CN214939976U - 一种多功能自升式海上风电施工平台 - Google Patents

一种多功能自升式海上风电施工平台 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种多功能自升式海上风电施工平台，包括平台主体、主吊机、辅助吊机、四个导管架桩脚抱桩器、单桩抱桩器、锚泊系统和发电机。在平台主体的左、右舷中后部一一对应地且对称地开设一个贯穿型深的左、右舷凹槽；在平台主体的艉端中部开设一个圆弧槽，并沿圆弧槽的左侧和右侧一一对应地向后延伸一左、右飘台，使左、右飘台与平台主体的艉端面构成左、右缺口；两个导管架桩脚抱桩器均安装在主甲板上并对着左、右舷凹槽，另外两个导管架桩脚抱桩器一一对应地安装在左、右飘台上并对着左、右缺口；单桩抱桩器在两个安装在左、右飘台上的导管架桩脚抱桩器拆除后安装在主甲板的艉部并对着圆弧槽。本实用新型能实现六大作业功能且造价低。

Description

一种多功能自升式海上风电施工平台
技术领域
本实用新型涉及一种多功能自升式海上风电施工平台。
背景技术
现有的海上风电安装船船普遍较大、总吨位重，需要配置复杂的液压系统、大量的液压管路和能力强劲的液压油缸或故障较高的齿条抬升机构，使用成本费用高昂，功能单一，主要作为风机安装施工平台和单桩稳桩平台，由于平台主体的主甲板连贯，船宽远远超过导管架桩脚的最大中心距，且均未安装导管架桩脚抱桩器，因此现有海上风电安装船不具备导管架定位施工功能。目前导管架基础施工主要采用浮式平台作业，这种浮式平台存在以下问题：
一、受风浪流影响较大，可作业天数远远少于固定式稳桩平台。
二、成本费用高昂，浮式稳桩平台需要由大型起重船、浮式平台、锚艇和交通船等配合进行施工，其中大型起重船的租赁费尤其昂贵。
三、施工作业程序复杂、周期长，采用浮式平台作业需要进行多次移船，每次移船只能完成一根导管架的桩脚沉桩施工，三根或四根导管架的桩脚需要多次移船定位施工；由于大型起重船的总吨大，锚泊系统复杂，抛锚缆绳长，抛锚数量多，抛锚重量大，因此移船需要耗费大量的时间，大大降低施工效率。
四、需要单独制作浮式平台，每个海上风电项目需要制作多个浮式平台配套不同的基础施工使用，大大增加了项目的成本费用，且每个项目导管架的桩脚中心距不同，浮式平台难以实现重复利用，存在资源浪费问题。
五、目前的稳桩平台的海上搭建方法是：先将1000t重的稳桩平台及四根平台桩腿放置在驳船甲板上运到海上施工现场，接着利用大型起重船将稳桩平台起吊至施工位置下降至海床上，并将四根平台桩腿一一对应地穿过稳桩平台上的四个平台桩腿孔后插入海床以定位稳桩平台，起重船再次垂直反向吊起稳桩平台离开水面，并利用平台桩腿上的销孔使稳桩平台固定在四根平台桩腿上。这种稳桩平台的搭建方法耗费时间长，成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种多功能自升式海上风电施工平台，它集导管架桩脚施工、单桩稳桩施工、嵌岩桩的嵌岩和复打施工、海上风电安装和运维六大作业功能，并且重量轻、平台主体尺寸小、造价低。
本实用新型的目的是这样实现的：一种多功能自升式海上风电施工平台，包括平台主体、主吊机、辅助吊机、四个导管架桩脚抱桩器、单桩抱桩器、锚泊系统和发电机；其中，
所述平台主体呈矩形立方体并包括平台底板、主甲板和多个通过设在平台底板和主甲板之间的纵横向舱壁分隔成的舱室；所述平台主体的左艏部、右艏部、左舷后部和右舷后部各自设置一个平台桩腿孔，每个平台桩腿孔的孔壁上均设有加强结构，在主甲板上安装四个与四个平台桩腿孔一一对应的固桩室，四个固桩室内各自通过一个环梁升降机构安装一根平台桩腿，每根平台桩腿的底部设有桩靴；
在平台主体的左舷中后部和右舷中后部一一对应地且对称地开设一个贯穿型深的左舷凹槽和右舷凹槽；在平台主体的艉端中部开设一个圆弧槽，并沿圆弧槽的左侧和右侧一一对应地向后延伸一个左飘台和一个右飘台，使左飘台的左侧面与平台主体的艉端面构成一个左缺口，右飘台的右侧面与平台主体的艉端面构成一个右缺口；
所述左舷凹槽与右舷凹槽的间距、左缺口与右缺口的间距、左舷凹槽与左缺口的间距以及右舷凹槽与右缺口的间距至少为导管架的桩脚的最小中心距；
所述主吊机为绕桩式并包括吊机底座和安装在吊机底座内的回转盘上的主吊臂架，所述吊机底座固定在右舷后部的固桩室的顶面上，该吊机底座内的回转盘套在位于右舷后部的平台桩腿上；
