帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置、安裝方法及漂浮式海上風(fēng)電場的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及漂浮式海上風(fēng)機(jī)錨固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置、安裝方法及漂浮式海上風(fēng)電場。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，全球海上風(fēng)電大部分處在小于50m海域范圍內(nèi)，主要基礎(chǔ)形式包括單粧基礎(chǔ)、四粧導(dǎo)管架基礎(chǔ)、多粧基礎(chǔ)和重力式基礎(chǔ)等多種形式，成本還在可控范圍之內(nèi)。未來20年發(fā)展深海、遠(yuǎn)海海上風(fēng)電已成趨勢，上述基礎(chǔ)形式經(jīng)濟(jì)性便不再有優(yōu)勢，漂浮式風(fēng)機(jī)將取代固定式基礎(chǔ)成為深海主流，如果漂浮式基礎(chǔ)的錨固系統(tǒng)仍然采用傳統(tǒng)海洋石油粧基礎(chǔ)，成本無法控制。
[0003]全球范圍內(nèi)漂浮式海上風(fēng)機(jī)的錨固件大部分采用粧基礎(chǔ)，由于其粧基礎(chǔ)施工需要大型施工船舶進(jìn)行打粧，面對(duì)惡劣的海況條件，打粧作業(yè)施工周期久成本高，且粧基入泥較深，使得粧基成本非常昂貴；如何有效降低漂浮式海上風(fēng)機(jī)錨固系統(tǒng)成本已成重要的研究課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置、安裝方法及漂浮式海上風(fēng)電場，以有效降低漂浮式海上風(fēng)機(jī)錨固系統(tǒng)成本及安裝周期。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置，包括負(fù)壓桶體，負(fù)壓桶體的下端開口，負(fù)壓桶體的上端設(shè)置有封蓋，還包括單向排水閥，單向排水閥安裝在封蓋上且單向排水閥的進(jìn)水孔與負(fù)壓桶體的內(nèi)腔連通，負(fù)壓桶體的外壁和/或內(nèi)壁上設(shè)置有倒刺，在封蓋上設(shè)置有至少一個(gè)用于與錨鏈連接的錨固連接組件。
[0006]本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置的安裝方法，包括以下步驟:
[0007]在負(fù)壓桶錨固裝置的單向排水閥的排水孔頂端處安裝一根水管，水管的另一端固定在施工船舶上；
[0008]將負(fù)壓桶錨固裝置放置在海床面上機(jī)位點(diǎn)處并扶正，依靠其自身重力使得部分負(fù)壓桶體插入泥沙層中并達(dá)到平衡狀態(tài)，從水管上端灌水，使得海水填充滿水管和單向排水閥內(nèi)部;施工船舶上在水管另一端安裝抽水栗；
[0009]啟動(dòng)抽水栗將水管、單向排水閥內(nèi)部的水和氣體抽出，受到壓力差的作用，單向排水閥開啟，抽水栗繼續(xù)工作將負(fù)壓桶體內(nèi)部的海水及空氣抽出；
[0010]隨著負(fù)壓桶體內(nèi)部海水和空氣的流出，負(fù)壓桶錨固裝置內(nèi)外壓強(qiáng)差逐漸增大，封蓋受到深海海水豎直向下的強(qiáng)大壓力將負(fù)壓桶錨固裝置向下壓；
[0011 ]待到負(fù)壓桶錨固裝置完全插入泥沙層后，撤掉抽水栗及水管；
[0012]將漂浮式海上風(fēng)機(jī)通過錨鏈與錨固連接組件連接，完成安裝。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種漂浮式海上風(fēng)電場，包括至少一個(gè)帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置和至少一個(gè)漂浮式海上風(fēng)機(jī)，任一漂浮式海上風(fēng)機(jī)與相鄰的至少一個(gè)帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置連接。
