单柱复合筒型基础的辅助安装装置及安装方法与流程

1.本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种单柱复合筒型基础的辅助安装装置，以及采用该辅助安装装置的单柱复合筒型基础的安装方法。


背景技术：

2.筒型基础作为适合浅覆盖层地质的海上风电机组的基础型式之一，具有施工快速、环境友好、便于回收等优点，在我国海上风电场工程中，犹以单柱复合筒型基础的使用最为普遍。
3.目前，单柱复合筒型基础的运输安装主要采用以下两种方式：1、依靠大型平板驳、专用运输船或半潜驳船进行干式运输，并借助大型起重驳船进行起吊施工，将单柱复合筒型基础、塔筒和风电机组安装形成海上风电机体并完成下沉。2、直接将单柱复合筒型基础、塔筒和风电机组安装形成海上风电机体后，利用单柱复合筒型基础的充气自浮性能，对海上风电机体进行浮式运输与下沉施工。
4.其中，第一种方式由于大型船机设备的使用，使得单柱复合筒型基础的运输安装成本较高；第二种方式虽然能够节省运输安装成本，但在复杂海况下，单柱复合筒型基础自浮性能有限，极容易发生偏斜，较难满足浮运所需的稳性要求。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够使单柱复合筒型基础实现稳性浮运的单柱复合筒型基础的辅助安装装置。
6.本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供一种单柱复合筒型基础的辅助安装装置，包括浮块、连接架、伸缩组件、控制系统和弧形围板，多个浮块等间隔环向分布，且其中相邻的一对浮块间预留有供单柱复合筒型基础出入的开口，其余相邻的两个浮块均通过连接架连接，每个浮块的外壁上均连接一个与控制系统信号连接的伸缩组件，伸缩组件的自由端连接弧形围板，多个弧形围板围构出容纳单柱复合筒型基础的环形空间。
8.优选地，浮块为内部中空的筒型结构，且多个浮块的轴线均与环形空间的轴线平行。
9.优选地，连接架包括连接杆和加强杆，两个连接杆的两端分别与一个浮块连接，两个连接杆间的间隔空间内设有多个加强杆，每个加强杆的两端分别与一个连接杆连接。
10.优选地，伸缩组件包括支撑架和与控制系统信号连接的液压顶推件，支撑架的一端固定在浮块的外壁上，支撑架的另一端连接液压顶推件，液压顶推件的伸缩端连接弧形围板。
11.优选地，弧形围板包括弧形外板和弹性护垫，弧形外板的外弧面与伸缩组件的自由端连接，弧形外板的内弧面上覆盖有弹性护垫。
12.本发明还提供一种单柱复合筒型基础的安装方法，采用上述的单柱复合筒型基础
的辅助安装装置，并包括以下步骤：
13.s1：在单柱复合筒型基础的上部依次安装塔筒和风电机组；
14.s2：将单柱复合筒型基础移入并限位在单柱复合筒型基础的辅助安装装置的环形空间内；
15.s3：将单柱复合筒型基础下部向下地同单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体下水，并移动至机位点位置；
16.s4：将单柱复合筒型基础单独下放至与海床面接触，使单柱复合筒型基础的辅助安装装置脱离单柱复合筒型基础，并完成对单柱复合筒型基础的辅助安装装置的回收。
17.优选地，步骤s2包括：
18.s21：通过单柱复合筒型基础的辅助安装装置上的控制系统控制多个伸缩组件回缩，将单柱复合筒型基础从相邻的一对浮块间的开口移入环形空间内；
19.s22：通过控制系统控制多个伸缩组件伸出，由多个弧形围板对单柱复合筒型基础进行环抱限位。
20.优选地，步骤s3包括：
21.s31：将单柱复合筒型基础连同单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体下水进入港池，并控制吃水线位于单柱复合筒型基础的筒体段上；
22.s32：保持单柱复合筒型基础的筒体段的吃水深度不变，将单柱复合筒型基础连同单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体移入深水区域；
23.s33：单柱复合筒型基础的重心下移，使吃水线位于单柱复合筒型基础的单柱段上，并控制单柱复合筒型基础连同单柱复合筒型基础的辅助安装装置一同移动至机位点位置。
