CN117868074A - 一种分体式导管架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导管架技术领域，且公开了一种分体式导管架，包括第一分体、第二分体和底桩，底桩包括有柱体，柱体的数量至少为三个，第二分体包括有侧柱、底部支撑柱和第二定位柱，侧柱的数量与柱体的数量相同，侧柱穿设与柱体上，柱体的上部超出侧柱的顶部，底部支撑柱的交点处设置有垂直向上的第二定位柱，第二定位柱为中空结构，第二定位柱的外侧设置有至少两个并且均匀环形分布的第二键槽，第二键槽之中至少设置有一个气囊键，第二定位柱以及侧柱上装配有第一分体。具有快速定位；还有可以随时检测底座是否垂直与水平面以及可以进一步控制导管架的安装速度，防止其安装速度过快从而造成损坏的效果。

Description

一种分体式导管架

技术领域

本发明涉及导管架技术领域，具体为一种分体式导管架。

背景技术

随着全球能源需求的不断增长，可再生能源特别是风能逐渐成为关注的焦点。在海上风电领域，导管架作为风电场的基础结构，其稳定性和可靠性对于风电场的运营至关重要。然而，传统的导管架存在着一些问题和挑战，例如运输难度大、安装复杂、对海洋环境的影响等。为了解决这些问题，一些工程师和研究者开始探索新型的分体式导管架。他们希望通过分体式设计，降低运输和安装的难度，提高施工效率，同时减少对海洋环境的影响。这种导管架采用了模块化的设计理念，将整个结构分为多个模块，每个模块可以在工厂内进行预制和加工，然后通过海上运输到风电场进行组装。这种设计方式可以大大降低运输难度和成本，同时提高安装效率。随着技术的不断发展和创新，分体式导管架的结构和材料也在不断改进。新型材料如高强度钢材和防腐材料的应用，使得导管架的强度和寿命得到了显著提高。同时，新的制造工艺和焊接技术也使得分体式导管架的精度和稳定性得到了更好的保障。目前，分体式导管架已经在全球范围内得到了广泛的应用。许多国家和地区的风电场都采用了这种新型基础结构，其稳定性和可靠性得到了充分的验证。同时，随着技术的不断进步和应用经验的积累，分体式导管架还有很大的发展空间和潜力。未来，我们期待这种导管架能够在海上风电领域发挥更大的作用，为全球的可再生能源发展做出更大的贡献。

在专利号为CN202321295737.1的一种分体式导管架中，通过起重船将第一分体下吊，使插入部插入对应的承接筒中，在该专利中底部的承接筒至少为两个以上，也就是说在吊装插入的过程中，需要多个插入部同时完全对应之后，才能够完成插入安装，但是由于在海面上进行一系列吊装作业，其吊装过程中很容易因为海浪的原因晃动，因此要多个插入部和承接筒同时对应有些困难。其次由于这种分体式导管架都很巨大并且安装在海床之上，在安装的过程很很容易出现倾斜的情况，而倾斜情况的出现很容易导致导管架底座的不稳定以及后续的安装问题。最后在安装过程中由于导管架的重量较大，在安装是需要对其安装速度进行严格的控制，不可过快，这时单纯通过吊装的控制尚且不够。

发明内容

（一）解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提供了一种分体式导管架，具备通过一个定位桩可以实现多个对接处的同时对应和装配；还有可以随时检测底座是否垂直与水平面，保证导管架垂直与水平面以及可以进一步控制导管架的安装速度，防止其安装速度过快的优点，解决了传统的分体式导管架在吊装插入的过程中，需要多个插入部同时完全对应之后，才能够完成插入安装，但是由于在海面上进行一系列吊装作业，其吊装过程中很容易因为海浪的原因晃动，因此要多个插入部和承接筒同时对应有些困难。其次由于这种分体式导管架都很巨大并且安装在海床之上，在安装的过程很很容易出现倾斜的情况，而倾斜情况的出现很容易导致导管架底座的不稳定以及影响后续安装。最后，在安装过程中由于导管架的重量较大，在安装是需要对其安装速度进行严格的控制，不可过快，这时单纯通过吊装的控制尚且不够的问题。

