用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船

1.本发明属于海上风电基础技术领域，具体的说，是涉及一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装设备。


背景技术：

2.化石能源燃烧产生的有害物质和温室气体会影响地球环境，随着人们环保意识的日益提高，世界各国也制定了降低碳排放的目标，需要使用清洁能源来代替部分化石能源。海上风电具有节约土地、风速大且稳定、风能资源较为稳定等优点，具有很大的发展潜力。在海上风力发电机的建设中，为上部机头和风扇提供支撑作用的基础部分成本占总成本的20％-30％左右，起到不可忽视的作用。常见的海上风力发电机基础形式有重力式基础、单桩基础、导管架基础、筒型基础和浮式基础等。其中单桩基础和筒型基础是适用于30-50m水深以内较浅海域的风机基础，单桩基础具有施工方便、工艺简单，但深远海成本较高的特点；筒型基础具有环保、能重复利用，但可承载的上部风机功率较小等特点。
3.单柱复合筒基础是一种新型海上风力发电基础结构，将单桩基础和筒型基础相结合，中心为单桩基础，筒型基础中心挖空套在单桩基础外侧，二者底部在同一水平面上，外侧的筒型高度比中心单柱基础低，为了使筒基础和桩基础连接部分过渡自然，连接处设置有半抛物线形状的竖向钢板。外侧筒型基础内部设有竖向隔板，将环形的基础分隔出扇形舱室，安装时方便控制筒内气压。和传统的单独桩基础、筒基础相比，单柱复合筒下部受力面积增大，风机受到的荷载可以传递给桩、筒基础共同承担，可以减小基础尺寸从而减小用钢量，同时缩短海上施工时间，使用风机功率范围增大。
4.由于单柱复合筒结构较为复杂，横向和纵向长度较大，只能直立运输，目前实际工程中并无合适的运输安装船。专利cn114872844a公布了一种直立柱风机运输船和海上风机安装设备，专利cn114872846a公布了一种浮式风机基础运输结构及施工方法，但均适用于上下尺寸差别不大的风力发电机。
5.综上，单柱复合筒作为一种新型的海上风电基础结构，具有安装方便、适用范围广、成本相对较低的优点，但采用干拖运输的方法时，存在结构难以固定、吊装困难较大的问题。
6.本发明要解决的是海上风电单柱复合筒的运输问题，提供了一种适用于单柱复合筒的安装运输船，通过在船身上设置一些和单柱复合筒结构形式相对应的安装设施，解决单柱复合筒的运输问题。船甲板上设有固定装置，使单柱复合筒底座可以固定于船身，不随船体摇晃而产生滑动和倾斜；船身上设有可旋转挡板，立起时挡板上的绳索为单柱吸力筒上半部分较细的单柱结构提供固定作用，降低运输过程中结构可能会承受的弯矩荷载。船尾设有可旋转的导管架，运输时作为辅助固定装置，安装时作为滑轨，控制结构下滑方向，辅助单柱复合筒下船。


技术实现要素：

7.本发明旨在解决海上风电单柱复合筒型基础运输的相关技术问题，提供了一种用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，能够较为牢固地固定单柱复合筒型基础，避免在运输过程中发生的结构位移、倾斜或者碰撞，保证结构运输的安全性。
8.为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
9.本发明提供了一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，包括船头和阶梯船身，所述阶梯船身由第一阶船体和第二阶船体组成，所述第一阶船体与所述船头连接，且所述第二阶船体的表面高度低于所述第一阶船体；
