CN117144957A - 双自由度海底升压站基础装置及海底升压设备 - Google Patents

双自由度海底升压站基础装置及海底升压设备 Download PDF

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向欣
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Abstract

本发明涉及海洋工程设备技术领域，公开了一种双自由度海底升压站基础装置及海底升压设备，其中，该双自由度海底升压站基础装置，包括：防沉板；滑轨，滑轨固定安装于防沉板的上表面；滑动块，滑动块与滑轨滑动配合连接；滑轨的两端还设有用于限制滑动块滑动范围的止挡件；防沉板的上表面且位于滑轨的长度方向的一侧适于安装第一升压站舱；转动机构，转动机构与滑动块固定连接，且适于与第二升压站舱可转动的连接；或者，转动机构与滑动块可转动的连接，且适于与第二升压站舱固定连接；基础桩，基础桩的顶部与防沉板的底面固定连接。本发明能够释放第二升压站舱的线缆受到的来自各个方向的拉力，提高线缆的稳定性和使用寿命。

Description

双自由度海底升压站基础装置及海底升压设备
技术领域
本发明涉及海洋工程设备技术领域，具体涉及一种双自由度海底升压站基础装置及海底升压设备。
背景技术
海底升压设备是指建在海底，安装高压交流变压和高压直流换流等设备的平台总称。海底升压设备通过线缆连接并接收浮式风机产生的电力。
浮式风机在风浪的作用下会形成较大的水平方向的往复运动，因此浮式风机与海底升压设备之间的线缆需要承受来自不同方向的拉力，导致线缆在疲劳热点处容易产生较大的疲劳损伤而断裂。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种双自由度海底升压站基础装置及海底升压设备，以解决浮式风机与海底升压设备之间的线缆易断裂的问题。
第一方面，本发明提供了一种双自由度海底升压站基础装置，包括：
防沉板；
滑轨，滑轨固定安装于防沉板的上表面；
滑动块，滑动块与滑轨滑动配合连接；滑轨的两端还设有用于限制滑动块滑动范围的止挡件；
防沉板的上表面且位于滑轨的长度方向的一侧适于安装第一升压站舱；
转动机构，转动机构与滑动块固定连接，且适于与第二升压站舱可转动的连接；
或者，转动机构与滑动块可转动的连接，且适于与第二升压站舱固定连接；
基础桩，基础桩的顶部与防沉板的底面固定连接，基础桩的底部适于与海床固定连接。
有益效果：本发明在线缆和第二升压站舱被浮式风机带动时，可通过转动机构带动第二升压站舱和线缆转动。同时，可通过滑动块配合滑轨使得第二升压站舱和线缆能够随滑动块沿滑轨滑动，从而释放线缆被浮式风机带动时承受的来自各个方向的拉力，降低线缆承受的载荷。提高了线缆的稳定性和使用寿命，降低了线缆的断裂风险。滑动块设置止挡件，能够防止滑动块在线缆的拉力作用下滑出滑轨。通过基础桩将防沉板和海床固定在一起，能够防止防沉板被线缆的拉动产生往复的位移，避免防沉板与海床频繁撞击而损坏。
在一种可选的实施方式中，滑动块包括滑动本体和滚轮，滚轮可滚动的安装于滑动本体靠近滑轨的一侧，滚轮能够沿滑轨滚动以带动滑动本体移动；转动机构设于滑动本体的上表面，且转动机构的轴线与滑动本体的上表面垂直设置。
有益效果：本发明设置滚轮，变滑动为滚动，能够减小滑轨的磨损。转动机构设于滑动本体的上表面，且转动机构的轴线与滑动本体的上表面垂直设置，方便承接来自转动机构上方线缆的拉力，降低线缆疲劳热点处的累积疲劳损伤，从而降低线缆断裂风险。
在一种可选的实施方式中，滑轨上表面沿其长度方向设有滑槽，滚轮位于滑槽内，滑槽的宽度与滚轮的厚度相匹配，滑槽的深度小于滚轮的半径。
有益效果：本发明在滑轨上表面设置滑槽，且滚轮位于滑槽内，能够防止滚轮溜出滑轨，提高滑动块与滑轨的滑动稳定性。
在一种可选的实施方式中，滑轨包括第一滑轨和第二滑轨；第一滑轨和第二滑轨相对设置在防沉板的上表面；滑动本体的相对两侧分别设有一对滚轮。
有益效果：本发明设置第一滑轨和第二滑轨，形成两端支撑结构，能够提高滚轮在第一滑轨和第二滑轨处运动的稳定性。
在一种可选的实施方式中，第一滑轨包括上下对接的一对第一子滑轨，一对第一子滑轨分别设有第一凹槽；一对第一凹槽对接形成第一滑道，一对第一子滑轨的两端对接形成止挡件；第二滑轨包括上下对接的一对第二子滑轨，一对第二子滑轨分别设有第二凹槽；一对第二凹槽对接形成第二滑道，一对第二子滑轨的两端对接形成另一止挡件；滚轮分别安装于第一滑道和第二滑道内，且滑槽设于第一凹槽和第二凹槽的槽顶面。
有益效果：本发明设置第一滑道和第二滑道与滚轮配合，能够将滚轮限定在第一滑道和第二滑道处滚动，防止滑动块被线缆拉动滑出滑轨或者上浮。止挡件在阻挡滚轮从第一滑道和第二滑道两端滑出的同时，还作为一对第一子滑轨和一对第二子滑轨的连接件，以节省部件数量，优化安装空间。
在一种可选的实施方式中，转动机构包括安装主体和固定设于安装主体一端的衔接轴；安装主体的底部与滑动块固定连接；衔接轴适于与第二升压站舱的衔接槽可转动的连接。
有益效果：本发明能够形成转动机构相对第二升压站舱的转动，以及滑动块相对滑轨的滑动的两个自由度的结构。使得第二升压站舱和线缆沿任意方向被浮式风机带动时，均可以通过转动机构的转动以及滑动块的滑动，来释放线缆受到的拉力，降低线缆断裂的风险。
在一种可选的实施方式中，衔接轴的顶部设有凸起；衔接槽对应凸起的尺寸设有卡槽；凸起具有弹性，适于与卡槽卡接。
有益效果：本发明在衔接轴的顶部设置具有弹性的凸起与衔接槽的卡槽卡接，能够防止衔接轴相对衔接槽转动时被线缆带动上浮，避免转动机构与第二升压站舱相互脱离。
在一种可选的实施方式中，转动机构包括安装主体和固定设于安装主体一端的转动轴；滑动块的上表面设有安装槽；转动轴与安装槽可转动的连接；安装主体的顶部适于与第二升压站舱固定连接。
有益效果：本发明能够形成转动机构相对滑动块的转动，以及滑动块相对滑轨的滑动的两个自由度的结构。使得第二升压站舱和线缆沿任意方向被浮式风机带动时，均可以通过转动机构相对转动以及滑动块的滑动来释放线缆受到的拉力，降低线缆断裂的风险。
在一种可选的实施方式中，转动轴的底部设有凸起，凸起具有弹性；安装槽对应凸起的尺寸设有卡槽；凸起与卡槽卡接。
有益效果：本发明在转动轴的底部设置具有弹性的凸起与卡槽卡接，能够防止转动轴相对安装槽转动时被线缆带动上浮，导致转动机构与滑动块相互脱离。
在一种可选的实施方式中，双自由度海底升压站基础装置还包括阻尼器，阻尼器安装于滑动块的一侧，适于通过阻尼器与第一升压站舱连接。
有益效果：本发明在滑动块和第一升压站舱之间设置阻尼器，能够提供缓冲，避免滑动块与滑轨相对撞击而损伤，提高了滑动块与滑轨的结构稳定性。
在一种可选的实施方式中，基础桩为吸力筒；吸力筒包括筒体、顶盖、泵送装置、立柱、多个翼板和多个加强筋；顶盖固定安装于筒体顶部，用于封闭筒体；泵送装置安装于顶盖；立柱固定安装于顶盖的中心轴线处；翼板沿顶盖的径向从立柱延伸至顶盖边缘；多个翼板呈辐射状等距分布在顶盖上表面，且彼此之间通过加强筋连接。