所述辅助吊机安装在左舷后部的固桩室的前侧面上部；
两个导管架桩脚抱桩器均安装在主甲板上并一一对应地对着左舷凹槽和右舷凹槽，另外两个导管架桩脚抱桩器一一对应地安装在左飘台和右飘台上并一一对应地对着左缺口和右缺口；
所述单桩抱桩器在两个一一对应地安装在左飘台和右飘台上的导管架桩脚抱桩器拆除后安装在主甲板的艉部并对着艉端中部的圆弧槽；
所述锚泊系统包括两台前锚泊绞车和两台后锚泊绞车，两台前锚泊绞车安装在所述主甲板的前部，两台后锚泊绞车安装在所述主甲板的后部；
所述发电机安装在主甲板的左前部。
上述的多功能自升式海上风电施工平台，其中，所述桩腿上沿长度方向间隔一致地开设多组插销孔，每组插销孔的数量为四个且沿平台桩腿的圆周均布地设置在同一个水平面上；所述环梁升降机构包括高位环梁、低位环梁、四个高位升降油缸、四个低位升降油缸、四个高位插销油缸和四个低位插销油缸；所述高位环梁和低位环梁一上一下地且可滑动地套在所述平台桩腿上；四个高位升降油缸沿桩腿的外围均布地安装在所述固桩室内的主甲板上，并且四个高位升降油缸的活塞杆的顶端均与所述高位环梁铰接；四个低位升降油缸沿平台桩腿的外围均布地固定在平台桩腿孔的加强结构上，并且四个低位升降油缸的活塞杆的顶端均与所述低位环梁铰接；四个高位插销油缸与平台桩腿上的任意一组插销孔一一对应并与四个高位升降油缸错开地径向安装在所述高位环梁的外周面上，四个高位插销油缸的活塞杆上均连接一根插销，并在四个高位插销油缸的活塞杆伸出时一一对应地插入平台桩腿上的一组插销孔；四个低位插销油缸与平台桩腿上的任意一组插销孔一一对应并与四个低位升降油缸错开地径向安装在所述低位环梁的外周面上，四个低位插销油缸的活塞杆上均连接一根插销，并在四个低位插销油缸的活塞杆伸出时一一对应地插入平台桩腿上的一组插销孔。
上述的多功能自升式海上风电施工平台，其中，所述导管架桩脚抱桩器包括结构相同的上层抱桩机构和下层抱桩机构，上层抱桩机构和下层抱桩机构各自包括固定座、主推油缸座、滑动座、一对主推油缸、一对侧推油缸和抱桩机构；所述固定座包括后横梁、前横梁和两组一一对应地连接在后横梁的两边和前横梁的两边之间的连杆；所述主推油缸座的后端铰接在所述固定座的后横梁的中部，该主推油缸座的顶面上设置一对滑轨；所述滑动座安装在主推油缸座的一对滑轨上；一对主推油缸铰接在所述主推油缸座的两侧，该一对主推油缸的活塞杆的端头铰接在所述滑动座的两侧后端；一对侧推油缸一一对应地安装在所述固定座的前横梁的两端，该一对侧推油缸的活塞杆的端头均安装一滚轮并抵顶在所述滑动座的两侧面上；所述抱桩机构包括抱臂底座、左抱臂、右抱臂、前抱臂、一对抱臂油缸、横锁油缸、竖锁油缸和八个抱桩油缸；所述抱臂底座连接在所述滑动座的前端；所述左抱臂的后端和右抱臂的后端一一对应地铰接在抱臂底座的左、右端；所述前抱臂的后端铰接在左抱臂的前端；一对抱臂油缸一一对应地铰接在抱臂底座的左、右端与左、右抱臂的外侧面中部之间；所述横锁油缸铰接在左抱臂的前部外侧面与前抱臂的后部外侧面之间；所述竖锁油缸安装在右抱臂的前端，该竖锁油缸的活塞杆在前抱臂的前端与右抱臂的前端闭合时插入设在前抱臂的前端的销孔中；一个顶推油缸安装在抱臂底座的中部，四个抱桩油缸一一对应地径向安装在左抱臂的后部、中部、前部和前端，两个抱桩油缸径向安装在右抱臂的后部和前部，还有一个抱桩油缸径向安装在前抱臂的中部，相邻的抱桩油缸的夹角均为45°；所述上层抱桩机构的固定座的后横梁的两端与下层抱桩机构的固定座的后横梁的两端各自通过一根后立柱连接；所述上层抱桩机构的固定座的前横梁的两端与下层抱桩机构的固定座的前横梁的两端各自通过一根前立柱连接。
上述的多功能自升式海上风电施工平台，其中，所述吊机底座是底部为方口、顶部为圆口的天圆地方结构。
上述的多功能自升式海上风电施工平台，其中，所述主吊机配制三种工况，即主吊臂架长度为60m，在限制回转区域起重能力为640t，主吊臂架长度为80m，在限制回转区域起重能力为320t，主吊臂架长度为85m，在限制回转区域起重能力为150t。
上述的多功能自升式海上风电施工平台，其中，所述主甲板的后部设有存放嵌岩钻机和液压打桩锤的加强区域，该加强区域的主甲板的厚度大于其他区域的主甲板的壁厚。
上述的多功能自升式海上风电施工平台，其中，所述平台主体的长度为55.0m，宽度为31m，型深为5.5m；所述平台桩腿的外径为φ2.8m，长度为75m；所述左舷凹槽和右舷凹槽的长度均为8m，宽度均为6.5m。
