CN117885857A - 一种多功能海上风电运维母船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能海上风电运维母船，包括主船体、修缆平台、波浪补偿栈桥、海缆设备、起重机、四锚定位系统及DP定位系统。修缆平台搭设在主甲板的左舷前部至左舷后部；波浪补偿栈桥包括基座筒体、回转底座、栈桥主体、着陆锥、仰俯油缸和着陆锥支撑架；海缆设备包括依次安装在主甲板的船舯后部至船舯艉部的电缆转盘、排缆退扭装置、船用导缆装置、前井字导缆装置、10T履带式布缆机、后井字导缆装置和艉部线缆入水槽；起重机安装在主甲板的右舷后部；四锚定位系统包括两台前定位锚机和两台后定位锚机；DP定位系统包括两个艏侧推进器和两个船艉推进器。本发明集风机和海缆运维为一体，能适用恶劣海况下人员货物的安全高效的转运。

Description

一种多功能海上风电运维母船

技术领域

本发明涉及一种多功能海上风电运维母船。

背景技术

近年来海上风电产业发展迅猛，但是配置有波浪补栈桥、海缆敷设及修复设备、起重机、四锚定位和DP定位系统的专业风电运维船发展缓慢，此类船型较少。目前的风场主流配置风电运维船主要有两种，第一种为小型运维船，一般为单体钢制运维船或双体铝合金运维船等，通过船艏直接顶靠风机的桩腿上的登艇架实现人员登乘；该种运维船船型小，经济性好，正常海况下基本满足风机运维检修需求，但可提供的人员生活居住以及对恶劣海况的适应能力相对较弱。第二种为运维母船，主要配备波浪补偿栈桥、运维子艇以及起重机等，满足人员海上生活居住及物资转运，能够适应恶劣海况下人员登乘风机的需求，但不能承担海底电缆的运维与检测抢修、海底电缆布缆及埋设等工作。随着海上风场规模越来越大，风机数量和海缆数量的不断增加，具备恶劣海况下风机检修和海底电缆抢修与敷设功能的多功能运维船将更加适应于未来海上风电运维领域的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种多功能海上风电运维母船，它集风机和海缆运维为一体，能适用恶劣海况下人员货物的安全高效的转运。

本发明的目的是这样实现的：一种多功能海上风电运维母船，包括主船体、修缆平台、波浪补偿栈桥、海缆设备、起重机、四锚定位系统及DP定位系统；

所述修缆平台搭设在所述主船体的主甲板的左舷前部至左舷后部；

所述波浪补偿栈桥包括基座筒体、回转底座、栈桥主体、着陆锥、仰俯油缸和着陆锥支撑架；其中，所述基座筒体固定在所述主甲板的左舷前部并穿过修缆平台；所述回转底座通过回转机构安装在基座筒体上；所述栈桥主体包括固定桥段和伸缩桥段；所述固定桥段的后端与所述回转底座的前端铰接，该固定桥段的桥面两侧各自设置一条滚道；所述伸缩桥段通过两个前滚轮和两个后滚轮安装在固定桥段的两条滚道上，并且该伸缩桥段通过伸缩机构与固定桥段连接；所述着陆锥安装在伸缩桥段的前端下部；所述仰俯油缸的缸体后端铰接在所述回转底座的顶面上，该仰俯油缸的伸缩杆的端头铰接在所述固定桥段的后部底面上；所述着陆锥支撑架固定在所述主甲板的右舷前部，在伸缩桥段未伸出前使着陆锥搁置在着陆锥支撑架的顶面上；

