带倒刺的负压桶锚固装置、安装方法及漂浮式海上风电场的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及漂浮式海上风机锚固技术领域，具体涉及一种带倒刺的负压桶锚固装置、安装方法及漂浮式海上风电场。
【背景技术】
[0002]目前，全球海上风电大部分处在小于50m海域范围内，主要基础形式包括单粧基础、四粧导管架基础、多粧基础和重力式基础等多种形式，成本还在可控范围之内。未来20年发展深海、远海海上风电已成趋势，上述基础形式经济性便不再有优势，漂浮式风机将取代固定式基础成为深海主流，如果漂浮式基础的锚固系统仍然采用传统海洋石油粧基础，成本无法控制。
[0003]全球范围内漂浮式海上风机的锚固件大部分采用粧基础，由于其粧基础施工需要大型施工船舶进行打粧，面对恶劣的海况条件，打粧作业施工周期久成本高，且粧基入泥较深，使得粧基成本非常昂贵；如何有效降低漂浮式海上风机锚固系统成本已成重要的研究课题。
【发明内容】
[0004]本发明的实施例提供一种带倒刺的负压桶锚固装置、安装方法及漂浮式海上风电场，以有效降低漂浮式海上风机锚固系统成本及安装周期。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例提供了一种带倒刺的负压桶锚固装置，包括负压桶体，负压桶体的下端开口，负压桶体的上端设置有封盖，还包括单向排水阀，单向排水阀安装在封盖上且单向排水阀的进水孔与负压桶体的内腔连通，负压桶体的外壁和/或内壁上设置有倒刺，在封盖上设置有至少一个用于与锚链连接的锚固连接组件。
[0006]本发明的实施例还提供了一种带倒刺的负压桶锚固装置的安装方法，包括以下步骤:
[0007]在负压桶锚固装置的单向排水阀的排水孔顶端处安装一根水管，水管的另一端固定在施工船舶上；
[0008]将负压桶锚固装置放置在海床面上机位点处并扶正，依靠其自身重力使得部分负压桶体插入泥沙层中并达到平衡状态，从水管上端灌水，使得海水填充满水管和单向排水阀内部;施工船舶上在水管另一端安装抽水栗；
[0009]启动抽水栗将水管、单向排水阀内部的水和气体抽出，受到压力差的作用，单向排水阀开启，抽水栗继续工作将负压桶体内部的海水及空气抽出；
[0010]随着负压桶体内部海水和空气的流出，负压桶锚固装置内外压强差逐渐增大，封盖受到深海海水竖直向下的强大压力将负压桶锚固装置向下压；
[0011 ]待到负压桶锚固装置完全插入泥沙层后，撤掉抽水栗及水管；
[0012]将漂浮式海上风机通过锚链与锚固连接组件连接，完成安装。
[0013]本发明实施例还提供了一种漂浮式海上风电场，包括至少一个带倒刺的负压桶锚固装置和至少一个漂浮式海上风机，任一漂浮式海上风机与相邻的至少一个带倒刺的负压桶锚固装置连接。
[0014]本发明的带倒刺的负压桶锚固装置通过在负压桶体外壁和/或内壁上设置的倒刺增大负压桶体与泥沙的摩擦阻力，提高锚固能力，同时利用单向排水阀使得负压桶体内的水和空气单向流出，负压桶体封盖上、下形成压强差，导致海水的压力将负压桶锚固装置向下压。
【附图说明】
[0015]图1为本发明一种带倒刺的负压桶锚固装置的结构示意图；
[0016]图2为图1的俯视图；
[0017]图3为单向排水阀的结构示意图；
[0018]图4为漂浮式海上风机与本发明的带倒刺的负压桶锚固装置连接的结构示意图；
[0019]图5为漂浮式海上风电场的示意图。
[0020]附图标记说明:
[0021 ] 1、负压桶体；2、封盖；3、单向排水阀;301、主壳体；302、滑块；302a、外圆柱体；302b、内圆柱体;303、弹性件;304、密封塞;305、进水孔;306、储水腔;307、滑轨腔;308、排水腔;309、挡块;310、通孔;4、倒刺;5a、锚固连接板;5b、加强筋；5c、连接孔;6、漂浮式海上风机;7、锚链;8、海床泥沙层;9、海床面;1、“V”型或者半“V “型锥角。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明实施例的带倒刺的负压桶锚固装置、安装方法及漂浮式海上风电场进行详细描述。
[0023]实施例一
[0024]下面首先介绍一下本发明实施例的带倒刺的负压桶锚固装置。
[0025]如图1和图2所示，本发明实施例提供一种带倒刺的负压桶锚固装置，其包括负压桶体I，负压桶体I的下端开口，负压桶体I的上端设置有封盖2，还包括单向排水阀3，单向排水阀3安装在封盖2上且单向排水阀3的进水孔305与负压桶体I的内腔连通，负压桶体I的外壁和/或内壁上设置有倒刺4，即:可以只在负压桶体I的内壁或者外壁上设置倒刺4，也可在负压桶体I的内部或者外壁上同时设置倒刺4，具体根据实际载荷和土层要求选择设置方式即可，倒刺4与负压桶体I可以采用焊接固定方式，在封盖2上设置有至少一个用于与锚链连接的锚固连接组件。
