一种海上风电基础及上部构件一体化施工船的制作方法

1.本实用新型涉及一种海上风电基础及上部构件一体化施工船。


背景技术：

2.深远海海上风电场的建设需要投入超大型起吊船、作业水深大起吊载荷大的自升式安装平台和多艘运输船、稳桩平台联合作业。需要运输及吊装的构件主要包括：钢桩、塔筒、机舱、轮毂及叶片的海上运输及吊装。其中钢桩的重量可达1500t以上，机舱的重量可达300t以上，塔筒的长度可达30～40m，塔筒一般是由三段塔筒节在现场拼接而成。钢桩为卧式运输，机舱和塔筒节为立式运输。普通驳船一次至多仅能搭载两套风机，而一座风场一般有30～60套风机，且随着风场离岸距离越来越远，风机的运输周期越来越长。此外，安装一整套风机需要至少三种以上不同船型设备辅助配合：驳船负责各大构件的运输；大型起重船负责起吊打桩或安装导管架基础；风电安装船负责构件海上安装作业，同时需要若干辅助拖船、生活驳等从旁协助。这导致风电施工工序极其复杂，施工时间成本及费用成本居高不下。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种海上风电基础及上部构件一体化施工船，它既能成倍缩短运输工期，又能简化风电施工工序，还能胜任其它海上设施的安装。
4.本实用新型的目的是这样实现的：一种海上风电基础及上部构件一体化施工船，包括船体、起重装置、第一风机组装支撑装置、第二风机组装支撑装置和抱桩器；所述船体自带动力系统且具有超大面积的主甲板；其中，
5.所述主甲板的右侧设有容纳四根风机钢管桩的钢管桩堆放区，主甲板的左侧后部设有容纳四套风机叶片的叶片堆放区，主甲板的艏部设有容纳四套风机塔筒的塔筒堆放区，并在钢管桩堆放区的内侧设有容纳四个风机机舱的机舱堆放区；
6.所述起重装置包括安装在主甲板的尾部并位于所述叶片堆放区右侧且最大吊重为6000t的第一起重机和安装在主甲板的艏部并位于塔筒堆放区左侧且最大吊重为3000t的第二起重机；
7.所述第一风机组装支撑装置设在船体的中前部并包括一个开设在主甲板上的第一上安装孔、开设在船体的底板上并与第一上安装孔同轴的第一下安装孔、四个通过第一上支架安装在主甲板上且均布地位于第一上安装孔的外围上方的第一上层顶推油缸、四个通过第一下支架安装在船体的底板上且均布地位于第一下安装孔的外围上方的第一下层顶推油缸和一个连接在第一上安装孔的边缘与四个第一下层顶推油缸的顶部之间的导向筒；
8.所述第二风机组装支撑装置设在船体的中部并包括一个开设在主甲板上的第二上安装孔、开设在船体的底板上并与第二上安装孔同轴的第二下安装孔、四个通过第二上
支架安装在主甲板上且均布地位于第二上安装孔的外围上方的第二上层顶推油缸、四个通过第二下支架安装在船体的底板上且均布地位于第二下安装孔的外围上方的第二下层顶推油缸和一个连接在第二上安装孔的边缘与四个第二下层顶推油缸的顶部之间的导向筒；
9.所述抱桩器安装在船体的尾部并位于第一起重机的右后方。
10.上述的海上风电基础及上部构件一体化施工船，其中，所述船体的船长为135m，船宽为110m，型深为15m。
11.上述的海上风电基础及上部构件一体化施工船，其中，所述钢管桩堆放区内的四根风机钢管桩为纵船向布置；所述叶片堆放区内的四套风机叶片共有十二瓣风机叶片，该十二瓣风机叶片以三层叠放，每层四瓣叶片纵船向布置；所述塔筒堆放区内的四套风机塔筒共有十二段塔筒节，十二段塔筒节以横船向两排、纵船向六列的方式布置；所述机舱堆放区内的四个风机机舱以横船向两排、纵船向两列的方式布置。
12.上述的海上风电基础及上部构件一体化施工船，其中，所述第一上支架包括固定在所述主甲板上并同轴地位于第一上安装孔的外围的内圈支撑板、外圈支撑板、固定在内圈支撑板的下部与外圈支撑板的下部之间的第一下座板、固定在内圈支撑板的上部与外圈支撑板的上部之间的第一上座板和若干均布地固定在内圈支撑板的内侧面上的直角三角形导向筋板；四个第一上层顶推油缸设在第一下座板和第一上座板之间；
13.所述第二上支架的结构与第一上支架的结构相同；
14.所述第一下支架包括固定在所述船体的底板上并同轴地位于第一下安装孔的外围的内圈支撑板、外圈支撑板和固定在内圈支撑板的下部与外圈支撑板的下部之间的第二下座板和固定在内圈支撑板的上部与外圈支撑板的上部之间的第二上座板；四个第一下层顶推油缸设在第二下座板和第二上座板之间；
15.所述第二下支架的结构与第一下支架的结构相同。
16.本实用新型的海上风电基础及上部构件一体化施工船具有以下特点：