本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台的技术方案具有以下特点：。
1、利用平台桩腿插入海床将平台主体抬离水面，克服海上风浪流对平台施工的影响，离开水面后平台施工中处于静态作业，大大增加了可作业时间。
2、在平台主体的两侧开设凹槽，实现一次定位即可完成三桩或四桩导管架基础的桩脚沉桩施工，大大提高了施工效率和平台的使用率。
3、在平台主体的艉部延伸飘台，作为单桩稳桩和嵌岩施工平台，在平台主体上设置加强区域，可以放置嵌岩钻机和液压打桩锤，兼顾了传统的嵌岩平台和放置嵌岩钻机和液压打桩锤驳船，大大节约了施工成本。
4、将发电机布置在平台主体的主甲板上，且配置火警监测和消防功能的静音发电机，减少施工平台的机舱设备及配套设施，减轻了施工平台的重量，从而增加可变载荷，使主甲板上可以放置600t重物进行抬升作业。
5、绕桩式主吊机配置多种起重工况，60米臂架的640t起重能力可以起吊嵌岩钻机和大型液压打桩锤，80米臂架的320t起重能力可以安装海上风机，88米臂架的150t起重能力可以安装6WM的海上风机。
附图说明
图1是本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台中的平台主体的平面图；
图2是本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台的侧视图；
图3是本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台的俯视图；
图4是本实用新型的施工平台中的环梁升降机构的结构示意图；
图4a是图4种的A-A向视图；
图4b是图4种的B-B向视图；
图5是本实用新型的施工平台的主吊机第一种工况的状态图；
图6是本实用新型的施工平台的主吊机第二种工况的状态图；
图7是本实用新型的施工平台的主吊机第三种工况的状态图；
图8a是本实用新型的导管架桩脚抱桩器的侧视图；
图8b是本实用新型的导管架桩脚抱桩器的俯视图(抱臂合抱状态)；
图8c是本实用新型的导管架桩脚抱桩器的俯视图(抱臂打开状态)；
图8d是本实用新型的导管架桩脚抱桩器的俯视图(主推油缸外伸2m)；
图8e是本实用新型的导管架桩脚抱桩器的俯视图(主推油缸外伸2m左偏4°)；
图8f是本实用新型的导管架桩脚抱桩器的俯视图(主推油缸外伸2m右偏4°)；
图9是本实用新型的施工平台进行桩脚间距为25m的三桩导管架施工时的状态图；
图10是本实用新型的施工平台进行桩脚间距为22m的四桩导管架施工时的状态图；
图11是本实用新型的施工平台进行桩脚间距为25m的四桩导管架施工时的状态图；
图12是本实用新型的施工平台进行桩脚间距为30m的四桩导管架施工时的状态图；
图13是本实用新型的施工平台进行单桩沉桩施工时的状态图；
图14是本实用新型的施工平台进行单桩嵌岩、嵌岩钻机起吊和嵌岩液压锤复打施工时的状态图；
图15是本实用新型的施工平台在安装风机及风机运维时的状态平面图；
图16是本实用新型的施工平台在安装风机及风机运维时的状态立面图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
请参阅图1至图16，本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台，包括平台主体1、主吊机4、辅助吊机5、四个导管架桩脚抱桩器6、单桩抱桩器7、锚泊系统和两台发电机9。
平台主体1呈长度为55.0m、宽度为31m、型深为5.5m的矩形立方体；平台主体1包括平台底板11、主甲板12和多个通过设在平台底板11和主甲板12之间的纵横向舱壁分隔成的舱室；舱室包括压载舱、燃油舱、淡水舱和机舱，机舱设置液压系统、各种泵和其他辅助设备；主甲板12的前部设置生活区14，并在主甲板12的后部设有存放嵌岩钻机和液压打桩锤的加强区域15，该加强区域15的主甲板12的厚度为20mm，其他区域的主甲板12的厚度为14mm。
平台主体1的左艏部、右艏部、左舷后部和右舷后部各自设置一个平台桩腿孔，每个平台桩腿孔的孔壁上均设有加强结构，在主甲板12上安装四个与四个平台桩腿孔一一对应的固桩室13，四个固桩室13内各自通过一个环梁升降机构3安装一根平台桩腿2，每根平台桩腿2的底部设有桩靴2A，平台桩腿2的外径为φ2.8m，长度为75m；桩靴2A的长×宽×高＝6.7m×5.7m×1.4m，面积约为38㎡。