所述海缆设备包括依次安装在主甲板的船舯后部至船舯艉部的电缆转盘、排缆退扭装置、船用导缆装置、前井字导缆装置、10T履带式布缆机、后井字导缆装置和艉部线缆入水槽；

所述起重机安装在所述主甲板的右舷后部；

所述四锚定位系统包括两台一一对应地安装在主甲板的船艏左、右舷的前定位锚机和两台一一对应地安装在主甲板的船艉左、右舷的后定位锚机；

所述DP定位系统包括两个设在所述主船体的艏部推进器舱内的艏侧推进器和两个设在主船体的艉部的船艉推进器。

上述的多功能海上风电运维母船，其中，所述电缆转盘安装在所述主甲板的船舯中部，该电缆转盘包括转盘本体、转盘承重机构、辅助支承机构、转动驱动机构和转盘锁紧机构；所述转盘本体包括转盘台板、固定在转盘台板的顶面中心的内围栏和与内围栏同轴地固定在转盘台板的顶面上的外围栏；所述转盘承重机构包括固定在所述主甲板上的底架、安装在底架上的联接圈和安装在联接圈上的转盘回转轴承，该转盘回转轴承的外圈同轴地连接在所述转盘台板的底面上；所述辅助支承机构包括同轴地安装在所述联接圈的外围的底架上的圆形承重轨道和若干个沿圆周均布地固定在所述转盘台板的底面上并安装在承重轨道上的滚轮；所述转动驱动机构包括固定在所述转盘台板的外周面上的转盘链条、两个中心对称地安装在所述转盘台板的外围的底架上的转盘驱动电机和两个一一对应地安装在两个转盘驱动电机上并与转盘链条啮合的电机链轮；所述转盘锁紧机构包括若干沿圆周均布地安装在承重轨道外围的底架上的锚固锁紧装置。

上述的多功能海上风电运维母船，其中，每个所述滚轮为双滚轮结构；每个所述转盘驱动电机均通过滑座安装在所述底架上。

上述的多功能海上风电运维母船，其中，所述排缆退扭装置包括平台装置、排线臂、托轮装置、3T履带式牵引机和出缆排线架；所述平台装置包括固定在主甲板上的平台支架和固定在平台支架上的平台；所述排线臂呈劣弧弓形并且后端底座通过排线臂回转机构安装在所述平台的顶面中部，该排线臂的前端伸到所述电缆转盘的上方；所述排线臂回转机构包括安装在所述平台上的回转支承座、固定在回转支承座上的大齿轮、安装在排线臂的后端底座上的电机和安装在电机上并与大齿轮啮合的小齿轮；所述托轮装置包括设在平台支架前方的滑轨支撑架、安装在滑轨支撑架的顶部的圆弧形滑轨、通过托轮支架安装在所述排线臂的中部底面上并可在滑轨上移动的托轮；所述3T履带块式牵引机设在所述排线臂的中部；所述出缆排线架的后端固定在主甲板上，该出缆排线架呈象鼻形且前端伸入所述平台支架内后固定在所述平台的底面中部。

上述的多功能海上风电运维母船，其中，所述出缆排线架和排线臂各自包括横截面呈矩形的框架、多组间隔地安装在框架的顶部和底部的水平托辊和多组间隔地安装在框架的两侧部的垂直托辊。

上述的多功能海上风电运维母船，其中，所述修缆平台上设有弧形海缆通道，沿海缆通道的前端至后端依次设置前海缆入水槽、前弧形导缆装置、前海缆锁紧装置、前井字导缆装置、海缆接头制作房、后井字导缆装置、后海缆锁紧装置、后弧形导缆装置和后海缆入水槽。