17.1.具有超大平面的主甲板，一次可搭载四套风机设备和四根单桩基础，成倍缩短运输工期；
18.2.将运输驳船、起吊打桩船、风电安装船、抱桩器、稳桩平台等各种辅助船功能集于一体，在简化风电施工工序的同时，极大节约施工成本；
19.3.配备独特的风机组装支撑装置，配合独特的风机安装方法，各工序并行运作，能极大地提高风机的组装效率。
20.4.超大平面的主甲板提供丰富的改装空间，能胜任包括风机安装、导管架安装、大型海上组块安装，跨海大桥重型组件安装，乃至各种油气处理模块、临时生活模块搭载等各种海上作业。
21.5.具备良好的抗浪稳性，在有义波高为3-4m的海况环境下依然能够进行施工作业，大大提高了海上风电的施工效率。
附图说明
22.图1是本实用新型的一体化施工船的结构示意图；
23.图2是本实用新型的一体化施工船的结构示意图；
24.图3a是本实用新型的一体化施工船中的第一风机组装支撑装置的平面图；
25.图3b是本实用新型的一体化施工船中的第一风机组装支撑装置的立面图；
26.图4是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的一种状态图；
27.图5是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的第二种状态图；
28.图6是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的第三种状态图；
29.图7是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的第四种状态图；
30.图8是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的第五种状态图；
31.图9是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的第六种状态图；
32.图10是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的第七种状态图；
33.图11是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的第八种状态图；
34.图12是采用本实用新型的一体化施工船在安装风机时的第九种状态图；
具体实施方式
35.下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
36.先请参阅图1和图2，本实用新型的海上风电基础及上部构件一体化施工船，包括船体10、起重装置、第一风机组装支撑装置3a、第二风机组装支撑装置3b和抱桩器4。
37.船体10自带动力系统且具有超大面积的主甲板10a；船体10的船长为135m，船宽为110m，型深为15m。
38.主甲板10a的右侧设有容纳四根风机钢管桩的钢管桩堆放区101，主甲板10a的左侧后部设有容纳四套风机叶片的叶片堆放区102，主甲板10a的艏部设有容纳四套风机塔筒的塔筒堆放区103，并在钢管桩堆放101区的内侧设有容纳四个风机机舱的机舱堆放区104。钢管桩堆放区101内的四根风机钢管桩200为纵船向布置；叶片堆放区102内的四套风机叶片共有十二瓣风机叶片300，该十二瓣风机叶片300以三层叠放，每层四个叶片300纵船向布置；塔筒堆放区103内的四套风机塔筒共有十二段塔筒节400，十二段塔筒节400以横船向两排、纵船向六列的方式布置；机舱堆放区104内的四个风机机舱500以横船向两排、纵船向两列的方式布置。
39.起重装置包括安装在主甲板10a的尾部并位于叶片堆放区102右侧且最大吊重为6000t的第一起重机2a和安装在主甲板10a的艏部并位于塔筒堆放区103左侧且最大吊重为3000t的第二起重机2b。
40.第一风机组装支撑装置3a设在船体10的中前部并包括一个开设在主甲板10a上的第一上安装孔、开设在船体10的底板10b上并与第一上安装孔同轴的第一下安装孔、四个通过第一上支架31安装在主甲板10a上且均布地位于上安装孔的外围上方的第一上层顶推油缸32、四个通过第一下支架33安装在船体的底板10b上且均布地位于第一下安装孔的外围上方的第一下层顶推油缸34和一个连接在第一上安装孔的边缘与四个第一下层顶推油缸34的顶部之间的导向筒30；第一上支架31包括固定在主甲板10a上并同轴地位于第一上安装孔的外围的上层内圈支撑板311、上层外圈支撑板312、固定在上层内圈支撑板311的下部与上层外圈支撑板312的下部之间的上层下座板313、固定在上层内圈支撑板311的上部与上层外圈支撑板312的上部之间的上层上座板314和若干均布地固定在上层内圈支撑板311的内侧面上的直角三角形导向筋板315；四个第一上层顶推油缸32设在上层下座板313和上层上座板314之间；