每根平台桩腿2上沿长度方向间隔一致地开设多组插销孔20，每组插销孔20的数量为四个且沿平台桩腿2的圆周均布地设置在同一个水平面上；环梁升降机构3包括高位环梁31、低位环梁32、四个高位升降油缸33、四个低位升降油缸34、四个高位插销油缸35和四个低位插销油缸36；其中，高位环梁31和低位环梁32一上一下地且可滑动地套在平台桩腿2上；四个高位升降油缸33沿平台桩腿2的外围均布地安装在固桩室13内的主甲板12上，并且四个高位升降油缸33的活塞杆的顶端均与高位环梁31铰接；四个低位升降油缸34沿平台桩腿2的外围均布地固定在平台桩腿孔的加强结构上，并且四个低位升降油缸34的活塞杆的顶端均与低位环梁32铰接；四个高位插销油缸35与平台桩腿2上的任意一组插销孔20一一对应并与四个高位升降油缸33错开地径向安装在高位环梁31的外周面上，四个高位插销油缸35的活塞杆上均连接一根插销，并在四个高位插销油缸35的活塞杆伸出时一一对应地插入平台桩腿2上的一组插销孔20；四个低位插销油缸36与平台桩腿2上的任意一组插销孔20一一对应并与四个低位升降油缸34错开地径向安装在低位环梁32的外周面上，四个低位插销油缸36的活塞杆上均连接一根插销，并在四个低位插销油缸36的活塞杆伸出时一一对应地插入平台桩腿2上的一组插销孔20。
施工平台到达海上施工现场后，利用设在四个固桩室13内的环梁升降机构3将四根平台桩腿2插入海床，使平台主体1抬升离开水面。控制每个环梁升降机构3中的四个高位升降油缸33和四个低位升降油缸34同时伸出与缩回动作，并配合四个高位插销油缸35上的插销和四个低位插销油缸36的插销插入和拔出平台桩腿2的插销孔20，可实现平台桩腿2连续升降，进而使平台主体1连续升降。
在平台主体1的左舷中后部和右舷中后部一一对应地且对称地开设一个贯穿型深的左舷凹槽141和右舷凹槽142，左舷凹槽141和右舷凹槽142的长度均为8m，宽度均为6.5m；在平台主体1的艉端中部开设一个圆弧槽143，并沿圆弧槽143的左侧和右侧一一对应地向后延伸一个左飘台151和一个右飘台152，使左飘台152的左侧面与平台主体1的艉端面一个左缺口161，右飘台152的右侧面与平台主体1的艉端面构成一个右缺口162。
左舷凹槽141与右舷凹槽142的间距、左缺口161与右缺口162的间距、左舷凹槽141与左缺口161的间距以及右舷凹槽142与右缺口162的间距至少为导管架的桩脚40的最小中心距；目前海上风电导管架的桩脚40最小中心距为22m，最大为30m，还有25m。
主吊机4为绕桩式并包括吊机底座和安装在吊机底座内的回转盘上的主吊臂架，吊机底座固定在右舷后部的固桩室13的顶面上，该吊机底座天圆地方结构，即底部为方口，顶部为圆口；该吊机底座的回转盘套在位于右舷后部的桩腿2上。主吊机3配置三种工况，即主吊臂架长度为60m，在限制回转区域18吊重640t，臂架长度为80m，在限制回转区域18吊重320t，主吊臂架长度为85m，在限制回转区域18吊重150t。
辅助吊机5安装在左舷后部的固桩室13的前侧面上部。
两个导管架桩脚抱桩器6均安装在主甲板12上并一一对应地对着左舷凹槽141和右舷凹槽142，另外两个导管架桩脚抱桩器6一一对应地安装在左飘台151和右飘台152上并一一对应地对着左缺口161和右缺口162。
导管架桩脚抱桩器6包括结构相同的上层抱桩机构6A和下层抱桩机构6B，上层抱桩机构6A和下层抱桩机构6B各自包括固定座、主推油缸座64、滑动座65、一对主推油缸66、一对侧推油缸67和抱桩机构；其中，固定座包括后横梁61、前横梁62和两组一一对应地连接在后横梁61的两边和前横梁62的两边之间的连杆63；主推油缸座62的后端铰接在固定座的后横梁61的中部，该主推油缸座64的顶面上设置一对滑轨；滑动座65安装在主推油缸座64的一对滑轨上；一对主推油缸66铰接在主推油缸座64的两侧，该一对主推油缸66的活塞杆的端头铰接在滑动座65的两侧后端；一对侧推油缸67一一对应地安装在固定座的前横梁62的两端，该一对侧推油缸67的活塞杆的端头均安装一滚轮并抵顶在滑动座65的两侧面上；抱桩机构包括抱臂底座681、左抱臂682、右抱臂683、前抱臂684、一对抱臂油缸685、横锁油缸686、竖锁油缸687和八个抱桩油缸688；抱臂底座681连接在滑动座65的前端；左抱臂682的后端和右抱臂683的后端一一对应地铰接