CN217580052U - 一种分段式可拼接导管架结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分段式可拼接导管架结构，导管架分段为上部导管架结构和下部导管架结构，上部导管架结构和下部导管架结构之间通过导向牵引装置和导向对接结构进行连接固定。本实用新型导管架结构构造简单，拼接可靠，连接牢固，施工简易，安装快捷，可实现高导管架基础分段精准拼接安装，适用于更深海域。同时无需大型起吊设备进场，可有效节约施工成本，为我国海上风电向深远海迈进提供一种解决方案。

Description

一种分段式可拼接导管架结构

技术领域

本实用新型涉及海上风电场中海上风机与海上升压站的一种基础型式，该基础型式为具有自动对接和紧固功能的分段式可拼接导管架基础结构，适用于海上风力发电技术领域。

背景技术

随着碳中和碳达峰重大战略决策的稳步推进，我国的能源结构正在由化石能源向更环保、更高效的可再生能源转变。而海上风电作为中国可再生能源的重点领域，“十四五”期间必将进入新的发展时期，海上风电场的分布也将从近海向深水沿岸迈进。技术成熟且广泛应用于海上风机和海上升压站的导管架基础将随着水深的增加，其设计高度和施工难度也必将增大。

高导管架(50m以上)基础将直接造成海上运输、吊装、安装等施工技术难题，以及大型起吊设备带来的安装高成本问题，这些均不利于我国海上风电规模化、基地化、持续化发展。

随着海上风电场降本增效与快速建造成为新的发展趋势，亟需研究和发展一种具有自动对接和紧固功能的分段式可拼接导管架结构。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的是提供一种分段式可拼接导管架结构，该导管架结构构造简单，拼接可靠，连接牢固，施工简易，安装快捷，可实现高导管架基础分段精准拼接安装，适用于大规划开发深远海风资源的应用场景。同时无需大型起吊设备进场，可有效节约施工成本。为此，本实用新型采用以下技术方案：

一种分段式可拼接导管架结构，其特征在于，导管架分段为上部导管架结构和下部导管架结构，上部导管架结构和下部导管架结构之间通过导向牵引装置和导向对接结构进行连接固定，保证导管架结构精准可靠对接和牢固连接。

在采用上述技术方案的基础上，本实用新型还可采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：

导向牵引装置保留分别焊接于上部导管架结构主腿下端和下部导管架结构主腿上端的上导向环和下导向环，上导向环的上部焊接上定滑轮，下导向环的下部焊接下定滑轮，上导向环和下导向环上均有开孔，能够供牵引绳穿过，在上下部导管架结构对接时，上导向环和下导向环上的开孔能够对准，保证上下部导管架结构精准对接。

导向对接结构包括上部导管架结构主腿底部的半椭球形对接结构、下部导管架结构主腿顶部的对接结构；所述的上部导管架结构主腿底部的半椭球形对接结构的底端中心为带有横向通孔的圆柱形结构；所述的下部导管架结构主腿顶部的对接结构包括具有半椭球形托盘、内置紧固机构的刚性支撑结构、横梁，所述紧固结构与横向通孔的圆柱形结构配合；所述横梁焊接于下部导管架结构主腿内部，所述刚性支撑结构焊接于横梁上，所述半椭球形托盘焊接在刚性支撑结构和下部导管架结构主腿顶部上。

所述内置紧固机构的刚性支撑结构包括刚性支柱、第一可压缩弹簧和第二可压缩弹簧、与第一可压缩弹簧连接的刚性圆柱锁销、与第二可压缩弹簧连接的圆柱体支撑块；所述刚性支柱设置中心大直径定位孔以及垂直于大直径定位孔的小直径锁孔、变截面锁孔；变截面锁孔和小直径锁孔在同一直线上，并分别位于中心大直径定位孔的径向两侧，所述第一可压缩弹簧设置在变截面锁孔中；第二可压缩弹簧和圆柱块设置在中心大直径定位孔中，圆柱块可在中心大直径定位孔中上下移动，圆柱块支撑在第二可压缩弹簧之上；在所述圆柱形结构未插入中心大直径定位孔前，所述圆柱块挡在小直径锁孔和变截面锁孔之间，所述刚性圆柱锁销位于变截面锁孔中，横向通孔的直径也匹配于所述刚性圆柱锁销，使其能够穿过横向通孔，所述中心大直径定位孔的直径匹配于所述圆柱形结构，使所述圆柱形结构能够插入中心大直径定位孔。

本实用新型的有益效果是：

1、提出一种分段装配拼接式高导管架基础结构型式，解决了高导管架(50m以上)基础结构海上整体吊装施工困难的难题，采用岸边建造、分体运输与精准对接安装技术，解决了海上施工窗口期短、吊装困难、安装运输成本高等问题，大大节省了施工安装时间与成本；采用分段吊装技术，无需大型吊装设备进场，极大的降低了高导管架基础海上吊装施工风险与吊装成本，为我国海上风电场向深远海迈进提供了一种经济可行的基础型式。

