本发明涉及浮式风机运输安装一体船，特别涉及一种浮式风机及tlp平台运输安装一体船及其运输安装方法。
背景技术：
我国海上风能资源丰富，目前海上风场风机广泛采用桩基础和重力式基础等固定式基础型式，一般适用于水深范围小于50m的浅海海域；而随着风电场的建设向更深海域的发展，浮式基础结构的风机具有巨大的开发优势。
tlp(张力腿)平台是浮式风机基础结构的一种型式，在码头前沿基地连同风机本体预拼装后，需要将风机连同基础平台结构运输至风场进行安装；平台的运输方式一般包括湿拖和干拖两种施工工艺；干拖方案需要大型运输驳船改造后进行绑扎加固，并且在装船、运输和现场安装过程中需要大型浮吊船和拖轮等船机设备配合。
湿拖的方案对于tlp平台一般是无法实现的，因为tlp平台一般都是系泊稳性，常规的tlp平台是无法自己保持浮态的，无法采用直接湿拖方案；国外有在每个桩柱上绑扎压重块，以达到降低重心高度，提高稳性，然后利用拖轮绑拖的案例；也有公司提出通过增加压载水舱，调整平台重心，提高稳性，便于直接拖航运输的目的。
干拖方案适用于近海海况条件较好、离岸距离较近的风场，对于深远海域存在海况条件复杂，安装时操作困难；此外，在运输驳船上装载浮式风机(包括风机基础结构)，重心高，系固难度大；且在装船、运输和现场安装过程中都需要大型的起吊设备及拖轮配合，这种方式辅助船舶多，过程复杂，效率较低。
湿拖方案不适用于不具备自存稳性条件的tlp平台基础结构，而经过改进的采用压重块拖轮绑拖和自身压载装置施工方案不适用大规模风机运输安装，且施工难度和成本增加。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能够解决基地码头tlp平台与风机拼装后装船问题、解决风机及tlp平台从基地运输至深远海域风场过程中的稳性和系固的问题以及解决运输至风场后tlp平台和水下锚泊系统的安装问题的一种浮式风机及tlp平台运输安装一体船及其运输安装方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种浮式风机及tlp平台运输安装一体船，包括船体，所述船体的甲板上设有一塔架，所述塔架的高度方向上设有两个垂直于塔架的抱桩机构，抱桩机构用于夹持浮式风机的筒体；所述船体的首部设有一u型开口，u型开口用于容纳tlp平台，u型开口上方位于船体的甲板上设有至少1个定位装置，定位装置用于将tlp平台固定在u型开口内。
在本发明的一个实施例中，每个抱桩机构均包括四周90°方向布置的四个顶推油缸，四个顶推油缸两两交叉对称设置，后面两个顶推油缸固定在塔架上，前面两个顶推油缸分别通过顶推油缸伸缩油缸可收缩的安装在塔架上在本发明的一个实施例中，定位装置为三个，呈三角分布在船体的甲板上。
在本发明的一个实施例中，定位装置为一液压绞盘，液压绞盘通过钢丝绳与tlp平台上自带的吊耳连接。
在本发明的一个实施例中，u型开口的内侧壁上设有防撞装置。
在本发明的一个实施例中，防撞装置由橡胶材料制成。
在本发明的一个实施例中，抱桩机构还包括三个成三角分布的初定位装置，初定位装置用于塔筒进入抱桩机构时初步定位用。
在本发明的一个实施例中，抱桩机构还包括两个锁紧装置，两个锁紧装置分别用于对张开状态下的顶推油缸伸缩油缸进行限位。
一种浮式风机及tlp平台运输安装一体船的运输安装方法，运输安装方法包括如下步骤：
(1)先将一体船靠近码头上组装好的浮式风机及tlp平台，浮式风机及tlp平台底部的tlp平台进入船体首部的u型开口内，其底部漂浮在水面上；塔架上的抱桩机构将浮式风机的筒体抱住并夹紧，液压绞盘通过钢丝绳与浮式风机及tlp平台上的吊耳连接，并自行收紧固定；
(2)调节一体船和浮式风机及tlp平台内压载水至设计吃水时拖航；
(3)拖航至现场后，利用一体船的dp动力定位使一体船就位，浮式风机及tlp平台拖带至安装中心位置附近，与锚泊系统连接；
(4)tlp平台安装到位与锚泊系统通过张力筋腱连接，tlp平台稳定后，锁死全部筋腱，调整tlp平台的压舱水，使筋腱拉力达到设计值；一体船通过快速压载下沉，打开塔架上的抱桩机构以及甲板上的定位装置，一体船退出，完成安装。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、浮式风机在码头前沿与tlp平台安装好后，一体船直接靠近装配好的浮式风机及tlp平台，完成起运和安装。
2、一体船通过自身的抱桩机构和定位装置保证在运输安装过程中有足够的稳性和系固强度。
3、一体船能够通过自身动力定位和快速压载功能完成现场定位和安装。
4、本发明能够一次性完成基地装船、拖航运输和系泊安装等问题，节省船机设备及人工成本，从而提高风机安装的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一体船安装浮式风机及tlp平台的结构示意图；
图2为本发明抱桩机构结构示意图；
图3为tlp平台安装时的部分结构俯视图；
图4为tlp平台安装时的部分结构侧视图；
图中数字和字母所表示的相应部件名称：
