一种浮式船舶起吊结构及其方法与流程

本发明涉及船舶技术领域，具体涉及一种浮式船舶起吊结构及其方法。

背景技术：

目前常规的海上风电安装采用自升是海洋平台或坐底式海洋平台进行吊装。由于海洋平台建造周期长不能够及时反应市场需要且制造成本高。同时目前国内又存在着大量浮式船舶及陆地风机安装使用的大型吊机空余资源。

将履带吊放置在浮态船舶上进行吊装作业，履带吊需控制横向力及倾角。由于船舶存在横摇、纵摇、升沉运动，而履带吊固定在船上，因此吊机会随着船舶运动产生不稳定状态，吊装重物会造成船舶重心改变产生横倾角。其中横摇纵摇会产生垂直于吊臂的侧向力和与沿着吊臂的力。而升沉运动与横摇、纵摇的垂向分力的和会造成船舶的重力加权，严重影响船舶的起吊作业。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种浮式船舶起吊结构及其方法，提高了浮态船舶吊装的稳定性，保证了船舶的正常起吊作业。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种浮式船舶起吊结构，包括：船本体和吊车主体，所述船本体与所述吊车主体连接，所述船本体的两端至少设有四组压载舱，所述压载舱与所述船本体连接，所述压载舱的一侧设有负压筒，所述负压筒与所述船本体连接，通过所述负压筒的受力大小，所述压载舱之间相对应且相互配合调拨压载水。

本发明提供一种浮式船舶起吊结构及其方法，提高了浮态船舶吊装的稳定性，保证了船舶的正常起吊作业。

作为优选技术方案，所述船本体上设有甲板，所述甲板上设有甲板绞车，所述甲板绞车与所述甲板连接，所述负压筒通过第一金属绳与所述甲板绞车连接。

作为优选技术方案，包括：定位锚，所述定位锚设置于所述船本体的四角位置处，所述定位锚通过第二金属绳与所述甲板绞车连接。

作为优选技术方案，所述甲板的舷边设置导向机构，所述导向机构与所述甲板连接，所述导向机构用于所述负压筒升降时的导向作用。

作为优选技术方案，所述负压筒内部设有水泵，所述水泵用于将负压筒内的水排出形成负压。

作为优选技术方案，所述负压筒上设有负压筒受力测量器，所述负压筒受力测量器用于监测负压筒的受力大小。

作为优选技术方案，所述负压筒受力测量器包括：若干个压力计、数据采集器和数据处理器，所述压力计设置于负压筒的受力监测区域内，所述压力计与所述数据采集器电连接，所述数据采集器与所述数据处理器电连接，所述数据处理器与压载舱控制器电连接，用于控制压载舱调拨压载水。

作为优选技术方案，包括：若干个叶轮，所述叶轮组装成叶轮组件，所述叶轮组件与所述船本体连接。

作为优选技术方案，所述甲板上至少设有两组吊车主体，所述吊车主体用于起吊风机，所述甲板与所述吊车主体连接，所述吊车主体的吊梁两侧呈相对设有至少两根揽风绳。

作为优选技术方案，所述甲板上设有轮毂工装，所述轮毂工装与所述甲板连接。

本发明提供一种浮式船舶起吊的方法，包括以下步骤：

s1浮式船舶进入施工场所定位时的横向倾角的控制；

s2吊车主体起吊时的横向倾角的控制；

s3吊车主体的吊臂旋转时横向倾角的控制。

作为优选技术方案，步骤s1浮式船舶进入施工场所定位时的横向倾角的控制，包括以下步骤：

s11船舶进入施工场所通过定位锚对船舶的四角进行定位；

s12将负压筒下放进施工场所的海底泥土中，负压筒下放后通过内部水泵将负压筒内的水排出形成负压；

s13通过甲板绞车收紧负压筒减小船舶横向倾角；

s14根据四个负压筒受力大小调拨压载水，计算出每一个负压筒在一个周期内的受力平均值为f1,f2,f3和f4，在受力平均值f1,f2,f3和f4中选取一个负压筒的受力最大值为fmax，同时选取一个负压筒的受力最小值为fmin，预先设定允许受力偏差的阈值为f差，当船本体的一端负压筒受力最大值为fmax，船本体的另一端的负压筒受力最小值为fmin，当fmax-fmin＞f差时，则由船本体的一端的压载舱向船本体的另一端的压载舱调拨压载水；如此往复，直至fmax-fmin≤f差；

