一种运输起吊一体化全回转起重船及起吊方法与流程

1.本发明涉及起重船技术领域，尤其涉及一种运输起吊一体化全回转起重船及起吊方法。


背景技术：

2.我国当前海上风电开发已逐步由沿海浅滩逐步向深远海扩展，特别是广东、福建海域的海上风电项目水深已达50米，向近海深水区发展趋势显著。深远海海上风电开发已成为必然趋势，目前传统起重船只具备近海海上风电施工现场吊装起重功能，不具备开展大型风机基础桩及导管架的运输能力，大大降低了海上风电工程的施工效率，传统的起重船单次起吊重量大，但起吊次数少，需要提前很长时间选择较有利的作业窗口期，一般选择运输船（通常为半潜船或甲板运输船）将导管架模块运输至目标海区，然后由全回转起重船进行起吊作业。所以，传统的全回转起重船应用于海上风电施工领域后，仍然延续类似的作业方式，即“全回转起重船+运输船”模式，施工配合难度大，作业效率低。目前广东、福建沿海风电场涌浪长，波浪周期长，尺度较小的全回转起重船基本难以适应，对尺度较大的全回转起重船虽然耐波性能较好，但由于需要与运输船在海上配合使用，大大增加了难度，有效作业窗口期也较短，在海况较差的情况下起吊运输船上的基础结构，起重机实际有效能力要进行大幅度折减，降低了起重船投资经济性。


