半潜式基础的拖航结构及方法与流程

1.本发明涉及海上风电基础技术领域，尤其涉及一种半潜式基础的拖航结构及方法。


背景技术：

2.众所周知，随着水深的增加，桩承式基础等固定式基础的成本会越来越高，特别是当水深超过50m之后。而浮式基础则是利用锚固系统将浮体结构锚定于海床，并作为安装风电机组的基础平台，从而利用海风进行发电，特别适用于水深50m以上的海域，具有成本较低、运输方便的优点，海上风电机组浮式基础是由海上采油平台基础发展而来，具有较高的发展前景。
3.浮式基础一般采用半潜驳进行运输,但是此类船舶数量较少、租金昂贵,且对航道水深要求高。为了节省施工成本，可以在海上直接拖航将浮式基础运送到设计机位，但是浮式基础中的半潜式基础尺度大,重量大，形状比较特殊不同于一般的船体结构，拖航过程风险较大。目前的拖航结构设计无法满足半潜式基础在安装风机前和安装风机后两个阶段的两种吃水差别很大状态下的拖航。如何针对两个拖航阶段设计合理的拖航结构以及拖航方法是个难题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种半潜式基础的拖航结构及方法，能够满足半潜式基础不同阶段的拖航需求，提高拖航效率及拖航安全性。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.半潜式基础的拖航结构，用于拖航风机的半潜式基础，所述半潜式基础包括三个呈等边形分布且相互连接的浮筒，包括主拖轮、第一主拖缆和第二主拖缆；所述第一主拖缆能够将所述主拖轮和所述半潜式基础的其中一个所述浮筒连接；所述第二主拖缆设置为y型，能够将所述主拖轮和所述半潜式基础的两个所述浮筒连接。
7.可选地，还包括第一拖拽点和第二拖拽点，所述第一拖拽点和所述第二拖拽点的数量均为两个，两个所述第一拖拽点位于同一所述浮筒上，两个所述第二拖拽点分别位于两个所述浮筒上，所述第一主拖缆与所述主拖轮和两个所述第一拖拽点同时连接，所述第二主拖缆与所述主拖轮和两个所述第二拖拽点同时连接。
8.可选地，所述第一拖拽点设置于所述浮筒下端，所述第二拖拽点设置于所述浮筒上端。
9.可选地，两个所述第二拖拽点分别处在远离所述风机的两个所述浮筒上。
10.可选地，所述第二主拖缆包括与所述主拖轮连接的第二主体段以及分别与两个所述第二拖拽点连接的第二分体段，两个所述第二分体段长度相同。
11.可选地，还包括护航拖轮，未设置所述第一拖拽点的两个所述浮筒中的一个设置有应急拖拽设备，所述应急拖拽设备包括应急拖拽点和应急拖缆，所述应急拖缆能够与所
述应急拖拽点和所述护航拖轮连接。
12.可选地，还包括尾拖轮、尾拖缆以及尾拖拽点，所述尾拖拽点设置于安装有所述风机的所述浮筒上，所述尾拖缆能够与所述尾拖轮和所述尾拖拽点连接。
13.可选地，所述尾拖拽点与所述第二拖拽点处于同一水平面上且所述尾拖拽点与两个所述第二拖拽点之间的距离相同。
14.本发明的另一个目的在于提供一种半潜式基础的拖航方法，利用上述任一所述半潜式基础的拖航结构对所述半潜式基础进行拖航，所述半潜式基础的拖航方法包括：
15.第一阶段：所述主拖轮和所述半潜式基础的一个浮筒分别与所述第一主拖缆连接，所述主拖轮对所述半潜式基础进行拖航，
16.第二阶段：所述主拖轮和所述半潜式基础的两个浮筒分别与所述第二主拖缆连接，所述主拖轮对所述半潜式基础进行拖航。
17.可选地，半潜式基础的拖航结构还包括尾拖轮(8)、尾拖缆(9)以及尾拖拽点(10)，所述尾拖拽点(10)设置于安装有所述风机(13)的所述浮筒上，所述尾拖缆(9)能够与所述尾拖轮(8)和所述尾拖拽点(10)连接；
18.所述第二阶段还包括：所述尾拖轮与所述尾拖拽点分别与所述尾拖缆连接，所述尾拖缆与所述主拖轮配合，稳定拖航时所述半潜式基础的航向。