有益效果：本发明吸力筒设置泵送装置可实现筒体的进出水，筒体排水时可在筒体内外产生压力差，使得吸力筒在负压作用下被压入海床直至顶盖接触海床表面。吸力筒不需要打桩，安装更为便捷，对海床扰动小，降低了安装过程对海底环境造成的影响。通过设置翼板不仅能够提高立柱的稳定性，还可以更好地将防沉板带来的荷载通过吸力筒传递至海床土体。
在一种可选的实施方式中，吸力筒设置四个，分别对应安装于防沉板的四个拐角；筒体的高度尺寸不超过筒体直径尺寸的三倍；防沉板的宽度尺寸大于筒体直径尺寸的三倍。
有益效果：本发明设置四个吸力筒，形成四角支撑结构，能够更好地支撑防沉板。筒体的高度尺寸不超过筒体直径尺寸的三倍，以避免过高的筒体在海床中所带来的过大的贯入阻力，增加安装难度。防沉板的宽度尺寸大于筒体直径尺寸的三倍，使得各吸力筒间有足够大的距离，以避免群筒效应的产生降低吸力筒的承载性能。
在一种可选的实施方式中，基础桩为钢管桩；防沉板包括板体和多个套筒组件，多个套筒组件均匀设于板体四周，套筒组件的轴向垂直于板体的板面；钢管桩设置多组，且与多个套筒组件一一对应设置；钢管桩的上端固定在套筒组件内；套筒组件包括多个并列设置的套筒。
有益效果：本发明通过钢管桩与固定桩固定连接，安装方便，多个套筒组件均匀设于板体四周，能够提高板体的支撑稳定性。采用多个套筒并列设置，即可缩小单个套筒的直径，因此可以采用多个小直径的钢管桩，相较于单个较大直径的钢管桩，能够减少钢管桩在安装过程中的土壤挤压量，从而降低施工难度，提高施工效率。
在一种可选的实施方式中，钢管桩的一端设有与该端连通的空腔，钢管桩远离空腔的一端设于套筒组件内，且钢管桩远离空腔的一端设有适于密封空腔的封盖；套筒组件设于板体的拐角处。
有益效果：通过在钢管桩内设置与其一端连通的空腔，能够降低钢管桩的重量。相对于实心钢管桩，本发明中的钢管桩能够减少打桩过程中的土壤挤压量，降低施工难度，提高施工效率。在钢管桩安装完成后，土壤进入到空腔内，能够与桩身形成紧密的连接，可以增加钢管桩的抗侧移能力，使其在承受侧向力或水平力时更加稳定。此外，钢管桩远离空腔的一端设有封盖，作为打桩面，能够增加打桩机与钢管桩的接触面积，使打桩机施加的力能够更加有效地传递到钢管桩上，提高打桩的效率。进一步地，将套筒组件设于板体的拐角处，即将钢管桩设于板体的拐角处，能够增强整个结构的稳定性，减少其受到海洋力量影响时的变形和摇晃。
在一种可选的实施方式中，基础桩为螺旋锚；防沉板包括板体和多个套筒组件，多个套筒组件均匀设于板体四周，套筒组件的轴向垂直于板体的板面；螺旋锚包括杆体和螺旋叶片，杆体的外表面沿其轴向设有螺旋叶片，螺旋锚的一端适于固定于套筒组件中，另一端适于与海床固定。
有益效果：基础桩采用螺旋锚无需架设钢管架和导管架，从而能够节约钢材，简化安装步骤，降低成本。
在一种可选的实施方式中，杆体的端部呈锥状设置；螺旋叶片设有多个，多个螺旋叶片沿杆体的轴向间隔设置；螺旋叶片沿杆体轴向的投影直径大于等于三倍的杆体直径，螺旋叶片沿杆体轴向的投影直径小于等于四倍的杆体直径。
有益效果：通过将螺旋锚的杆体端部设置呈锥状，在转动螺旋锚时，以便于螺旋锚穿过黏土层，便于螺旋锚的安装。同时，还可以通过设置多个螺旋叶片，来提高螺旋锚的抗压承载性能和抗拔承载性能。通过对螺旋叶片和杆体直径的限定，使螺旋锚便于安装，同时保证螺旋锚的水平承载性能以及抗倾覆承载性能。
在一种可选的实施方式中，基础桩为裙板，裙板呈环状，围设于防沉板的外缘。
有益效果：基础桩采用裙板直接与海床固定，能够提高防沉板的抗滑移能力，无需其它结构，结构简单，安装方便，使用成本低。
在一种可选的实施方式中，双自由度海底升压站基础装置还包括桁架，桁架包括多个水平设置并首尾相连的第一连杆、多个竖直设置的第二连杆和多个倾斜设置的第三连杆；第一连杆与防沉板的外缘对应设置；第二连杆的一端连接于相邻两个第一连杆的连接处，另一端连接于防沉板的上表面；第三连杆的一端连接于第一连杆和第二连杆的连接处，另一端连接于防沉板的拐角处。
有益效果：防沉板上设置的桁架能够增加整体结构的稳定性，可有效抵抗地震等外界的作用力以及长期作用的循环荷载，使整个双自由度海底升压站基础装置更加稳定和可靠。
在一种可选的实施方式中，第一连杆围成的空间上方设有第一遮挡板，第一遮挡板的四周设有朝向防沉板外缘倾斜设置的第二遮挡板，第二遮挡板位于第二连杆的周侧，且每个第二遮挡板通过支撑杆与防沉板的上表面相连接。
有益效果：本发明通过设置第一遮挡板和第二遮挡板，能够防止双自由度海底升压站基础装置受到海水的冲刷以及海底生物等的撞击，避免对双自由度海底升压站基础装置造成损坏。
在一种可选的实施方式中，相邻第二遮挡板之间留有间隙，并通过加筋杆连接。
有益效果：本发明中，通过加筋杆对相邻的两个第二遮挡板进行加固，使连接后的第二遮挡板能够承受更大的力和负载。
在一种可选的实施方式中，支撑杆通过连接环与防沉板相连接。
有益效果：本发明通过连接环使支撑杆与防沉板相连接，可以增加支撑杆与防沉板之间的连接可靠性和稳定性。此外，连接环可以分散连接点处的应力集中，减少局部应力对支撑杆与防沉板的影响。
第二方面，本发明还提供了一种海底升压设备，包括：第一升压站舱、第二升压站舱、浮式风机以及上述的双自由度海底升压站基础装置，第一升压站舱与防沉板固定连接，第二升压站舱与转动机构连接；第二升压站舱通过第一线缆与浮式风机连接，第二升压站舱通过第二线缆与第一升压站舱连接。
有益效果：本发明的浮式风机随风浪移动时，浮式风机与第二升压站舱之间的第一线缆能够通过双自由度海底升压站基础装置随浮式风机一起移动，从而释放第一线缆的拉力，结构稳定，降低了第一线缆断裂的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种双自由度海底升压站基础装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种海底升压设备的俯视图；
图3为本发明实施例的滑轨的结构示意图；
图4为本发明实施例的滑轨与防沉板的相对位置的结构示意图；
图5为本发明实施例的滑轨与另一防沉板的相对位置的主视图；
图6为图5的俯视图；
图7为本发明实施例的滑动块与转动机构的相对位置的结构示意图；
图8为本发明实施例的吸力筒的结构示意图；
图9为图8的主视图；
图10为图8的俯视图；
图11为本发明另一实施例的一种双自由度海底升压站基础装置的结构示意图；
图12为本发明实施例的钢管桩的结构示意图；
图13为图12的主视图；
图14为图12的仰视图；
图15为图11的局部示意图；
图16为本发明另一实施例的一种双自由度海底升压站基础装置的结构示意图；
图17为本发明实施例的螺旋锚的结构示意图；
图18为图17的主视图；
图19为图17的俯视图；
图20为本发明另一实施例的一种双自由度海底升压站基础装置的结构示意图；
