本實用新型屬于深海海洋平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種深海半潛式風(fēng)電運(yùn)輸安裝一體化平臺。

背景技術(shù)：

風(fēng)力發(fā)電是世界上發(fā)展最快的綠色能源技術(shù)。海上風(fēng)電是風(fēng)電技術(shù)的前沿，也是國際風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域。整體而言，海上風(fēng)電仍處于發(fā)展初期，目前主流的風(fēng)機(jī)機(jī)組形式，按照基礎(chǔ)形式來分主要分為以下幾大類：重力式基礎(chǔ)、單樁式基礎(chǔ)、三腳架式基礎(chǔ)、導(dǎo)管架式基礎(chǔ)、多樁式基礎(chǔ)、筒形基礎(chǔ)和漂浮式基礎(chǔ)等。近年來海上風(fēng)電的利用一般集中在近海海域，隨著近海資源的開發(fā)，近海水域的地域和環(huán)境限制，海上風(fēng)電勢必會往深海發(fā)展。而淺海應(yīng)用較多的樁基式等風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)無法滿足深海開發(fā)的要求，且海上風(fēng)機(jī)由于成本而大型化的趨勢，漂浮式基礎(chǔ)更能適應(yīng)。由固定式基礎(chǔ)發(fā)展為漂浮式基礎(chǔ)也成為發(fā)展趨勢之一。

海上風(fēng)電機(jī)組安裝相對于陸上風(fēng)電機(jī)組安裝有較高的技術(shù)難度，是海上風(fēng)電場建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。完成吊裝需要一個海上安裝作業(yè)平臺。主要有：大型起重船、自升式(非自航)平臺、帶定位樁腿的自航船、自航自升式安裝船。根據(jù)目前風(fēng)電安裝主要船型相比較，如表1所示，為解決將來海上風(fēng)機(jī)大型化向深海挺進(jìn)的趨勢，半潛式風(fēng)電安裝船具有耐波性好、作業(yè)水深深、適合風(fēng)機(jī)整體運(yùn)輸安裝等特點(diǎn)，在未來深海風(fēng)電安裝市場發(fā)展趨勢之一。

研究表明，全球大部分海域單位面積的風(fēng)能儲量在2×103(kW.h)/m2，屬于風(fēng)能資源的富集區(qū)。據(jù)估算，全球海深60-900m區(qū)域風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量約為17.4×108kW，因此深海風(fēng)力發(fā)電潛力巨大。由于深海氣候惡劣，有效作業(yè)時間短，所以機(jī)組安裝是整個海上風(fēng)電場建設(shè)過程中施工難度最高和風(fēng)險最大的環(huán)節(jié)，直接決定了整個項目的成敗。機(jī)組安裝技術(shù)包括安裝平臺和安裝方式兩個部分。目前大部分海上風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)輸、吊裝、維修主要依托于現(xiàn)有的船舶平臺進(jìn)行。如傳統(tǒng)起重船(自航非自升)、起重安裝平臺(自升非自航)和自航自升起重船3種類型?，F(xiàn)有的安裝技術(shù)勢必不能滿足新的環(huán)境要求。半潛式風(fēng)電安裝船具有耐波性好、作業(yè)水深深、適合風(fēng)機(jī)整體運(yùn)輸安裝等特點(diǎn)，漂浮式基礎(chǔ)、整體安裝及深海安裝平臺極有可能成為未來海上風(fēng)力發(fā)電的主流技術(shù)。

表1風(fēng)電安裝主要船型

因此，需要設(shè)計滿足漂浮式基礎(chǔ)風(fēng)車設(shè)備整體運(yùn)輸、安裝一體化的半潛式平臺的深海半潛式風(fēng)車安裝平臺，以解決深海漂浮式基礎(chǔ)的風(fēng)車運(yùn)輸和安裝的問題，解決將來海上風(fēng)機(jī)大型化向深海挺進(jìn)的趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的技術(shù)目的是提供一種半潛式深海風(fēng)電安裝平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)的塔筒、機(jī)艙和葉片作為一個整體進(jìn)行運(yùn)輸和吊裝作業(yè)，以縮短工程建設(shè)周期，提高安裝效率。

