一种半潜坐底式安装平台及其就位方法与流程

1.本发明涉及风电运维及安装领域，尤其涉及一种半潜坐底式安装平台及其就位方法。


背景技术：

2.目前，海上风电已经进入深远海施工，较厚淤泥地质环境已经不能满足自升式海上作业平台的施工要求，对远海抗风浪条件提出更高要求，传统的方箱型船型随波晃动的频率更高，大大降低海上的施工效率，从而影响风电机组模块的安装精度。同时由于海上风场建设距离海岸线越来越远，传统的运维艇巡查模式以及运维母船驻守形式受到很大限制，在恶劣工况环境下不能满足运维的实时需求。同时针对近两三年海上风电施工船舶频频出现倾覆、侧翻等重大事故，因此亟需一种能够解决上述问题的施工作业装备。综上，现有的海上作业平台存在如下几个问题：1.无法在较厚淤泥地质环境进行施工和作业；2.随波浪晃动频率高、影响风电机组模块的安装精度；3.不能够进行实时运维；4.抗风浪能力差，容易出现倾覆、侧翻等重大事故。


技术实现要素：

3.目的在于克服任一上述问题，提供了一种半潜坐底式安装平台，包括主体支撑结构，所述主体支撑结构位于平台甲板盒下方；下浮体，所述下浮体位于所述主体支撑结构的下端部位；立柱，所述立柱安装在主体支撑结构两侧与下浮体相连；水下推进器，所述水下推进器安装在下浮体两端底部；水下插拔桩机构，所述水下插拔桩机构安装在下浮体上；防沉板，所述防尘板安装在下浮体底部与主体支撑结构相连。进一步地，所述下浮体包括浮体甲板和浮体底板。进一步地，平台甲板盒包括平台主甲板，平台下甲板。进一步地，所述平台甲板盒内放置有发电机组及配电系统。进一步地，立柱内设有压载舱，所述下浮体内设置有压载舱。进一步地，所述主体支撑结构上设有姿态传感器。进一步地，水下推进器位于推进器室内，推进室设置在下浮体中。进一步地，所述平台甲板盒上放置风机部件，所述风机部件包括风机轮毂、风机桨叶、风机机舱、塔身。进一步地，所述平台甲板盒上放置风电运维艇。有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明抗风浪强，原地抗台级别高；作业距离远，离岸距离远。遇到台风等恶劣海
况不需长途遣航避风，作业水深深度大，带防沉板后大大提高了接地比压，对海床的地质要求极低，不会由于海床地质松软产生桩腿穿刺或下陷使船体倾覆造成重大事故。主体支撑结构为框架结构，与常规施工船舶相比建造简单，极大的降低了施工成本。通过立柱内的压载舱调载可实现平台上浮或下沉，坐底后配合水下插拔桩机构可防止平台侧滑，插桩和拔桩过程也不受海浪起伏干扰；平台作业时，主体支撑结构固定于海底泥面上，平台甲板盒、立柱、下浮体、防沉板等结构是一个整体，坐底后不受海浪影响，保证了平台甲板盒上起重机等设备吊装施工时的稳定性及精度，且安全系数也大大增加。半潜坐底安装运维平台带调载功能可实时调整对地的自坐力，具有起浮、就位、坐底作业的功能，且能够快速灵活实现这几项功能，将作业的效率大大提高。
附图说明
图1为本发明一种半潜坐底安装运维平台的侧视图。图2为本发明水下插拔桩系统的升降机构结构示意图。图3为本发明水下插拔桩系统的拖航状态图与插桩状态图。图4为本发明防尘板结构示意图。其中：1.平台甲板盒101.平台主甲板102.平台下甲板2.主体支撑结构3.立柱4.下浮体 401.浮体甲板402.浮体底板403.推进器室404.主下浮体405.副下浮体5.水下推进器 6.水下插拔桩机构601.桩腿602.齿条603.上导向结构604.下导向结构7、防沉板8.压载舱9.固桩室10.蓄水槽11.水密门12.升降单元1201.爬升齿轮13密封结构14.升降单元支架组件15.旋转编码器16.楔形块。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，本发明公开了一种半潜坐底式安装平台，包括主体支撑结构2，所述主体支撑结构2位于平台甲板盒1下方；下浮体4，所述下浮体4位于所述主体支撑结构2的下端部位；