图21为本发明实施例的一种双自由度海底升压站基础装置的安装桁架后的结构示意图；
图22为本发明另一实施例的一种双自由度海底升压站基础装置的安装桁架后的结构示意图；
图23为本发明实施例的一种双自由度海底升压站基础装置的安装第一遮挡板和第二遮挡板后的结构示意图；
图24为本发明实施例的第二升压站舱的结构示意图；
图25为本发明实施例的第二升压站舱的另一视角的结构示意图；
图26为本发明实施例的第一升压站舱的结构示意图；
图27为本发明实施例的第一升压站舱的另一视角的结构示意图。
附图标记说明：
1、防沉板；101、板体；102、套筒组件；1021、套筒；2、第一升压站舱；201、第三线缆槽；202、阻尼卡扣；203、第四线缆槽；3、滑轨；301、第一滑轨；302、第二滑轨；4、滑动块；401、滑动本体；402、滚轮；5、止挡件；6、转动机构；601、安装主体；602、衔接轴；603、凸起；7、第二升压站舱；701、衔接槽；702、第一线缆槽；703、第二线缆槽；810、吸力筒；811、筒体；812、顶盖；813、泵送装置；814、立柱；815、翼板；816、加强筋；820、钢管桩；821、空腔；830、螺旋锚；831、杆体；832、螺旋叶片；9、阻尼器；10、第一线缆；11、第二线缆；12、第三线缆；13、浮式风机；14、吊耳；15、裙板；16、桁架；1601、第一连杆；1602、第二连杆；1603、第三连杆；1631、减震组件；1632、第三子连杆；1701、第一遮挡板；1702、第二遮挡板；1703、支撑杆；1704、加筋杆；1705、连接环。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有做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。
海底升压设备的支撑部分称为基础装置。目前，基础装置直接固定在海床上。在风浪和线缆的双重作用下，浮式风机会形成水平往复运动，导致浮式风机与海底升压设备之间连接的线缆需要承受较大且间断性的拉力。海上风浪的方向不固定，因此线缆需要承受各个方向的拉力，线缆与海底升压设备的连接处易成为疲劳热点，线缆使用一段时间后，疲劳热点将累积较大的疲劳损伤，最终导致线缆的疲劳热点处发生断裂，影响海底升压设备的正常使用。
本发明实施例针对线缆易断裂的问题，提出一种可以随浮式风机带动线缆时相对滑动和转动的双自由度海底升压站基础装置。当线缆随浮式风机往复运动时，使得线缆能够通过滑轨和滑动块滑动以及转动机构转动，从而释放线缆受到的来自各个方向的拉力，减少线缆承受的载荷，有效解决了线缆易断裂的问题。
下面结合图1至图27，描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例，一方面，提供了一种双自由度海底升压站基础装置，主要包括：防沉板1、滑轨3、滑动块4、转动机构6和基础桩。滑轨3固定安装于防沉板1的上表面。滑动块4与滑轨3滑动配合连接。滑轨3的两端还设有用于限制滑动块4滑动范围的止挡件5。防沉板1的上表面且位于滑轨3的长度方向的一侧适于安装第一升压站舱2。转动机构6与滑动块4固定连接，且适于与第二升压站舱7可转动的连接。或者，转动机构6与滑动块4可转动的连接，且适于与第二升压站舱7固定连接。基础桩的顶部与防沉板1的底面固定连接，基础桩的底部适于与海床固定连接。
本发明的实施例在线缆和第二升压站舱7被浮式风机13带动时，可通过转动机构6带动第二升压站舱7以及第二升压站舱7与浮式风机13之间连接的线缆转动。通过滑动块4配合滑轨3使得第二升压站舱7和线缆能够随滑动块4沿滑轨3在一定范围内滑动，从而释放线缆承受的来自各个方向的拉力，降低线缆承受的载荷。提高了线缆的稳定性和使用寿命，降低了线缆的断裂风险，减小了经济损失风险，提高了安全性。滑动块4设置止挡件5，能够防止滑动块4在线缆的拉力作用下滑出滑轨3。通过基础桩将防沉板1和海床固定在一起，能够防止防沉板1被线缆的拉动产生往复的位移，避免防沉板1与海床频繁撞击而损坏。
需要说明的是，如图2所示，在本实施例中，第二升压站舱7与浮式风机13通过第一线缆10连接，浮式风机13产生的电力先通过第一线缆10输送至第二升压站舱7。第二升压站舱7通过第二线缆11与第一升压站舱2连接，再将电力输送至第一升压站舱2。第一升压站舱2通过第三线缆12与陆地设备连接，将浮式风机13产生的电力存储。当然，第二升压站舱7和第一升压站舱2还可以通过其它线缆先与其它海底升压设备连接，之后再通过其它线缆与陆地设备连接，具体设置根据实际需要即可，可以理解的是本实施例的保护范围并不受此限制。
在一个实施例中，滑动块4包括滑动本体401和滚轮402。滚轮402可滚动的安装于滑动本体401靠近滑轨3的一侧。可转动安装方式可采用转动轴、轴承等方式，本实施例中，以转动轴为例。滚轮402能够沿滑轨3滚动以带动滑动本体401移动。通过设置滚轮402，变滑动为滚动，能够减小滑轨3的磨损。
在一个实施例中，滑轨3设置一个且具有一定宽度，以便支撑滚轮402，具体宽度可根据滚轮402的形式选择设置。滚轮402在单个滑轨3处滚动，结构简单。滚轮402与滑轨3的相对滑动方向如图2所示的箭头A所示。
在一个实施例中，转动机构6设于滑动本体401的上表面，且转动机构6的轴线与滑动本体401的上表面垂直，以降低第一线缆10随转动机构6转动时承受的载荷，方便承接来自转动机构6上方第一线缆10的拉力，降低第一线缆10疲劳热点处的累积疲劳损伤，从而降低第一线缆10断裂风险。转动机构6的转动方向，如图2中箭头B所示。转动机构6的转动方向可以是单向的，也可以是双向的。转动机构6的具体结构下文将详细阐述。
由于浮式风机13一般设置在近海，风浪对浮式风机13的作用力主要在水平方向，风浪的方向如图2中箭头E和箭头F所示。可以理解的是，这里的海浪方向不是指箭头E和箭头F的两个单个方向，而是箭头E和箭头F形成的水平面的各个方向。因此第一线缆10在随浮式风机13往复运动时，只需要双自由度海底升压站基础装置提供与海面平行的水平移动以及垂直于海面的转动两个自由度。即可满足第一线缆10在任意风浪方向与浮式风机13的随动，不需要增加其它自由度结构，整体布置简单，使用成本低，利于推广。
在一个实施例中，如图1、图3和图7所示，滑轨3上表面沿其长度方向设有滑槽，滚轮402位于滑槽内，并依靠自身和滑动本体401的重力能够在滑槽内滚动。此外，滑槽的宽度与滚轮402的厚度相匹配，滑槽的深度小于滚轮402的半径，以使滚轮402在滑槽内滚动，防止滚轮402溜出滑轨3，提高了滑动块4与滑轨3的滑动稳定性。
在一个实施例中，如图4至图6所示，滑轨3设置两组，包括第一滑轨301和第二滑轨302。第一滑轨301和第二滑轨302相对设置在防沉板1的上表面。固定方式可采用焊接、卡扣等方式。滑动本体401的相对两侧分别设有一对滚轮402。第一滑轨301和第二滑轨302形成两端支撑结构，能够更好的支撑滑动块4，提高滚轮402在第一滑轨301和第二滑轨302处运动的稳定性。