10.所述第二阶船体的两侧和船尾均设置有挡板，所述挡板围成的空间用于放置单柱复合筒型基础进行运输；位于船尾的所述挡板外侧安装有导管架，所述导管架能够折叠为倒v状结构，其底部一侧通过船尾连接轴与船尾连接、另一侧悬空；所述导管架的倒v状结构顶部尖端设置有顶端转轴，所述导管架同时绕所述船尾连接轴和所述顶端转轴旋转，能够由折叠的倒v状结构变为展开的平面结构；
11.所述第二阶船体的表面设置有底部固定装置，所述底部固定装置由柱体固定机构、舱内固定机构和舱外固定机构组成；所述柱体固定机构设置于单柱复合筒型基础的柱体内部空间，用于固定其柱体内侧；所述舱内固定机构设置于单柱复合筒型基础的筒体分舱室内部空间，用于固定其柱体外侧和筒壁内侧；所述舱外固定机构位于单柱复合筒型基础的筒体外部空间，用于固定其筒壁外侧；
12.所述第一阶船体的表面设置有隐藏挡板，所述隐藏挡板的后侧与所述第一阶船体铰接，以实现平放和直立两种状态；
13.所述隐藏挡板的前部设置有两个拉环，两个所述拉环相对于所述隐藏挡板的中线对称分布；两个所述拉环分别连接有绳索，所述绳索绕过所述导管架的倒v状结构顶部尖端后连接至电动葫芦，所述电动葫芦固定于所述第二阶船体；
14.所述隐藏挡板表面的中间位置设置有连接锁，所述连接锁包括两根上下并排设置的水平杆，每根所述水平杆外部安装有套筒，所述套筒表面设置有卡环，所述卡环能够随所述套筒相对于所述水平杆旋转，以便调节连接杆的方向；
15.所述连接锁通过上、下两根所述连接杆与单柱复合筒型基础的柱体连接；所述连接杆的一端设置有卡扣，所述卡扣用于连接所述卡环；所述连接杆的另一端与软管卡簧铰接；上、下两个所述软管卡簧分别套在单柱复合筒型基础的柱体上部和下部。
16.进一步地，位于船尾的所述挡板能够绕挡板转轴旋转，以便单柱复合筒型基础入水。
17.进一步地，所述导管架能够由船尾拆卸。
18.进一步地，所述导管架的顶端转轴的两端分别安装有绳轴，所述绳轴用于对所述绳索导向。
19.进一步地，所述导管架的倒v状结构用于对所述隐藏挡板提供拉力，平面结构用于辅助所述单柱复合筒型基础入水。
20.进一步地，所述柱体固定机构包括中心圆盘和固定于中心圆盘周侧的第一伸缩杆，所述中心圆盘固定于所述第二阶船体的表面，三个或四个所述第一伸缩杆在中心圆盘外部径向设置且环向均布，并且能够沿所述中心圆盘的径向向外伸长或缩回；安装时单柱
复合筒型基础的柱体与所述中心圆盘的轴线重合；
21.所述舱内固定机构包括多个第二伸缩杆，多个所述第二伸缩杆以所述柱体固定机构6为中心径向设置且环向均布；所述第二伸缩杆包括固定于第二阶船体表面的中部杆筒，所述中部杆筒两端均设置为伸缩杆段，所述伸缩杆段能够沿中部杆筒的轴向向外伸长或缩回；
22.所述舱外固定机构包括四个第三伸缩杆及其底座，四个所述第三伸缩杆以所述柱体固定机构为中心径向设置且呈90
°
间隔均布；所述第三伸缩杆通过底座固定于所述第二阶船体四周，并且能够向中心方向伸长或缩回；
23.所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆和所述第三伸缩杆用于在所述单柱复合筒型基础就位后调整长度，使所述第一伸缩杆的外端抵顶于所述单柱复合筒型基础的柱体内侧、所述第二伸缩杆的两端分别抵顶于所述单柱复合筒型基础的柱体外侧和筒壁内侧、所述第三伸缩杆的内端抵顶于所述单柱复合筒型基础的筒壁外侧。
24.更进一步地，所述第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆与所述单柱复合筒型基础的接触面设置有橡胶垫。
25.进一步地，所述柱体固定机构和所述舱内固定机构均固定有伸缩立杆，伸缩立杆的顶端安装有能够360
°
旋转的摄像头，用于实现对内部连接状态的实时检测。
26.进一步地，两个所述电动葫芦分别对称地设置于船尾的两侧所述挡板相对面。
27.进一步地，两根所述绳索相互平行设置