技术实现要素：

3.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种运输起吊一体化全回转起重船及起吊方法，其解决了现有技术中存在的“全回转起重船+运输船”模式，施工配合难度大、作业效率低的问题。
4.根据本发明的实施例，一种运输起吊一体化全回转起重船，起重船、固定于起重船船艉的主起重机和设置于起重船一侧的运输区域，主起重机位于起重船船艉的另一侧，运输区域与主起重机之间设置有起吊区域，起吊区域位于主起重机的吊矩覆盖范围内，运输区域和起吊区域之间设置有水平滑移系统，运输区域的下方设置有空载平衡压载舱。
5.优选的，所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.1倍动态放大系数。
6.优选的，无风的海况下，所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.05倍动态放大系数。
7.优选的，恶劣的海况下，所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.2倍动态放大系数。
8.优选的，所述起重船的船艉区域设置有轻载压载舱。
9.一种运输起吊一体化全回转起重船的起吊方法，包括如下步骤：s1、放置，将单桩或导管架通过主起重机吊运至起重船的起吊区域，再通过水平滑移系统将单桩或导管架水平滑移输送至运输区域，并对单桩或导管架进行固定，按照上述操作依次进行单桩或导管架的起吊、运输和固定，直至达到运输区域的容量，将主起重机的
臂架移动至起重船远离运输区域的一侧；s2、调平，根据主船体船身倾斜装置，向船体内对应压载舱中输入压载水，使得主船体船身成水平状态；s3、吊运，通过主起重机将水平滑移至起吊区域的单桩或导向架起吊，并以全回转起吊的方式，将单桩或导向架运输至指定区域，并通过水平滑移系统连续地将运输区域内的单桩或导管架水平滑移输送至吊运区域，进行所有的单桩或导向架的吊运；s4、平衡，在通过主起重机向外吊运单桩或导向架时，不断向空载平衡压载舱内输水，保持起重船处于水平状态。
10.优选的，在所述起重船空载返程时，向轻载压载舱内输水，使得螺旋桨被水完全浸没。
11.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：1、综合传统全回转起重船和甲板运输（半潜）等不同船型的典型功能，引领探索我国海上风电“运输+起重”一体化作业模式，提升海上作业效率，降低作业成本，且直接从起重船上进行起吊，能够满足市面现有的各种重量的导管架和单桩的吊运需求。
12.2、作业系统创新，包括不同类型基础结构的甲板系固与滑移系统、起重机主钩设计与翻桩作业的匹配优化等。
13.3、融合船舶和海上风电等产业新技术发展，提升项目的信息化、自动化水平，提高船舶管理和营运水平，为海上风电施工安全作业树立“新标杆”。
14.4、本发明既充分兼顾当前的施工技术状态，又要引领中国海上风电基础施工技术进步，推动“运输+起重”一体化海上施工技术的发展，提升深远海10mw及以上单机容量风机的基础结构施工效率。
附图说明
15.图1为本发明实施例的俯视图。
16.图2为本发明实施例中运输导管架时的主视图。
17.图3为本发明实施例空载状态下的施工示意图。
18.图4为本发明实施例中起吊单桩时的侧视图。
19.图5为现有技术中起重船的俯视图。
具体实施方式
20.下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
21.如图5所示，常规的全回转起重船功能以“起重”作业为主，主起重机一般布置在船艉中部位置。主起重机布置在船中，整船重量基本上左右平衡，全回转起重作业时调载较为便利；固定艉吊时，也能充分利用吊距。但这种传统的布置方式将主甲板前后、左右进行了分割，甲板空间碎片化，难以有效装载目前海上风电常用的桁架式基础结构，尤其是在起重机大负荷能力覆盖范围内（图5中两个同心圆之间的范围），如果起重机中间放置，无论臂架居中布置还是一侧搁置，除非臂架扬起很大角度，否则难以避免干涉。也就是说，如果采用起重机中间布置的方式，在起重作业前，需要将臂架扬起较长时间，待基础滑移至起重机能力覆盖范围（需要滑移纵向距离约60米，滑移时间约3小时）后，才能进行起吊作业，安全隐
患较大。
22.如图1-4所示。本发明提出一种运输起吊一体化全回转起重船，起重船、固定于起重船船艉的主起重机和设置于起重船一侧的运输区域，主起重机位于起重船船艉的另一侧，运输区域与主起重机之间设置有起吊区域，起吊区域位于主起重机的吊矩覆盖范围内，运输区域和起吊区域之间设置有水平滑移系统，运输区域的下方设置有空载平衡压载舱。
23.将另一舷主甲板空出作为运输和储存区域，单次出航可携带3~4套桁架式基础，安装一套基础后，其他基础结构可利用起重机作业的间隙，滑移至起吊安装位置。采用“起重机主体和臂架均偏一舷布置”，较为可能的不利影响是船舶空船重量的重心偏一侧，在空载回港时，需在船舶另一侧加载压载水调平。按照初步估算，3000吨起重机基座及重量约5600吨，偏一侧约11.5米（1/4船宽），大致需要使用约外列压载舱舱容3700立方（外列压载舱中心距船中距离约为17米，总舱容超过20000立方），将额外增加吃水约0.5米。
24.所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.1倍动态放大系数。无风的海况下，所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.05倍动态放大系数。恶劣的海况下，所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.2倍动态放大系数。
25.本船起重机可自带单桩或导管架，从起重船上将其起吊放入指定水位中，基本上都使用全回转作业形态，不再考虑尾向固定起吊。由于起重机从起重船自身甲板上起吊，无相对运动，所以在极好（风平浪静）的海况条件下，起重机能力和实际有效吊重之间，会考虑约1.05倍动态放大系数，就是说实际有效吊重约2280吨；在较好海况下，起重机能力和实际有效吊重之间，会考虑约1.1倍动态放大系数，就是说实际有效吊重约2180吨；在较差的海况下，会考虑约1.2倍动态放大系数，就是说实际有效吊重约2000吨。所以，目前该起重机的能力能覆盖目前市场上现有的、最重的导管架（其中，最重的导管架重约1400吨，最重的吸力筒重约1560吨）和单桩基础（目前已交付最重的单桩基础重量约2000吨）。
26.所述起重船的船艉区域设置有轻载压载舱。考虑到空载时，本船平均吃水仅约4.5米，而完全浸没螺旋桨需要使吃水达到约5米以上，所以实际上本船在轻载工况时，艉部区域压载舱内也需要配置一定的压载水。
27.导管架基础“运输+起吊”一体化作业模式见图1，本船可一次性运输四套约22~26米根开直径导管架基础。对于较大根开直径（如30米）的导管架基础，考虑基础与臂架的干涉，可适当在起吊位置的舷外增加支撑结构，可满足起吊前的就位要求。从运输位置向起吊位置的转移，需要借助水平滑移系统（或配套工装），起吊位置是固定的，其他三个运输位置的导管架基础需要通过水平滑移系统（或配套工装），转移至起吊位置。目前我国半潜船长距离运输大量海上风电导管架基础至欧洲，相关水平滑移系统（或配套工装）技术是成熟的，但其设计与船型、码头以及基础尺寸均密切相关，需根据工程实际需要进行设计，所以不作为随船配套装置，但作业甲板设计载荷、甲板板厚应适当留有余量，以备船舶营运过程中改造加强用。
28.单桩基础“运输+起吊”一体化作业模式见图4，本船可一次性运输四根10米直径单桩，约105米长的单桩基础。但考虑吊矩覆盖范围，在较大能力起吊时，起吊位置是固定的，其他三个运输位置的三桩需要通过水平滑移系统（或单桩配套工装），转移至起吊位置。目前，单桩在场地内转移，以及码头滑移（或滚装）上船的工艺均非常成熟，在甲板不同位置之间进行滑移可参考实施。需要说明的是，该单桩滑移系统或配套工装，与单桩重量、长度和
直径均有密切关系，需根据工程实际需要调节，所以不作为随船配套装置，但作业甲板设计载荷、甲板板厚应适当留有余量，以备船舶营运过程中改造加强用。
29.一种运输起吊一体化全回转起重船的起吊方法，包括如下步骤：s1、放置，将单桩或导管架通过主起重机吊运至起重船的起吊区域，再通过水平滑移系统将单桩或导管架水平滑移输送至运输区域，并对单桩或导管架进行固定，按照上述操作依次进行单桩或导管架的起吊、运输和固定，直至达到运输区域的容量，将主起重机的臂架移动至起重船远离运输区域的一侧；s2、调平，根据主船体船身倾斜装置，向船体内对应压载舱中输入压载水，使得主船体船身成水平状态；s3、吊运，通过主起重机将水平滑移至起吊区域的单桩或导向架起吊，并以全回转起吊的方式，将单桩或导向架运输至指定区域，并通过水平滑移系统连续地将运输区域内的单桩或导管架水平滑移输送至吊运区域，进行所有的单桩或导向架的吊运；s4、平衡，在通过主起重机向外吊运单桩或导向架时，不断向空载平衡压载舱内输水，保持起重船处于水平状态。
30.在所述起重船空载返程时，向轻载压载舱内输水，使得螺旋桨被水完全浸没。

