一种桩腿的合拢定位装置及方法与流程

本发明涉及海洋工程装备的制造安装技术领域，尤其涉及海上风电安装船八边形桩腿的合拢定位。

背景技术：
随着能源紧缺状况的加剧和风电场土地资源的日益紧张，海上风能发电也成为当今世界风能发电的发展新方向。海上风电机组的安装相对于陆上风电机组的安装具有更高的技术难度，需要专门的风电安装船承担运输和安装才能完成。当风电安装船在海上作业时，桩腿下降插入海底，并将风电安装船提升并离开海面一定高度，形成作业平台。因此，桩腿是风电安装船的关键部件，承担着整个风电安装平台的安全，并决定了风电机组的安装精度。八边形桩腿为孔板结构，高71.5m，在桩腿的四个对称边上等距离对称排列着圆形销孔，用于桩腿升降过程中的承重和定位，其精度要求非常高，单排销孔在长度方向的累积误差不能超过2mm。由于桩腿属于超长超大件，因而采取了分段加工再焊接合拢的制造工艺。各分段在加工后能够保证分段内销孔的尺寸精度，但桩腿进行合拢的过程中由于焊接变形以及其它各种因素导致整体累积误差较大，给桩腿合拢过程中销孔间尺寸精度的保证带来了极大的困难。现有方法和装置大多是针对圆形桩腿的安装，而针对八边形桩腿合拢定位的装置较少，且在某些方面存在不足。如浙江海洋学院申请公开了一种机械自锁式桩腿安装架装置(公开号：CN102011385A)，该装置可以实现上、下两个方向的双向、双重摩擦自锁。但是该装置需要专门制作，工艺复杂，还需要辅助定位和援用吊具支撑。最关键的是给装置只适用于圆形桩腿的安装，不能用于八边形或方形桩腿分段合拢时的定位。南通中远船务工程有限公司公开了一种八边形桩腿合拢限位定位方法(公开号：CN102728980A)，通过在桩腿吊装合拢焊接前安装支座支撑桩腿，安装导向板精确导向，使桩腿合拢达到一定的配合需求，并采用马板将桩腿上下分段焊接固定后再进行合拢。该方法通过上下分段之间支座和导向板的定位来间接保证桩腿合拢之后销孔间的尺寸精度，可见其定位基准和设计基准不一致，从而导致这种合拢定位方法的精度不是很高。