[0014]本發(fā)明的帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置通過在負(fù)壓桶體外壁和/或內(nèi)壁上設(shè)置的倒刺增大負(fù)壓桶體與泥沙的摩擦阻力，提高錨固能力，同時(shí)利用單向排水閥使得負(fù)壓桶體內(nèi)的水和空氣單向流出，負(fù)壓桶體封蓋上、下形成壓強(qiáng)差，導(dǎo)致海水的壓力將負(fù)壓桶錨固裝置向下壓。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明一種帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為圖1的俯視圖；
[0017]圖3為單向排水閥的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為漂浮式海上風(fēng)機(jī)與本發(fā)明的帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖5為漂浮式海上風(fēng)電場的示意圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明:
[0021 ] 1、負(fù)壓桶體；2、封蓋；3、單向排水閥;301、主殼體；302、滑塊；302a、外圓柱體；302b、內(nèi)圓柱體;303、彈性件;304、密封塞;305、進(jìn)水孔;306、儲(chǔ)水腔;307、滑軌腔;308、排水腔;309、擋塊;310、通孔;4、倒刺;5a、錨固連接板;5b、加強(qiáng)筋；5c、連接孔;6、漂浮式海上風(fēng)機(jī);7、錨鏈;8、海床泥沙層;9、海床面;1、“V”型或者半“V “型錐角。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置、安裝方法及漂浮式海上風(fēng)電場進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]實(shí)施例一
[0024]下面首先介紹一下本發(fā)明實(shí)施例的帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置。
[0025]如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置，其包括負(fù)壓桶體I，負(fù)壓桶體I的下端開口，負(fù)壓桶體I的上端設(shè)置有封蓋2，還包括單向排水閥3，單向排水閥3安裝在封蓋2上且單向排水閥3的進(jìn)水孔305與負(fù)壓桶體I的內(nèi)腔連通，負(fù)壓桶體I的外壁和/或內(nèi)壁上設(shè)置有倒刺4，即:可以只在負(fù)壓桶體I的內(nèi)壁或者外壁上設(shè)置倒刺4，也可在負(fù)壓桶體I的內(nèi)部或者外壁上同時(shí)設(shè)置倒刺4，具體根據(jù)實(shí)際載荷和土層要求選擇設(shè)置方式即可，倒刺4與負(fù)壓桶體I可以采用焊接固定方式，在封蓋2上設(shè)置有至少一個(gè)用于與錨鏈連接的錨固連接組件。
[0026]該負(fù)壓錨固裝置通過在負(fù)壓桶體I外壁和/或內(nèi)壁上設(shè)置的倒刺4增大負(fù)壓桶體I與泥沙的摩擦阻力，提高錨固能力，同時(shí)利用單向排水閥3使得負(fù)壓桶體I內(nèi)的水和空氣單向流出，負(fù)壓桶體I內(nèi)、外形成壓強(qiáng)差，進(jìn)而利用海水的壓力將負(fù)壓桶錨固裝置向下壓，使得負(fù)壓桶體I插入到海床泥沙層內(nèi)，可有效降低深海漂浮式風(fēng)機(jī)的施工成本及安裝周期，同時(shí)，能夠有效的降低漂浮式海上風(fēng)機(jī)的施工難度，減少天氣因素對(duì)海上作業(yè)的影響。
[0027]優(yōu)選的，為了保證負(fù)壓桶體I與泥沙的摩擦阻力，進(jìn)一步提高錨固能力，倒刺4的結(jié)構(gòu)優(yōu)選采用呈下端尖且上端擴(kuò)口狀，倒刺4的內(nèi)部為空心或?qū)嵭臓罹?，進(jìn)一步的，上述結(jié)構(gòu)的倒刺4的上端面與水平面有夾角，夾角大于0°，使得錨固能力達(dá)到更優(yōu)。
[0028]如圖1和圖2所示，優(yōu)選的，錨固連接組件為多個(gè)，且多個(gè)錨固連接組件在封蓋2上均勻分布，各錨固連接組件均包括錨固連接板5a及至少一根加強(qiáng)筋5b。錨固連接板5a沿負(fù)壓桶體I的徑向延伸，其上設(shè)置有錨固連接孔5c，用于與錨鏈連接。加強(qiáng)筋5b連接在錨固連接板5a與封蓋2之間，用于加強(qiáng)錨固連接板5a的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。優(yōu)選地，加強(qiáng)筋5b垂直焊接在錨固連接板5a及封蓋2之間。進(jìn)一步的，在具體操作時(shí)，加強(qiáng)筋5b可以采用長方體、正方體或多邊體結(jié)構(gòu)。