s15继续后续施工。

作为优选技术方案，步骤s2吊车主体起吊时的横向倾角的控制，包括以下步骤：

s21吊车主体缓慢受力起吊；

s22根据四个负压筒受力大小调拨压载水，计算出每一个负压筒在一个周期内的受力平均值为f1,f2,f3和f4，在受力平均值f1,f2,f3和f4中选取一个负压筒的受力最大值为fmax，同时选取一个负压筒的受力最小值为fmin，预先设定允许受力偏差的阈值为f差，当船的本体的一端负压筒受力最大值为fmax，船本体的另一端的负压筒受力最小值为fmin，当fmax-fmin＞f差时，则由船本体的一端的压载舱向船本体的另一端的压载舱调拨压载水；如此往复，直至fmax-fmin≤f差；

s23直至吊车主体完全起吊吊物；

s24继续后续施工。

作为优选技术方案，步骤s3吊车主体的吊臂旋转时横向倾角的控制，包括以下步骤：

s31吊车主体缓慢旋转吊臂；

s32根据四个负压筒受力大小调拨压载水，计算出每一个负压筒在一个周期内的受力平均值为f1,f2,f3和f4，在受力平均值f1,f2,f3和f4中选取一个负压筒的受力最大值为fmax，同时选取一个负压筒的受力最小值为fmin，预先设定允许受力偏差的阈值为f差，当船的本体的一端负压筒受力最大值为fmax，船本体的另一端的负压筒受力最小值为fmin，当fmax-fmin＞f差时，则由船本体的一端的压载舱向船本体的另一端的压载舱调拨压载水；如此往复，直至fmax-fmin≤f差；

s33直至吊车主体的吊臂将吊物就位完成；

s34继续后续施工。

附图说明

图1为本发明提供的一种浮式船舶起吊结构的结构图(船舶进场)；

图2为本发明提供的一种浮式船舶起吊结构的结构图(负压筒下放进施工场所的海底泥土中定位)；

图3为本发明提供的一种浮式船舶起吊结构的结构图(塔筒运输船进场)；

图4为本发明提供的一种浮式船舶起吊结构的结构图(吊装塔筒)；

图5本发明提供的一种浮式船舶起吊结构的结构图(叶轮运输船进场)；

图6本发明提供的一种浮式船舶起吊结构的结构图(吊装叶轮)；

图7本发明提供的一种浮式船舶起吊结构的结构图(叶轮组装)。

其中：1-压载舱；2-负压筒；3-船本体；4-吊车主体；5-甲板；6-甲板绞车；7-第一金属绳；8-定位锚；9-第二金属绳；10-导向机构；11-施工场所的海底泥土；12-塔筒运输船；13-桩基础；14-叶轮运输船；15-叶轮组件。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