24.优选地，步骤s4包括：
25.s41：通过单柱复合筒型基础的内部舱室顶部的泵组的持续抽气，使单柱复合筒型基础逐渐下落至与海床面接触；
26.s42：通过单柱复合筒形基础的辅助安装装置上的控制系统控制多个伸缩组件回缩，并借助船舶上的缆绳牵引单柱复合筒形基础的辅助安装装置通过相邻的一对浮块间预留的开口脱离单柱复合筒型基础；
27.s43：通过拖轮将单柱复合筒形基础的辅助安装装置牵引返回港池中。
28.优选地，在将单柱复合筒型基础移入单柱复合筒型基础的辅助安装装置的环形空间后，单柱复合筒型基础的辅助安装装置上的浮块与单柱复合筒型基础间的间隔距离在两米以上。
29.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
30.本发明的单柱复合筒形基础的辅助安装装置在使用时，通过将单柱复合筒型基础设置在环形空间内，并借由控制系统控制多个伸缩组件的伸长，通过多个弧形围板实现对单柱复合筒型基础的环抱限位，从而完成对单柱复合筒型基础的稳性径向限位和偏斜姿态纠偏，并使单柱复合筒型基础的轴向移动不受影响，之后，将单柱复合筒型基础的辅助安装装置与单柱复合筒型基础整体下水和运输，整个过程中借助单柱复合筒型基础的辅助安装装置上浮块提供的浮力以及单柱复合筒型基础自身的浮力，避免了对大型运输船、大型浮吊船的过多依赖、使用，有利于节省工程成本。
31.本发明的单柱复合筒型基础的安装方法采用上述单柱复合筒型基础的辅助安装装置，自然具有上述单柱复合筒型基础的辅助安装装置的相关效果，同时，在本发明的单柱复合筒型基础的安装方法中，通过在下水运输前，预先将塔筒和风电机组安装在单柱复合筒型基础上，从而也避免了对大型风机安装船等船机设备资源的过多依赖、使用，大大节省了工程施工成本。
附图说明
32.图1是本发明实施例中，第一种形式的单柱复合筒形基础的辅助安装装置的三维结构示意图。
33.图2是图1中，第一种形式的单柱复合筒形基础的辅助安装装置的俯视结构示意图。
34.图3是本发明实施例中，第二种形式的单柱复合筒形基础的辅助安装装置的三维结构示意图。
35.图4是本发明实施例中，第一种形式的单柱复合筒形基础的辅助安装装置在海面辅助运输单柱复合筒形基础时的结构示意图。
36.其中，附图标记说明如下：
37.1、浮块
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4、弧形围板
38.2、连接架
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41、弧形外板
39.21、连接杆
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5、单柱复合筒型基础
40.22、加强杆
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6、开口
41.3、伸缩组件
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7、环形空间
42.31、支撑架
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8、拖轮
43.32、液压顶推件
具体实施方式
44.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
48.参见图1至图3，本实施例提供一种单柱复合筒型基础的辅助安装装置，包括浮块1、连接架2、伸缩组件3、控制系统和弧形围板4，多个浮块1等间隔环向分布，且其中相邻的一对浮块1间预留有供单柱复合筒型基础5出入的开口6，其余相邻的两个浮块1均通过连接架2连接，每个浮块1的外壁上均连接一个与控制系统信号连接的伸缩组件3，伸缩组件3的自由端连接弧形围板4，多个弧形围板4围构出容纳单柱复合筒型基础5的环形空间7。