19.本发明的有益效果为：本发明中提供的半潜式基础的拖航结构及半潜式基础的拖航方法，将半潜式基础拖航分为浅吃水的第一阶段和大吃水的第二阶段，根据不同阶段的具体需求采用本发明提出的拖航结构中的不同装置，在第一阶段利用第一主拖缆连接主拖轮和半潜式基础上的第一拖拽点，对半潜式基础进行拖航，拖航速度快；在第二阶段利用第二主拖缆连接主拖轮和半潜式基础上的第二拖拽点，对半潜式基础进行拖航，拖航稳定性高且方便换向。第一主拖缆和第二主拖缆的交替使用提高了拖航过程的速度及稳定性。
附图说明
20.图1是本发明实施例中半潜式基础的拖航结构对半潜式基础进行拖航时的第一阶段的示意图；
21.图2是图1的俯视图；
22.图3是半潜式基础的拖航结构对半潜式基础进行拖航时的第二阶段的示意图；
23.图4是图3的俯视图。
24.图中：1、半潜式基础；2、主拖轮；3、第一主拖缆；4、第二主拖缆；5、第一拖拽点；6、第二拖拽点；7、护航拖轮；8、尾拖轮；9、尾拖缆；10、尾拖拽点；11、应急拖拽设备；12、水线；13、风机。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
26.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
28.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
29.本实施例提出一种半潜式基础的拖航结构，用于将海上风机的半潜式基础拖航至设计机位所在位置。半潜式基础整体呈三角形，包括三个相互连接且按照等边三角形排列的浮筒，风机安装在其中一个浮筒上，浮筒可以通过灌入或排出压载水的方式增加或减少压载。根据实际需要可以在浮筒的上端面、下端面分别设置上平台和下平台，上平台以及下平台的形状根据具体的使用需求有所变化，例如，上平台可以是分别与三个浮筒同轴的圆形平台，下平台可以与上平台结构相同，上平台与下平台分别位于浮筒的上下两端。
30.参考图1-图4所示，本实施例提出的半潜式基础的拖航结构，包括主拖轮2、第一主拖缆3和第二主拖缆4，其中第一主拖缆3能够将主拖轮2和半潜式基础1的其中一个浮筒连接，第二主拖缆4设置为y型，能够将主拖轮2和半潜式基础1的两个浮筒连接。第一主拖缆3和第二主拖缆4择一使用。
31.半潜式基础1拖航时，分别利用第一主拖缆3和第二主拖缆4连接主拖轮2与半潜式基础1，可以满足拖航过程中的不同需求，具体的，利用第一主拖缆3连接主拖轮2与半潜式基础1时，因拖航力与半潜式基础1的前进方向基本保持在同一直线上，拖航力转化成半潜式基础1前进动力的效率高，拖航速度快；利用第二主拖缆4连接主拖轮2与半潜式基础1时，因为同时连接了两个浮筒，形成稳定的三角结构，保证拖航时能够稳定半潜式基础1的艏向拖航稳定性高，方便转向。
32.参考图2和图4所示，本实施例提出的半潜式基础的拖航结构，包括设置在半潜式基础1上的第一拖拽点5和第二拖拽点6，第一拖拽点5和第二拖拽点6的数量均为两个，不同的是，两个第一拖拽点5位于同一浮筒上，两个第二拖拽点6分别位于两个浮筒上，主拖轮2和两个第一拖拽点5能够分别与第一主拖缆3连接，主拖轮2和两个第二拖拽点6分别与第二主拖缆4连接。
33.参考图1和图3所示，拖航过程中，第一拖拽点5与第二拖拽点6应该与半潜式基础1的水线12尽量设置在同一平面上，这样能够使得拖航力与拖航阻力尽量作用在同一条直线上，提高拖航力的拖动效率。
34.一般而言，在拖航过程中，安装风机13前和安装风机13后水线12的高度差距较大，其中安装风机13前，采用湿拖的方式从建造厂拖至设计机位附近的码头，此阶段拖航距离
