CN105752282A - 一种自升式风电施工船 - Google Patents

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胡灵斌
汪峥
卢益峰
陈健章
谢铭
张成芹
沈栋
黄超
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Abstract

本发明公开了一种自升式风电施工船，其主要包括船体、桩腿以及升降***，该桩腿穿设在船体中，并通过升降***与船体配合，船体上设置有甲板生活区、主吊机以及辅吊机，甲板生活区设置在船体的船艉部，主吊机和辅吊机设置在船体的同一船舷上。本自升式风电施工船，其可变载荷大；并采用主、辅吊机同侧设置，提高起重能力的同时进一步提高整个风电施工船的安全可靠性；再者，通过增设动力定位***，实现自航能力，由此有效解决现有技术所面临的问题。

Description

一种自升式风电施工船
技术领域
本发明涉及一种风电安装技术，具体涉及一种用于海上风力发电机组安装的风电施工船。
背景技术
现有风电施工船大致分为两类：
第一类是非自航自升式风电施工船，这类船舶比较简单，船体就是一个简单的驳船，工作时依靠锚机定位移船，调遣靠大型拖轮拖带；
第二类为自航自升式，这类船舶配置有功率较大的推进***，配备有先进的动力定位***，工作时依靠自身舵桨动力定位***进行定位(不需抛锚)，定位时间短、效率高，也更安全，依靠自身也可航行调遣。
目前建造的风电施工船基本属于第一类产品，主要设备以国产为主。这类的风电施工船存在的主要问题如下：
第一是可变载荷太小，不足以装载更多的风机，甚至不能装载，只能作单纯平台使用；
第二是吊机重量太大，自重甚至达到额定起重量的2倍；
第三是没有配备动力定位***，在工作区域不能自由航行及定位，必须依靠拖轮辅助；
第四是设备的可靠性有待进一步提高。
发明内容
针对上述现有风电施工船所存在的问题，本发明的目的在于提供一种可变荷载大、可靠性高的自航自升式海上风电施工船。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种自升式风电施工船，所述自升式风电施工船主要包括船体、桩腿以及升降***，所述桩腿穿设在船体中，并通过升降***与船体配合，所述船体上设置有甲板生活区、主吊机以及辅吊机，所述甲板生活区设置在船体的船艉部，所述主吊机和辅吊机设置在船体的同一船舷上。
优选的，所述甲板生活区分为两部分，且分布在船艉部的左、右舷。
优选的，所述船体船艏的前端设置抱桩器。
优选的，所述主吊机位于船艏部，而辅吊机位于船艉部。
优选的，所述主吊机为起重能力1000T的绕桩吊机，所述辅吊机为起重能力360T的绕桩吊机。
优选的，所述升降***为液压插销式抬升***。
优选的，所述自升式风电施工船还包括一套船舶动力定位***，所述船舶动力定位***设置在船体上。
基于上述方案构成的自升式风电施工船，其可变载荷大；并采用主、辅吊机同侧设置，提高起重能力的同时进一步提高整个风电施工船的安全可靠性；再者，通过增设动力定位***，实现在作业区域迅速自行移动到指定位置的能力，由此有效解决现有技术所面临的问题。
另外，本方案提供的自升式风电施工船可用于规模大的风场建设，安全、高效、可靠。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明中自升式风电施工船的俯视图；
图2为本发明中自升式风电施工船的侧视图；
图3为本发明中自升式风电施工船的吊机分布示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1和图2，其给出了本实例中自航自升式风电施工船的布置方案。由图可知，本自航自升式风电施工船100包括船体110、桩腿120以及升降***130三部分，其中桩腿120为四根，分为两组，对称的穿设在船体110的船艏部和船艉部，且每组中的两桩腿120对称分布在船体110的左右船舷。每根桩腿120都通过升降***130与船体110配合，以此实现在桩腿站立状态下船体110沿桩腿120的升降或在船体110漂浮状态下桩腿120轴向的升降。
本实例方案中的升降***130，具体采用液压插销式抬升***，其相比齿轮齿条式抬升***具有能力大、成本低、寿命长的优点。
对于本实例方案中的船体110作为整个风电安装的操作平台，为本自航自升式风电施工船的主要组成部件。
对风电施工船来说，重要的性能指标之一是可变荷载(Variableload)，可变载荷就是指除船舶自身固定重量之外增加到船舶上的所有载荷，除甲板上增加的荷载外，还包括燃油、淡水、润滑油、工作人员及生活用品等。船体主尺度太小，可变载荷就不够；但主尺度太大，则整个船舶就十分庞大，船舶总重量又会很大。
为此本实例方案中的船体的主尺度及主要性能参数如下：
船舶总长：81.6m；
船舶型宽：40.8m；
船舶型深：7.2m；
桩腿尺寸：
桩靴尺寸：10m×9.3m；
桩腿驱动：液压插销式；
最小吃水：3.7m；
满载吃水：4.9m；
最大作业水深：40m；
甲板承载能力：Max.12t/㎡；
可变载荷：2900t；
单腿举力：3500t；
空船重量：10725t(其中桩腿桩靴2760t)
最小抬升重量：9000t；
最大抬升重量：11000t；
定员：25+50(临时居住)人
自持力：30天
起重设备：1000t25m起重机一台，360t24m辅助起重机一台；