49.本实施例的单柱复合筒形基础的辅助安装装置在使用时，通过将单柱复合筒型基础5设置在环形空间7内，并借由控制系统控制多个伸缩组件3的伸长，通过多个弧形围板4实现对单柱复合筒型基础5的环抱限位，从而完成对单柱复合筒型基础5的稳性径向限位和偏斜姿态纠偏，并使单柱复合筒型基础5的轴向移动不受影响，之后，将单柱复合筒型基础的辅助安装装置与单柱复合筒型基础5整体下水和运输，整个过程中借助单柱复合筒型基础的辅助安装装置上浮块1提供的浮力以及单柱复合筒型基础5自身的浮力，避免了对大型运输船、大型浮吊船的过多依赖、使用，有利于节省工程成本。
50.需要说明的是，浮块1和连接架2的数量可在稳性满足要求的前提下，以浮块1水线面面积的惯性矩相等的原则进行适当调整。
51.较佳地，在本实施例中，浮块1的数量为n，连接架2的数量为n-1，其中n的取值为3～6。参见图1，在这一具体实施例中，n的取值为3；参见图3，在这一具体实施例中，n的取值为6。
52.优选地，浮块1为内部中空的筒型结构，且多个浮块1的轴线均与环形空间7的轴线平行，以保证单柱复合筒型基础的辅助安装装置对单柱复合筒型基础5的径向和偏转的稳定限位。
53.需要说明的是，浮块1的直径和高度应根据稳性计算结果具体确定，在此不做具体限定，只需保证单柱复合筒形基础5在套入单柱复合筒型基础的辅助安装装置的环形空间7后，整体的稳性满足规范要求即可。
54.优选地，参见图1和图3，连接架2包括连接杆21和加强杆22，两个连接杆21的两端分别与一个浮块1连接，两个连接杆21间的间隔空间内设有多个加强杆22，每个加强杆22的两端分别与一个连接杆21连接。加强杆22的设置能够为连接架2提供强度支撑，防止连接架2受力破坏。
55.优选地，参见图1和图3，伸缩组件3包括支撑架31和与控制系统信号连接的液压顶推件32，支撑架31的一端固定在浮块1的外壁上，支撑架31的另一端连接液压顶推件32，液压顶推件32的伸缩端连接弧形围板4。
56.优选地，参见图1，弧形围板4包括弧形外板41和弹性护垫，弧形外板41的外弧面与伸缩组件3的自由端连接，弧形外板41的内弧面上覆盖有弹性护垫。弧形外板41的内弧面上弹性护垫的设置，使得弧形围板4在环抱单柱复合筒型基础5时，若单柱复合筒型基础5与弧形围板4间出现相对滑动，为弧形外板41提供一定的缓冲，以防止弧形外板41的磨损破坏。
57.本实施例还提供一种单柱复合筒型基础的安装方法，采用上述的单柱复合筒型基础的辅助安装装置，并包括以下步骤：
58.s1：在单柱复合筒型基础5的上部依次安装塔筒和风电机组；
59.s2：将单柱复合筒型基础5移入并限位在单柱复合筒型基础的辅助安装装置的环形空间7内；
60.s3：将单柱复合筒型基础5下部向下地同单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体下水，并移动至机位点位置；
61.s4：将单柱复合筒型基础5单独下放至与海床面接触，使单柱复合筒型基础的辅助安装装置脱离单柱复合筒型基础5，并完成对单柱复合筒型基础的辅助安装装置的回收。
62.本实施例的单柱复合筒型基础的安装方法采用上述单柱复合筒型基础的辅助安装装置，自然具有上述单柱复合筒型基础的辅助安装装置的相关效果，同时，在本发明的单柱复合筒型基础的安装方法中，通过在下水运输前，预先将塔筒和风电机组安装在单柱复合筒型基础5上，从而也避免了对大型风机安装船等船机设备资源的过多依赖、使用，大大节省了工程施工成本。
63.优选地，步骤s2包括：
64.s21：通过单柱复合筒型基础的辅助安装装置上的控制系统控制多个伸缩组件3回缩，将单柱复合筒型基础5从相邻的一对浮块1间的开口6移入环形空间7内；
65.s22：通过控制系统控制多个伸缩组件3伸出，由多个弧形围板4对单柱复合筒型基础5进行环抱限位。
66.优选地，步骤s3包括：
67.s31：将单柱复合筒型基础5连同单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体下水进入港池，并控制吃水线位于单柱复合筒型基础5的筒体段上；
68.s32：保持单柱复合筒型基础5的筒体段的吃水深度不变，将单柱复合筒型基础5连同单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体移入深水区域；