（二）技术方案：为实现上述通过一个定位桩可以实现多个对接处的同时对应和装配；还有可以随时检测底座是否垂直与水平面，保证导管架垂直与水平面以及可以进一步控制导管架的安装速度，防止其安装速度过快造成损坏的目的，本发明提供如下技术方案：一种分体式导管架，包括第一分体、第二分体和底桩，所述底桩包括有柱体，所述柱体固定安装在海底，所述柱体的数量至少为三个，所述第二分体包括有侧柱、底部支撑柱和第二定位柱，所述侧柱的数量与柱体的数量相同，所述侧柱穿设与柱体上，所述柱体的上部超出侧柱的顶部，所述侧柱的底部通过底部支撑柱连接在一起，所述底部支撑柱的交点处设置有垂直向上的第二定位柱，所述第二定位柱为中空结构，所述第二定位柱的外侧设置有至少三个并且均匀环形分布的第二键槽，所述第二键槽之中至少设置有一个气囊键，所述第二定位柱以及侧柱上装配有第一分体，所述柱体的外周长小于侧柱的内周长，二者之间为间隙配合。

优选的，所述第一分体包括有第一定位柱和插入柱，所述第一定位柱的内周长大于第二定位柱的外周长，所述插入柱穿插在柱体超出侧柱顶部的部分，所述插入柱的底部与侧柱的顶部相互接触。

优选的，所述柱体之上设置有均匀分布的水囊，所述水囊通过空压机控制。

优选的，所述第二定位柱的顶部高度超过柱体超出侧柱部分的顶部，所述第一定位柱的长度大于第一分体的高度。

优选的，所述第二定位柱的顶部设置有悬挂绳，所述悬挂绳的底部设置有触碰球，所述第二定位柱内侧与触碰球等深处设置有环形突触，所述环形突触的内径大于触碰球的直径。

优选的，所述第一定位柱的内壁上设置有与第二键槽数量相同的第一键槽，所述第一键槽的底部设置有渐宽开口。

优选的，所述气囊键为单个控制。

优选的，所述环形突触的内部设置有至少三个以上的接触端子，所述悬挂绳的顶部设置有与接触端子数量相同的信号发射器，所述信号发射器与对应的接触端子相互联通。

优选的，所述水囊充水后鼓出的大小由上至下逐渐变大。

优选的，所述水囊充水后鼓出的大小由上至下逐渐变小。

（三）有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种分体式导管架，具备以下有益效果：1、该一种分体式导管架，通过第一分体和第二分体的相互配合使用。在将第一分体装配在第二分体之上时，由于第二定位柱高出柱体超出侧柱部分的顶部，所以先将第一分体的第一定位柱与第二定位柱装配在一起之后，此时第一分体和第二分体在竖直方向的位置就已经固定，此时吊装将第一分体缓慢放下，在放在的过程中通过旋转使得插入柱和柱体相互对应，当旋转到一定的角度之后，二者即对应，这时继续缓慢放下第一分体，使得第一分体和第二分体装配在一起。从而达到了通过一个定位桩可以实现多个对接处的同时对应和装配的效果。

2、该一种分体式导管架，通过第二定位柱、悬挂绳、触碰球和环形突触的相互配合使用。在将第二分体装配在底桩之上时，由于在海上这种复杂环境，所以需要保证其安装的准确性，确保其垂直与水平面。悬挂绳上的触碰球始终垂直与地面，当第二分体的装配有偏差时，触碰球就会接触到旁边的环形突触，此时二者之间就会形成一个回路，外界的警报就会想起，提示目前第二分体没有完全垂直与水平面。从而达到了可以随时检测底座是否垂直与水平面，保证导管架垂直与水平面的效果。