在抱臂底座681的左、右端；前抱臂684的后端铰接在左抱臂682的前端；一对抱臂油缸685一一对应地铰接在抱臂底座681的左、右端与左抱臂682、右抱臂683的外侧面中部之间；横锁油缸686铰接在左抱臂682的前部外侧面与前抱臂684的后部外侧面之间；竖锁油缸667安装在右抱臂683的前端，该竖锁油缸687的活塞杆在前抱臂664的前端与右抱臂683的前端闭合时插入设在前抱臂684的前端的销孔中；一个顶推油缸安装在抱臂底座681的中部，四个抱桩油缸688一一对应地径向安装在左抱臂682的后部、中部、前部和前端，两个抱桩油缸688径向安装在右抱臂683的后部和前部，还有一个抱桩油缸688径向安装在前抱臂684的中部，相邻的抱桩油缸的夹角均为45°；上层抱桩机构6A的固定座安装在主甲板12上，上层抱桩机构6A的固定座的后横梁62的两端与下层抱桩机构6B的固定座的后横梁62的两端各自通过一根后立柱6D连接；上层抱桩机构6A的固定座的前横梁61的两端与下层抱桩机构6B的固定座的前横梁61的两端各自通过一根前立柱6C连接(见图8a至图8f)。在进行桩脚沉桩施工时，下层抱桩机构6B和下层抱桩机构6B的一对主推油缸66和一对侧推油缸67同步运行以调整抱桩机构的位置进而调整桩脚的坐标位置，通过上层抱桩机构6A和下层抱桩机构6B中的抱桩机构的一对抱臂油缸685、横锁油缸686和竖锁油缸687实现左抱臂62、右抱臂63和前抱臂64的打开和合抱，通过上层抱桩机构6A和下层抱桩机构6B中的十六个抱桩油缸688调整导管架的桩脚在沉桩过程中的垂直度；
单桩抱桩器7在两个一一对应地安装在左飘台151和右飘台152上的导管架桩脚抱桩器6拆除后安装在主甲板12的艉部并对着艉端中部的圆弧槽143；单桩抱桩器7的结构与导管架桩脚抱桩器6的结构相同。
锚泊系统包括两台前锚泊绞车81和两台后锚泊绞车82，两台前锚泊绞车81安装在主甲板12的前部，两台后锚泊绞车82安装在主甲板12的后部。
两台发电机9安装在主甲板12上并位于左前部；该两台发电机9均为设有火警监测及二氧化碳灭火系统于一体的静音发电机；一台为600EKW，另一台为100EKW。将两台发电机布置在主甲板12上，能减少机舱设备和管系统，大大缩小平台的重量，增加平台的可变载荷。
本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台，总体可变载荷为1200t，主甲板12可变载荷为600t，主甲板12可用于放置四个导管架桩脚抱桩器7、嵌岩钻机30、单桩抱桩器6、液压打桩锤和风机机组等施工装备；每个导管架桩脚抱桩器7重约50t，嵌岩钻机重约200t，单桩抱桩器6重约200t，液压打桩锤重约300t，以上设备用于不同的施工项目，不会同时安装在主甲板12上，其他位置的主甲板12可变载荷为600t，主要载荷为压载水、淡水及燃油。
主甲板12的载荷为8.0t/㎡，主甲板12后部存放嵌岩钻机和液压锤的区域10的载荷设计为15t/㎡(见图3)。
为进一步拓展本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台的功能，将主吊机4进行多元化设计，主吊机4有为两个山字型主钩，主吊臂架配置三种工况：
工况1、60米主吊臂架时主吊机的性能参数(见图5)：
主钩1：起重能力：320t(站立状态，静态起升)；
满载工作幅度：11～32m；
最大起升高度96m(甲板面以上76m，甲板面至水平面20m)
主钩2：起重能力：320t(站立状态，静态起升)；
满载工作幅度：11～32m；
最大起升高度96m(甲板面以上76m，甲板面至水平面20m)；
主钩1和主钩2同时起吊：起重能力：640t
满载工作幅度：11～16m；
工作半径为图3所示18受限区域；
最大起升高度96m(甲板面以上76m，甲板面至水平面20m)；
该工况能起吊嵌岩钻机和大型液压锤；
工况2、80米主吊臂架时主吊机的性能参数(见图6)
主钩1：起重能力：320t(站立状态，静态起升)；
满载工作幅度：20～25m；
最大起升高度114m(甲板面以上94m，甲板面至水平面20m)；
主钩2：安全工作负载320t(站立状态，静态起升)；
满载工作幅度：20～25m；
最大起升高度114m(甲板面以上94m，甲板面至水平面20m)；
该工况能安装海上风机；
工况3、88米主吊臂架时主吊机的性能参数(见图7)