28.本发明的有益效果是：
29.本发明的运输安装船适用于海上风电单柱复合筒型基础，为其提供了一种新型的干拖运输方式，在运输过程能够较为牢固地固定单柱复合筒型基础，避免结构发生位移、倾斜或者碰撞，保证结构运输的安全性。
30.本发明的运输安装船通过对船身的多机构联动设计，其底部固定装置能够根据单柱复合筒型基础的筒体尺寸调整长度，牢靠地固定各种尺寸的底部筒体；其隐藏挡板具有放平和立起两种状态，立起时配合连接杆和软管卡簧为单柱复合筒型基础的柱体提供支撑和固定作用，降低运输过程中结构可能会承受的弯矩荷载；其导管架具有折叠和展开两种状态，折叠状态下为隐藏挡板提供拉力，展开状态下辅助单柱复合筒型基础入水。在此基础上，以上设置于船身的各个固定装置大多能够调整位置和大小，实现运送不同高度和直径的单柱复合筒型基础，操作简单，灵活方便。
31.另外，本发明的运输安装船经过改造，还能够用于其他海上高耸建筑物的运输，或者当做普通工程船使用，重复利用率高。
附图说明
32.图1是本发明实施例所提供的运输安装船的使用状态立体图；
33.图2是本发明实施例所提供的运输安装船的使用状态平面图；
34.图3是本发明实施例所提供的运输安装船中隐藏挡板的收起状态图；
35.图4是本发明实施例所提供的运输安装船中底部固定装置的安装位置示意图；
36.图5是本发明实施例所提供的运输安装船中底部固定装置的结构示意图；
37.图6是图5中柱体固定机构的结构示意图；
38.图7是图5中舱内固定机构的结构示意图；
39.图8是本发明实施例所提供的运输安装船中绳索绕过导管架的结构示意图；
40.图9是本发明实施例所提供的运输安装船中连接锁、连接杆、软管卡簧的连接示意图；
41.图10是本发明实施例所提供的运输安装船中连接锁的侧面视图；
42.图11是本发明实施例所提供的运输安装船中软管卡簧与连接杆的连接示意图。
43.上述图中：1、船头，2、阶梯船身，201、第一阶船体，202、第二阶船体，3、挡板，4、单柱复合筒型基础，5、导管架，501、顶端转轴，502、绳轴，6、底部固定装置，601、柱体固定机构，602、舱内固定机构，603、舱外固定机构，604、摄像头，7、隐藏挡板，701、拉环，702、连接锁，8、绳索，9、电动葫芦，10、连接杆，11、卡扣，12、软管卡簧。
具体实施方式
44.为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
45.如图1至图3所示，本发明提供了一种用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，包括船头1和阶梯船身2。船头1设有控制室，船上装置的控制系统和监控装置均设在控制室内。阶梯船身2由第一阶船体201和第二阶船体202组成，其中第一阶船体201与船头1连接，且第二阶船体202的表面高度低于第一阶船体201。
46.除与第一阶船体201连接的前侧之外，第二阶船体202的两侧和船尾均设置有挡板3。运输时，单柱复合筒型基础4位于挡板3之间，挡板3对单柱复合筒型基础4起到保护作用。其中位于船尾的挡板3能够绕挡板转轴旋转，旋转下放后能够使单柱复合筒型基础4入水。
47.位于船尾的挡板3外侧安装有导管架5，导管架5在运输过程中折叠为倒v状结构，其底部一侧通过船尾连接轴与船尾连接，并且能够进行拆卸以及绕轴旋转；其底部另一侧悬空。导管架5的倒v状结构顶部尖端设置有顶端转轴501，顶端转轴501的两端分别安装有一个绳轴502，绳轴502与顶端转轴501同轴设置。导管架5同时绕船尾连接轴和顶端转轴501旋转，能够由折叠的倒v状结构变为展开的平面结构，该倒v状结构用于对隐藏挡板7提供拉力，该平面结构可作为滑轨控制单柱复合筒型基础4的下滑方向，辅助单柱复合筒型基础4顺利入水。