3、该一种分体式导管架，通过水囊、柱体、侧柱、第一键槽、第二键槽和气囊键的相互配合使用。在安装该导管架时，首先将柱体固定安装在海底，然后将第二分体通过侧柱穿设于柱体之上，在穿设的过程中需要控制第二分体下放的速度，若第二分体的下放速度过快，此时通过往水囊之中注入一定量的水，使得水囊变大，充满柱体和侧柱之间的空隙，增大柱体和侧柱之间的摩擦力，减缓第二分体的下放速度。当第二分体安装完毕之后，需要将第一分体装配在第二分体之上。在第一定位柱装配在第二定位柱上的之后，依旧需要控制第一分体的下放速度，若第一分体的下放速度过快，可以往气囊键中充入一定量的气体，使得第一定位柱和第二定位柱之间的摩擦力变大，从而放缓第一分体的下放速度。从而达到了可以进一步控制导管架的安装速度，防止其安装速度过快造成损坏的效果。

附图说明

图1为本发明一种分体式导管架结构示意图。

图2为本发明一种分体式导管架侧视图。

图3为本发明一种分体式导管架爆炸图。

图4为本发明一种分体式导管架底桩结构示意图。

图5为本发明一种分体式导管架第二分体结构示意图。

图6为本发明一种分体式导管架B处结构放大示意图。

图7为本发明一种分体式导管架第二分体剖视图。

图8为本发明一种分体式导管架A处结构放大示意图。

图9为本发明一种分体式导管架第一分体结构示意图。

图10为本发明一种分体式导管架C处结构放大示意图。

图11为本发明一种分体式导管架第一分体剖视图。

图12为本发明一种分体式导管架信号发射器联接示意图。

图13为本发明一种分体式导管架水囊大小形态分布示意图。

图中：1第一分体、11第一定位柱、111第一键槽、112渐宽开口、12插入柱、2第二分体、21第二定位柱、211悬挂绳、212触碰球、213气囊键、214第二键槽、215环形突触、216接触端子、217信号发射器、22侧柱、23底部支撑柱、3底桩、31水囊、32柱体。

具体实施方式

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。

请参阅图1-12，一种分体式导管架，包括第一分体1、第二分体2和底桩3，所述底桩3包括有柱体32，所述柱体32固定安装在海底，所述柱体32的数量至少为三个。底桩3的柱体32数量可以根据风电场的规模和地形进行选择，通常为三个或更多。所述第二分体2包括有侧柱22、底部支撑柱23和第二定位柱21，所述侧柱22的数量与柱体32的数量相同，所述侧柱22穿设与柱体32上，侧柱22的数量与柱体32的数量相同，且侧柱22穿设在柱体32上，以保证结构的稳定性和可靠性。所述柱体32的上部超出侧柱22的顶部，所述侧柱22的底部通过底部支撑柱23连接在一起，所述底部支撑柱23的交点处设置有垂直向上的第二定位柱21，所述第二定位柱21为中空结构，所述第二定位柱21的外侧设置有至少两个并且均匀环形分布的第二键槽214，所述第二键槽214之中至少设置有一个气囊键213，所述第二定位柱21以及侧柱22上装配有第一分体1。第一分体1的第一定位柱11和插入柱12起到定位和固定的作用，保证第一分体1与第二分体2的相对位置准确，从而保证整个导管架的稳定性。第二分体2的侧柱22和底部支撑柱23用于支撑整个导管架的结构重量，同时传递各种外力，如风载、波浪力和潮流力等。第二定位柱21作为关键的支撑结构，提供垂直向上的支撑力，增强了整个结构的稳定性。此外，第二定位柱21上的第二键槽214和气囊键213可以用于与第一定位柱11之间的定位以及在下放第一分体1的过程中，通过控制气囊中气体的充满程度，进一步控制第一定位柱11和第二定位柱21之间的摩擦力，最终实现第一分体1下放速度的减缓。底桩3的柱体32固定安装在海底，作为整个导管架的基础结构，传递所有的外力和载荷。水囊31通过空压机控制，可以调节水囊31内的压力，从而调整水囊31的体积大小，当水囊31体积变大时可以填满柱体32与侧柱22内部之间的空隙，从而增加柱体32与侧柱22之间的摩擦力，进一步放缓第二分体2的下放速度。此外，水囊31还可以起到减震的作用，减少波浪和潮流对导管架的冲击力。气囊键213可以通过充气或放气来改变其体积和形状，从而调整第二定位柱21与第一定位柱11之间的摩擦力。单个控制的气囊键213可以独立调节每一根侧柱22对应方位的摩擦力，从而可以调节各个方面的下放速度，使得在安装过程中可以随时调节垂直度。