[0029]在本實(shí)施例中，加強(qiáng)筋5b為多個(gè)，且沿錨固連接板5a的長度方向依次間隔設(shè)置。
[0030]如圖1所示，優(yōu)選的，負(fù)壓桶體I的內(nèi)壁和/或外壁上倒有斜角，即:在負(fù)壓桶體I的內(nèi)壁和外壁上同時(shí)倒有斜角或只在負(fù)壓桶體I的內(nèi)壁或者外壁上倒有斜角使得負(fù)壓桶體I下端有“V”型或者半“V”型錐角10，為筒腳錐，使得負(fù)壓桶體I在負(fù)壓的作用下更加容易插入土層內(nèi)。
[0031]負(fù)壓桶體I采用為圓桶或者多邊形桶均可。
[0032]如圖3所示，上述各實(shí)施方式的帶倒刺的負(fù)壓桶錨固裝置，單向排水閥3的結(jié)構(gòu)優(yōu)選為:包括主殼體301、滑塊302、彈性件303及密封塞304。
[0033]主殼體301內(nèi)部為四段不等徑圓孔空腔結(jié)構(gòu)，由下至上依次為進(jìn)水孔305、儲(chǔ)水腔306、滑軌腔307及排水腔308。其中，滑軌腔307和排水腔308中間連接處設(shè)置擋塊309?；瑝K302設(shè)置在滑軌腔307和排水腔308內(nèi)，密封塞304安裝在滑塊302的底端且能夠?qū)⑦M(jìn)水孔305密封，阻止其與儲(chǔ)水腔306連通。彈性件303套設(shè)在滑塊302上，彈性件303的一端抵靠在擋塊309上且另一端抵靠在密封塞304上，滑塊302上設(shè)置有用于連通儲(chǔ)水腔306及排水腔308的通道，擋塊309與密封塞304之間的距離小于彈性件303自然狀態(tài)下的長度，保證彈性件303一直處于壓縮狀態(tài)，彈性件303可以采用彈簧結(jié)構(gòu)。
[0034]單向排水閥3安裝在負(fù)壓桶體I的上端的封蓋2上，其進(jìn)水孔305與負(fù)壓桶體I的內(nèi)腔連通，工作時(shí)，排水腔308頂端連接軟水管及抽水栗(圖中未畫出)，抽水栗工作時(shí)，儲(chǔ)水腔306及其以上腔室內(nèi)的空氣被抽走，滑塊302和密封塞304組合體上下產(chǎn)生壓力差，隨即滑塊302和密封塞304組合體被進(jìn)水孔305內(nèi)的液體和氣體頂起，沿著滑軌腔307內(nèi)壁向上移動(dòng)，進(jìn)水孔305與儲(chǔ)水腔306連通;負(fù)壓桶體I內(nèi)部水和空氣便通過進(jìn)水孔305進(jìn)入單向排水閥的儲(chǔ)水腔306內(nèi)，隨著負(fù)壓桶體I內(nèi)的水和空氣單向流出，負(fù)壓桶體I內(nèi)壓力減小，在負(fù)壓桶體I內(nèi)、外形成壓強(qiáng)差，進(jìn)而利用海水的壓力將負(fù)壓桶錨固裝置向下壓，使得負(fù)壓桶體I插入到海床泥沙層內(nèi)。
[0035]進(jìn)一步的，滑塊302為雙層圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)圓柱體302b及外圓柱體302a，擋塊309中間有圓形開口，內(nèi)圓柱體302b由圓形開口伸出至擋塊309以上，內(nèi)圓柱體302b與擋塊309滑動(dòng)連接，外圓柱體302a上表面與擋塊309下端留有滑動(dòng)距離;外圓柱體302a的外徑與滑軌腔307內(nèi)徑大小相同并滑動(dòng)連接，外圓柱體302a及內(nèi)圓柱體302b的下端筒壁上均開設(shè)有供水流流入到內(nèi)圓柱體302b內(nèi)的通孔310，進(jìn)一步的，外圓柱體302a及內(nèi)圓柱體302b上的通孔310均設(shè)置有多個(gè)，通孔310為圓形或橢圓形。所說的通孔310及內(nèi)圓柱體302b、夕卜圓柱體302a的空腔構(gòu)成了上述用于連通儲(chǔ)水腔306及排水腔308的通道。滑塊302采用上述結(jié)構(gòu)在保證使用要求的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)更為簡單，質(zhì)量輕便，且能夠?qū)崿F(xiàn)雙筒導(dǎo)向，具有更高的導(dǎo)向精度。
[0036]以