[發明專利]一種單樁基礎和浮式風機的組合結構體系及雙船安裝方法

在審

• 申請號: 202110035312.6
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112814014A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張大勇;高志釗;張鐵;于雷;張向鋒;盧青針;李朝陽;張明飛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: E02D27/42
• 分類號: E02D27/42;E02D27/12;B63B77/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

一種單樁基礎和浮式風機的組合結構體系及雙船安裝方法，屬于海洋工程領域，是一種可整體漂浮運輸及安裝的風機基礎結構體系，組合結構體系包含下方的固定式單樁基礎和上方的風機浮筒組合體結構，固定式單樁基礎是預先打入海床的大直徑鋼樁。使用時，組合結構體系配合專用雙體船進行安裝。該海上風電基礎結構可實現風機浮筒組合體整體漂浮安裝，風機浮筒組合體的組裝在碼頭完成，并且該步驟可以與單樁基礎施工同時進行，降低了海上施工安裝的難度，節約了在海上進行安裝的時間；同時該方法不依賴大型海上安裝平臺，節約了海上施工設備費用，可以顯著降低海上風電安裝成本，滿足海上風電大規模建設及降本增效的需求，具有較高的推廣價值。

技術領域

本發明屬于海洋工程領域，涉及海上風電領域，尤其涉及一種單樁基礎和浮式風機的組合結構體系及雙船安裝方法。

背景技術

目前海上風電固定式風機-塔筒、機艙、輪轂和扇葉等構件通常采用模塊化安裝，即將上部構件分別分批運輸到指定地點，再使用自升式安裝船依次進行吊裝安裝，該方式不僅裝備昂貴，而且資源不足，特別是對應50米以上水深且淤泥層較厚情況，對安裝船的腿長要求更高，國內相應的安裝船資源稀缺；此外，海上作業時間較長，相比陸地吊裝安裝，海上作業環境復雜多變，吊裝施工難度大，施工進度和質量難以控制。因此，提出一種可以整體安裝的海上風機組合結構體系十分必要，該新型結構體系的浮式風機安裝不依賴自升式安裝船，且海上作業時間短，綜合效能極具優勢。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明針對海上風機結構特點，提供一種可整體漂浮運輸及安裝的浮式風機以及對應的基礎結構形式，具體說，就是一種單樁基礎和浮式風機(以下簡稱風機浮筒組合體)的組合結構體系。

本發明采用的技術方案為：

一種單樁基礎和浮式風機的組合結構體系，是一種可整體漂浮運輸及安裝的風機基礎結構體系，所述組合結構體系包含下方的固定式單樁基礎2和上方的風機浮筒組合體結構1，固定式單樁基礎2是預先打入海床的大直徑鋼樁。使用時，所述組合結構體系配合專用雙體船6進行安裝。

所述的風機浮筒組合體結構1以塔筒下方的法蘭面為分界點，分為上部風機3和下部浮筒4兩部分。所述上部風機3包括風機、葉片、塔筒及相關部件等；下部浮筒4包括浮筒、調載泵及設于浮筒內部的隔板、注水管、抽水管等。

所述浮筒4安裝在上部風機3的塔筒下方，浮筒頂部與塔筒底部通過法蘭5連接，浮筒底部設有與固定式單樁基礎2及碼頭單樁基礎10的連接接口。所述浮筒上設有固定孔13與雙體船連接固定。

所述浮筒采用分倉設計，其內部設有隔板；浮筒外設有調載泵，浮筒內設有注水、排水管，連通浮筒內艙和調載泵。通過外置調載泵及內置注水排水管對浮筒進行注水、排水，可以控制風機浮筒組合體結構1在水中的上浮、下沉，而通過控制不同艙室的水量，可以控制風機浮筒組合體在水中的傾斜度，實現風機浮筒組合體結構1的調平。

所述的專用雙體船6包括兩個船體結構，是風機浮筒組合體1運輸和安裝的專用輔助船，船體結構上可以設置多個支撐框架7，且兩個船體結構上的支撐框架7對稱設置，每個風機浮筒組合體結構1位于兩個對稱設置的支撐框架7之間。所述支撐框架7頂部設有連接上部風機3的豎向滑軌8，該滑軌8可伸縮，實現對風機結構塔筒的夾緊和釋放，為風機浮筒組合體提供水平及豎向支撐，豎向滑軌8可允許風機浮筒組合體結構1豎向滑動；設于專用雙體船6兩個船體相對的側面的連接桿A9，該連接桿A9可通過伸縮插入下部浮筒4上的固定孔13，為風機浮筒組合體提供豎向支撐。

進一步的，所述浮筒與雙體船連接固定，具體為：碼頭組裝時，由水下支撐12伸出的連接桿B11固定到浮筒上的固定孔13，實現穩定站立；運輸時，雙體船6上的連接桿A9插入其中，完全固定，從而使雙體船和風機浮筒組合體在運輸中成為一體。

一種單樁基礎和浮式風機的組合結構體系的雙船安裝方法，包括以下步驟：

1)單樁基礎施工。