為實現(xiàn)上述的技術(shù)目的，本實用新型將采取如下的技術(shù)方案：

一種半潛式深海風(fēng)電安裝平臺，包括平臺主體，所述的平臺主體包括浮筒、橫撐、風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板、立柱、上甲板包；其中：所述的浮筒為兩個，分別為浮筒a、浮筒b，對稱地分布在平臺主體行進(jìn)方向的左右兩側(cè)；所述的上甲板包，呈U形設(shè)置；U形上甲板包的封閉端位于平臺主體行進(jìn)方向的前端，而U形上甲板包的兩側(cè)壁則分別通過立柱支撐在相應(yīng)浮筒a、浮筒b的上方；所述的立柱，為2n根，n≥2，沿著平臺主體的行進(jìn)方向，成對地間隔布置；每對立柱中的其中一根立柱a安裝在浮筒a上，另一根立柱b則安裝在浮筒b上，立柱a、立柱b之間通過橫撐連接；所述的風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板，為桁架式結(jié)構(gòu)，位于U形上甲板包的下方，并與U形上甲板包的內(nèi)部缺口部分正對；風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板的底層分別與浮筒a、浮筒b固定，且風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板的側(cè)面與立柱固定；風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板上配備固定風(fēng)機(jī)的底座工裝。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的立柱為四根，每根立柱的一端與浮筒連接，另一端則與上甲板包連接；各立柱通過風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板連接成一體。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，每根立柱在高度上分三層設(shè)置，每一層立柱均設(shè)置有壓載艙；且立柱具有樓梯通道以及設(shè)備區(qū)。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的上甲板包由上到下，依次包括主甲板、中間甲板、下甲板以及甲板包底艙。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的甲板包底艙具有功能性液艙；下甲板布置機(jī)艙、配電間、錨機(jī)間和生活區(qū)域；而中間甲板則布置生活區(qū)域。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，在平臺主體左弦尾部配裝有起重機(jī)，并在平臺主體行進(jìn)方向的前端設(shè)置用于水平擱放起重機(jī)吊臂的擱臂架。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，U形上甲板包的封閉端通過上部多層甲板生活區(qū)安裝艦橋甲板；在艦橋甲板上配設(shè)有艦機(jī)停航位置。

作為本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的上部多層甲板生活區(qū)包括三層甲板，分別為從上到下依次設(shè)置的甲板A、甲板B、甲板C。

根據(jù)上述的技術(shù)方案，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下的有益效果：

本實用新型將所述的平臺主體，設(shè)計為半潛式結(jié)構(gòu)，即采用兩塊左右對稱設(shè)置的流線型浮筒提供浮力，進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)支撐；然后將風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板設(shè)置為桁架式結(jié)構(gòu)，節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)重量并減少海浪抨擊；風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板位于浮筒中間上方位置，可降低風(fēng)機(jī)運(yùn)輸?shù)母叨群椭匦模岣咂脚_運(yùn)輸時的穩(wěn)性；運(yùn)輸甲板作為連接橋連接在兩塊浮筒之間，并與立柱相連，提高平臺的橫向和抗扭強(qiáng)度；另外，將上甲板尾部和中部設(shè)置U形大槽口結(jié)構(gòu)，并位于風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板上方，即U形甲板的內(nèi)部缺口部分便于風(fēng)機(jī)的塔筒、機(jī)艙和葉片作為一個整體進(jìn)行安放，同時也便于風(fēng)機(jī)的吊運(yùn)；實現(xiàn)了深海大型化漂浮式基礎(chǔ)的海上風(fēng)機(jī)運(yùn)輸安裝任務(wù)目標(biāo)，不需要進(jìn)行分段運(yùn)輸、分段組裝，此運(yùn)輸安裝平臺，充分考慮經(jīng)濟(jì)性，安全性的要求，增強(qiáng)了平臺在目標(biāo)海域的適用性。

附圖說明

圖1是本實用新型所述半潛式深海風(fēng)電安裝平臺的結(jié)構(gòu)示意圖(側(cè)視圖)；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是圖1的主視圖；

圖4是本實用新型所述半潛式深海風(fēng)電安裝平臺的自存工況下整體強(qiáng)度分析圖；

圖中：1-推進(jìn)器；2-浮筒；3-立柱；4-上甲板包；5-升降電梯；6-系固絞車；7-艦橋甲板；8-擱臂架；9-起重機(jī)；10-風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板；11-上部多層甲板生活區(qū)。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性 勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置。表達(dá)式和數(shù)值不限制本實用新型的范圍。同時，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。

