一种海上测风塔的制作方法

文档序号:15351853发布日期:2018-09-04 23:25阅读:1217来源:国知局

本发明属于风电领域,具体涉及一种海上测风塔。



背景技术:

在风电领域,风电场分为陆地和海上风电场两种类型。其中山地、平原、江河及沙漠等地形上建立的风场均称为陆上风电场,潮间带和海洋上建设的风场称为海上风电场。目前,除广西和海南外,国内大多数的沿海省份都已经或者正在准备大规模进行海上风电资源的开发和利用。在进行海上风电场的规划时,其中一个必不可少的工作为测风塔的建设,用以了解场址区域的风资源状况。

当前应用最多的测风塔为嵌入式桩基(固定式)测风塔结构,其结构一般包括塔架、用于支撑塔架的多根桩,每根桩均插入海底。这种测风塔的缺陷是:

1.在海底打桩施工成本高。

2.测风塔只是风电场建设前期的一个设施,当获得场址区域的风资源状况数据之后,就不需要了,一般是直接废弃了。这些废弃的设施严重影响了海洋环境及航路等,当地政府往往会要求拆除相关结构,拆除的施工成本也很高。

3.出于成本的考虑,现有的测风塔没有考虑特殊气候条件下的抗冰力倾覆。如果在海上存在冰冻的情况,冰的作用力可能导致塔架倾覆。



技术实现要素:

针对上述问题,本发明旨在提供一种可重复利用、成本低的海上测风塔。

本发明解决问题的技术方案是:一种海上测风塔,包括塔架、多根锚索,还包括浮箱和可升降的桩,所述塔架下端固定于浮箱上,所述桩安装于浮箱上并可插入或脱离海底;

每根锚索一端与浮箱连接、另一端连接有吸力锚。

上述方案中,吸力锚是现有的装置,其结构为上部封闭且开孔的钢筒,通过上部开孔抽尽筒内的空气和水实现锚固;通过在钢筒内注入水则可以轻易将钢筒拔起。

锚索保证塔架不发生倾斜。

通过锚索、吸力锚、以及升降桩的配合,可方便快捷的将塔架固定,又能方便的从海底解脱。解脱后的测风塔可整体被拖拽至另一区域实现测量,实现了重复利用,而不带来环境破坏。

进一步的,所述桩穿过浮箱并伸出浮箱底部,在塔架下部设有可为桩提供升降空间的套筒,套筒的轴线与桩的轴线共线;

在浮箱上安装有驱动桩升降的驱动装置。

桩的根数可以有多种设计,根数越多理论上是更加稳固,但需要在经济性和稳定性之间找到平衡。

更进一步的,所述桩只有一根,且沿塔架的轴线布置,所述套筒设置于塔架内部且沿塔架轴线布置。

套筒的作用有二:第一,当桩升起时,可以进入套筒中收纳,避免在拖航的过程中塔架倾覆;第二,套筒在塔架内部可以传力受力,使塔架更稳固。

优选的,所述驱动装置为液压插销式连续升降系统或齿轮齿条式升降系统。

液压插销式连续升降系统为现有技术的设备,广泛用于各种需要频繁升降的平台和作业船舶。比如型号koe-hj4800,包括提升油缸总成、升降滑座总成、液压插销总成,升降油缸在桩升降时具有一定的液压缓冲作用,升降到位后自动插销锁定桩。

齿轮齿条式升降系统也是现有技术的设备,包括齿轮、用于驱动齿轮转动的电机、与齿轮啮合的齿条,所述齿条与桩固定连接。例如,可以采用王文训等,海上自升式平台电动齿轮齿条升降装置的管理[j],2011年1月,第11卷第1期中的齿轮齿条升降结构。