上述的多功能海上风电运维母船，其中，所述运维母船还包括设在所述主甲板的中部至艏部的生活楼和设在生活楼的楼顶的驾驶室。

本发明的多功能海上风电运维母船具有以下特点：

1)母船上安装有波浪补偿栈桥，该栈桥具有俯仰、回转及伸缩功能，可实现恶劣海况下海上风电运维人员安全登乘风机，并通过着陆锥搭载在风机平台上；

2)母船上配备成套的海缆维修设备，可实现海缆打捞、海缆接头制作、海缆敷设功能，实现海缆维修作业；

3)具有航速高、稳定性好、作业窗口期长、装货量大、作业效率高、能适用恶劣海况、人员货物转运效率高且安全性高的优点。

附图说明

图1是本发明的多功能海上风电运维母船的侧视图；

图2是本发明的多功能海上风电运维母船的俯视图；

图3a是本发明的运维母船中的波浪补偿栈桥的结构示意图(搁置状态)；

图3b是本发明的运维母船中的波浪补偿栈桥的结构示意图(作业状态)；

图4a是本发明的多功能海上风电运维母船中的修缆平台的平面图；

图4b是本发明的多功能海上风电运维母船中的修缆平台的侧面图；

图5a是本发明的多功能海上风电运维母船中的海缆设备的侧视图；

图5b是图5a的俯视图；

图6a是本发明的多功能海上风电运维母船中的电缆转盘的侧视图；

图6b是图6a的俯视图；

图7a是本发明的多功能海上风电运维母船中的排缆退扭装置的侧视图；

图7b是图7a的俯视图；

图7c是图7a的左侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图7c，本发明的多功能海上风电运维母船，包括主船体10、修缆平台20、波浪补偿栈桥30、海缆设备40、起重机50、四锚定位系统、DP定位系统、生活楼80和驾驶室90。

修缆平台200搭设在主船体10的主甲板100的左舷前部至左舷后部；修缆平台20上设有弧形海缆通道，沿海缆通道的前端至后端依次设置前海缆入水槽24a、前弧形导缆装置23a、前海缆锁紧装置22a、前井字导缆装置21a、海缆接头制作房200、后井字导缆装置21b、后海缆锁紧装置22b、后弧形导缆装置23b和后海缆入水槽24b；海缆接头制作房200提供海缆接头制作空间。

修缆平台20能实现海缆打捞、海缆接头制作及海缆维修作业。

波浪补偿栈桥30包括基座筒体31、回转底座32、栈桥主体33、仰俯油缸34、着陆锥35和着陆锥支撑架36；其中，基座筒体31固定在主甲板100的左舷前部并穿过修缆平台20；回转底座32通过回转机构安装在基座筒体31上；栈桥主体33包括固定桥段和伸缩桥段；固定桥段的后端与回转底座32的前端铰接，该固定桥段的桥面两侧各自设置一条滚道；伸缩桥段通过两个前滚轮和两个后滚轮安装在固定桥段的两条滚道上，并且该伸缩桥段通过伸缩机构与固定桥段连接；仰俯油缸34的缸体后端铰接在回转底座32的顶面上，该仰俯油缸34的伸缩杆的端头铰接在固定桥段的后部底面上；着陆锥35安装在伸缩桥段的前端下部；着陆锥支撑架36固定在主甲板的右舷前部，在伸缩桥段未伸出前使着陆锥35搁置在着陆锥支撑架36的顶面上。

波浪补偿栈桥30通过设置回转机构驱动栈桥主体33进行200°旋转，实现船体甲板至风机平台的全方位登乘；通过仰俯油缸34调节栈桥主体33的俯仰角度±20°，消除因海浪影响导致的栈桥主体33前端的垂直运动幅度；还通过设置伸缩机构调节栈桥主体300的长度，能够满足船舶与风机之间不同距离的使用要求，提高工作人员上下栈桥主体的安全性和效率；通过着陆锥35搭载在风机平台300上，实现船舶与风机平台300的连接，以满足人员通行。甲板至栈桥操作平台采用步斜梯或旋转梯的方式，栈桥主体向舷侧倾斜搁置在着陆锥支撑架36上。

海缆设备包括依次安装在主甲板100的船舯后部至船舯艉部的电缆转盘41、排缆退扭装置42、船用导缆装置43、前井字导缆装置44、10T履带式布缆机45、后井字导缆装置46和艉部线缆入水槽47。