所述柱体32的外周长小于侧柱22的内周长。这样的设置可以使得柱体32穿设于侧柱22中时属于间隙配合，更有利于安装和配合。

所述第一分体1包括有第一定位柱11和插入柱12，所述第一定位柱11的内周长大于第二定位柱21的外周长，所述插入柱12穿插在柱体32超出侧柱22顶部的部分，所述插入柱的底部与侧柱22的顶部相互接触。第一定位柱11：此部分结构主要用于精确定位和固定第一分体1在第二分体2上的位置。其内周长大于第二定位柱21的外周长，这意味着它能紧密地套在第二定位柱21上，增加结构的稳定性。插入柱12：这部分结构专门设计用于插入到柱体32超出侧柱22顶部的部分。通过这种方式，第一分体1能够稳固地连接到底部的柱体32上，形成一个连续且坚固的结构链。插入柱12的底部与侧柱22的顶部相互接触，这种接触不仅提供了物理连接，还通过可能的摩擦力帮助抵抗外力。

所述柱体32之上设置有均匀分布的水囊31，所述水囊31通过空压机控制。

所述第二定位柱21的顶部高度超过柱体32超出侧柱22部分的顶部，所述第一定位柱11的长度大于第一分体1的高度。这样的长度设置，在将第一分体1装配在第二分体2之上时，可以保证第一定位柱11和第二定位柱21最先装配在一起，并且通过第一定位柱11和第二定位柱21之间的配合，进一步确定插入柱12和柱体32之间的配合，可以实现通过一个定位桩可以实现多个对接处的同时对应和装配的效果。这种设计使得第一分体1的安装和拆卸变得更为方便。在制造、运输和维修过程中，这种模块化的设计大大降低了成本和复杂性。第一分体1的设计允许它在各种环境条件下保持稳定。无论是平静的海面还是恶劣的风浪条件下，这种结构都能保证导管架的整体稳定性。

所述第二定位柱21的顶部设置有悬挂绳211，所述悬挂绳211的底部设置有触碰球212，所述第二定位柱21内侧与触碰球212等深处设置有环形突触215，所述环形突触215的内径大于触碰球212的直径。悬挂绳211与触碰球212：悬挂绳211的底部设置有触碰球212，这个触碰球212的设计目的是为了检测第二分体2的装配是否准确。当第二分体2处于正确的位置时，触碰球212会垂直于地面，与环形突触215之间留有一定的间隙。环形突触215：它位于第二定位柱21内侧，与触碰球212处于同一深度。其内径特意设计得大于触碰球212的直径，为的是确保当触碰球212偏离垂直位置时，能够与之接触。当第二分体2的装配出现偏差，导致触碰球212不再垂直于地面时，触碰球212会接触到环形突触215。此时，二者之间形成了一个物理上的“回路”。通过这种接触，可以触发一个外部警报系统。所述环形突触215的内部设置有至少三个以上的接触端子216，所述悬挂绳211的顶部设置有与接触端子216数量相同的信号发射器217。当触碰球212往其中一个接触端子216的方向偏离时，触碰球212和该方向的接触端子216连接使得与该接触端子216、触碰球212以及该对应的信号发射器217三者之间形成一个回路，从而使得对应信号发射器217发出警报信号，该警报不仅提醒该导管架存在倾斜，并且知道往哪个方向倾斜。当知道往哪个方向倾斜时，可以进一步根据倾斜的方向调整该对应方向上气囊键213中的气压，使得气囊键213充气或者放弃，进一步调整其倾斜角度，形成一个完整的控制系统。