另外，在本实施例中，滑动块4位于第一滑轨301和第二滑轨302之间。其中一对滚轮402安装于滑动块4靠近第一滑轨301的侧面。另一对滚轮402安装于滑动块4靠近第二滑轨302的侧面，进一步提高滑动块4的稳定性。
在一个实施例中，滑动块4还可以位于第一滑轨301和第二滑轨302的顶部。滑动块4的下表面凸出形成两对滚轮402。将滑动块4设置于第一滑轨301和第二滑轨302的顶部，能够减少滑动块4、第一滑轨301和第二滑轨302占用的面积，使整体的结构更为紧凑。
在一个实施例中，如图1所示，第一滑轨301包括上下对接的一对第一子滑轨，一对第一子滑轨分别设有第一凹槽。一对第一凹槽对接形成第一滑道，一对第一子滑轨的两端对接形成止挡件5。第二滑轨302包括上下对接的一对第二子滑轨，一对第二子滑轨分别设有第二凹槽。一对第二凹槽对接形成第二滑道，一对第二子滑轨的两端对接形成另一止挡件5。滚轮402分别安装于第一滑道和第二滑道内，且滑槽设于第一凹槽和第二凹槽的槽顶面。通过第一滑道和第二滑道与滚轮402配合，能够将滚轮402限定在第一滑道和第二滑道处滚动，防止滑动块4被第一线缆10拉动滑出滑轨3或者上浮。止挡件5可采用固定扣，在阻挡滚轮402从第一滑道和第二滑道两端滑出的同时，还作为一对第一子滑轨和一对第二子滑轨的连接件，以节省部件数量，优化安装空间。
在一个实施例中，如图7所示，转动机构6包括安装主体601和固定设于安装主体601一端的衔接轴602。安装主体601的底部与滑动块4的上表面固定连接。具体地，衔接轴602固定在安装主体601的上表面。衔接轴602适于与第二升压站舱7的衔接槽701可转动的连接，沿垂直于滑轨3的长度方向转动。形成转动机构6相对第二升压站舱7的转动，以及滑动块4相对滑轨3的滑动的两个自由度的结构。使得第二升压站舱7和第一线缆10沿任意方向被浮式风机13带动时，均可以通过转动机构6的转动以及滑动块4的滑动，来释放第一线缆10受到的拉力，降低第一线缆10断裂的风险。
另外，在本实施例中，衔接轴602的顶部固定设有凸起603。衔接槽701对应凸起603的尺寸设有卡槽(图中未示出)。凸起603具有弹性，适于与卡槽卡接。在衔接轴602的顶部设置凸起603与卡槽卡接，能够防止衔接轴602相对衔接槽701转动时被第一线缆10带动上浮，导致转动机构6与第二升压站舱7相互脱离。凸起603可采用具有弹性的倒锥形柱，上宽下窄。衔接槽701形成扣合槽，将凸起603的宽端卡在扣合槽内，形成可转动的卡接。凸起603还可以采用其它常规形式，例如半球体等，衔接槽701配合设置对应的卡槽，这里不再一一列举。
在一个实施例中，转动机构6包括安装主体601和固定设于安装主体601一端的转动轴(图中未示出)。具体地，转动轴固定在安装主体601的下表面。滑动块4的上表面设有安装槽。转动轴与安装槽可转动的连接，能够沿垂直于滑轨3的长度方向转动。安装主体601的顶部适于与第二升压站舱7固定连接。能够形成转动机构6相对滑动块4的转动，以及滑动块4相对滑轨3的滑动的两个自由度的结构。使得第二升压站舱7和第一线缆10沿任意方向被浮式风机13带动时，均可以通过转动机构6相对转动以及滑动块4的滑动来释放第一线缆10受到的拉力，降低第一线缆10断裂的风险。
另外，在本实施例中，转动轴的底部设有凸起603，凸起603具有弹性。安装槽对应凸起603的尺寸设有卡槽。凸起603与卡槽卡接。在转动轴的底部设置凸起603，能够防止转动轴相对安装槽转动时被第一线缆10带动上浮，导致转动机构6与滑动块4相互脱离。
在一个实施例中，双自由度海底升压站基础装置还包括阻尼器9，阻尼器9安装于滑动块4的一侧，适于通过阻尼器9与第一升压站舱2连接。阻尼器9能够提供拉力和压力，以实现缓冲作用，避免滑动块4与滑轨3相对撞击而损伤，提高了滑动块4与滑轨3的结构稳定性。阻尼器9还可以根据需要选择常规阻尼器，以及常规连接方式，具体设置根据需要选择设置，这里不作过多限定。
在一个实施例中，防沉板1上表面还设有两组吊耳14。吊耳14用于连接吊装设备，以便吊装双自由度海底升压站基础装置。吊耳14需要给滑动块4避位，防止吊装设备碰撞滑动块4，引发损伤。
根据本发明的实施例，基础桩可以有多种结构形式。
形式一
如图8至图10所示，基础桩为吸力筒810。吸力筒810包括筒体811、顶盖812、泵送装置813、立柱814、多个翼板815和多个加强筋816。顶盖812固定安装于筒体811顶部，用于封闭筒体811。筒体811内部为空腔821。顶盖812与筒体811密封连接，形成密封空腔821。泵送装置813安装于顶盖812。通过泵送装置813可实现筒体811的进出水，筒体811排水时可在筒体811内外产生压力差，使得吸力筒810在负压作用下被压入海床直至顶盖812接触海床表面，尤其适合软质海床的使用。吸力筒810不需要打桩，安装更为便捷，对海床扰动小，对海底环境造成的影响小，使用成本更低。此外，通过吸力筒810固定更牢靠，能够降低双自由度海底升压站基础装置随浮式风机13移动时，第一线缆10拉力对吸力筒810的反作用，避免吸力筒810与海床松动。
立柱814固定安装于顶盖812的中心轴线处。立柱814顶部与防沉板1的底面固定连接。翼板815沿顶盖812的径向从立柱814延伸至顶盖812边缘，多个翼板815呈辐射状等距分布在顶盖812上表面。通过设置翼板815不仅能够提高立柱814的稳定性，还可以更好地将防沉板1带来的荷载通过吸力筒810传递至海床土体。多个翼板815彼此之间设置有加强筋816。通过设置加强筋816提高翼板815的稳定性。
进一步地，防沉板1呈矩形板。第一滑轨301和第二滑轨302的长度方向与防沉板1的宽度方向平行，以平衡受力。吸力筒810设置四个，分别对应安装于防沉板1的四个拐角。四个吸力筒810可以固定安装于防沉板1的底面四角。或者防沉板1的四个拐角分别贯穿设置套筒1021，通过套筒1021分别对应固定四个吸力筒810。固定的方式可采用焊接、卡扣等方式。设置四个吸力筒810能够形成四角支撑结构，便于更好地支撑防沉板1。当然，防沉板1也可以根据需要设置成圆板、多边形板等其它形状，吸力筒810可适应防沉板1设置具体数量和布置形式。
另外，在本实施例中，筒体811的直径尺寸小于10米，筒体811的厚度为50毫米。筒体811的高度尺寸不超过筒体811直径尺寸的三倍，以避免过高的筒体811在海床中所带来的过大的贯入阻力，增加安装难度。筒体811的高度尺寸为图9中的线段L所示，筒体811的直径尺寸为图9和图10中的线段D所示。
滑轨3的长度约为5-10米。滑轨3的长度如图5和图6中的线段X所示。防沉板1的宽度尺寸大于筒体811直径尺寸的三倍，使得各吸力筒810间有足够大的距离，以避免吸力筒810彼此间距过小而产生群筒效应，导致承载性能下降。防沉板1的宽度尺寸如图5和图6所示的线段S所示。
本实施例中吸力筒810的抗拔承载力计算方法如下：