可以理解，本发明是通过一些实施例为了达到本发明的目的，本发明提供一种浮式船舶起吊结构施工方法，包括以下施工步骤：

s1如图1所示，浮式船舶进场定位；

浮式船舶进场需要根据潮水方向，顶着潮流进场。浮式船舶撤退时需要顺着潮流撤退，以免船尾的定位锚失去控制撞向风机。浮式船舶进场时，安排工作人员用激光测距仪测量船艏舷与施工场所的距离，通过抛锚艇抛定位锚8，将浮式船舶的四角进行定位。

s2如图2所示，负压筒2下放施工场所的海底泥土11中，甲板绞车6收紧调平；

通过甲板绞车6将负压筒2下放至施工场所的海底泥土11中，负压筒2下放后通过负压筒2内部水泵将负压筒2内的水排出形成负压，依靠负压筒2的内外压差将负压筒2压进施工场所的海底泥土11中，通过甲板绞车6收紧后将负压筒2调平，完成浮式船舶的定位；

s3如图3所示，塔筒运输船进场；

在浮式船舶已经定位完成后，根据现场流向组织塔筒运输船12靠驳。靠泊前现场根据水流等情况适当放松浮式船舶的船舷部分锚缆方便塔筒运输船靠泊，同时抛锚艇进行辅助。塔筒运输船12靠驳在浮式船舶的船舷后采用缆绳绑固在浮式船舶上，塔筒运输船12处于浮式船舶的吊车主体4可以起吊的位置；

s4如图4所示，吊装塔筒；

塔筒运输船12到达现场定位后，必须对照图纸检查各处尺寸及孔数是否正确，检查法兰和螺栓孔在运输、存放过程中有无变形、损坏，塔筒附件是否安装齐全；

船本体3上的两台吊车主体4同时抬吊塔筒翻身，起高离开甲板5面主履带吊慢速起钩略微向一侧转，副履带吊慢速向另一侧转，同时调整两台吊车主体4变幅角度保证吊钩在重心，待塔筒垂直竖起后副履带吊落钩，拆除下法兰吊具；

缓慢旋转大臂到达船本体的船舷基座方向后，塔筒缓慢起升，在起升到预定高度后，吊臂缓慢趴臂至第一节塔筒上方，缓慢落位，完成塔筒的吊装。

s5如图5-7所示，叶轮运输船14进场，包括以下步骤：

s51在叶轮运输船14靠驳浮式船舶后，先将主机和轮毂工装吊运上安装船甲板进行吊装前的准备工作，然后再将浮式船舶掉头靠泊吊装叶片；

s52吊装主机；

主机在吊装前，吊装前从主机吊梁两侧加装两根揽风绳，通过揽风绞车进行揽风，主机吊运安装前需确保吊具特别是吊带安全且顺畅，以使得偏航法兰面(与塔筒连接的法兰面)方便与塔筒法兰对接；

s53叶轮组装；

叶轮组装前，为避免叶轮磕碰，在组装前先将浮式船舶横向绞锚，浮式船舶向一侧绞出后然后再进行组装；

安装船在机舱安装完成后绞锚离开桩基后叶轮运输船靠驳浮式船舶，叶轮运输船靠浮式船舶的船舷，叶根朝浮式船舶船艉方向，叶轮运输船靠驳时应使叶轮处于浮式船舶方便吊装叶轮的位置；

吊车主体抬吊叶轮后，主辅吊臂均向外平移至合适位置后，主吊缓慢向一侧旋转内收，辅吊缓慢向另一侧旋转，至叶尖进入甲板后继续旋转，直至叶片与安装船横向平行后，叶轮通过两台吊车主体4间从浮式船舶的一侧船舷吊至另一侧船舷，主吊旋转至叶轮到达预定安装位置；

叶片在旋转过程中，应注意叶轮和车主体、浮式船舶结构及障碍物等的距离，保持叶轮的安全距离，避免磕碰；

叶轮吊装优选天气及海况较好的天气进行，并提前获取整个叶片吊装过程中的天气情况并提前规划并做好相关预案。

s54完成吊装叶轮；

如图6所示，吊车主体起吊叶轮，当叶轮平稳起吊至一人高度时停稳，用干净无纤维抹布及专用清洗剂清理轮毂工装与齿轮箱安装法兰面及螺纹孔。起吊叶轮并翻身，主吊挂在轮毂工装吊座上，副吊用翻身专用吊具兜吊船舷单个叶片的运输工装位置，翻身时两个吊机同时上升，副吊机的起升速度慢于主吊机的起升速度，整个过程保持叶片离开地面且叶轮重心在甲板以内，待叶轮垂直后拆除辅吊机溜尾吊具。

