨，且所述滑动座可沿所述滑轨的延伸方向移动，所述卡装座可转动地架设于所述滑动座，且所述卡装座的形状与塔筒的端部形状相互匹配。

6.根据权利要求1所述的一种海上风电安装船，其特征在于：所述塔筒紧固机构包括固定底盘、转动盘、连接杆、紧固块和驱动件，所述固定底盘安装于所述船体的顶部，所述转动盘可转动地安装于所述固定底盘的内部，且所述转动盘的内部设置有用于容纳塔筒的容纳腔，所述连接杆的外端与所述固定底盘的边缘相连，所述连接杆的内端与所述转动盘的边缘相连，所述紧固块与所述连接杆固定连接，且所述紧固块突出设置于所述连接杆的内端，所述转动盘的转动用于带动所述紧固块靠近和远离所述容纳腔的中心，所述驱动件用于驱动所述转动盘的转动；

所述固定底盘的边缘开设有长形的连接孔，所述转动盘的边缘设置有连接柱，所述连接杆的外端可移动地安装于所述连接孔的内部，所述连接杆的内端可转动地与所述连接柱相连。

7.根据权利要求1所述的一种海上风电安装船，其特征在于：所述第二吊装装置包括伸缩杆、吊臂和叶片夹具，所述伸缩杆安装于所述转动塔的侧面，且所述伸缩杆的第一伸缩端与所述转动塔的侧面相连，所述伸缩杆的第二伸缩端与所述吊臂的第一连接端相连，且所述吊臂可相对于所述第二伸缩端转动，所述吊臂的第二连接端与所述叶片夹具相连，所述叶片夹具可相对于所述第二连接端转动，且所述伸缩杆和所述叶片夹具分别位于所述吊臂的两侧；

所述叶片夹具包括第二安装支架、安装环和安装夹，所述第二安装支架可转动地与所述第二连接端相连，所述安装环安装于所述第二安装支架中沿其延伸方向的其中一端，所述安装夹可移动地安装于所述第二安装支架，且所述安装夹可沿所述第二安装支架的延伸方向移动；

所述安装环包括支撑架和第一夹臂，所述支撑架与所述第二安装支架固定连接，所述第一夹臂设置有两个，两个所述第一夹臂可摆动地安装于所述支撑架的两端，两个所述第一夹臂共同围成用于夹紧风叶的连接部的夹紧环；

所述安装夹包括滑动架和第二夹臂，所述滑动架可移动地与所述第二安装支架连接，所述第二夹臂设置有两个，两个所述第二夹臂可直线移动地安装于所述滑动架，两个所述第二夹臂共同围成用于夹紧风叶的非连接部的夹紧位。

8.根据权利要求1所述的一种海上风电安装船，其特征在于：所述第三吊装装置至少设置有两组，两组所述第三吊装装置上下排列地安装于所述转动塔的侧面；

所述第三吊装装置包括第三升降支架和抱紧臂，所述第三升降支架可上下移动地安装于所述转动塔的侧面，所述抱紧臂设置有两个，两个所述抱紧臂可摆动地安装于所述第三升降支架的两端，两个所述抱紧臂共同围成用于抱紧塔筒的抱紧环。

9.一种海上风电安装船的施工方法，其特征在于，使用权利要求2～8任意一项所述的海上风电安装船，包括以下步骤：

A、将第一吊装装置转至靠近塔筒安装机构的一侧，将塔筒从存放区域移动至塔筒安装机构，通过塔筒安装机构和第一吊装装置令塔筒竖直；

B、利用辅助吊装装置将风机头从存放区域转运至暂存区域，将第一吊装装置转至靠近暂存区域的一侧，通过第一吊装装置吊起位于暂存区域的风机头；再将第一吊装装置转至靠近塔筒安装机构的一侧，并通过防倒装置套住竖直的塔筒，将吊起的风机头放置在竖直的塔筒的顶端并进行组装；

C、通过第一吊装装置吊起组装后的风机头和塔筒，并令塔筒脱离塔筒安装机构，将第一吊装装置转至靠近塔筒紧固机构的一侧，并利用塔筒紧固机构锁紧塔筒；

D、防倒装置对塔筒进行解套，将第二吊装装置转至靠近塔筒紧固机构的一侧，通过第二吊装装置将位于存放区域的风叶吊装至风机头附近并进行组装；

E、将第三吊装装置转至靠近塔筒紧固机构的一侧，塔筒紧固机构解除对塔筒的锁紧，通过第三吊装装置令组装完成的塔筒、风机头和风叶脱离塔筒紧固机构，将第三吊装装置转至靠近对接缺口的一侧，将组装完成的塔筒、风机头和风叶与位于海上的基础进行对接。