单个吸力筒810的抗拔承载力V′1由内侧摩擦阻力V′i、外侧摩阻力V′o及筒内土的反向承载力V′b组成，计算公式为：
V′1＝V′i+V′o+V′b
其中，V′i+V′o＝απL(d+D)su
其中，α为土体的平均粘度系数，L为筒体811的高度，D为筒体811的外径，d为筒体811的内径，su为吸力筒810所在深度土体的平均不排水抗剪强度。
筒内土的反向承载力V′b＝NcdcvA1su
其中，Nc为吸力筒810的上拔承载力系数，dcv为吸力筒810的深度系数，A1为吸力筒810的顶盖812面积。
吸力筒810的深度系数
总抗拔承载力V′为
V′＝nβV′1
其中，n为吸力筒810的个数，β为吸力筒810的群筒效应系数。
形式二
如图11至图15所示，基础桩为钢管桩820。防沉板1包括板体101和多个套筒组件102，多个套筒组件102均匀设于板体101四周，能够提高板体101的支撑稳定性。板体101呈矩形。套筒组件102的轴向垂直于板体101的板面，保证穿设于其中的钢管桩820在安装过程中能够垂直于海床设置，从而使钢管桩820在垂直方向上有更好的承载能力和稳定性。钢管桩820设置多组，且与多个套筒组件102一一对应设置。钢管桩820的上端固定在套筒组件102内。通过套筒组件102与钢管桩820固定连接，安装方便。
具体地，套筒组件102与板体101固定连接，固定连接的方式可采用焊接。钢管桩820将板体101固定于海床上后，此时钢管桩820靠近套筒组件102的一端高于套筒组件102的上端面。例如：钢管桩820顶端高于套筒组件102的上端面约0.5米至1米，以避免在对套筒组件102进行注浆前钢管桩820出现沉降现象，导致钢管桩820与套筒组件102的有效接触面积减少，进而影响二者间的连接强度。
钢管桩820的一端设有与该端连通的空腔821，钢管桩820远离空腔821的一端设于套筒组件102内，且钢管桩820远离空腔821的一端设有适于密封空腔821的顶盖812。在钢管桩820内设置与其下端连通的空腔821，能够降低钢管桩820的重量，且相对于实心钢管桩820，本发明中的钢管桩820能够减少安装过程中的土壤挤压量，降低施工难度，提高施工效率。
在钢管桩820安装完成后，土壤进入到空腔821内，能够与桩身形成紧密的连接，可以增加钢管桩820的抗侧移能力，使其在承受侧向力或水平力时更加稳定。此外，钢管桩820远离空腔821的一端设有封盖，能够增加打桩机与钢管桩820的接触面积，使得打桩机施加的力能够更加有效地传递到钢管桩820上，提高打桩的效率和效果。在本实施例中，封盖与钢管桩820的侧壁一体式加工成型，且封盖的厚度与钢管桩820的侧壁厚度一致。
套筒组件102设于板体101的拐角处，即将钢管桩820设于板体101的拐角处，能够增强整个结构的稳定性，减少其受到海洋力量影响时的变形和摇晃。
可以理解的是，为了适应不同的土壤环境，可以通过调整套筒组件102中套筒1021的数量以及钢管桩820的结构和形状，进而降低施工难度，并保证双自由度海底升压站基础装置的稳定性。下面根据不同的工况，对套筒组件102中套筒1021的数量配置进行详细阐述。
钢管桩820的外径一般约为80cm-120cm，钢管桩820的外径如图13和图14中的线段R所示。钢管桩820的侧壁厚度一般约为10cm-20cm，钢管桩820的侧壁厚度如图14中的线段T所示。可以根据海床土体的具体情况选择合适的厚度，从而在保证钢管桩820承载能力的基础上，降低钢管桩820的侧壁厚度，提高钢管桩820的可打入性。
套筒组件102的内径应该略大于钢管桩820的外径，便于后期向套筒组件102内注入混凝土，使得钢管桩820、海床和防沉板1绑定在一起。以及避免在打桩过程中钢管桩820和套筒组件102之间发生摩擦，使得钢管桩820产生初始缺陷，降低钢管桩820的强度。套筒组件102的内径如图6中的线段M所示。
套筒组件102的高度一般约为1米-1.5米，以保证其与钢管桩820有足够的接触面积，从而增加二者间的连接强度。套筒组件102的高度如图5中的线段H所示。
钢管桩820的长度一般大于10米，从而使得钢管桩820可以激发更多深层土体的抗剪强度，提高钢管桩820的承载性能。钢管桩820的长度如图13中的线段C所示。防沉板1的宽度一般为钢管桩820的长度的两倍，从而为位于板体101上表面上的设备和结构提高足够的安装面积。
在一种工况下，钢管桩820的安装位置处土壤为硬质土壤层。套筒组件102包括多个并列设置的套筒1021。如图11和图15所示，套筒组件102包括两个并列设置的套筒1021。钢管桩820的一端一一对应固定设于套筒1021内。采用多个套筒1021并列设置，即可缩小单个套筒1021的直径，因此可以采用多个小直径的钢管桩820，相较于单个较大直径的钢管桩820，能够减少钢管桩820在安装过程中的土壤挤压量，从而降低施工难度，提高施工效率。在本实施例中，套筒组件102中套筒1021的数量可以为但不限于两个、三个或四个，且相邻套筒1021间采用焊接连接。
在另一种工况下，钢管桩820安装位置处的土壤为软质土壤层。套筒组件102可以仅包含一个套筒1021，将钢管桩820的一端设于该套筒1021内。需要说明的是，此时该套筒1021内的钢管桩820可采用大直径的钢管桩820，增加钢管桩820与土壤的接触面积，通过摩擦力以及钢管桩820与土壤紧密的联系提供更大的承载力，使其能够稳定地承载荷载。
需要说明的是，在硬质土壤层中，由于土壤的抗压强度较高，钢管桩820的直径越小，则挖孔尺寸可相应缩小，从而降低打桩作业难度，缩短作业工期。且小直径的钢管桩820在打入过程中产生的振动和扰动相对较小，因此对周围环境的影响也相对较小。
本实施例中钢管桩820的抗拔承载力计算方法如下：
单个钢管桩820的抗拔承载力V′1由内侧摩擦阻力V′i和外侧摩阻力V′o组成，计算公式为：
V′1＝V′i+V′o＝απC(r+R)su
其中，α为土体的平均粘度系数，C为钢管桩820长度，R为钢管桩820的外径，r为钢管桩820的内径，su为钢管桩820所在深度土体的平均不排水抗剪强度。
总抗拔承载力V′为
V′＝nβV′1
其中，n为钢管桩820的个数，β为钢管桩820的群筒效应系数。
形式三
如图16至图19所示，基础桩为螺旋锚830。螺旋锚830包括杆体831和螺旋叶片832。杆体831的外表面沿其轴向设有螺旋叶片832。螺旋锚830的一端适于固定于套筒组件102中，另一端适于与海床固定。套筒组件102设置四组，分布在板体101四个拐角。每组套筒组件102至少包括一个套筒1021。基础桩采用螺旋锚830无需架设钢管架和导管架，从而能够节约钢材，简化安装步骤，降低成本。通过增加螺旋锚830的长度，能够显著提高螺旋锚830的水平承载性能以及抗倾覆承载性能。通过增加螺旋叶片832的面积，可以提高螺旋锚830的抗压承载性能和抗拔承载性能。