立柱3，所述立柱3安装在主体支撑结构2两侧与下浮体4相连；水下推进器5，所述水下推进器5安装在下浮体4两端底部；水下插拔桩机构6，所述水下插拔桩机构6安装在下浮体4上；防沉板7，所述防沉板7安装在下浮体4底部与主体支撑结构2相连。所述下浮体4在所述主体支撑结构2在下端外围，而防沉板7在主体支撑结构2的支腿上，因此所述水下插拔桩机构6在防沉板7的外围，水下插拔桩结构 6的插拔与防沉板7并不干涉。所述下浮体4包括浮体甲板401和浮体底板403。所述下浮体4与主体支撑结构2下端部位相连，且下浮体4分为两个对立设置的主下浮体404和两个对立设置的副下浮体405，所述两个副下浮体405连接两个所述主下浮体404，所述主下浮体404比副下浮体405长度长，且主下浮体404的两个端头超出副下浮体405与主下浮体404的连接位置。所述立柱3内设有压载舱8，所述下浮体4内也设置有压载舱8。所述主体支撑结构2上设置有姿态传感器，用以感知平台态势。水下推进器5位于推进器室403内，推进器室403设置在所述下浮体4中。优选地，所述推进器室403位于主下浮404体的端部，和副下浮体405的中间部位。主下浮体404的端部有四个，推进器室403在主下浮体404端部共设有四个，在副下浮体 405的中间部位共设有两个。平台甲板盒1包括平台主甲板101，平台下甲板102。所述平台甲板盒内放置有发电机组及配电系统、压载舱、燃油舱等。所述平台甲板盒1上安装有大小三台起重机；所述平台甲板盒上放置三套16mw风机部件，所述风机部件包括风机轮毂三个、风机桨叶9个、风机机舱3个、塔身3组。或者所述平台甲板盒上放置四艘风电运维艇。本发明的就位方法是：一种半潜坐底安装运维平台的就位方法，所述就位方法为：1、通过压载舱调载使平台上浮到一定高度，由拖轮牵引平台至作业目标海域位置附近；2.通过dp2控制系统控制水下推进器和/或4锚定位调整平台到达目标位置；3.通过调载系统调节压载水量使平台下沉至目标深度；4.在平台底部专用防沉板接触海底泥面，且观察到平台甲板盒不再下降时，压载舱停止加水调载，水下推进器停止工作；5.水下插拔桩机构通过其液压装置将桩腿插入海底泥面，由于其安装在下浮体上，此时整个插拔桩机构插桩过程都在水下进行，避免了海面涌浪对其作业的干扰；6.插桩完毕后，平台整体就位结束，即可开始通过平台甲板盒上的起重机等设备进行施工作业。本发明一种半潜坐底安装运维平台的就位方法，平台主体支撑结构上安装由姿态传感器，在第3步中，可感知平台整体的姿态，并通过压载舱内的压载水和高压空气的交替导入调节保证平台竖向平稳下沉。本发明一种半潜坐底安装运维平台的就位方法，当作业完毕后，水下插拔桩机构将桩腿拔出海底泥面，压载舱排出压载水后带动整个平台上浮。从而可通过拖轮或者通过
dp2及锚机定位系统再牵引至下一个作业目标海域。其中dp2控制系统及锚机定位系统以及调载系统是现有技术，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择和调整。如图所示：水下插拔桩机构6包括：水下升降机构，水下升降机构位于水下固桩室9内，实现桩腿601的上下运动。所述固桩室9位于下浮体4上方。所述水下升降机构共有四个桩腿601，每个桩腿601处配置四个升降单元12：每个桩腿601上设有两根齿条602，每根齿条602上设有两套升降单元12，所述升降单元12包括爬升齿轮13、齿轮箱和液压马达，所述爬升齿轮13与桩腿601上的齿条602 啮合；所述爬升齿轮13由液压马达驱动，分别置于所述桩腿601的两侧，与桩腿601两侧的齿条602进行啮合，驱动所述桩腿601上下运动。