2、基础型式采用分段可拼接装配式高导管架结构，可根据海域水深分为N段进行岸上分段建造与海上分段吊装，适用于更广更深海域，并且大大缩短了建造和施工时间，提高了海上风电场的建设效率。

3、采用牵引绳在对接过程中进行导向牵引，利用经济可行的手段实现分段导管架结构水下精准对接。

4、对接装置可保证分段导管架结构对接完成后，实现自动紧固，确保分段导管架基础结构可靠连接，合理受力，可压可拉，既可承受上部结构的竖向和水平荷载，也可承受偏心荷载。

5、采用分体拼接安装技术，无需进行现场灌浆和养护，可实现高导管架结构快速安装。

附图说明

图1为本实用新型高导管架基础实施例的整体结构示意图；

图2为图1所示实施例中分段导管架对接前对接结构的立面示意图；

图3为图1所示实施例中分段导管架对接完成后的对接结构立面示意图；

图4为对接前刚性支柱详图；

图5为对接完成刚性支柱详图；

图6为下部导管架结构吊装示意图；

图7为上部导管架结构吊装对接示意图；

图8为高导管架基础吊装完成整体结构示意图；

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图所示，本实用新型提供的一种具有自动对接和紧固功能的分段式可拼接导管架结构，为分段可拼接装配式结构，由上部导管架结构1和下部导管架结构4两段结构组成，分段之间通过导向牵引装置2和导向对接结构3进行连接固定，保证导管架结构精准可靠对接。

上部导管架结构1和下部导管架结构4的每条主腿通过导向牵引装置2和导向对接结构3进行连接紧固。

具体地，如图2和图3所示，导向牵引装置2包括分别焊接于上部导管架结构主腿5下端和下部导管架结构主腿6上端的上导向环8和下导向环13，上导向环8的上部焊接上定滑轮7，下导向环13的下部焊接下定滑轮14，上导向环8上有一个圆柱形开孔9能够供牵引绳28穿过，下导向环13上有一个圆柱形开孔15能够供牵引绳28穿过，圆柱形开孔9和15大小保持一致、倾斜角度也相同，在上下部导管架结构对接时，圆柱形开孔9和15能够对准，保证上下部导管架结构精准对接；在定位对接时临时用导向牵引绳28牵引吊装，所述导向牵引绳28能够与定滑轮7和14配合。

导向对接结构3包括上部导管架结构主腿5底部的半椭球形对接结构10、下部导管架结构主腿6顶部的对接结构；所述的上部导管架结构主腿5底部的半椭球形对接结构10的底端为带有横向通孔12的圆柱形结构11，圆柱形结构11的端部带有圆弧形倒角，避免对接是发生刚性碰撞；所述的下部导管架结构主腿6顶部的对接结构包括具有一定厚度的半椭球形托盘16、内置紧固机构的刚性支撑结构、横梁25、加劲板26等结构，其中，横梁25为可排水的多孔结构。

如图4所示，内置紧固机构的刚性支撑结构包括刚性支柱17、第一可压缩弹簧19和第二可压缩弹簧22、与第一可压缩弹簧19连接的刚性圆柱锁销20、与第二可压缩弹簧22连接的圆柱体支撑块24，所述刚性支柱17设置中心大直径定位孔21、以及垂直于大直径定位孔21的小直径锁孔23、变截面锁孔18。其中，第二可压缩弹簧22和圆柱块24设置在中心大直径定位孔21中，圆柱块24可在中心大直径定位孔21中上下移动，圆柱块24支撑在第二可压缩弹簧22之上。其中，变截面锁孔18和小直径锁孔23在同一直线上，并分别位于中心大直径定位孔21的径向两侧，所述第一可压缩弹簧设置在变截面锁孔18中，刚性圆柱锁销20可在变截面锁孔18和小直径锁孔23中左右移动，横向通孔12的直径也匹配于所述刚性圆柱锁销20，使其能够穿过横向通孔12，所述中心大直径定位孔21的直径匹配于所述圆柱形结构11，使所述圆柱形结构11能够插入中心大直径定位孔21，压迫圆柱块24和第二可压缩弹簧22。

所述横梁25焊接于主腿6内部，所述刚性支撑结构焊接于横梁25上，在本实施例中为刚性支柱17焊接于横梁25上，所述半椭球形托盘16焊接在刚性支撑结构和下部导管架结构主腿顶部上，在本实施例中为半椭球形托盘16焊接在刚性支柱17和下部导管架结构主腿顶部上。

当上部导管架结构1和下部导管架结构4对接前，内置紧固装置的刚性支撑结构中的刚性圆柱锁销20一端与可压缩弹簧19连接，一端压在圆柱块24上；当分段式导管架基础对接完成时，刚性圆柱锁销20一端与可压缩弹簧19连接，一端穿过上部导管架主腿5端部带有圆弧形倒角的圆柱形结构11上的横向通孔12插入到小直径锁孔23中，实现分段式导管架结构对接后的自动紧固，保证可靠连接，合理受力。