所述第一定位柱11的内壁上设置有与第二键槽214数量相同的第一键槽111。所述气囊键213为单个控制。为了进一步增强第一分体1与第二分体2的连接稳固性，第一定位柱11的内壁上设置有与第二键槽214数量相同的第一键槽111。这种设计允许第一键槽111与第二键槽214相匹配，从而在两个分体之间提供更加稳定的连接。此外，气囊键213为单个控制。这意味着每个气囊键213都是独立操作的，可以根据实际需求单独充气或放气，从而更加灵活地调整第一定位柱11和第二定位柱21对应各个侧柱22方位的摩擦力，调整下放速度。这种设计提高了操作的便捷性和响应速度，使得在复杂多变的海上环境中能够快速、准确地调整导管架的位置。第一键槽111：设置在第一定位柱11的内壁上，与第二键槽214相匹配，所述第一键槽111的底部设置有渐宽开口112，可以使得第一键槽111在和气囊键213进行装配时存在一定的容错空间，可以跟方便安装。这种设计通过物理方式加强了两个分体之间的连接，进一步提高了整个导管架的稳定性。单个控制的气囊键213：这种设计允许操作人员根据实际情况快速、独立地调整每个气囊键213的状态，提高了操作的便捷性和效率。单个控制的设计还降低了因多个气囊键213同时操作可能产生的错误或混淆。

请参阅图13，所述水囊31充水后鼓出的大小由上至下逐渐变大，或者所述水囊31充水后鼓出的大小由上至下逐渐变小。对于水囊31充水后鼓出的大小由上至下逐渐变大这样的设置，使得第二分体2穿设与柱体32之上时刚开始时的摩擦力较小，水囊31鼓出部分的粗糙表面与侧柱22的内侧之间接触面积较小，产生的摩擦力较小，但是当第二分体2逐渐向下装配时，水囊31鼓出部分的粗糙表面与侧柱22的内侧之间接触面积逐渐变大，摩擦力越来越大，适用与开始时需要较快的装配速度，之后的装配速度逐渐降低的装配方式，可以防止第二分体2由于下放速度过快从而底部与海床碰撞，从而损坏第二分体2。对于水囊31充水后鼓出的大小由上至下逐渐变小的设置，在开始时其摩擦力较大，可以更有利于第二分体2和柱体32之间的定位，当定位完成之后可以加快下放速度，下放时的摩擦力逐渐变小，更有利于装配。此外由于该导管架安装在海底，此时海底的压强较大，气囊在此处更容易被海底的压强所挤压，难以产生鼓出的效果，因此选用水囊31，水囊31可以更好的抵消一部分海底的压强，从而更好的鼓出，与穿设于其上的第二分体2的侧柱22内侧更容易产生较大的摩擦，从控制其下放速度的快慢。

工作原理: 在安装该导管架时，首先将柱体32固定安装在海底，然后将第二分体2通过侧柱22穿设于柱体32之上，在穿设的过程中需要控制第二分体2下放的速度，若第二分体2的下放速度过快，此时通过往水囊31之中注入一定量的水，使得水囊31变大，充满柱体32和侧柱22之间的空隙，增大柱体32和侧柱22之间的摩擦力，减缓第二分体2的下放速度。当第二分体2安装完毕之后，需要将第一分体1装配在第二分体2之上。在第一定位柱11装配在第二定位柱21上的之后，依旧需要控制第一分体1的下放速度，若第一分体1的下放速度过快，可以往气囊键213中充入一定量的气体，使得第一定位柱11和第二定位柱21之间的摩擦力变大，从而放缓第一分体1的下放速度。