41.第一下支架33包括固定在船体的底板10b上并同轴地位于第一下安装孔的外围的下层内圈支撑板316、下层外圈支撑板317和固定在下层内圈支撑板316的下部与下层外圈支撑板317的下部之间的下层下座板38和固定在下层内圈支撑板316的上部与下层外圈支撑板317的上部之间的下层上座板318；四个第一下层顶推油缸34设在下层下座板318和下层上座板319之间(见图3a和图3b)；
42.四个第一上层顶推油缸32可以同步动作，也可以单独动作；四个第一下层顶推油缸34可以同步动作，也可以单独动作。
43.第二风机组装支撑装置3b设在船体10的中部并包括一个开设在主甲板10a上的第二上安装孔、开设在船体10的底板10b上并与第二上安装孔同轴的第二下安装孔、四个通过第二上支架35安装在主甲板10a上且均布地位于第二上安装孔的外围上方的第二上层顶推油缸36、四个通过第二下支架37安装在船体10的底板10b上且均布地位于第二下安装孔的外围上方的第二下层顶推油缸38和一个连接在第二上安装孔的边缘与四个第二下层顶推油缸38的顶部之间的导向筒30；第二上支架35的结构与第一上支架31的结构相同；第二下支架37的结构与第一下支架33的结构相同。四个第二上层顶推油缸36可以同步动作，也可以单独动作；四个第二下层顶推油缸38可以同步动作，也可以单独动作。
44.第一风机组装支撑装置3a和第二风机组装支撑装置3b均用于安装风机塔筒，用于固定和调节风机塔筒的位置和垂直度；第一上支架31上的直角三角形导向筋板315能引导风机塔筒进入导向筒30的中央位置，当塔筒节400进入第一上层顶推油缸32或第二上层顶推油缸36后，第一上层顶推油缸32或第二上层顶推油缸36动作，安装在第一上层顶推油缸32或第二上层顶推油缸36的活塞杆端头的橡胶板抱合到塔筒节400上，并保持塔筒节400处于导向筒30的中间位置；塔筒节400再持续向下，经过第一下层顶推油缸34或第二下层顶推油缸38时，第一下层顶推油缸34或第二下层顶推油缸38动作，推动橡胶板抱合塔筒节400；调整第一上层顶推油缸32或第二上层顶推油缸36的四个橡胶板位置，保证塔筒节处于设定的垂直位置。
45.抱桩器4安装在船体10的尾部并位于第一起重机2a的右后方。
46.再请参阅图4和图12，本实用新型的海上风电基础及上部构件一体化施工船，在风场就位后按照以下步骤进行施工：
47.1.利用第一起重机2a将钢管桩堆放区101内的一根钢管桩200吊运至抱桩器4，并完成钢管桩200的下放及沉桩作业(见图4)；
48.2.利用第二起重机2b将风机的顶部塔筒节400吊运至第一风机组装支撑装置3a上，并完成顶部塔筒节400的下放及固定(见图5)；
49.3.利用第二起重机2b将一个风机机舱500吊装至位于第一风机组装支撑装置3a上的顶部塔筒节400的顶部进行组装(见图6)；
50.4.利用第一起重机2a将叶片堆放区102内的两瓣风机叶片300依次安装到位于第一风机组装支撑装置3a上的风机机舱500上(见图7)；
51.5.先利用第一起重机2a和第二起重机2b将塔筒堆放区103内的一段底部塔筒节吊至第二风机组装支撑装置3b上固定，再将位于塔筒堆放区103内的一段中部塔筒节吊起与位于第二风机组装支撑装置3b上的底部塔筒节的顶部组装成一体(见图8和图9)；
52.6.先利用第一起重机2a将位于第一风机组装支撑装置3a上的顶部塔筒节、风机机
舱500和两瓣风机叶片300的组合体吊起，安装到位于第二风机组装支撑装置3b上的中部塔筒节的顶部；再旋转风机机舱500上的轮毂，利用第一起重机2a将叶片堆放区102的第三瓣风机叶片300起吊安装至位于第二风机组装支撑装置3b上的风机机舱500上的轮毂上，至此整台风机在第一起重机2a、第二起重机2b和第一风机组装支撑装置3a及第二风机组装支撑装置3b的配合下组装完成(见图10和图11)；
53.7.利用第一起重机2a将第6步组装完成的风机吊至已完成沉桩的钢管桩上，完成风机整体安装(见图12)；
54.8.施工船通过自带动力系统转场至下一个风机安装点，重复步骤1至步骤7，进行另一台风机的安装施工。