主发电机组：4×1800KW；
推进***：DP1，艉部全回转2×1470KW，艏部全回转2×800KW。
在此船体方案的基础上，本实例方案通过对其上的甲板生活区111、吊机112、113等进行优化布置，由此来提高风电施工船的可变载荷和风电施工船的可靠性。
对于甲板生活区111，现有的风电施工船一般都是把甲板生活区布置在船艏，为了保证安全，按照CCS有关规范规定，甲板生活楼必须布置于防浪隔舱壁以后的位置，这样艏部距离前沿大约6m的甲板空间必须空出，浪费了不少空间，也增加了船舶的重量。
对此，本实例方案中将甲板生活区111布置在船艉部(参见图1)。在具体设置时，本甲板生活区111为一甲板生活楼，该甲板生活楼分为两部分，且对称布置在船艉部的左右舷，这样使得船艉部中间空出，方便在船舶甲板上拼装风机三个叶片，拼装时，左右两舷各伸出一片，另一片从艉部船中伸出。
针对船体上的吊机设置方案，本方案中采用主吊机112和辅吊机113相互配合的设置方案。
对于其中的主吊机112和辅吊机113，本实例方案中均采用绕桩吊机，该吊机具体布置在相应的桩腿上，即桩腿从吊机中心穿出，吊机工作时围绕桩腿旋转。由此达到如下优点：
一.减少吊机占用甲板的面积，使甲板可用面积增加；
二.减少工作时吊机与桩腿之间的影响和干扰，如果不采用绕桩吊就面临当漂浮状态或插桩深度浅的时候，甲板以上桩腿伸出的长度很大，这样必然影响吊机的工作；
三.吊机的底座与支腿固桩架作为一体，可减少结构重量。
在此基础上，本方案的主吊机112采用使用的起吊能力1000T的绕桩吊机，自重可控制在1100t，该主吊机主要性能如下：
1)主钩：
2)副钩：
安全起重量(SWL)：150T65m；
工作幅度:28～94m。
为了配合上述的主吊机112，辅吊机113采用起重能力为360T的绕桩吊机，该辅吊机113的主要性能如下：
1)主钩：
2)副钩安全起重量(SWL)：20T。
目前现有风电施工船一般只配备一部重型起重机，但如果要起吊一根几百吨的单桩进行吊打，就必须要有一艘配合的起重船进行翻桩，才能顺利将该桩顺利起吊，不仅降低了打桩效率，还增加了船机成本。
本方案中的主吊机112与辅吊机113通过相互配合，无需借助其余起重船的辅助，实现翻桩并直接起吊900t单桩，在海上有限的作业窗口期内，大大提高了打桩效率，降低了整体船机成本。
对于上述主吊机112和辅吊机113在船体110上的具体分布位置，可对称布置在船体船艏，由此使得船体左右舷易于平衡，且船舶纵向受力，也比较好。基于该布置方案在海上如果风电施工船顺流停放，则配合的驳船肯定是吃横流(潮流的方向与船长方向垂直)，反之一样。这样潮流大的情况下必有一条船的定位相当困难，施工比较麻烦。
为此，本实例方案将主吊机112和辅吊机113布置在船体110的同一侧，两者的工作交叉区域作为竖桩区116，由此可保证风电施工船100和运桩驳船200同时顺流(参见图3)。
具体设置时，主吊机112设置在船体船艏部右舷的桩腿P1上，该桩腿P1从主吊机112中心穿出，吊机工作时围绕桩腿旋转；对应的，辅吊机113设置在船艉部右舷的桩腿P2上，该桩腿P2从辅吊机113中心穿出，吊机工作时围绕桩腿旋转。
对于主辅吊机位于同侧(都在右舷)会使船舶右倾的问题，本方案中将燃油舱、淡水舱及压载水舱等载重量大的舱室设置在船体左舷，将主机舱、配电房等载重量轻的舱室设置在船体右舷，从而抵消由于吊机设置在船体右舷所带来的右倾问题。
在上述方案的基础上，本实例在船体船艏的端部设置抱桩器114。
进一步的，本实例还在船体上设置一套船舶动力定位***115，来实现动态定位和自航，该船舶动力定位***115主要由分布在船体四个角上的四组全回转螺旋桨推进装置配合构成。
由此构成的自航自升式风电施工船，其将具有如下功能：
(1)该船具备顶升状态分体安装(单件安装、兔耳式安装和甲板上拼三叶后吊装三种方式)单机6兆瓦风机的能力；并具备装载2-3台6兆瓦风机的能力；
(2)该船具备打桩功能，可打最大单桩重量900吨，直径4.5m～7.5m，最大吊距约27m，设计有抱桩器；
(3)浮态时可作起重船使用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种自升式风电施工船，其特征在于，所述自升式风电施工船主要包括船体、桩腿以及升降***，所述桩腿穿设在船体中，并通过升降***与船体配合，所述船体上设置有甲板生活区、主吊机以及辅吊机，所述甲板生活区设置在船体的船艉部，所述主吊机和辅吊机均为绕桩吊且设置在船体的同一船舷上。
2.根据权利要求1所述的一种自升式风电施工船，其特征在于，所述甲板生活区分为两部分，且分布在船艉部的左、右舷。
3.根据权利要求1所述的一种自升式风电施工船，其特征在于，所述船体船艏的前端设置抱桩器。
4.根据权利要求1所述的一种自升式风电施工船，其特征在于，所述主吊机位于船艏部，而辅吊机位于船艉部。
5.根据权利要求1或4所述的一种自升式风电施工船，其特征在于，所述主吊机为起重能力1000T的绕桩吊机，所述辅吊机为起重能力360T的绕桩吊机。
6.根据权利要求1所述的一种自升式风电施工船，其特征在于，所述升降***为液压插销式抬升***。
7.根据权利要求1所述的一种自升式风电施工船，其特征在于，所述自升式风电施工船还包括锚泊定位***和船舶动力定位***，所述定位***设置在船体上。
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