起吊叶轮系统至主机高度后，主机中的工作人员通过对讲机与吊车保持联系，指挥吊车缓缓移动，引导绳配合吊车，使叶轮慢慢靠近主机，同时将两个风轮定位销插入齿轮箱风轮锁定法兰上的孔内。

s6吊装完成，收回负压筒2；

吊装工程完成后向负压筒2内部注水，压力内部增大后通过甲板绞车6将负压筒2吊装回收；

s7将浮式船舶移至下一机位施工。

浮式船舶起吊时，吊车主体4的侧向力会导致浮式船舶起吊不稳定，吊车主体4的侧向力的产生原因是：浮式船舶起吊时的横摇、纵摇、横荡、纵荡运动；

浮式船舶的横荡、纵荡运动是水平向的线位移，产生原因为风浪流的环境载荷。

浮式船舶的横摇纵摇是绕着坐标轴的角位移运动，产生原因为风浪流的环境载荷和吊装过程中的重心偏移。

浮式船舶吊装过程中的重心偏移是可以计算的，具体分为起吊中产生的瞬时的力矩和吊物旋转中产生的力矩变化。

此时如果负压筒2产生的力足够大，可以完全抵消风浪流的环境载荷和吊装过程中的重心偏移发生的力矩的两项叠加的力，则无需调拨压载水来平衡。即负压筒2可产生的力矩m＞m1 m2(m1为风浪流产生的最大力矩，m2为吊物各作业工况产生的最大力矩)但是此时需要的负压筒2的能力就比较大。不符合经济型。

为此我们考虑通过压载水控制可计算的吊装过程中的重心偏移发生的力矩。

(1)对于起吊时产生的瞬时力矩，可以在起吊时吊机缓慢受力，同时通过反向调拨压载水平衡，在起吊中监控浮式船舶的四个负压筒2受力，使其受力大小基本一致。

(2)对于吊物旋转中的力矩，使得吊机缓慢旋转大臂，同时通过反向调拨压载水平衡，在吊臂旋转中监控船舶的四个负压筒2的受力，使其受力大小基本一致。

本发明提供一种浮式船舶起吊结构及其方法，对抗浮式船舶的环境载荷，提高了浮态船舶吊装的稳定性，，保证了船舶的正常起吊作业。

本发明提供一种浮式船舶起吊结构，包括：船本体3和吊车主体4，所述船本体3与所述吊车主体4连接，所述船本体3的两端至少设有四组压载舱1，所述压载舱1与所述船本体3连接，所述压载舱1的一侧设有负压筒2，所述负压筒2与所述船本体3连接，通过所述负压筒2的受力大小，所述压载舱1之间相对应且相互配合调拨压载水。所述船本体3上设有甲板5，所述甲板5上设有甲板绞车6，所述甲板绞车6与所述甲板5连接，所述负压筒2通过第一金属绳7与所述甲板绞车6连接。所述定位锚8设置于所述船本体3的四角位置处，所述定位锚8通过第二金属绳9与所述甲板绞车6连接，定位锚8抛入施工场所的海底泥土11进行定位，解决了浮式船舶在起吊时，浮式船舶的横荡、纵荡运动的问题。所述甲板5的舷边设置导向机构10，所述导向机构10与所述甲板5连接，所述导向机构10用于所述负压筒2升降时的导向作用。所述负压筒2内部设有水泵，所述水泵用于将负压筒2内的水排出形成负压。所述负压筒2上设有负压筒受力测量器，所述负压筒受力测量器用于监测负压筒的受力大小。所述负压筒受力测量器包括：若干个压力计、数据采集器和数据处理器，所述压力计设置于负压筒的受力监测区域内，所述压力计与所述数据采集器电连接，所述数据采集器与所述数据处理器电连接，所述数据处理器与压载舱控制器电连接，用于控制压载舱调拨压载水，使四个负压筒2的受力大小相同，提高了浮态船舶吊装的稳定性，船舶的起吊作业施工效率得到的提高。