技术特征：
1.一种运输起吊一体化全回转起重船，起重船、固定于起重船船艉的主起重机和设置于起重船一侧的运输区域，其特征在于：主起重机位于起重船船艉的另一侧，运输区域与主起重机之间设置有起吊区域，起吊区域位于主起重机的吊矩覆盖范围内，运输区域和起吊区域之间设置有水平滑移系统，运输区域的下方设置有空载平衡压载舱。2.如权利要求1所述一种运输起吊一体化全回转起重船，其特征在于：所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.1倍动态放大系数。3.如权利要求2所述一种运输起吊一体化全回转起重船，其特征在于：无风的海况下，所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.05倍动态放大系数。4.如权利要求2所述一种运输起吊一体化全回转起重船，其特征在于：恶劣的海况下，所述主起重机的起吊能力与实际有效吊重之间存在1.2倍动态放大系数。5.如权利要求1所述一种运输起吊一体化全回转起重船，其特征在于：所述起重船的船艉区域设置有轻载压载舱。6.如权利要求1-5任一项所述一种运输起吊一体化全回转起重船的起吊方法，其特征在于包括如下步骤： s1、放置，将单桩或导管架通过主起重机吊运至起重船的起吊区域，再通过水平滑移系统将单桩或导管架水平滑移输送至运输区域，并对单桩或导管架进行固定，按照上述操作依次进行单桩或导管架的起吊、运输和固定，直至达到运输区域的容量，将主起重机的臂架移动至起重船远离运输区域的一侧； s2、调平，根据主船体船身倾斜装置，向船体内对应压载舱中输入压载水，使得主船体船身成水平状态； s3、吊运，通过主起重机将水平滑移至起吊区域的单桩或导向架起吊，并以全回转起吊的方式，将单桩或导向架运输至指定区域，并通过水平滑移系统连续地将运输区域内的单桩或导管架水平滑移输送至吊运区域，进行所有的单桩或导向架的吊运； s4、平衡，在通过主起重机向外吊运单桩或导向架时，不断向空载平衡压载舱内输水，保持起重船处于水平状态。7.如权利要求6所述一种运输起吊一体化全回转起重船的起吊方法，其特征在于：在所述起重船空载返程时，向轻载压载舱内输水，使得螺旋桨被水完全浸没。

技术总结
本发明提供了一种运输起吊一体化全回转起重船及起吊方法，起重船、固定于起重船船艉的主起重机和设置于起重船一侧的运输区域，主起重机位于起重船船艉的另一侧，运输区域与主起重机之间设置有起吊区域，起吊区域位于主起重机的吊矩覆盖范围内，运输区域和起吊区域之间设置有水平滑移系统，运输区域的下方设置有空载平衡压载舱。本发明产生了降低海上作业成本和提高作业效率的效果。本和提高作业效率的效果。本和提高作业效率的效果。


技术研发人员：马可 王鹏 王怀刚 李亚光 程维杰 贺力
受保护的技术使用者：三峡物资招标管理有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/23