48.如图4和图5所示，第二阶船体202的表面设置有底部固定装置6，底部固定装置6由柱体固定机构601、舱内固定机构602和舱外固定机构603三部分组成，用于对固定单柱复合筒型基础4的底部分层固定。
49.如图6所示，柱体固定机构601包括中心圆盘和固定于中心圆盘周侧的第一伸缩杆，中心圆盘固定于第二阶船体202的表面，三个或四个第一伸缩杆在中心圆盘外部径向设置且环向均布，并且能够沿中心圆盘的径向向外伸长或缩回。柱体固定机构601位于单柱复合筒型基础4的柱体内部空间，主要用于对单柱复合筒型基础4的柱体内侧进行固定，安装时单柱复合筒型基础4的柱体与中心圆盘的轴线重合。
50.如图7所示，舱内固定机构602包括多个第二伸缩杆，多个第二伸缩杆以柱体固定机构601为中心径向设置且环向均布。第二伸缩杆包括固定于第二阶船体202表面的中部杆筒，中部杆筒两端均设置为伸缩杆段，伸缩杆段能够沿中部杆筒的轴向向外伸长或缩回。第
二伸缩杆位于单柱复合筒型基础4的筒体分舱室内部空间，主要用于对单柱复合筒型基础4的柱体外侧和筒壁内侧进行固定。第二伸缩杆的数量可根据实际情况布置，相邻两个第二伸缩杆的间隔角度均相同，安装时保证一半及以上数量的分舱室内中有第二伸缩杆固定即可。
51.舱外固定机构603包括四个第三伸缩杆及其底座，四个第三伸缩杆以柱体固定机构601为中心径向设置且呈90
°
间隔均布。第三伸缩杆通过底座固定于第二阶船体202的三个挡板3内侧和第二阶船体202与第一阶船体201的阶梯面上，并且能够向中心方向伸长或缩回。第三伸缩杆位于单柱复合筒型基础4的筒体外部空间，主要用于对单柱复合筒型基础4的筒壁外侧进行固定。
52.以上第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆在单柱复合筒型基础4吊装到运输安装船之前均调整为未伸长的初始状态，从而为吊装预留出足够空间。在单柱复合筒型基础4对准柱体固定机构601和舱内固定机构602就位后，再对第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆分别调整长度，使第一伸缩杆的外端抵顶于单柱复合筒型基础4的柱体内侧、第二伸缩杆的两端分别抵顶于单柱复合筒型基础4的柱体外侧和筒壁内侧、第三伸缩杆的内端抵顶于单柱复合筒型基础4的筒壁外侧。优选地，第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆与单柱复合筒型基础4的接触面设置有橡胶垫，起到增大摩擦，减少磕碰的作用。第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的伸缩状态能够通过外部控制进行调节，这种调节方式在现有技术中已是成熟手段。
53.进一步地，柱体固定机构601的中心圆盘和舱内固定机构602的各个中部杆筒之上均固定有伸缩立杆，伸缩立杆的顶端安装有能够360
°
旋转的摄像头604，各个摄像头604用于实现对内部连接状态的实时检测，结合第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆的外部控制，能够保证底部固定装置6的良好固定效果。
54.第一阶船体201的表面设置有隐藏挡板7，隐藏挡板7的后侧与第一阶船体201铰接，能够实现平放和直立两种状态；平放状态下，隐藏挡板7表面与第一阶船体201的表面齐平；直立状态下，隐藏挡板7的表面与第一阶船体201的表面垂直。
55.隐藏挡板7表面的前部设置有两个拉环701，两个拉环701相对于隐藏挡板7的中线对称分布。隐藏挡板7表面的中间位置设置有连接锁702，连接锁702包括两根上下并排设置的水平杆，每根水平杆外部安装有套筒，套筒表面设置有卡环，套筒能够带动卡环相对于水平杆旋转，方便根据单柱复合筒型基础4的上部柱体调节连接杆10的方向。