在将第二分体2装配在底桩3之上时，由于在海上这种复杂环境，所以需要保证其安装的准确性，确保其垂直与水平面。悬挂绳211上的触碰球212始终垂直与地面，当第二分体2的装配有偏差时，触碰球212就会接触到旁边的环形突触215，此时二者之间就会形成一个回路，外界的警报就会想起，提示目前第二分体2没有完全垂直与水平面。

最后将第一分体1装配在第二分体2之上，在将第一分体1装配在第二分体2之上时，由于第二定位柱21高出柱体32超出侧柱22部分的顶部，所以先将第一分体1的第一定位柱11与第二定位柱21装配在一起之后，此时第一分体1和第二分体2在竖直方向的位置就已经固定，此时吊装将第一分体1缓慢放下，在放在的过程中通过旋转使得插入柱12和柱体32相互对应，当旋转到一定的角度之后，二者即对应，这时继续缓慢放下第一分体1，使得第一分体1和第二分体2装配在一起。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种分体式导管架，包括第一分体（1）、第二分体（2）和底桩（3），所述底桩（3）包括有柱体（32），所述柱体（32）固定安装在海底，所述柱体（32）的数量至少为三个，其特征在于：所述第二分体（2）包括有侧柱（22）、底部支撑柱（23）和第二定位柱（21），所述侧柱（22）的数量与柱体（32）的数量相同，所述侧柱（22）穿设与柱体（32）上，所述柱体（32）的上部超出侧柱（22）的顶部，所述侧柱（22）的底部通过底部支撑柱（23）连接在一起，所述底部支撑柱（23）的交点处设置有垂直向上的第二定位柱（21），所述第二定位柱（21）为中空结构，所述第二定位柱（21）的外侧设置有至少三个并且均匀环形分布的第二键槽（214），所述第二键槽（214）之中至少设置有一个气囊键（213），所述第二定位柱（21）以及侧柱（22）上装配有第一分体（1），所述柱体（32）的外周长小于侧柱（22）的内周长，二者之间为间隙配合。

2.根据权利要求1所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述第一分体（1）包括有第一定位柱（11）和插入柱（12），所述第一定位柱（11）的内周长大于第二定位柱（21）的外周长，所述插入柱（12）穿插在柱体（32）超出侧柱（22）顶部的部分，所述插入柱（12）的底部与侧柱（22）的顶部相互接触。

3.根据权利要求1所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述柱体（32）之上设置有均匀分布的水囊（31），所述水囊（31）通过空压机控制。

4.根据权利要求2所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述第二定位柱（21）的顶部高度超过柱体（32）超出侧柱（22）部分的顶部，所述第一定位柱（11）的长度大于第一分体（1）的高度。

5.根据权利要求1所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述第二定位柱（21）的顶部设置有悬挂绳（211），所述悬挂绳（211）的底部设置有触碰球（212），所述第二定位柱（21）内侧与触碰球（212）等深处设置有环形突触（215），所述环形突触（215）的内径大于触碰球（212）的直径。

6.根据权利要求2所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述第一定位柱（11）的内壁上设置有与第二键槽（214）数量相同的第一键槽（111），所述第一键槽（111）的底部设置有渐宽开口（112）。

7.根据权利要求1所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述气囊键（213）为单个控制。

8.根据权利要求5所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述环形突触（215）的内部设置有至少三个以上的接触端子（216），所述悬挂绳（211）的顶部设置有与接触端子（216）数量相同的信号发射器（217），所述信号发射器（217）与对应的接触端子（216）相互联通。

9.根据权利要求3所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述水囊（31）充水后鼓出的大小由上至下逐渐变大。

10.根据权利要求3所述的一种分体式导管架，其特征在于：所述水囊（31）充水后鼓出的大小由上至下逐渐变小。