69.s33：单柱复合筒型基础5的重心下移，使吃水线位于单柱复合筒型基础5的单柱段上，并控制单柱复合筒型基础5连同单柱复合筒型基础的辅助安装装置一同移动至机位点位置。
70.需要说明的是，步骤s31可以采用现有技术中常用的船台下水方法或船坞下水方法下水进入港池；单柱复合筒型基础5吃水深度(重心下移实质上也属于吃水深度的调节)的调节是通过控制单柱复合筒型基础5的内部舱室顶部的泵组进行抽排气，调整舱室内部水气体积比来实现的；单柱复合筒型基础5连同单柱复合筒型基础的辅助安装装置的整体移动是通过拖轮8的牵引拉动实现的。
71.优选地，步骤s4包括：
72.s41：通过单柱复合筒型基础5的内部舱室顶部的泵组的持续抽气，使单柱复合筒型基础5逐渐下落至与海床面接触；
73.s42：通过单柱复合筒形基础的辅助安装装置上的控制系统控制多个伸缩组件3回缩，并借助船舶上的缆绳牵引单柱复合筒形基础的辅助安装装置通过相邻的一对浮块1间预留的开口6脱离单柱复合筒型基础5；
74.s43：通过拖轮8将单柱复合筒形基础的辅助安装装置牵引返回港池中。
75.优选地，在将单柱复合筒型基础5移入单柱复合筒型基础的辅助安装装置的环形空间7后，单柱复合筒型基础的辅助安装装置上的浮块1与单柱复合筒型基础5间的间隔距离在两米以上。由于在单柱复合筒型基础5的上部依次安装塔筒和风电机组后，单柱复合筒型基础5在浮运过程中更加容易发生偏斜，浮块1与单柱复合筒型基础5间的间隔距离在两米以上能够保证单柱复合筒型基础的辅助安装装置不会随单柱复合筒型基础5发生偏斜，
从而更好地实现对单柱复合筒型基础5的稳性径向限位和偏斜姿态纠偏。
76.进一步地，参见图4，为了更好地调整单柱复合筒型基础5，可以配备两艘拖轮8，并以相反方向牵引单柱复合筒型基础的辅助安装装置，从而通过调整单柱复合筒型基础的辅助安装装置相对水平面的角度，实现对单柱复合筒型基础5的位置调节。
77.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种单柱复合筒型基础的辅助安装装置，其特征在于，包括浮块(1)、连接架(2)、伸缩组件(3)、控制系统和弧形围板(4)，多个所述浮块(1)等间隔环向分布，且其中相邻的一对所述浮块(1)间预留有供单柱复合筒型基础(5)出入的开口，其余相邻的两个所述浮块(1)均通过连接架(2)连接，每个所述浮块(1)的外壁上均连接一个与所述控制系统信号连接的所述伸缩组件(3)，所述伸缩组件(3)的自由端连接所述弧形围板(4)，多个所述弧形围板(4)围构出容纳所述单柱复合筒型基础(5)的环形空间(7)。2.根据权利要求1所述的单柱复合筒型基础的辅助安装装置，其特征在于，所述浮块(1)为内部中空的筒型结构，且多个所述浮块(1)的轴线均与所述环形空间(7)的轴线平行。3.根据权利要求1所述的单柱复合筒型基础的辅助安装装置，其特征在于，所述连接架(2)包括连接杆(21)和加强杆(22)，两个所述连接杆(21)的两端分别与一个所述浮块(1)连接，两个所述连接杆(21)间的间隔空间内设有多个所述加强杆(22)，每个所述加强杆(22)的两端分别与一个所述连接杆(21)连接。4.根据权利要求1所述的单柱复合筒型基础的辅助安装装置，其特征在于，所述伸缩组件(3)包括支撑架(31)和与所述控制系统信号连接的液压顶推件(32)，所述支撑架(31)的一端固定在所述浮块(1)的外壁上，所述支撑架(31)的另一端连接所述液压顶推件(32)，所述液压顶推件(32)的伸缩端连接所述弧形围板(4)。5.根据权利要求1所述的单柱复合筒型基础的辅助安装装置，其特征在于，所述弧形围板(4)包括弧形外板(41)和弹性护垫，所述弧形外板(41)的外弧面与所述伸缩组件(3)的自由端连接，所述弧形外板(41)的内弧面上覆盖有所述弹性护垫。6.