56.结合图8所示，两个拉环701分别连接有一根绳索8，每根绳索8绕过绳轴502后连接至电动葫芦9上，两个电动葫芦9分别对称地设置于船尾，且优选固定于第二阶船体202两侧挡板6的相对面。两个拉环701的间距设定，应使两根绳索8相互平行为佳。绳索8与拉环701连接的一端可以拆卸，拉起隐藏挡板7之前将绳索8与拉环701固定，收起隐藏挡板7之后将拉环701上的绳索8拆卸。
57.如图9-图11所示，连接锁702通过上、下两根连接杆10与单柱复合筒型基础4的柱体连接。连接杆10的一端设置有卡扣11，通过卡扣11与卡环的锁定实现连接杆10与连接锁702的固定；连接杆10的另一端与软管卡簧12通过铰链连接，使连接杆10能够平滑地绕软管卡簧12旋转。铰链包括铰链座和铰链体，铰链座固定在软管卡簧12上，铰链体一端通过芯轴与铰链座相连，另一端与连接杆10相连。软管卡簧12为可调节直径的圆环结构，能够根据单
柱复合筒型基础4的柱体尺寸进行调节，使用起来较为灵活。上、下两个软管卡簧12分别套在单柱复合筒型基础4的柱体上部和下部，降低运输过程中结构可能会承受的弯矩荷载。
58.尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，包括船头和阶梯船身，所述阶梯船身由第一阶船体和第二阶船体组成，所述第一阶船体与所述船头连接，且所述第二阶船体的表面高度低于所述第一阶船体；所述第二阶船体的两侧和船尾均设置有挡板，所述挡板围成的空间用于放置单柱复合筒型基础进行运输；位于船尾的所述挡板外侧安装有导管架，所述导管架能够折叠为倒v状结构，其底部一侧通过船尾连接轴与船尾连接、另一侧悬空；所述导管架的倒v状结构顶部尖端设置有顶端转轴，所述导管架同时绕所述船尾连接轴和所述顶端转轴旋转，能够由折叠的倒v状结构变为展开的平面结构；所述第二阶船体的表面设置有底部固定装置，所述底部固定装置由柱体固定机构、舱内固定机构和舱外固定机构组成；所述柱体固定机构设置于单柱复合筒型基础的柱体内部空间，用于固定其柱体内侧；所述舱内固定机构设置于单柱复合筒型基础的筒体分舱室内部空间，用于固定其柱体外侧和筒壁内侧；所述舱外固定机构位于单柱复合筒型基础的筒体外部空间，用于固定其筒壁外侧；所述第一阶船体的表面设置有隐藏挡板，所述隐藏挡板的后侧与所述第一阶船体铰接，以实现平放和直立两种状态；所述隐藏挡板的前部设置有两个拉环，两个所述拉环相对于所述隐藏挡板的中线对称分布；两个所述拉环分别连接有绳索，所述绳索绕过所述导管架的倒v状结构顶部尖端后连接至电动葫芦，所述电动葫芦固定于所述第二阶船体；所述隐藏挡板表面的中间位置设置有连接锁，所述连接锁包括两根上下并排设置的水平杆，每根所述水平杆外部安装有套筒，所述套筒表面设置有卡环，所述卡环能够随所述套筒相对于所述水平杆旋转，以便调节连接杆的方向；所述连接锁通过上、下两根所述连接杆与单柱复合筒型基础的柱体连接；所述连接杆的一端设置有卡扣，所述卡扣用于连接所述卡环；所述连接杆的另一端与软管卡簧铰接；上、下两个所述软管卡簧分别套在单柱复合筒型基础的柱体上部和下部。2.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，位于船尾的所述挡板能够绕挡板转轴旋转，以便单柱复合筒型基础入水。3.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，所述导管架能够由船尾拆卸。4.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，所述导管架的顶端转轴的两端分别安装有绳轴，所述绳轴用于对所述绳索导向。