电缆转盘41安装在主甲板100的船舯中部，该电缆转盘41包括转盘本体、转盘承重机构、辅助支承机构、转动驱动机构和转盘锁紧机构；其中，

转盘本体包括转盘台板410、固定在转盘台板410的顶面中心的内围栏41a和与内围栏41a同轴地固定在转盘台板410的顶面上的外围栏41b；内围栏41a的高度与外围栏41b的高度相同，内围栏41a与外围栏41b之间构成储缆空间；内围栏41a采用无缝钢管制作，光滑、圆整、不会损伤海缆；外围栏41b的竖杆采用方钢，外围栏41b的横杆采用圆管并插在竖杆的侧面上开设的穿孔中。

转盘承重机构包括固定在主甲板100上的底架412、安装在底架412上的联接圈413和安装在联接圈413上的转盘回转轴承414，该转盘回转轴承414的外圈同轴地连接在转盘台板410的底面上；底架412由型钢焊接而成，具有调平功能；转盘回转轴承414能承受少量载荷，并能保证转盘台板410的定心，还能有助于电缆转盘41的驱动；

辅助支承机构包括同轴地安装在联接圈413的外围的底架412上的圆形承重轨道415和十个沿圆周均布地固定在转盘台板410的底面上并安装在承重轨道415上的滚轮416，每个滚轮416为双滚轮结构；辅助支承机构可实现滚轮416与承重轨道415的多点结合，降低了每个滚轮416的承载压力；另外双滚轮的摆动还具有自动调心功能，从而缓解了滚轮416对承重轨道415的瞬间冲击，从根本上降低了滚轮416的工作强度，减少了承重轨道415变形的几率；

转动驱动机构能实现电缆转盘41的转动，转动驱动机构包括固定在转盘台板410的外周面上的转盘链条417a、两个中心对称地安装在转盘台板410的外围的底架412上的转盘驱动电机418和两个一一对应地安装在两个转盘驱动电机418上并与转盘链条417a啮合的电机链轮417b；每个转盘驱动电机418均通过滑座418A安装在底架412上；转动驱动机构正常使用时，滑座418A固定，当出现故障时，滑座418A可方便快速将转动驱动机构移开，使电机链轮417b与转盘链条417a的啮合脱开，不影响转盘本体正常使用。

转盘锁紧机构包括若干沿圆周均布地安装在承重轨道415外围的底架412上的锚固锁紧装置419。

排缆退扭装置42包括平台装置、排线臂422、托轮装置、3T履带式牵引机428和出缆排线架429；其中，

平台装置包括固定在主甲板100上的平台支架420和固定在平台支架420上的平台421；

排线臂422呈劣弧弓形并且后端底座通过排线臂回转机构安装在平台421的顶面中部，该排线臂422的前端伸到电缆转盘41的上方；排线臂422通过排线臂回转机构实现左右摆动，方便电缆转盘41出缆时的排线和导缆；

排线臂回转机构包括安装在平台421上的回转支承座423、固定在回转支承座423上的大齿轮424a、安装在排线臂422的后端底座上的电机425和安装在电机425上并与大齿轮424a啮合的小齿轮424b；

托轮装置包括设在平台支架420前方的滑轨支撑架426A、安装在滑轨支撑架426A的顶部的圆弧形滑轨426、通过托轮支架427A安装在排线臂422的中部底面上并可在滑轨426上移动的托轮427；

3T履带式牵引机428设在排线臂422的中部；

出缆排线架429的后端固定在主甲板100上，该出缆排线架429呈象鼻形且前端伸入平台支架420内后固定在平台421的底面中部。

排线臂422和出缆排线架429各自包括横截面呈矩形的框架、多组间隔地安装在框架的顶部和底部的水平托辊和多组间隔地安装在框架的两侧部的垂直托辊。

在非工作条件下，采用锚固锁紧装置419防止电缆转盘41旋转；采用对称防风绳对排缆退扭装置42中的排线臂422与主甲板100加强固定。在电缆转盘41和排缆退扭装置42工作前必须提前松开固定装置。