当海床为分层土时，尤其是砂土层下布有软粘土时，通过转动螺旋锚830便可穿入海床，在安装工程中无需考虑溜桩、穿刺等风险，能够有效避免一定的工程事故，提高施工的安全性。
如图17所示，杆体831的端部呈锥状设置。通过将螺旋锚830的杆体831端部设置呈锥状，在转动螺旋锚830时，以便于螺旋锚830穿过黏土层，便于螺旋锚830的安装。螺旋叶片832设有多个，多个螺旋叶片832沿杆体831的轴向间隔设置。同时，还可以通过设置多个螺旋叶片832，来提高螺旋锚830的抗压承载性能和抗拔承载性能。
杆体831上螺旋叶片832的数量可以是2个、3个、5个、7个等等，具体设置方式在此对其不做任何限定，具体根据实际需求进行设置即可。
杆体831的直径约为60mm-80mm，杆体831的直径如图18和图19中的d2所示。通过将杆体831的直径设置约为60mm-80mm，以减小杆体831端部在土中受到的端阻力，便于螺旋锚830安装。若杆体831直径较小，则杆体831的刚度较低，若杆体831的直径较大，则螺旋锚830不便于安装。杆体831直径通常设置为60mm，70mm，80mm等等，具体设置方式在此对其不做任何限定，具体根据实际需求进行设置即可。杆体831的长度一般大于等于10米，保证螺旋锚830的承载能力。
螺旋叶片832沿杆体831轴向的投影直径大于等于三倍的杆体831直径，螺旋叶片832沿杆体831轴向的投影直径小于等于四倍的杆体831直径。通过对螺旋叶片832和杆体831直径的限定，使螺旋锚830便于安装，同时保证螺旋锚830的水平承载性能以及抗倾覆承载性能。螺旋叶片832沿杆体831轴向的投影直径如图18和图19中的d1所示。
螺旋锚830与套筒组件102之间注浆连接，通过向螺旋锚830与套筒组件102之间的间隙注浆，使螺旋锚830与套筒组件102连接牢固，进而保证防沉板1在海床上固定牢固。
在本实施例中，螺旋锚830的抗拔承载力计算方法如下：
单个螺旋锚830的抗拔承载力V1由下式计算：
V1＝NcA2su
Nc为螺旋锚830的上拔承载力系数，A2为螺旋叶片832在水平面上的正投影面积，su为螺旋叶片832所在深度土体的平均不排水抗剪强度。
总抗拔承载力为：
V′＝nβV′1
其中，n为螺旋锚830的个数，β为螺旋锚830的群筒效应系数。
形式四
如图20所示，基础桩为裙板15，裙板15呈环状，围设于防沉板1的外缘。例如，当防沉板1为矩形板时，裙板15对应呈矩形环状，固定安装在防沉板1的外缘，固定安装的方式可采用焊接、一体成型等。裙板15的板面与防沉板1的板面垂直。当然，裙板15还可以设置成圆环状，固定安装在防沉板1的下表面。基础桩采用裙板15直接与海床固定，当防沉板1沉放至海床上时，裙板15插入海床内，形成固定连接，能够提高防沉板1的抗滑移能力，降低了安全风险，无需其它结构，结构简单，安装方便，使用成本低。
可以理解的是，滑轨3、防沉板1以及各形式基础桩的各部分尺寸可根据实际需要具体设置，具体设置方式在此不作限定。
在一个实施例中，防沉板1可由高密度钨钢制成，其密度约为19.3克/立方厘米，这使得本实施例中的防沉板1拥有更大的重量，从而能够减少海水对于防沉板1的冲击影响，使其更稳定的设置于海床上。且由高密度钨钢制备而成的防沉板1对于海水具有良好的耐腐蚀性，提高了防沉板1的使用寿命。
在一个实施例中，如图21和图22所示，双自由度海底升压站基础装置还包括桁架16，桁架16包括多个水平设置并首尾相连的第一连杆1601、多个竖直设置的第二连杆1602和多个倾斜设置的第三连杆1603。第一连杆1601与防沉板1的外缘对应设置。第二连杆1602的一端连接于相邻两个第一连杆1601的连接处，另一端连接于防沉板1的上表面。第三连杆1603的一端连接于第一连杆1601和第二连杆1602的连接处，另一端连接于防沉板1的拐角处。
进一步地，当基础桩为钢管桩820或螺旋锚830时。桁架16中的第三连杆1603的一端与相应的套筒组件102固定连接，固定连接可采用焊接。由于基础桩的一端设于海床内部，因此在发生地震时，地震荷载通常直接作用在基础桩上，进而影响基础桩上方的结构。将桁架16中的第三连杆1603的一端与相应的套筒组件102焊接连接，从而能够将荷载传递到桁架16上。由于桁架16能够增加整体结构的稳定性，因此其可有效抵抗地震等外界作用力以及长期作用的循环荷载，使整个防沉板1更加稳定和可靠。
为了进一步加强桁架16的抗震能力，如图22所示，第三连杆1603上设有减震组件1631，在发生地震时，能进一步吸收由海床传来并作用于基础桩上的地震荷载的能量，减少地震荷载对于双自由度海底升压站基础装置的影响，从而避免双自由度海底升压站基础装置在地震荷载的影响下出现共振现象，提高结构的安全性和稳定性，延长双自由度海底升压站基础装置的使用寿命。
在一个实施例中，减震组件1631为液压阻尼器。如图22所示，第三连杆1603包括一对第三子连杆1632，液压阻尼器连接于一对第三子连杆1632之间。液压阻尼器的两端分别与第三子连杆1632焊接连接，且通过液压阻尼器内部的流体粘滞阻力来吸收地震能量，从而减少连杆在震动或冲击负荷下的振动，降低共振风险，提高桁架16的稳定性和可靠性，保护其他部件免受过大的振动影响。
在一个实施例中，如图23所示，第一连杆1601围成的空间上方设有第一遮挡板1701。第一遮挡板1701水平设置于第一连杆1601的上方，且第一遮挡板1701的面积大于第一连杆1601围成的环形面积。第一遮挡板1701的四周设有朝向防沉板1外缘倾斜设置的第二遮挡板1702，第二遮挡板1702位于第二连杆1602的周侧，且每个第二遮挡板1702通过支撑杆1703与防沉板1的上表面相连接。第一遮挡板1701和第二遮挡板1702套设于转动机构6和滑动块4外周，且留有间隙。通过设置第一遮挡板1701和第二遮挡板1702，能够防止双自由度海底升压站基础装置受到海水的冲刷以及海底生物等的撞击，避免对双自由度海底升压站基础装置造成损坏。
另外，相邻第二遮挡板1702之间留有间隙，并通过加筋杆1704连接。通过加筋杆1704对相邻的两个第二遮挡板1702进行加固，使连接后的第二遮挡板1702能够承受更大的力和负载。
进一步地，支撑杆1703通过连接环1705与防沉板1相连接。支撑杆1703可以设置有多个，其中支撑杆1703的一端间隔分布于第二遮挡板1702上，另一端与连接环1705相连接。通过连接环1705使支撑杆1703与防沉板1相连接，可以增加支撑杆1703与防沉板1之间的连接可靠性和稳定性。此外，连接环1705可以分散连接点处的应力集中，减少局部应力对支撑杆1703与防沉板1的影响。
需要说明的是，浮式风机13带动第一线缆10水平往复运动的转动幅度在15°左右，因此本发明实施例的桁架16、第一遮挡板1701、第二遮挡板1702、支撑杆1703、加筋杆1704以及连接环1705的安装，并不影响第一线缆10的转动。
本发明实施例一种双自由度海底升压站基础装置的使用安装方法如下：