所述叶轮组装成叶轮组件15，所述叶轮组件15与所述船本体3连接。所述甲板5上至少设有两组吊车主体4，所述吊车主体4用于起吊风机，所述甲板5与所述吊车主体4连接，所述吊车主体4的吊梁两侧呈相对设有至少两根揽风绳。所述甲板5上设有轮毂工装，所述轮毂工装与所述甲板5连接。

本发明提供一种浮式船舶起吊的方法，包括以下步骤：

s1浮式船舶进入施工场所定位时的横向倾角控制；

s2吊车主体4起吊时的横向倾角控制；

s3吊车主体4的吊臂旋转时横向倾角控制。

作为优选技术方案，步骤s1浮式船舶进入施工场所定位时的横向倾角控制，包括以下步骤：

s11浮式船舶进入施工场所通过定位锚8对浮式船舶的四角进行定位；

s12将负压筒2下放进施工场所的海底泥土11中，负压筒2下放后通过内部水泵将负压筒2内的水排出形成负压；

s13通过甲板绞车6收紧负压筒2减小船舶横向倾角；

s14根据四个负压筒2受力大小调拨压载水，计算出每一个负压筒2在一个周期内的受力平均值为f1,f2,f3和f4，在受力平均值f1,f2,f3和f4中选取一个负压筒2的受力最大值为fmax，同时选取一个负压筒2的受力最小值为fmin，预先设定允许受力偏差的阈值为f差，当船本体3的一端负压筒2受力最大值为fmax，船本体3的另一端的负压筒2受力最小值为fmin，当fmax-fmin＞f差时，则由船本体3的一端的压载舱1向船本体3的另一端的压载舱1调拨压载水；如此往复，直至fmax-fmin≤f差；

s15继续后续施工。

作为优选技术方案，步骤s2调整吊车主体4起吊时的横向倾角，包括以下步骤：

s21吊车主体4缓慢受力起吊；

s22根据四个负压筒2受力大小调拨压载水，计算出每一个负压筒2在一个周期内的受力平均值为f1,f2,f3和f4，在受力平均值f1,f2,f3和f4中选取一个负压筒2的受力最大值为fmax，同时选取一个负压筒2的受力最小值为fmin，预先设定允许受力偏差的阈值为f差，当船本体3的一端负压筒2受力最大值为fmax，船本体3的另一端的负压筒2受力最小值为fmin，当fmax-fmin＞f差时，则由船本体3的一端的压载舱1向船本体3的另一端的压载舱1调拨压载水；如此往复，直至fmax-fmin≤f差；

s23直至吊车主体4完全起吊吊物；

s24继续后续施工。

作为优选技术方案，步骤s3吊车主体4的吊臂旋转时横向倾角控制，包括以下步骤：

s31吊车主体4缓慢旋转吊臂；

s32根据四个负压筒2受力大小调拨压载水，计算出每一个负压筒2在一个周期内的受力平均值为f1,f2,f3和f4，在受力平均值f1,f2,f3和f4中选取一个负压筒2的受力最大值为fmax，同时选取一个负压筒2的受力最小值为fmin，预先设定允许受力偏差的阈值为f差，当船本体3的一端负压筒2受力最大值为fmax，船本体3的另一端的负压筒2受力最小值为fmin，当fmax-fmin＞f差时，则由船本体3的一端的压载舱1向船本体3的另一端的压载舱1调拨压载水；如此往复，直至fmax-fmin≤f差；

s33直至吊车主体4的吊臂将吊物就位完成；

s34继续后续施工。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。