[0026]该负压锚固装置通过在负压桶体I外壁和/或内壁上设置的倒刺4增大负压桶体I与泥沙的摩擦阻力，提高锚固能力，同时利用单向排水阀3使得负压桶体I内的水和空气单向流出，负压桶体I内、外形成压强差，进而利用海水的压力将负压桶锚固装置向下压，使得负压桶体I插入到海床泥沙层内，可有效降低深海漂浮式风机的施工成本及安装周期，同时，能够有效的降低漂浮式海上风机的施工难度，减少天气因素对海上作业的影响。
[0027]优选的，为了保证负压桶体I与泥沙的摩擦阻力，进一步提高锚固能力，倒刺4的结构优选采用呈下端尖且上端扩口状，倒刺4的内部为空心或实心状均可，进一步的，上述结构的倒刺4的上端面与水平面有夹角，夹角大于0°，使得锚固能力达到更优。
[0028]如图1和图2所示，优选的，锚固连接组件为多个，且多个锚固连接组件在封盖2上均匀分布，各锚固连接组件均包括锚固连接板5a及至少一根加强筋5b。锚固连接板5a沿负压桶体I的径向延伸，其上设置有锚固连接孔5c，用于与锚链连接。加强筋5b连接在锚固连接板5a与封盖2之间，用于加强锚固连接板5a的结构强度。优选地，加强筋5b垂直焊接在锚固连接板5a及封盖2之间。进一步的，在具体操作时，加强筋5b可以采用长方体、正方体或多边体结构。
[0029]在本实施例中，加强筋5b为多个，且沿锚固连接板5a的长度方向依次间隔设置。
[0030]如图1所示，优选的，负压桶体I的内壁和/或外壁上倒有斜角，即:在负压桶体I的内壁和外壁上同时倒有斜角或只在负压桶体I的内壁或者外壁上倒有斜角使得负压桶体I下端有“V”型或者半“V”型锥角10，为筒脚锥，使得负压桶体I在负压的作用下更加容易插入土层内。
[0031]负压桶体I采用为圆桶或者多边形桶均可。
[0032]如图3所示，上述各实施方式的带倒刺的负压桶锚固装置，单向排水阀3的结构优选为:包括主壳体301、滑块302、弹性件303及密封塞304。
[0033]主壳体301内部为四段不等径圆孔空腔结构，由下至上依次为进水孔305、储水腔306、滑轨腔307及排水腔308。其中，滑轨腔307和排水腔308中间连接处设置挡块309。滑块302设置在滑轨腔307和排水腔308内，密封塞304安装在滑块302的底端且能够将进水孔305密封，阻止其与储水腔306连通。弹性件303套设在滑块302上，弹性件303的一端抵靠在挡块309上且另一端抵靠在密封塞304上，滑块302上设置有用于连通储水腔306及排水腔308的通道，挡块309与密封塞304之间的距离小于弹性件303自然状态下的长度，保证弹性件303一直处于压缩状态，弹性件303可以采用弹簧结构。
[0034]单向排水阀3安装在负压桶体I的上端的封盖2上，其进水孔305与负压桶体I的内腔连通，工作时，排水腔308顶端连接软水管及抽水栗(图中未画出)，抽水栗工作时，储水腔306及其以上腔室内的空气被抽走，滑块302和密封塞304组合体上下产生压力差，随即滑块302和密封塞304组合体被进水孔305内的液体和气体顶起，沿着滑轨腔307内壁向上移动，进水孔305与储水腔306连通;负压桶体I内部水和空气便通过进水孔305进入单向排水阀的储水腔306内，随着负压桶体I内的水和空气单向流出，负压桶体I内压力减小，在负压桶体I内、外形成压强差，进而利用海水的压力将负压桶锚固装置向下压，使得负压桶体I插入到海床泥沙层内。
[0035]进一步的，滑块302为双层圆柱形筒状结构，包括内圆柱体302b及外圆柱体302a，挡块309中间有圆形开口，内圆柱体302b由圆形开口伸出至挡块309以上，内圆柱体302b与挡块309滑动连接，外圆柱体302a上表面与挡块309下端留有滑动距离;外圆柱体302a的外径与滑轨腔307内径大小相同并滑动连接，外圆柱体302a及内圆柱体302b的下端筒壁上均开设有供水流流入到内圆柱体302b内的通孔310，进一步的，外圆柱体302a及内圆柱体302b上的通孔310均设置有多个，通孔310为圆形或椭圆形。所说的通孔310及内圆柱体302b、夕卜圆柱体302a的空腔构成了上述用于连通储水腔306及排水腔308的通道。滑块302采用上述结构在保证使用要求的基础上，结构更为简单，质量轻便，且能够实现双筒导向，具有更高的导向精度。
[0036]以