提前在陆地上将第一升压站舱2、第一滑轨301和第二滑轨302焊接在防沉板1的上表面。基础桩以吸力筒810为例。四个吸力筒810焊接在防沉板1的下表面的四个拐角。转动机构6的安装主体601的底面焊接在滑动块4的上表面。将第二遮挡板1702焊接到第一遮挡板1701，将支撑杆1703焊接至第二遮挡板1702上。
通过托航船将组装后的防沉板1运输至指定位置。吊装设备连接防沉板1上表面的吊耳14，在指定位置，缓慢沉放防沉板1，沉放速度不超过3米每分钟，以减小吸力筒810临近海床时筒内产生的水动力对海床表面土体的影响。吸力筒810在沉放过程中吸入海水。在防沉板1和吸力筒810的自重作用下，筒体811在海床灌入一定深度，之后吸力筒810的泵送装置813将吸力筒810内部的海水持续排出，使得吸力筒810外部水压大于吸力筒810内部水压，从而依靠负压将吸力筒810灌入至预设深度。
之后将转动机构6的衔接轴602与第二升压站舱7的衔接槽701转动连接。将滑动块4的滚轮402安装在第一滑轨301和第二滑轨302处。
最后采用水下机器人将两组阻尼器9通过卡扣固定安装于滑动块4以及第一升压站舱2之间，并安装第二升压站舱7与浮式风机13之间的第一线缆10，以及第一升压站舱2与第二升压站舱7之间的第二线缆11。水下机器人将支撑杆1703与连接环1705焊接。
为实现双自由度海底升压站基础装置的基本功能，本实施例中的双自由度海底升压站基础装置还可以包括其他必需的模块或部件，例如控制器、操作按钮等。需要说明的是，双自由度海底升压站基础装置所包括的其他必需的模块或部件，可以选用任意合适的现有构造。为清楚简要地说明本实施例所提供的技术方案，在此将不再对上述部分进行赘述，说明书附图也进行了相应简化。但应该理解，本发明的实施例在范围上并不因此而受到限制。
根据本发明的实施例，另一方面，还提供了一种海底升压设备，包括：第一升压站舱2、第二升压站舱7、浮式风机13以及上述的双自由度海底升压站基础装置。第一升压站舱2与防沉板1固定连接，第二升压站舱7与转动机构6连接。连接方式可参考上文。第二升压站舱7通过第一线缆10与浮式风机13连接，第二升压站舱7通过第二线缆11与第一升压站舱2连接。浮式风机13随风浪移动时，其与第二升压站舱7之间的第一线缆10能够通过双自由度海底升压站基础装置随浮式风机13一起移动，从而释放第一线缆10的拉力，结构稳定，降低第一线缆10断裂的风险。
具体地，如图2所示，第一升压站舱2还通过第三线缆12与陆地设备连接，将从第二升压站舱7获取的电力再通过第三线缆12输送至陆地设备。
第二升压站舱7可通过多个第一线缆10分别连接多个浮式风机13。例如，如图2所示，第二升压站舱7通过三个第一线缆10分别连接三个浮式风机13。如图24所示，第二升压站舱7的一个侧面并排设置三组连接第一线缆10的第一线缆槽702。如图25所示，第二升压站舱7的朝向第一升压站舱2的侧面设置连接第二线缆11的第二线缆槽703。如图26所示，第一升压站舱2的朝向第二升压站舱7的一侧面开设连接第二线缆11的第三线缆槽201。第一升压站舱2朝向滑动块4一侧面还设置固定连接阻尼器9的阻尼卡扣202。如图27所示，第一升压站舱2的背向第二升压站舱7的一侧面开设连接第三线缆12的第四线缆槽203。第一升压站舱2和第二升压站舱7的具体结构可根据需要选用现有的任意结构，本发明实施例对此不作限定。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (22)

1.一种双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，包括：
防沉板(1)；
滑轨(3)，所述滑轨(3)固定安装于所述防沉板(1)的上表面；
滑动块(4)，所述滑动块(4)与所述滑轨(3)滑动配合连接；所述滑轨(3)的两端还设有用于限制所述滑动块(4)滑动范围的止挡件(5)；
所述防沉板(1)的上表面且位于所述滑轨(3)的长度方向的一侧适于安装第一升压站舱(2)；
转动机构(6)，所述转动机构(6)与所述滑动块(4)固定连接，且适于与第二升压站舱(7)可转动的连接；
或者，所述转动机构(6)与所述滑动块(4)可转动的连接，且适于与第二升压站舱(7)固定连接；
基础桩，所述基础桩的顶部与所述防沉板(1)的底面固定连接，所述基础桩的底部适于与海床固定连接。
2.根据权利要求1所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述滑动块(4)包括滑动本体(401)和滚轮(402)；所述滚轮(402)可滚动的安装于所述滑动本体(401)靠近所述滑轨(3)的一侧，所述滚轮(402)能够沿所述滑轨(3)滚动以带动所述滑动本体(401)移动；所述转动机构(6)设于所述滑动本体(401)的上表面，且所述转动机构(6)的轴线与所述滑动本体(401)的上表面垂直设置。
3.根据权利要求2所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述滑轨(3)沿其长度方向设有滑槽，所述滚轮(402)位于所述滑槽内，所述滑槽的宽度与所述滚轮(402)的厚度相匹配，所述滑槽的深度小于所述滚轮(402)的半径。
4.根据权利要求3所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述滑轨(3)包括第一滑轨(301)和第二滑轨(302)；所述第一滑轨(301)和所述第二滑轨(302)相对设置在所述防沉板(1)的上表面；所述滑动本体(401)的相对两侧分别设有一对所述滚轮(402)。
5.根据权利要求4所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述第一滑轨(301)包括上下对接的一对第一子滑轨，一对所述第一子滑轨分别设有第一凹槽；一对所述第一凹槽对接形成第一滑道，一对所述第一子滑轨的两端对接形成所述止挡件(5)；所述第二滑轨(302)包括上下对接的一对第二子滑轨，一对所述第二子滑轨分别设有第二凹槽；一对所述第二凹槽对接形成第二滑道，一对所述第二子滑轨的两端对接形成另一所述止挡件(5)；所述滚轮(402)分别安装于所述第一滑道和所述第二滑道内，且所述滑槽设于所述第一凹槽和所述第二凹槽的槽顶面。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述转动机构(6)包括安装主体(601)和固定设于所述安装主体(601)一端的衔接轴(602)；所述安装主体(601)的底部与所述滑动块(4)固定连接；所述衔接轴(602)适于与第二升压站舱(7)的衔接槽(701)可转动的连接。