桩腿601的导向由上导向结构 603和下导向结构604及爬升齿轮1201共同完成，所述上导向结构603和下导向结构 604为桩腿601上设有的沟槽构成，桩腿601的防转有上下导向结构的沟槽对齿轮侧面的限位完成。上下导向结构控制桩腿601的运动方向，桩腿601上设有楔形块16，所述楔形块16位于桩腿601两侧齿条602的上方和齿条602的下方，所述楔形块16用于在平台拖航过程中确保桩腿601与平台的相对固定。如图2和3所示，所述水下插拔桩机构6的升降单元支架组件14与密封结构13 及船体的上下甲板一起组成密封舱室即水密舱，将爬升齿轮12及桩腿601与驱动组件所在舱室隔开，保证齿轮箱和液压马达永远不接触海水，并且在平台漂浮的状态时可以方便检修。所述水密舱的外边缘设置有旋转编码器15。所述水下插拔桩机构6还包括液压驱动，液压系统为水下升降机构提供动力；所述水下插拔桩机构6还包括电控设备系统，电控设备作为中枢通过程序控制桩腿升降，并对桩腿状态进行监控。所述水下插拔桩机构6的水下升降机构所在的固桩室在平台坐底作业时完全位于水下，最大入水深度接近50米，此时升降单元的爬升齿轮工作在海水中。平台拔桩起浮后，固桩室露出水面，给故障处理带来了便捷。所述固桩室9内设有监控系统、照明系统和通风系统等；所述水密舱的下方设有蓄水槽10，所述蓄水槽10内设有液位传感器和抽水泵；所述固桩室9的侧壁设有水密门11。水下插拔桩机构6，包括水下升降机构、液压驱动和电控设备系统，液压系统为升降机构提供动力，电控设备作为中枢通过程序控制桩腿升降，并对桩腿状态进行监控。升降机构位于水下桩腿固桩室单元内，实现桩腿的上下运动。桩腿拔起并收回时，船舶或平台即可以移动；船舶或平台到达目标作业区域后，升降系统将桩腿下放并插入海底，将船舶或平台锚定在该位置固定，即可以进行作业。本系统使得海上作业船舶或平台同时具备了灵活性、稳定性和安全性，减少了传统抛锚的过程，大大提高了作业船舶平台的工作效率。如图4所示，本发明使用的防沉板7是利用导管架式海上安装平台理念设计的防沉板7，具有定位功能，所述防沉板布置在下浮体底部与主体支撑结构相连，成“回”字型。沿主体支撑结构2底层周边布置时，防沉板7截面形成较大的惯性矩，来更好的抵抗水平荷载作用。同时按照均布的接地比压来设计控制它的结构强度。所述防沉板通过精确计算开设形状不同、数量不等、成比例的导水孔701。防沉板7上的导水孔701来克服海底淤泥面产生的吸附力，使其能够轻松的浮起
来，而不至于让平台产生侧倾；或者由于吸附力太强，浮起时产生瞬间浮起的危险情况。本发明作为固定结构可以反复使用，增加船舶平台坐底稳定性的同时，还能实现安装平台的迁移，使得海上作业更加灵活便捷。本发明抗风浪强，原地抗台能达到蒲氏12级；作业距离远，离岸达到150 公里。遇到台风等恶劣海况不需长途遣航避风，作业水深可达52米，带防沉板后大大提高了接地比压，对海床的地质要求极低，不会由于海床地质松软产生桩腿穿刺或下陷使船体倾覆造成重大事故。主体支撑结构为框架结构，与常规施工船舶相比建造简单，极大的降低了施工成本。通过立柱内的压载舱调载可实现平台上浮或下沉，坐底后配合水下插拔桩机构可防止平台侧滑，插桩和拔桩过程也不受海浪起伏干扰；平台作业时，主体支撑结构固定于海底泥面上，上甲板盒、立柱、下浮体、防沉板等结构是一个整体，坐底后不受海浪影响，保证了平台甲板盒上起重机等设备吊装施工时的稳定性及精度，且安全系数也大大增加。带调载功能可实时调整对地的自坐力，具有 dp2功能，起浮、就位、坐底作业快速灵活，作业效率大大提高。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。