為了便于描述，在這里可以使用空間相對術(shù)語，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用來描述如在圖中所示的一個器件或特征與其他器件或特征的空間位置關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解的是，空間相對術(shù)語旨在包含除了器件在圖中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附圖中的器件被倒置，則描述為“在其他器件或構(gòu)造上方”或“在其他器件或構(gòu)造之上”的器件之后將被定位為“在其他器件或構(gòu)造下方”或“在其他器件或構(gòu)造之下”。因而，示例性術(shù)語“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”兩種方位。該器件也可以其他不同方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)。

如圖1至3所示，本實用新型所述的半潛式深海風(fēng)電安裝平臺，包括平臺主體，所述的平臺主體包括兩個浮筒2、四個立柱3、甲板包、橫撐、風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板10、全回轉(zhuǎn)式起重機(jī)9、上部多層甲板生活區(qū)11、Sikorsky S92型直升機(jī)平臺、風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)基座、系固絞車6、全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器1、DP3動力定位系統(tǒng)。其中，

浮筒2位于平臺主體的底部，首尾兩端采用流線型設(shè)計；包括兩個，分別為浮筒2a、浮筒2b，對稱地分布在平臺主體行進(jìn)方向的左右兩側(cè)；浮筒2內(nèi)設(shè)有六個推進(jìn)器艙、四個泵艙和兩個壓在水處理裝置艙；浮筒2內(nèi)部設(shè)有前后貫通管弄和通道。

所述的風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板10，為桁架式結(jié)構(gòu)，處于浮筒2中間上方，可降低風(fēng)機(jī)運(yùn)輸?shù)母叨群椭匦?，提高平臺運(yùn)輸時的穩(wěn)性；同時，桁架式結(jié)構(gòu)能減小惡劣海況下的抨擊載荷；運(yùn)輸甲板分別與兩個浮筒2和四個立柱3連接，因此，可以說風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板10類似于一個將兩浮筒2連接的連接橋，提高兩者之間的橫向和抗扭強(qiáng)度；

所述的立柱3，為2n根，n≥2，沿著平臺主體的行進(jìn)方向，成對地間隔布置；每對立柱3中的其中一根立柱3a安裝在浮筒2a上，另一根立柱3b則安裝在浮筒2b上，立柱3a、立柱3b之間通過橫撐連接；附圖中立柱3有四根，每個浮筒2上有兩根立柱3，呈長方形布局；立柱3的一端與浮筒2連接，另一端則與甲板包連接；因此，可以說甲板包是通過立柱3支撐在浮筒2上方的；同時各立柱3還分別通過風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板10、橫撐連接成一體，因此，有效 地提高了各立柱3之間的橫向和抗扭強(qiáng)度；每根立柱3在高度上分三層設(shè)置，每一層立柱3均設(shè)置有壓載艙；且立柱3具有樓梯通道(升降電梯5)以及設(shè)備區(qū)。

所述的上甲板包，呈U形設(shè)置，且U形上甲板包4的封閉端位于平臺主體行進(jìn)方向的前端，同時，所述的風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板10處于U形上甲板包4的下方，并與U形甲板的內(nèi)部缺口部分正對；因此，本實用新型所述的平臺主體，既方便風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組整體從U形上甲板包4的內(nèi)部缺口部分的上方吊出，也便于風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組整體從U形甲板的尾部調(diào)運(yùn)，避免甲板和風(fēng)機(jī)機(jī)組的干涉；所述的甲板包由上到下，依次包括主甲板、中間甲板、下甲板以及甲板包底艙。所述的甲板包底艙具有功能性液艙；下甲板布置機(jī)艙、配電間、錨機(jī)間和生活區(qū)域；而中間甲板則布置生活區(qū)域。

在U形上甲板包4的封閉端設(shè)置上部多層甲板生活區(qū)11，該上部多層甲板生活區(qū)11安裝艦橋甲板7；在艦橋甲板7上配設(shè)有艦機(jī)停航位置。所述的上部多層甲板生活區(qū)11包括三層甲板，分別為從上到下依次設(shè)置的甲板A、甲板B、甲板C。