一种单柱复合筒型基础的安装方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的单柱复合筒型基础的辅助安装装置，并包括以下步骤：s1：在单柱复合筒型基础(5)的上部依次安装塔筒和风电机组；s2：将所述单柱复合筒型基础(5)移入并限位在所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置的所述环形空间(7)内；s3：将所述单柱复合筒型基础(5)下部向下地同所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体下水，并移动至机位点位置；s4：将所述单柱复合筒型基础(5)单独下放至与海床面接触，使所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置脱离所述单柱复合筒型基础(5)，并完成对所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置的回收。7.根据权利要求6所述的单柱复合筒型基础的安装方法，其特征在于，步骤s2包括：s21：通过所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置上的所述控制系统控制多个所述伸缩组件(3)回缩，将所述单柱复合筒型基础(5)从相邻的一对所述浮块(1)间的开口(6)移入所述环形空间(7)内；s22：通过所述控制系统控制多个所述伸缩组件(3)伸出，由多个所述弧形围板(4)对所述单柱复合筒型基础(5)进行环抱限位。8.根据权利要求6所述的单柱复合筒型基础的安装方法，其特征在于，步骤s3包括：s31：将所述单柱复合筒型基础(5)连同所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体下水进入港池，并控制吃水线位于所述单柱复合筒型基础(5)的筒体段上；s32：保持所述单柱复合筒型基础(5)的筒体段的吃水深度不变，将所述单柱复合筒型
基础(5)连同所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置整体移入深水区域；s33：所述单柱复合筒型基础(5)的重心下移，使吃水线位于所述单柱复合筒型基础(5)的单柱段上，并控制所述单柱复合筒型基础(5)连同所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置一同移动至机位点位置。9.根据权利要求6所述的单柱复合筒型基础的安装方法，其特征在于，步骤s4包括：s41：通过所述单柱复合筒型基础(5)的内部舱室顶部的泵组的持续抽气，使所述单柱复合筒型基础(5)逐渐下落至与海床面接触；s42：通过所述单柱复合筒形基础的辅助安装装置上的所述控制系统控制多个所述伸缩组件(3)回缩，并借助船舶上的缆绳牵引所述单柱复合筒形基础的辅助安装装置通过相邻的一对所述浮块(1)间预留的开口(6)脱离所述单柱复合筒型基础(5)；s43：通过拖轮(8)将所述单柱复合筒形基础的辅助安装装置牵引返回港池中。10.根据权利要求6所述的单柱复合筒型基础的安装方法，其特征在于，在将所述单柱复合筒型基础(5)移入所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置的所述环形空间(7)后，所述单柱复合筒型基础的辅助安装装置上的所述浮块(1)与所述单柱复合筒型基础(5)间的间隔距离在两米以上。

技术总结
本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种单柱复合筒型基础的辅助安装装置。该单柱复合筒型基础的辅助安装装置，包括浮块、连接架、伸缩组件、控制系统和弧形围板，多个浮块等间隔环向分布，且其中相邻的一对浮块间预留有供单柱复合筒型基础出入的开口，其余相邻的两个浮块均通过连接架连接，每个浮块的外壁上均连接一个与控制系统信号连接的伸缩组件，伸缩组件的自由端连接弧形围板，多个弧形围板围构出容纳单柱复合筒型基础的环形空间。该单柱复合筒形基础的辅助安装装置能够使单柱复合筒型基础实现稳性浮运。基础实现稳性浮运。基础实现稳性浮运。


技术研发人员：倪道俊 刘俊峰 李嘉隆 校建东 许新鑫 黄绍幸 林成迪 姜娟 王李吉 陈鹏飞 范荣山 赵银林 肖瑶瑶
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/8/5