7.根据权利要求6所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述衔接轴(602)的顶部设有凸起(603)；所述衔接槽(701)对应所述凸起(603)的尺寸设有卡槽；所述凸起(603)具有弹性，适于与所述卡槽卡接。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述转动机构(6)包括安装主体(601)和固定设于所述安装主体(601)一端的转动轴；所述滑动块(4)的上表面设有安装槽；所述转动轴与所述安装槽可转动的连接；所述安装主体(601)的顶部适于与第二升压站舱(7)固定连接。
9.根据权利要求8所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述转动轴的底部设有凸起(603)，所述凸起(603)具有弹性；所述安装槽对应凸起(603)的尺寸设有卡槽；所述凸起(603)与所述卡槽卡接。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述双自由度海底升压站基础装置还包括阻尼器(9)，所述阻尼器(9)安装于所述滑动块(4)的一侧，适于通过所述阻尼器(9)与第一升压站舱(2)连接。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述基础桩为吸力筒(810)；所述吸力筒(810)包括筒体(811)、顶盖(812)、泵送装置(813)、立柱(814)、多个翼板(815)和多个加强筋(816)；所述顶盖(812)固定安装于所述筒体(811)顶部，用于封闭所述筒体(811)；所述泵送装置(813)安装于所述顶盖(812)；所述立柱(814)固定安装于所述顶盖(812)的中心轴线处；所述翼板(815)沿所述顶盖(812)的径向从所述立柱(814)延伸至所述顶盖(812)边缘；多个所述翼板(815)呈辐射状等距分布在所述顶盖(812)上表面，且彼此之间通过所述加强筋(816)连接。
12.根据权利要求11所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述吸力筒(810)设置四个，分别对应安装于所述防沉板(1)的四个拐角；所述筒体(811)的高度尺寸不超过所述筒体(811)直径尺寸的三倍；所述防沉板(1)的宽度尺寸大于所述筒体(811)直径尺寸的三倍。
13.根据权利要求1至5中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述基础桩为钢管桩(820)；所述防沉板(1)包括板体(101)和多个套筒组件(102)，多个所述套筒组件(102)均匀设于所述板体(101)的四周，所述套筒组件(102)的轴向垂直于所述板体(101)的板面；所述钢管桩(820)设置多组，且与多个所述套筒组件(102)一一对应设置；所述钢管桩(820)的上端固定在所述套筒组件(102)内；所述套筒组件(102)包括多个并列设置的套筒(1021)。
14.根据权利要求13所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述钢管桩(820)的一端设有与该端连通的空腔(821)，所述钢管桩(820)远离所述空腔(821)的一端设于所述套筒组件(102)内，且所述钢管桩(820)远离所述空腔(821)的一端设有适于密封所述空腔(821)的封盖；所述套筒组件(102)设于所述板体(101)的拐角处。
15.根据权利要求1至5中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述基础桩为螺旋锚(830)；所述防沉板(1)包括板体(101)和多个套筒组件(102)，多个所述套筒组件(102)均匀设于所述板体(101)四周，所述套筒组件(102)的轴向垂直于所述板体(101)的板面；所述螺旋锚(830)包括杆体(831)和螺旋叶片(832)，所述杆体(831)的外表面沿其轴向设有所述螺旋叶片(832)，所述螺旋锚(830)的一端适于固定于所述套筒组件(102)中，另一端适于与海床固定。
16.根据权利要求15所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述杆体(831)的端部呈锥状设置；所述螺旋叶片(832)设有多个，多个所述螺旋叶片(832)沿所述杆体(831)的轴向间隔设置；所述螺旋叶片(832)沿所述杆体(831)轴向的投影直径大于等于三倍的所述杆体(831)直径，所述螺旋叶片(832)沿所述杆体(831)轴向的投影直径小于等于四倍的所述杆体(831)直径。
17.根据权利要求1至5中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述基础桩为裙板(15)，所述裙板(15)呈环状，围设于所述防沉板(1)的外缘。
18.根据权利要求1至5中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述双自由度海底升压站基础装置还包括桁架(16)，所述桁架(16)包括多个水平设置并首尾相连的第一连杆(1601)、多个竖直设置的第二连杆(1602)和多个倾斜设置的第三连杆(1603)；所述第一连杆(1601)与所述防沉板(1)的外缘对应设置；所述第二连杆(1602)的一端连接于相邻两个所述第一连杆(1601)的连接处，另一端连接于所述防沉板(1)的上表面；所述第三连杆(1603)的一端连接于所述第一连杆(1601)和所述第二连杆(1602)的连接处，另一端连接于所述防沉板(1)的拐角处。
19.根据权利要求18所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述第一连杆(1601)围成的空间上方设有第一遮挡板(1701)，所述第一遮挡板(1701)的四周设有朝向所述防沉板(1)外缘倾斜设置的第二遮挡板(1702)，所述第二遮挡板(1702)位于所述第二连杆(1602)的周侧，且每个所述第二遮挡板(1702)通过支撑杆(1703)与所述防沉板(1)的上表面相连接。
20.根据权利要求19所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，相邻所述第二遮挡板(1702)之间留有间隙，并通过加筋杆(1704)连接。
21.根据权利要求19所述的双自由度海底升压站基础装置，其特征在于，所述支撑杆(1703)通过连接环(1705)与所述防沉板(1)相连接。
22.一种海底升压设备，其特征在于，包括：第一升压站舱(2)、第二升压站舱(7)、浮式风机(13)以及权利要求1至21中任一项所述的双自由度海底升压站基础装置，所述第一升压站舱(2)与所述防沉板(1)固定连接，所述第二升压站舱(7)与所述转动机构(6)连接；所述第二升压站舱(7)通过第一线缆(10)与所述浮式风机(13)连接，所述第二升压站舱(7)通过第二线缆(11)与所述第一升压站舱(2)连接。
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