主钩1：起重能力：150t(站立状态，静态起升)；
满载工作幅度：22～25m；
最大起升高度123m(甲板面以上103m，甲板面至水平面20m)；
主钩2：起重能力150t(站立状态，静态起升)；
满载工作幅度：22～25m；
最大起升高度123m(甲板面以上103m，甲板面至水平面20m)；
该工况能安装6MW的海上风机。
本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台，根据自带的GPS定位系统进场定位，利用四个环梁升降机构3进行插拔销动作将四根平台桩腿2放下并插入海床，并利用海床面对桩靴2A的反作用力将平台主体1固定在水面以上，在平台主体1离开水面后利用施工平台100的自重对四根平台桩腿2进行轻压载并保压2小时，然后操作施工平台100上的阀门遥控系统调拨压载水至各个与四根平台桩腿2临近的压载舱，加大平台桩腿2的受力从而实现对平台桩腿2的重压载，进一步夯实桩靴2A，以确保施工平台进行起重作业时具备足够的安全系数，并将主吊机4所绕的平台桩腿2重压载至2000t(设计重压2500t，1.2倍安全系数)，施工作业中主吊机4起吊320t构件全回转时监测主吊机4所绕平台桩腿2的最大受力约为1600t，具有1.2倍的安全系数。施工平台重压保压4小时并监测主吊机4所绕的平台桩腿2受力并无变化时，施工平台即可进行安全作业。
进行三桩导管架桩脚施工时(见图9)，装载导管架的桩脚40的驳船200以5米的安全距离抛锚定位于施工平台100的右舷侧，保证最远的桩脚及最近的桩脚均在主吊机4的工作半径之内。主吊机4起吊驳船200上的桩脚40分别插入对准左舷凹槽141的导管架桩脚抱桩器6、对准右舷凹槽142的导管架桩脚抱桩器6和对准圆弧槽143的单桩抱桩器7，通过两个导管架桩脚抱桩器6和一个单桩抱桩器7能一一对应地精确调节三根桩脚40的坐标位置，利用桩脚40的自重插入海床中坐实后脱开主吊机4的吊索具，接着通过两个导管架桩脚抱桩器6和单桩抱桩器7一一对应地调整三根桩脚40的垂直度在3‰以内，主吊机4起吊放置在主甲板12的加强区域15中的液压打桩锤进行桩脚40的沉桩施工并做动态监测，直到三根导管架的桩脚40全部完成沉桩并达到设计底标高(导管架的桩脚的底标高约为水下-10m)，然后利用环梁升降机构3将平台主体1下降至浮态，再拔起四根平台桩腿2离场，三根导管架的桩脚40一次性定位完成施工。
进行四桩导管架桩脚施工时(见图10、图11和图12)，将单桩抱桩器7拆除，在左飘台151和右飘台152上各自安装一个导管架桩脚抱桩器6并一一对应地对着左缺口161和右缺口162，四根导管架的桩脚40的坐标位于左舷凹槽141、右舷凹槽142、左缺口161和右缺口162，主吊机4起吊驳船200上的桩脚分别插入对准左舷凹槽141的导管架桩脚抱桩器6、对准右舷凹槽142的导管架桩脚抱桩器6、对准左缺口161的导管架桩脚抱桩器6和对准右缺口162的导管架桩脚抱桩器6，通过四个导管架桩脚抱桩器6上的主推油缸66和侧推油缸67能一一对应地精确调节四根导管架的桩脚40的坐标位置，利用导管架的桩脚40的自重插入海床中坐实后脱开主吊机4的吊索具，接着通过导管架桩脚抱桩器6中的抱桩油缸688调整桩脚40的垂直度在3‰以内，主吊机4起吊放置在主甲板12上的液压打桩锤进行桩脚沉桩施工并做动态监测，直到四根导管架的桩脚40全部完成沉桩并达到设计底标高。
本实用新型的施工平台进场后一次性定位抬升平台主体1就能完成三桩/四桩导管架的施工，能进行桩脚中心距为25m的海上风电三桩导管架的桩脚沉桩施工，还能进行桩脚中心距为30m、25m和22m的海上风电四桩导管架的桩脚沉桩施工，且导管架的桩脚40在吊桩过程中桩壁与平台主体1之间设有5m的安全距离。在进行三桩/四桩导管架施工过程中无需移位，即可实现沉桩施工，从而能大大提升了导管架基础的作业效率。
本实用新型的施工平台还能作为单桩稳桩平台，用于海上风电单桩基础的沉桩施工。本实用新型的施工平台在平台主体的艉端延伸左、右飘台，左、右飘台上安装有单桩抱桩器7，通过单桩抱桩器7上的纵推油缸和侧推油缸实现单桩50的定位，并通过单桩抱桩器7上的径向顶推油缸实现沉桩施工过程中的稳桩及动态监测，并通过单桩抱桩器7上的抱桩油缸在单桩50的沉降过程中调整单桩50的垂直度，起重能力为640t的主吊机4起吊放置在平台主体1的加强区域15中的液压打桩锤进行单桩50的施打(图13)。