55.本实用新型的海上风电基础及上部构件一体化施工船，可搭载四套海上风机的大型构件，并通过工序优化，以上6个步骤可做到交叉作业，以此最大限度地缩短工程周期。无风机安装任务时，可用于导管架、大型海上组块、跨海大桥重型组件等安装。也可通过加装各种油气处理模块和临时生活模块等用于进行相关的海上作业，大大提高施工船的利用率。
56.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。

技术特征：
1.一种海上风电基础及上部构件一体化施工船，包括船体、起重装置、第一风机组装支撑装置、第二风机组装支撑装置和抱桩器；所述船体自带动力系统且具有超大面积的主甲板；其特征在于，所述主甲板的右侧设有容纳四根风机钢管桩的钢管桩堆放区，主甲板的左侧后部设有容纳四套风机叶片的叶片堆放区，主甲板的艏部设有容纳四套风机塔筒的塔筒堆放区，并在钢管桩堆放区的内侧设有容纳四个风机机舱的机舱堆放区；所述起重装置包括安装在主甲板的尾部并位于所述叶片堆放区右侧且最大吊重为6000t的第一起重机和安装在主甲板的艏部并位于塔筒堆放区左侧且最大吊重为3000t的第二起重机；所述第一风机组装支撑装置设在船体的中前部并包括一个开设在主甲板上的第一上安装孔、开设在船体的底板上并与第一上安装孔同轴的第一下安装孔、四个通过第一上支架安装在主甲板上且均布地位于第一上安装孔的外围上方的第一上层顶推油缸、四个通过第一下支架安装在船体的底板上且均布地位于第一下安装孔的外围上方的第一下层顶推油缸和一个连接在第一上安装孔的边缘与四个第一下层顶推油缸的顶部之间的导向筒；所述第二风机组装支撑装置设在船体的中部并包括一个开设在主甲板上的第二上安装孔、开设在船体的底板上并与第二上安装孔同轴的第二下安装孔、四个通过第二上支架安装在主甲板上且均布地位于第二上安装孔的外围上方的第二上层顶推油缸、四个通过第二下支架安装在船体的底板上且均布地位于第二下安装孔的外围上方的第二下层顶推油缸和一个连接在第二上安装孔的边缘与四个第二下层顶推油缸的顶部之间的导向筒；所述抱桩器安装在船体的尾部并位于第一起重机的右后方。2.根据权利要求1所述的海上风电基础及上部构件一体化施工船，其特征在于，所述船体的船长为135m，船宽为110m，型深为15m。3.根据权利要求1所述的海上风电基础及上部构件一体化施工船，其特征在于，所述钢管桩堆放区内的四根风机钢管桩为纵船向布置；所述叶片堆放区内的四套风机叶片共有十二瓣风机叶片，该十二瓣风机叶片以三层叠放，每层四瓣叶片纵船向布置；所述塔筒堆放区内的四套风机塔筒共有十二段塔筒节，十二段塔筒节以横船向两排、纵船向六列的方式布置；所述机舱堆放区内的四个风机机舱以横船向两排、纵船向两列的方式布置。4.根据权利要求1所述的海上风电基础及上部构件一体化施工船，其特征在于，所述第一上支架包括固定在所述主甲板上并同轴地位于第一上安装孔的外围的内圈支撑板、外圈支撑板、固定在内圈支撑板的下部与外圈支撑板的下部之间的第一下座板、固定在内圈支撑板的上部与外圈支撑板的上部之间的第一上座板和若干均布地固定在内圈支撑板的内侧面上的直角三角形导向筋板；四个第一上层顶推油缸设在第一下座板和第一上座板之间；所述第二上支架的结构与第一上支架的结构相同；所述第一下支架包括固定在所述船体的底板上并同轴地位于第一下安装孔的外围的内圈支撑板、外圈支撑板和固定在内圈支撑板的下部与外圈支撑板的下部之间的第二下座板和固定在内圈支撑板的上部与外圈支撑板的上部之间的第二上座板；四个第一下层顶推油缸设在第二下座板和第二上座板之间；所述第二下支架的结构与第一下支架的结构相同。

技术总结
本实用新型公开了一种海上风电基础及上部构件一体化施工船，包括船体、起重装置、第一风机组装支撑装置、第二风机组装支撑装置和抱桩器；所述船体自带动力系统且具有超大面积的主甲板。主甲板的右侧设有钢管桩堆放区，主甲板的左侧后部设有叶片堆放区，主甲板的艏部设有塔筒堆放区，并在钢管桩堆放区的内侧设有机舱堆放区；起重装置包括安装在主甲板的尾部并位于叶片堆放区右侧的第一起重机和安装在主甲板的艏部并位于塔筒堆放区左侧的第二起重机；第一风机组装支撑装置设在船体的中前部；第二风机组装支撑装置设在船体的中部；抱桩器安装在船体的尾部并位于第一起重机的右后方。本实用新型既能成倍缩短运输工期，又能简化风电施工工序。电施工工序。电施工工序。


技术研发人员：丁全智 季振祥 孙伟明 赵龙 刘昌鹏 黄国福 刘超 陈春 黄博坚 陈仁昌
受保护的技术使用者：中交海峰风电发展股份有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/7/5