5.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，所述导管架的倒v状结构用于对所述隐藏挡板提供拉力，平面结构用于辅助所述单柱复合筒型基础入水。6.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，所述柱体固定机构包括中心圆盘和固定于中心圆盘周侧的第一伸缩杆，所述中心圆盘固定于所述第二阶船体的表面，三个或四个所述第一伸缩杆在中心圆盘外部径向设置且环向均布，并且能够沿所述中心圆盘的径向向外伸长或缩回；安装时单柱复合筒型基础的柱体与所述中心圆盘的轴线重合；所述舱内固定机构包括多个第二伸缩杆，多个所述第二伸缩杆以所述柱体固定机构6
为中心径向设置且环向均布；所述第二伸缩杆包括固定于第二阶船体表面的中部杆筒，所述中部杆筒两端均设置为伸缩杆段，所述伸缩杆段能够沿中部杆筒的轴向向外伸长或缩回；所述舱外固定机构包括四个第三伸缩杆及其底座，四个所述第三伸缩杆以所述柱体固定机构为中心径向设置且呈90
°
间隔均布；所述第三伸缩杆通过底座固定于所述第二阶船体四周，并且能够向中心方向伸长或缩回；所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆和所述第三伸缩杆用于在所述单柱复合筒型基础就位后调整长度，使所述第一伸缩杆的外端抵顶于所述单柱复合筒型基础的柱体内侧、所述第二伸缩杆的两端分别抵顶于所述单柱复合筒型基础的柱体外侧和筒壁内侧、所述第三伸缩杆的内端抵顶于所述单柱复合筒型基础的筒壁外侧。7.根据权利要求6所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，所述第一伸缩杆、第二伸缩杆和第三伸缩杆与所述单柱复合筒型基础的接触面设置有橡胶垫。8.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，所述柱体固定机构和所述舱内固定机构均固定有伸缩立杆，伸缩立杆的顶端安装有能够360
°
旋转的摄像头，用于实现对内部连接状态的实时检测。9.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，两个所述电动葫芦分别对称地设置于船尾的两侧所述挡板相对面。10.根据权利要求1所述的一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其特征在于，两根所述绳索相互平行设置。

技术总结
本发明属于海上风电基础技术领域，公开了一种适用于海上风电单柱复合筒型基础的运输安装船，其阶梯船身包括与船头连接的第一阶船体，以及表面高度低于第一阶船体的第二阶船体；第二阶船体设置有挡板、导管架和底部固定装置，底部固定装置用于固定单柱复合筒型基础的柱体内侧、柱体外侧和筒壁内侧、筒壁外侧；第一阶船体的表面设置有隐藏挡板，通过拉环和绳索与导管架连接能够实现隐藏挡板的直立状态；隐藏挡板表面的中间位置设置有连接锁，连接锁通过两根连接杆和上、下两个软管卡簧与单柱复合筒型基础的柱体上部和下部连接。本发明能够较为牢固地固定单柱复合筒型基础，避免在运输过程中发生的结构位移、倾斜或者碰撞，保证结构运输的安全性。构运输的安全性。构运输的安全性。


技术研发人员：刘俊峰 许新鑫 校建东 乐丛欢 姜娟 倪道俊 肖瑶瑶 丁红岩 张浦阳 潘宏冠 王李吉 陈鹏飞 聂焱 林宇 李嘉隆
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司 天津大学
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/5/11