本实用新型的施工平台还能作为嵌岩桩的施工平台进行嵌岩施工和嵌岩桩的复打施工(图14)。由于我国南方的海上风电项目地质岩土层较多且较硬，桩基施工中，液压打桩锤无法一次性施工到设计标高，需再嵌岩后进行二次施打，采用传统的嵌岩施工平台需要制作钢结构平台、定位平台桩腿、液压打桩锤、大型起重船和履带起重机，耗费时间长，成本高昂，因每个海上风电项目嵌岩桩基础形式不同，钢结构平台需要量身定制，存在利用低、资源浪费现象，钢结构平台承载力有限，无法放置大型液压锤。本实用新型的施工平台100根据GPS定位系统进场定位后，通过四个环梁升降机构3与四根平台桩腿2之间同步插拔销即可将平台主体1抬离水面，即可作为嵌岩桩基的施工平台，起重能力为640t的主吊机4先起吊放置在平台主体1的加强区域15中的嵌岩钻机30进行嵌岩桩60的嵌岩施工，然后起吊液压打桩锤进行嵌岩桩60的复打施工。
本实用新型的施工平台还具备海上风电的安装功能，本实用新型的施工平台能携带两台6MW风机，平台主体1的右舷侧安装8000mmX8000mm贝雷架用于组装海上风电的叶片70、机舱和轮毂，其中一片叶片70横放于主甲板12上，另外两片叶片70伸出右舷外对称布置(见图15)，完成风机拼装后，辅助吊机5配合起重能力为320t的主吊机4共同起吊海上风电的塔筒71、机舱72、轮毂和叶片(见图16)，完成风电组装。
本实用新型的施工平台还具备海上风电的固定周期的维护保养、零件更换和故障维修功能，如更换叶片、电机故障维修及齿轮更换保养等，本实用新型的施工平台携带需要更换的风机零件进场，并在四根平台桩腿定位后，即可进行风机的维护保养，功能近似于风机安装(见图16)。
本实用新型的多功能自升式海上风电施工平台，是专门用于海上风电三桩或四桩导管架基础施工的平台，同时兼做嵌岩桩的嵌岩、复打平台、单桩基础施工的稳桩平台、海上风电的风机安装平台和海上风电的运维平台六大功能，该平台具有极高的经济效益，不仅功能最多，同时也是建造成本最低的自升式风电安装船。
以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型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实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (7)

1.一种多功能自升式海上风电施工平台，包括平台主体、主吊机、辅助吊机、四个导管架桩脚抱桩器、单桩抱桩器、锚泊系统和发电机；其特征在于，
所述平台主体呈矩形立方体并包括平台底板、主甲板和多个通过设在平台底板和主甲板之间的纵横向舱壁分隔成的舱室；所述平台主体的左艏部、右艏部、左舷后部和右舷后部各自设置一个平台桩腿孔，每个平台桩腿孔的孔壁上均设有加强结构，在主甲板上安装四个与四个平台桩腿孔一一对应的固桩室，四个固桩室内各自通过一个环梁升降机构安装一根平台桩腿，每根平台桩腿的底部设有桩靴；
在平台主体的左舷中后部和右舷中后部一一对应地且对称地开设一个贯穿型深的左舷凹槽和右舷凹槽；在平台主体的艉端中部开设一个圆弧槽，并沿圆弧槽的左侧和右侧一一对应地向后延伸一个左飘台和一个右飘台，使左飘台的左侧面与平台主体的艉端面构成一个左缺口，右飘台的右侧面与平台主体的艉端面构成一个右缺口；
所述左舷凹槽与右舷凹槽的间距、左缺口与右缺口的间距、左舷凹槽与左缺口的间距以及右舷凹槽与右缺口的间距至少为导管架的桩脚的最小中心距；
所述主吊机为绕桩式并包括吊机底座和安装在吊机底座内的回转盘上的主吊臂架，所述吊机底座固定在右舷后部的固桩室的顶面上，该吊机底座内的回转盘套在位于右舷后部的平台桩腿上；
所述辅助吊机安装在左舷后部的固桩室的前侧面上部；
两个导管架桩脚抱桩器均安装在主甲板上并一一对应地对着左舷凹槽和右舷凹槽，另外两个导管架桩脚抱桩器一一对应地安装在左飘台和右飘台上并一一对应地对着左缺口和右缺口；
所述单桩抱桩器在两个一一对应地安装在左飘台和右飘台上的导管架桩脚抱桩器拆除后安装在主甲板的艉部并对着艉端中部的圆弧槽；
所述锚泊系统包括两台前锚泊绞车和两台后锚泊绞车，两台前锚泊绞车安装在所述主甲板的前部，两台后锚泊绞车安装在所述主甲板的后部；
所述发电机安装在主甲板的左前部。