海缆设备主要用于将电缆转盘41内的大规格、大长度的海缆经过排缆退扭装置42、3T履带块式牵引机428、船用导缆装置43、前井字导缆装置44、10T履带式布缆机45、后井字导缆装置46和艉部线缆入水槽47敷设至海床上，实现海缆敷设功能；电缆转盘41的转速与海缆铺设设备的速度匹配。排缆退扭装置42能够通过自身的高度，把电缆转盘41内的海缆抽到一定的高度，靠电缆自身的重力释放盘绕时产生的扭力，再通过排线臂422中的水平托辊和垂直托辊的限制和出缆排线架429中的水平托辊和垂直托辊的限制，并通过3T履带式牵引机428的牵引，使电缆铺设过程更加可控，显著降低了海缆铺设过程的作业风险。

海缆设备的电气控系统由西门子可编程PLC和一个触摸屏来统一管理，收放线转速和排线速度可调。触摸屏主要作为人机对话的窗口来实现收排线架操作工人的人机对话，在触摸屏上可以设定：排线节距、收放线速度。电机采用船用交流变频电机，变频器采用丹佛斯系列，低压电气元件采用施耐德产品。同时配置遥控器进行远程操作。

起重机50安装在主甲板100的右舷后部。

四锚定位系统包括两台一一对应地安装在主甲板100的船艏左、右舷的前定位锚机60A和两台一一对应地安装在主甲板100的船艉左、右舷的后定位锚机60B。DP定位系统包括两个设在主船体10的艏部推进器舱70内的艏侧推进器7A和两个设在主船体10的艉部的船艉推进器7B，确保了母船航行的动力需求，提高了母船在海上航行的效率，保障母船的航行和动力定位功能。

四锚定位系统可在浅海非恶劣海况下电缆维修时使用，此时可以不用DP定位系统，节约船舶的能耗，节约用户成本。海况恶劣时，四锚定位系统可以根据波浪的方向调整推进器的方向，依靠推进器的推力去对抗各个方向的波浪力，从而实现动力定位功能。波浪补偿栈桥30可以通过四锚定位系统对抗波浪，从而实现在恶劣海况下的人员和货物运输功能，提高运维的稳定性和可靠性。

生活楼80设在主甲板100的中部至艏部。生活楼80包括在竖直方向上间隔设置的多层甲板，实现满足60～120人左右的人员起居工作需求。

驾驶室90设在生活楼80的楼顶，驾驶室90在360°方向都有玻璃窗，使驾驶员的视野无遮挡。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (7)

1.一种多功能海上风电运维母船，包括主船体、修缆平台、波浪补偿栈桥、海缆设备、起重机、四锚定位系统及DP定位系统，其特征在于，

所述修缆平台搭设在所述主船体的主甲板的左舷前部至左舷后部；

所述波浪补偿栈桥包括基座筒体、回转底座、栈桥主体、着陆锥、仰俯油缸和着陆锥支撑架；其中，所述基座筒体固定在所述主甲板的左舷前部并穿过修缆平台；所述回转底座通过回转机构安装在基座筒体上；所述栈桥主体包括固定桥段和伸缩桥段；所述固定桥段的后端与所述回转底座的前端铰接，该固定桥段的桥面两侧各自设置一条滚道；所述伸缩桥段通过两个前滚轮和两个后滚轮安装在固定桥段的两条滚道上，并且该伸缩桥段通过伸缩机构与固定桥段连接；所述着陆锥安装在伸缩桥段的前端下部；所述仰俯油缸的缸体后端铰接在所述回转底座的顶面上，该仰俯油缸的伸缩杆的端头铰接在所述固定桥段的后部底面上；所述着陆锥支撑架固定在所述主甲板的右舷前部，在伸缩桥段未伸出前使着陆锥搁置在着陆锥支撑架的顶面上；