10、船体20、甲板30、塔架40、支撑结构50、抱桩机构51、顶推油缸52、顶推油缸伸缩油缸53、初定位装置54、锁紧装置60、筒体70、u型开口71、防撞装置80、tlp平台81、吊耳90、液压绞盘100、钢丝绳110、导向滑轮。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1至图4所示，本发明公开了一种浮式风机及tlp平台运输安装一体船，包括船体10，船体10的甲板20上设有一塔架30，塔架30通过一支撑结构40进行支撑，支撑结构40此处不做具体限定，其能够起到进一步固定塔架的功能即可，可以为现有技术中的支撑杆；塔架30的高度方向上设有两个垂直于塔架的抱桩机构50，两个抱桩机构50上下平行安装，抱桩机构50用于夹持浮式风机的筒体60；船体10的首部设有一u型开口70，u型开口70的内侧壁上设有防撞装置71，防撞装置由橡胶材料制成，能够有效避免tlp平台与船体结构之间的硬接触，减少两者之间因碰撞产生的损坏，提高了使用寿命和安全性；防撞装置71也可以采用其它具有缓冲效果的材料制成，此处不加赘述；u型开口70用于容纳tlp平台80，u型开口70上方位于船体的甲板上设有三个定位装置，三个定位装置呈三角分布在船体10的甲板20上，用于将tlp平台80固定在u型开口70内。
本发明每个抱桩机构50均包括四周90°方向布置的四个顶推油缸51，四个顶推油缸51两两交叉对称设置，后面两个顶推油缸51固定在塔架30上，前面两个顶推油缸51分别通过顶推油缸伸缩油缸52可收缩的安装在塔架30上；抱桩机构还包括三个成三角分布的初定位装置53，初定位装置53用于塔筒进入抱桩机构时初步定位用，可以防止由于一体船晃动时塔筒与抱桩机构的硬接触，也可以进一步提高塔筒安装时的稳定性；抱桩机构还包括两个锁紧装置54，两个锁紧装置分别用于对张开状态下的顶推油缸伸缩油缸进行限位，顶推油缸伸缩油缸在张开状态时，波浪会导致一体船晃动，从而带动顶推油缸晃动，顶推油缸又会带动顶推油缸伸缩油缸的输出轴晃动，此时顶推油缸伸缩油缸的输出轴很容易损坏，因此需要设置锁紧装置来控制推油缸伸缩油缸的输出轴晃动。
抱桩机构的工作原理为：开始安装前抱桩机构50的两个顶推油缸伸缩油缸52处于收缩状态，此时抱桩机构50处于打开状态；随着一体船的移位，浮式风机的筒体60进入抱桩机构50，初定位装置53对筒体60进行初步定位，两个顶推油缸伸缩油缸52张开，位于前面的两个顶推油缸51在顶推油缸伸缩油缸52的带动下向前推进，当顶推油缸51到达预定位置时，锁紧装置54对顶推油缸伸缩油缸52进行锁紧，随后，四个顶推油缸51通过活塞杆的伸出与筒体表面接触并锁紧，两个抱桩机构50将浮式风机的上下两层筒体夹持固定；到现场安装完成之后打开锁紧装置54，顶推油缸伸缩油缸52收回，前面两个顶推油缸51随顶推油缸伸缩油缸52一同收回，4个顶推油缸51的活塞杆收缩，抱桩机构随着船体退出，完成安装。
本发明定位装置为一液压绞盘90，液压绞盘90通过钢丝绳100与tlp平台80上自带的吊耳81连接，通过控制液压绞盘90来实现tlp平台80的系固；液压绞盘90与吊耳81还设有一导向滑轮110，导向滑轮110设置在船体10的甲板20上，位于液压绞盘90与吊耳81之间，钢丝绳100连接液压绞盘90和吊耳81时绕过导向滑轮110，导向滑轮110具有导向作用，且能够减少钢丝绳受到的应力，提高使用寿命。
本发明浮式风机及tlp平台运输安装一体船的运输安装方法，包括如下步骤：
(1)先将一体船靠近码头上组装好的浮式风机及tlp平台，浮式风机及tlp平台底部的tlp平台80进入船体10首部的u型开口70内，其底部漂浮在水面上；塔架30上的两个抱桩机构50工作，抱桩机构50处于打开状态，随着船体的移位，浮式风机的筒体60进入抱桩机构50，初定位装置53对筒体60进行初步定位，两个顶推油缸伸缩油缸52张开，位于前面的两个顶推油缸51在顶推油缸伸缩油缸52的带动下向前推进，当顶推油缸51到达预定位置时，锁紧装置54对顶推油缸伸缩油缸52进行锁紧，随后，四个顶推油缸51通过活塞杆的伸出与筒体60表面接触并锁紧，两个抱桩机构50将浮式风机的上下两层筒体夹持固定，最终将浮式风机的筒体60抱住并夹紧；液压绞盘90通过钢丝绳100与浮式风机及tlp平台80上的吊耳81连接，并自行收紧系固；
(2)调节一体船和浮式风机及tlp平台内压载水至设计吃水时拖航；
(3)拖航至现场后，利用一体船的dp动力定位使一体船就位，浮式风机及tlp平台拖带至安装中心位置附近，与锚泊系统连接；
(4)tlp平台安装到位与锚泊系统通过张力筋腱连接，tlp平台稳定后，锁死全部筋腱，调整tlp平台的压舱水，使筋腱拉力达到设计值；一体船通过快速压载下沉，打开塔架上的抱桩机构(打开锁紧装置54，顶推油缸伸缩油缸52收回，前面两个顶推油缸51随顶推油缸伸缩油缸52一同收回，4个顶推油缸51的活塞杆收缩，抱桩机构随着船体退出)以及甲板20上的定位装置(通过液压绞盘90松开钢丝绳100，液压绞盘90与吊耳81脱离)，一体船退出，完成安装。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。