2.根据权利要求1所述的多功能自升式海上风电施工平台，其特征在于，所述桩腿上沿长度方向间隔一致地开设多组插销孔，每组插销孔的数量为四个且沿平台桩腿的圆周均布地设置在同一个水平面上；所述环梁升降机构包括高位环梁、低位环梁、四个高位升降油缸、四个低位升降油缸、四个高位插销油缸和四个低位插销油缸；所述高位环梁和低位环梁一上一下地且可滑动地套在所述平台桩腿上；四个高位升降油缸沿桩腿的外围均布地安装在所述固桩室内的主甲板上，并且四个高位升降油缸的活塞杆的顶端均与所述高位环梁铰接；四个低位升降油缸沿平台桩腿的外围均布地固定在平台桩腿孔的加强结构上，并且四个低位升降油缸的活塞杆的顶端均与所述低位环梁铰接；四个高位插销油缸与平台桩腿上的任意一组插销孔一一对应并与四个高位升降油缸错开地径向安装在所述高位环梁的外周面上，四个高位插销油缸的活塞杆上均连接一根插销，并在四个高位插销油缸的活塞杆伸出时一一对应地插入平台桩腿上的一组插销孔；四个低位插销油缸与平台桩腿上的任意一组插销孔一一对应并与四个低位升降油缸错开地径向安装在所述低位环梁的外周面上，四个低位插销油缸的活塞杆上均连接一根插销，并在四个低位插销油缸的活塞杆伸出时一一对应地插入平台桩腿上的一组插销孔。
3.根据权利要求1所述的多功能自升式海上风电施工平台，其特征在于，所述导管架桩脚抱桩器包括结构相同的上层抱桩机构和下层抱桩机构，上层抱桩机构和下层抱桩机构各自包括固定座、主推油缸座、滑动座、一对主推油缸、一对侧推油缸和抱桩机构；所述固定座包括后横梁、前横梁和两组一一对应地连接在后横梁的两边和前横梁的两边之间的连杆；所述主推油缸座的后端铰接在所述固定座的后横梁的中部，该主推油缸座的顶面上设置一对滑轨；所述滑动座安装在主推油缸座的一对滑轨上；一对主推油缸铰接在所述主推油缸座的两侧，该一对主推油缸的活塞杆的端头铰接在所述滑动座的两侧后端；一对侧推油缸一一对应地安装在所述固定座的前横梁的两端，该一对侧推油缸的活塞杆的端头均安装一滚轮并抵顶在所述滑动座的两侧面上；所述抱桩机构包括抱臂底座、左抱臂、右抱臂、前抱臂、一对抱臂油缸、横锁油缸、竖锁油缸和八个抱桩油缸；所述抱臂底座连接在所述滑动座的前端；所述左抱臂的后端和右抱臂的后端一一对应地铰接在抱臂底座的左、右端；所述前抱臂的后端铰接在左抱臂的前端；一对抱臂油缸一一对应地铰接在抱臂底座的左、右端与左、右抱臂的外侧面中部之间；所述横锁油缸铰接在左抱臂的前部外侧面与前抱臂的后部外侧面之间；所述竖锁油缸安装在右抱臂的前端，该竖锁油缸的活塞杆在前抱臂的前端与右抱臂的前端闭合时插入设在前抱臂的前端的销孔中；一个顶推油缸安装在抱臂底座的中部，四个抱桩油缸一一对应地径向安装在左抱臂的后部、中部、前部和前端，两个抱桩油缸径向安装在右抱臂的后部和前部，还有一个抱桩油缸径向安装在前抱臂的中部，相邻的抱桩油缸的夹角均为45°；所述上层抱桩机构的固定座的后横梁的两端与下层抱桩机构的固定座的后横梁的两端各自通过一根后立柱连接；所述上层抱桩机构的固定座的前横梁的两端与下层抱桩机构的固定座的前横梁的两端各自通过一根前立柱连接。
4.根据权利要求1所述的多功能自升式海上风电施工平台，其特征在于，所述吊机底座是底部为方口、顶部为圆口的天圆地方结构。
5.根据权利要求1所述的多功能自升式海上风电施工平台，其特征在于，所述主吊机配制三种工况，即主吊臂架长度为60m，在限制回转区域起重能力为640t，主吊臂架长度为80m，在限制回转区域起重能力为320t，主吊臂架长度为85m，在限制回转区域起重能力为150t。
6.根据权利要求1所述的多功能自升式海上风电施工平台，其特征在于，所述主甲板的后部设有存放嵌岩钻机和液压打桩锤的加强区域，该加强区域的主甲板的厚度大于其他区域的主甲板的壁厚。
7.根据权利要求1所述的多功能自升式海上风电施工平台，其特征在于，所述平台主体的长度为55.0m，宽度为31m，型深为5.5m；所述平台桩腿的外径为φ2.8m，长度为75m；所述左舷凹槽和右舷凹槽的长度均为8m，宽度均为6.5m。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115075211A (zh) * 2022-04-27 2022-09-20 武汉船用机械有限责任公司 插销升降系统的控制方法、装置及设备
CN117823350A (zh) * 2023-12-08 2024-04-05 广东精铟海洋工程股份有限公司 一种海上风电筒形构件的抱送装置及水平转移方法

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