技术实现要素：
为克服现有技术中存在的八边形桩腿合拢定位装置少、桩腿合拢过程中销孔间尺寸精度低、辅助装置使用多及操作复杂的问题，本发明提供一种桩腿的合拢定位方法及装置，提高八边形桩腿分段合拢过程中销孔间的尺寸精度。一种桩腿的合拢定位装置，其特征在于，包括一L形的定位板，所述L形定位板一内侧设置有多个定位销，另一内侧设置有多个定位挡块，所述桩腿横截面为八边形，由多个上分段和下分段组成，所述桩腿上分段与所述桩腿下分段设置有对应的销孔，所述多个定位销插入所述桩腿上分段及所述桩腿下分段的销孔，所述多个定位挡块与所述桩腿上分段及所述桩腿下分段接触，固定连接所述桩腿上分段和所述桩腿下分段。所述定位销直径尺寸为所述各定位销之间的距离为所述定位挡块与定位销之间的投影距离为所述定位销和所述定位挡块均为两个。一种桩腿的合拢定位方法，包括以下步骤：步骤一、提供L形的定位板，将所述定位板一内侧设置多个定位销，所述定位板的另一内侧设置多个定位挡块；步骤二、所述桩腿由多个上分段和下分段组成，所述各分段桩腿横截面均为八边形，所述桩腿上与所述L形定位板固定的面为工作面，其余为非工作面，标记所述桩腿各分段的多个非工作面进行划线标记，确定所述桩腿及所述工作面的安装顺序，由上至下依次安装后，将所述桩腿的上分段吊装至下分段的上方并保持平稳；步骤三、所述桩腿上分段与所述桩腿下分段设置有对应的销孔，调整桩腿上分段的距离，将所述L形定位板上的多个所述定位销插入所述桩腿上分段及所述桩腿下分段的销孔，并使所述L形定位板另一内侧的所述定位挡块分别与所述桩腿上分段及所述桩腿下分段接触，从而固定连接所述桩腿上分段和所述桩腿下分段；步骤四、在所述桩腿上下分段的多个所述非工作面的连接处焊接马板，撤除所述L形定位板，并对焊缝进行预热、施焊操作。在所述步骤四中，对所述焊缝预热、施焊后，可移除吊装设备，切割所述马板，并对所述焊缝进行打磨清理。所述定位销直径尺寸为所述各定位销之间的距离为所述定位挡块与所述定位销之间的投影距离为所述定位销和所述定位挡块均为两个，所述非工作面为四个。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种合拢定位装置及方法，适用于风电安装船八边形桩腿，保证了定位基准和设计基准一致，并通过两个定位销直接保证了桩腿上下分段在焊接后销孔之间的尺寸精度，减少了整个桩腿的累积误差。此外，该桩腿分段合拢定位方案仅采用定位板和马板等少量的辅助装置，操作简单，安装和拆卸快捷方便，能够快速对桩腿的各分段在合拢过程中进行定位。附图说明图1是定位板主视图；图2是L形定位板安装在八边形桩腿时的俯视图；图3是L形定位板安装在八边形桩腿时的主视图；图4是图3虚线部分的局部放大图。图中标号：1-定位板、2-桩腿上分段、3-桩腿下分段、11-上分段定位销、12-下分段定位销、13-上分段定位挡块、14-下分段定位挡块；d1-两个定位销的相对距离、d2-定位挡块与定位销之间的投影距离、d3-定位销的直径尺寸。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提供的一种桩腿的合拢定位装置，适用于风电安装船的八边形桩腿，该桩腿横截面为八边形，由多个上分段和下分段组成，桩腿上分段与桩腿下分段设置有对应的销孔。该装置包括一L形的定位板1，如图1所示，在L形定位板的一内侧排列两个定位销11和12，定位销为圆柱体，定位销的直径尺寸d3为两个定位销的相对距离d1为两个定位销11和12插入桩腿上分段2及桩腿下分段3的销孔中，用于对桩腿上下分段长度方向的定位，该距离充分考虑了焊接之后钢板的收缩量，保证了桩腿上下分段在焊接后销孔之间的尺寸精度，减少了整个桩腿的累积误差。L形定位板的另一内侧固定有两个定位挡块13和14，定位挡块为长方体，两个定位挡块13和14与桩腿上分段2及桩腿下分段3接触，用来分别限制桩腿上下分段的旋转自由度，固定连接桩腿上分段2和桩腿下分段3，定位挡块与定位销之间的投影距离d2为保证了定位基准和设计基准一致。本发明的另一实施方式中提供了一种桩腿的合拢定位方法，适用于风电安装船的八边形桩腿的合拢定位，所述桩腿横截面为八边形，由多个上分段和下分段组成，桩腿上分段与桩腿下分段设置有对应的销孔。首先提供如图1所示的L形定位板1，在L形定位板1的一内侧排列两个定位销11和12，定位销为圆柱体，其直径尺寸d3为相对距离d1为mm，该距离充分考虑了焊接之后钢板的收缩量，在L形定位板1的另一内侧固定两个定位挡块13和14，定位挡块为长方体，定位挡块与定位销之间的投影距离d2为桩腿上与L形定位板固定的面为工作面，其余为非工作面，对桩腿各分段的多个非工作面进行划线标记，统一桩腿及工作面的安装顺序，由上至下依次安装后，将桩腿的上分段2吊装至下分段3的上方并保持平稳。如图2、图3及图4所示，适当调整桩腿上分段2的距离，将定位板1上的两个定位销11和12分别插入桩腿上分段2和下分段3的相邻两个销孔内，并让L形定位板1另一内侧的定位挡块13和14分别与桩腿上分段2和下分段3接触，从而实现桩腿上下分段所有自由度的完全定位，固定连接桩腿上分段2和桩腿下分段3。在桩腿上分段2和下分段3的四个非工作面连接处焊接马板，将桩腿上分段2和桩腿下分段3固定连接后撤除定位板，然后对焊缝进行预热、施焊操作。焊接完成后，移除吊装等相关设备，切割马板，最后对焊缝进行打磨清理。这种八边形桩腿合拢方法仅采用定位板和马板等少量的辅助装置，比现有技术更为便捷，节省辅助装置，且操作简单，安装和拆卸快捷方便，能够快速对八边形桩腿的各分段在合拢过程中进行准确定位。本发明桩腿的合拢定位装置及方法，不仅保证了定位基准和设计基准一致，通过两个定位销直接保证了桩腿上下分段在焊接后销孔之间的尺寸精度，减少了整个桩腿的累积误差，还减少了辅助装置的使用，操作简单，定位精准，应用前景广。上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。