本實用新型的工作原理如下：

海上作業(yè)時，半潛平臺下潛至立柱3吃水，減小水線面，提高平臺耐波性，有利于較為惡劣的海況作業(yè)。立柱3之間由橫撐及桁架式結(jié)構(gòu)連接，桁架式連接橋同時也是風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板10，保證橫向強(qiáng)度；浮筒2上方設(shè)有桁架式運(yùn)輸平臺，將運(yùn)輸設(shè)于浮筒2上方，可降低風(fēng)機(jī)運(yùn)輸?shù)母叨燃爸匦模岣咂脚_航行時的安全性；立柱3上方設(shè)有上甲板結(jié)構(gòu)，上甲板尾部和中間設(shè)有大槽口，避免上甲板與裝載風(fēng)機(jī)機(jī)組之間的干涉。平臺在上甲板尾部左舷處設(shè)一臺全回轉(zhuǎn)式起重機(jī)9，用作吊裝風(fēng)電設(shè)備。擱臂架8位于上甲板首部左舷處。設(shè)有四層生活區(qū)，位于上甲板首部右舷處，用于調(diào)節(jié)空船重量重心平衡。生活區(qū)上方設(shè)有Sikorsky S92型直升機(jī)平臺，供海上人員上下。

平臺靠泊風(fēng)機(jī)碼頭，將可伸縮式推進(jìn)器回收至浮筒2內(nèi)，減少對碼頭深度的要求。利用平臺自身起重機(jī)9實現(xiàn)風(fēng)機(jī)碼頭至平臺(或者運(yùn)輸平臺至平臺)的裝載。風(fēng)機(jī)裝載甲板裝有固定風(fēng)機(jī)的底座工裝，甲板包主甲板上有輔助固定的纜繩(系固絞車66)。完成固定后，平臺移出泊位，伸出推進(jìn)器，啟動尾部兩臺推進(jìn)器，運(yùn)輸航行。

基于上述的半潛式深海風(fēng)電安裝平臺，本實用新型提出了一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的安裝方法，具體包括以下步驟：首先，在風(fēng)機(jī)碼頭組裝好風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的整體機(jī)構(gòu)，然后，采用半潛式深海風(fēng)電安裝平臺將風(fēng)力發(fā)電機(jī)基座從風(fēng)機(jī)碼頭運(yùn)輸?shù)缴詈Ｄ繕?biāo)位置后吊裝，最后，再次采用半潛式深海風(fēng)電安裝平臺將組裝好的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組從風(fēng)機(jī)碼頭運(yùn)輸?shù)缴詈Ｄ繕?biāo)位置后，吊裝到已安裝好的風(fēng)力發(fā)電機(jī)基座上。

具體地，所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的具體安裝步驟包括：

(1)所述半潛式深海風(fēng)電安裝平臺?？匡L(fēng)機(jī)碼頭時，先將推進(jìn)器回收至浮筒2內(nèi)，再采用平臺上的起重機(jī)9，將風(fēng)機(jī)碼頭上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組裝載到風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板10上，并通過風(fēng)機(jī)運(yùn)輸甲板10上的固定工裝以及甲板包上的固定纜繩將風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組固定；然后將半潛式深海風(fēng)電安裝平臺移出泊位，伸出推進(jìn)器，啟動尾部兩臺推進(jìn)器，向深海目標(biāo)位置航行；

(2)到達(dá)深海目標(biāo)位置時，先根據(jù)深海目標(biāo)位置處的風(fēng)電場情況以及水深，確定所述半潛式深海風(fēng)電安裝平臺的定位方式；定位后，半潛式深海風(fēng)電安裝平臺通過壓載水將其下潛至操作水深17.5m；下潛后，繼續(xù)調(diào)整半潛式深海風(fēng)電安裝平臺的定位精度，以控制船體浮態(tài)；平緩啟用起重機(jī)9，調(diào)整起重機(jī)9吊臂擺幅和角度，將吊臂調(diào)整至風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組上方，接著在風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組的塔筒內(nèi)進(jìn)行吊鉤掛索具作業(yè)，完成掛索具后，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組吊運(yùn)出平臺主體，安裝至預(yù)先安裝好的風(fēng)機(jī)基座上；

(3)在吊裝過程中，抗橫傾系統(tǒng)能根據(jù)實時浮態(tài)傾斜情況，完成自動調(diào)平；完成一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組安裝后，起重機(jī)9吊臂回復(fù)至擱臂架8上，繼續(xù)前往下一個風(fēng)機(jī)基座，重復(fù)步驟(2)進(jìn)行下一臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)組安裝。