采用驱动装置对桩进行升降,并配合浮箱注水、结构自重可将桩直接压入海底,而不需要复杂的海底打桩施工,方便快捷,施工难度大大降低。因此,单桩结构是最合适的选择。

进一步的,所述浮箱为鼓形中空结构,包括顶板、底板、连接顶板和底板且截面为弧形的环形侧壁。

另一种具体的方案中,所述浮箱为截面为六边形的中空结构,包括顶板、底板、连接顶板和底板且截面为横置v字形的环形侧壁。

鼓形结构或六边形结构的设计主要是为了抗冰,当浮冰向结构靠拢,浮冰和浮箱侧壁接触时,由于浮箱侧壁结构为弧形或锥形,浮箱给浮冰造成了一个挤压和弯曲力,相互作用两者同时产生,浮冰容易被破坏,从而防止造成结构倾覆倒塌或者局部破坏。

优选的,所述锚索设有四根,其锚固点构成矩形,四根锚索的正投影位于矩形对角线上。

进一步的,在桩的下端设有桩靴。桩靴以增大桩与海底的接触面积,增加了承载力。

优选的,所述塔架为桁架结构。

优选的,所述桩为桁架结构。

本发明的显著效果是:

1.测风塔的锚固结构可以方便的与海底脱离,并且整体结构可被拖航至另一区域使用,实现了测风塔的循环利用,降低了重新建设的成本。

2.无需在海底进行复杂困难的打桩施工,降低了成本。

3.抗冰结构的设计,可以避免测风塔在运行过程中的倾覆。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为实施例1测风塔结构示意图。

图2为实施例2测风塔结构示意图。

图中:1-塔架,2-套筒,3-浮箱,4-锚索,5-驱动装置,6-桩,7-桩靴,8-吸力锚,31-顶板,32-底板,33-环形侧壁。

具体实施方式

实施例1

如图1所示,一种海上测风塔,包括桁架结构的塔架1、多根锚索4、浮箱3和可升降的桩6。所述浮箱3为鼓形中空结构,包括顶板31、底板32、连接顶板31和底板32且截面为弧形的环形侧壁33。

所述塔架1下端固定于浮箱3上。所述桩6安装于浮箱3上并可插入或脱离海底。

每根锚索4一端与浮箱3连接、另一端连接有吸力锚8。

在塔架1下部设有可为桩6提供升降空间的套筒2。所述桩6只有一根,且沿塔架1的轴线布置。所述套筒2设置于塔架1内部且沿塔架1轴线布置。套筒2的轴线与桩6的轴线共线。

所述桩6为桁架结构。桩6穿过浮箱3并伸出浮箱3底部。在桩6的下端设有桩靴7。

在浮箱3上安装有驱动桩6升降的驱动装置5。所述驱动装置5为液压插销式连续升降系统。液压插销式连续升降系统为现有技术的设备,广泛用于各种需要频繁升降的平台和作业船舶。比如型号koe-hj4800,包括提升油缸总成、升降滑座总成、液压插销总成,升降油缸在桩6升降时具有一定的液压缓冲作用,升降到位后自动插销锁定桩6。

所述锚索4设有四根,其锚固点构成矩形,四根锚索4的正投影位于矩形对角线上。

当测风塔经拖航就位后,位于中心位置的桩6通过浮箱3充水以及驱动装置插入泥面,并抽尽吸力锚筒内的空气和水实现锚固。

当完成相关的测风工作时,排空浮箱3中的水,产生的浮力将桩6拔起,桩6脱离海底后,通过驱动装置5将桩6举升进入套筒2。同时,在吸力锚8钢筒内注入水则可以轻易将钢筒拔起。然后在拖轮的牵引下驶向其它海域完成下一阶段的安装及测风工作。

另外,在北方海域冬季作业时,当浮冰向结构靠拢,浮冰和浮箱3侧壁接触,可通过调节浮箱3的水量实现浮箱3的浮动,由于浮箱3侧壁结构为弧形,浮箱3给浮冰造成了一个挤压和弯曲力,相互作用两者同时产生,浮冰容易被破坏,实现抗冰力作用。

实施例2

如图2所示,重复实施例1,所不同的是,浮箱3的结构不同。所述浮箱3为截面为六边形的中空结构,包括顶板31、底板32、连接顶板31和底板32且截面为横置v字形的环形侧壁33。

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