所述海缆设备包括依次安装在主甲板的船舯后部至船舯艉部的电缆转盘、排缆退扭装置、船用导缆装置、前井字导缆装置、10T履带式布缆机、后井字导缆装置和艉部线缆入水槽；

所述起重机安装在所述主甲板的右舷后部；

所述四锚定位系统包括两台一一对应地安装在主甲板的船艏左、右舷的前定位锚机和两台一一对应地安装在主甲板的船艉左、右舷的后定位锚机；

所述DP定位系统包括两个设在所述主船体的艏部推进器舱内的艏侧推进器和两个设在主船体的艉部的船艉推进器。

2.根据权利要求1所述的多功能海上风电运维母船，其特征在于，所述电缆转盘安装在所述主甲板的船舯中部，该电缆转盘包括转盘本体、转盘承重机构、辅助支承机构、转动驱动机构和转盘锁紧机构；所述转盘本体包括转盘台板、固定在转盘台板的顶面中心的内围栏和与内围栏同轴地固定在转盘台板的顶面上的外围栏；所述转盘承重机构包括固定在所述主甲板上的底架、安装在底架上的联接圈和安装在联接圈上的转盘回转轴承，该转盘回转轴承的外圈同轴地连接在所述转盘台板的底面上；所述辅助支承机构包括同轴地安装在所述联接圈的外围的底架上的圆形承重轨道和若干个沿圆周均布地固定在所述转盘台板的底面上并安装在承重轨道上的滚轮；所述转动驱动机构包括固定在所述转盘台板的外周面上的转盘链条、两个中心对称地安装在所述转盘台板的外围的底架上的转盘驱动电机和两个一一对应地安装在两个转盘驱动电机上并与转盘链条啮合的电机链轮；所述转盘锁紧机构包括若干沿圆周均布地安装在承重轨道外围的底架上的锚固锁紧装置。

3.根据权利要求2所述的多功能海上风电运维母船，其特征在于，每个所述滚轮为双滚轮结构；每个所述转盘驱动电机均通过滑座安装在所述底架上。

4.根据权利要求1所述的多功能海上风电运维母船，其特征在于，所述排缆退扭装置包括平台装置、排线臂、托轮装置、3T履带式牵引机和出缆排线架；所述平台装置包括固定在主甲板上的平台支架和固定在平台支架上的平台；所述排线臂呈劣弧弓形并且后端底座通过排线臂回转机构安装在所述平台的顶面中部，该排线臂的前端伸到所述电缆转盘的上方；所述排线臂回转机构包括安装在所述平台上的回转支承座、固定在回转支承座上的大齿轮、安装在排线臂的后端底座上的电机和安装在电机上并与大齿轮啮合的小齿轮；所述托轮装置包括设在平台支架前方的滑轨支撑架、安装在滑轨支撑架的顶部的圆弧形滑轨、通过托轮支架安装在所述排线臂的中部底面上并可在滑轨上移动的托轮；所述3T履带块式牵引机设在所述排线臂的中部；所述出缆排线架的后端固定在主甲板上，该出缆排线架呈象鼻形且前端伸入所述平台支架内后固定在所述平台的底面中部。

5.根据权利要求4所述的多功能海上风电运维母船，其特征在于，所述出缆排线架和排线臂各自包括横截面呈矩形的框架、多组间隔地安装在框架的顶部和底部的水平托辊和多组间隔地安装在框架的两侧部的垂直托辊。

6.根据权利要求1所述的多功能海上风电运维母船，其特征在于，所述修缆平台上设有弧形海缆通道，沿海缆通道的前端至后端依次设置前海缆入水槽、前弧形导缆装置、前海缆锁紧装置、前井字导缆装置、海缆接头制作房、后井字导缆装置、后海缆锁紧装置、后弧形导缆装置和后海缆入水槽。

7.根据权利要求1所述的多功能海上风电运维母船，其特征在于，所述运维母船还包括设在所述主甲板的中部至艏部的生活楼和设在生活楼的楼顶的驾驶室。