结合图1至图8所示，本实用新型的具有自动对接和紧固功能的分段式可拼接导管架结构可采用以下施工方法施工：

S1)高导管架基础的上下两部分导管架结构已完成岸上分段建造，海上分体运输至施工海域；

S2)在起吊前，将牵引绳28-1-2从下至上穿过焊接于下部导管架结构4主腿6顶部的下导向环13的开孔15，一端沿着定滑轮14固定于位于施工船上的收卷轮27-2和27-4上，另一端固定在施工船上的收卷轮27-1和27-3上；

S3)起吊设备25起吊下部导管架结构4，在下放下部导管架结构4时通过拉动牵引绳28将下部导管架结构4精准下放至指定安装位置，完成下部导管架结构4的安装；

S4)解开牵引绳28与27-2和27-4的连接，将通过下部导管架结构4的下导向环13且固定于施工船上的牵引绳28上端从下至上穿过焊接于上部导管架1主腿5上的导向环8的开孔9，上端沿着定滑轮7固定在位于施工船上的收卷轮27-1和27-3上；

S5)起吊设备25起吊上部导管架结构1，在下放上部导管架结构1时通过拉动牵引绳28实现上部导管架结构1与下部导管架结构4的精准对接；

S6)当上部导管架结构1的半椭球形对接结构10的端部11进入到下部导管架结构4的半椭球形托盘16之后，缓慢下放上部导管架结构1，拉紧牵引绳28，确保上下两部分导管架结构对接部分处于同一对接平面内；

S7)上部导管架结构1对接结构10的圆柱形结构11进入到下部导管架4对接结构的刚性支柱17中的中心大直径定位孔21后，继续缓慢下放上部导管架结构1，此时上部导管架结构1对接结构10的圆柱形结构11会挤压下部导管架结构4刚性支柱17中与第二可压缩弹簧22连接的圆柱块24，第二可压缩弹簧22被压缩，圆柱块24随同上部导管架结构2对接结构10的圆柱形结构11缓慢下移；

S8)当上部导管架对接结构的半椭球形结构10与下部导管架对接结构的半椭球形托盘16接触时，刚性支柱17中的变截面锁孔18中与第一可压缩弹簧19连接的刚性圆柱锁销20正好穿过上部导管架对接结构的半椭球形结构10端部圆柱形结构11的横向通孔12，伸入到小直径锁孔23内，实现分段式导管架的紧固连接，可承受风机结构或者海上升压站结构的竖向和水平荷载，也可承受小偏心荷载；

S9)解除牵引绳28，至此，实现分段式可拼接导管架基础的拼接安装。

以上实施例仅为本实用新型的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种分段式可拼接导管架结构，其特征在于，导管架分段为上部导管架结构和下部导管架结构，上部导管架结构和下部导管架结构之间通过导向牵引装置和导向对接结构进行连接固定，保证导管架结构精准可靠对接和牢固连接。

2.根据权利要求1所述的一种分段式可拼接导管架结构，其特征在于，导向牵引装置保留分别焊接于上部导管架结构主腿下端和下部导管架结构主腿上端的上导向环和下导向环，上导向环的上部焊接上定滑轮，下导向环的下部焊接下定滑轮，上导向环和下导向环上均有开孔，能够供牵引绳穿过，在上下部导管架结构对接时，上导向环和下导向环上的开孔能够对准，保证上下部导管架结构精准对接。

3.根据权利要求1所述的一种分段式可拼接导管架结构，其特征在于，导向对接结构包括上部导管架结构主腿底部的半椭球形对接结构、下部导管架结构主腿顶部的对接结构；所述的上部导管架结构主腿底部的半椭球形对接结构的底端中心为带有横向通孔的圆柱形结构；所述的下部导管架结构主腿顶部的对接结构包括具有半椭球形托盘、内置紧固机构的刚性支撑结构、横梁，所述紧固机构与横向通孔的圆柱形结构配合；所述横梁焊接于下部导管架结构主腿内部，所述刚性支撑结构焊接于横梁上，所述半椭球形托盘焊接在刚性支撑结构和下部导管架结构主腿顶部上。

4.根据权利要求3所述的一种分段式可拼接导管架结构，其特征在于，所述内置紧固机构的刚性支撑结构包括刚性支柱、第一可压缩弹簧和第二可压缩弹簧、与第一可压缩弹簧连接的刚性圆柱锁销、与第二可压缩弹簧连接的圆柱体支撑块；所述刚性支柱设置中心大直径定位孔以及垂直于大直径定位孔的小直径锁孔、变截面锁孔；变截面锁孔和小直径锁孔在同一直线上，并分别位于中心大直径定位孔的径向两侧，所述第一可压缩弹簧设置在变截面锁孔中；第二可压缩弹簧和圆柱块设置在中心大直径定位孔中，圆柱块可在中心大直径定位孔中上下移动，圆柱块支撑在第二可压缩弹簧之上；在所述圆柱形结构未插入中心大直径定位孔前，所述圆柱块挡在小直径锁孔和变截面锁孔之间，所述刚性圆柱锁销位于变截面锁孔中，横向通孔的直径也匹配于所述刚性圆柱锁销，使其能够穿过横向通孔，所述中心大直径定位孔的直径匹配于所述圆柱形结构，使所述圆柱形结构能够插入中心大直径定位孔。

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