长，吃水较浅，追求速度；而安装风机13后，采用湿拖的方式拖带至设计机位，负载有风机13的半潜式基础1整体重心较高，半潜式基础1吃水大大增加导致拖航阻力增大，同时半潜式基础1上的风机13稳定性较低，此阶段拖航距离较短，拖航速度要求不高，而追求稳定。因此，第一拖拽点5设置于浮筒下端，具体设置于浮筒靠近下端的外周或者设置于下平台上；第二拖拽点6设置于浮筒上端，具体设置于浮筒上端端面或设置于上平台上；第一拖拽点5和第二拖拽点6分别对应未安装风机13阶段和安装风机13阶段。
35.更进一步的，两个第二拖拽点6分别处在远离风机13的两个浮筒上，以保证两个第二拖拽点6处于同一水平面，进一步提高第二阶段拖航的稳定性。
36.第一主拖缆3包括与主拖轮2连接的第一主体段以及与两个分别与第一拖拽点5连接的第一分体段，第二主拖缆4包括与主拖轮2连接的第二主体段以及分别与两个第二拖拽点6连接的两个第二分体段，为了保证两个第一分体段、两个第二分体段的受力均衡，两个第一分体段长度相同，两个第二分体段长度相同，具体第二分体段的长度大于第一分体段的长度，即第一主拖缆3与半潜式基础1、第二主拖缆4与半潜式基础1均能够形成一个等腰三角形，以保证第一分体段、第二分体段受力均衡，方便控制半潜式基础1的行进路线。
37.本实施例中的半潜式基础的拖航结构还包括护航拖轮7，在半潜式基础1未设置第一拖拽点5的两个浮筒中的一个设置有应急拖拽设备11，应急拖拽设备11包括应急拖拽点和应急拖缆，应急拖缆与应急拖拽点连接，拖航时，护航拖轮7位于半潜式基础1的侧后方进行随行护航，在需要的情况下，护航拖轮7可使用应急拖拽设备11对半潜式基础1进行拖航。可以理解的是，应急拖拽点与第一拖拽点5处于同一水平面上，也即应急拖拽点同样贴近第一阶段半潜式基础1的水线12设置。
38.半潜式基础的拖航结构还包括尾拖轮8、尾拖缆9以及设置在半潜式基础1上的尾拖拽点10，尾拖拽点10设置于安装有风机13的浮筒上，具体设置于安装有风机13的浮筒上端，尾拖拽点10与第二拖拽点6处于同一水平面上，且尾拖拽点10与两个第二拖拽点6之间的距离相同，尾拖缆9一端能够与尾拖轮8连接，另一端能够与尾拖拽点10连接。尾拖轮8与主拖轮2共同协作，可进一步稳定拖航半潜式基础1时的航向。
39.本实施例还提出一种半潜式基础的拖航方法，利用上述拖航结构对半潜式基础1进行拖航，将整个拖航过程分为第一阶段和第二阶段，其中第一阶段为半潜式基础1未安装风机13阶段，也即从建造厂拖至设计机位附近的码头(浅吃水阶段)；第二阶段为半潜式基础1安装有风机13阶段，也即将半潜式基础1由码头拖带至设计机位(大吃水阶段)。拖航第一阶段和第二阶段用的拖航方法不同，具体的：
40.第一阶段：第一阶段拖航距离长，半潜式基础1未负载风机13，处于浅吃水状态，此时第一拖拽点5露出水面，主拖轮2和半潜式基础1的一个风筒分别与第一主拖缆3连接，主拖轮2通过第一主拖缆3对半潜式基础1进行拖航。
41.第一阶段拖航过程中，护航拖轮7可以在半潜式基础1的侧后方进行随行护航。
42.第二阶段：第二阶段拖航距离短，但因半潜式基础1负载有风机13，吃水大大增加导致拖航阻力增大，同时因风机13重心高，半潜式基础1的稳定性差。为提高稳定性，方便转向，第二阶段卸下第一主拖缆3，主拖轮2和半潜式基础1的两个风筒分别与第二主拖缆4连接，主拖轮2通过第二主拖缆4对半潜式基础1进行拖航。
43.第二阶段拖航过程中，尾拖轮8通过尾拖缆9与尾拖拽点10连接，尾拖轮8与主拖轮
2在同一直线上，尾拖轮8与主拖轮2共同协作，稳定所述半潜式基础1的航向。
44.本实施例中，针对拖航过程中的不同阶段采用不同的拖航方法，既高效又安全。
45.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。