一种适用于多桩基础和浮式风机组合结构体系的浮筒的制作方法

1.本发明应用于海上风电领域，涉及一种适用于多桩基础和浮式风机组合结构体系的浮筒。


背景技术：

2.目前海上风电的上部风机
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包含塔筒、机舱、轮毂和扇叶等构件通常采用分块安装，即将上部风机构件分别分批运输到指定地点，再使用自升式安装船依次进行吊装安装，对于50米以上水深且淤泥层较厚情况，对安装船的腿长要求更高，国内相应的安装船资源极为稀缺；此外，自升式安装船吊装作业时间较长，相比陆地吊装，海上作业环境复杂多变，施工难度大，进度和质量难以控制。因此，提出了整体安装的浮式风机组合结构体系，该新型结构体系的浮式风机安装不依赖自升式安装船，且海上作业时间短，综合效能极具优势。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于针对多桩和浮式风机组合结构体系的特点，提供一种适用于该体系的浮筒，就是浮式风机的组合结构中的浮筒，具体是提供一种适用于多桩基础和浮式风机组合结构体系的浮筒。
4.本发明采用的技术方案为：
5.一种适用于多桩基础和浮式风机组合结构体系的浮筒，其中浮式风机包括上部风机和下部浮筒，多桩基础是预先打入海床的大直径(2.5米
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5米直径)钢桩。。所述的浮筒包括法兰、导向结构、单腿、隔板、上层内舱、中层内舱、下层内舱、内置管道、固定孔位、密封板、灌浆管线。
6.所述的浮筒安装在上部风机的塔筒底部；浮筒顶部设置法兰面，用于风机下方塔筒底部的法兰面通过法兰连接；浮筒底部设有多个单腿结构，单腿个数与多桩基础个数相同，且每个单腿底部都设有一个导向结构，就位时导向结构用于使单腿结构插入多桩基础中；浮筒下方单腿插入多桩基础后，在多桩基础的各腿和浮筒底部各单腿的环形间隙中通过灌浆管线灌浆，灌浆管线底部开口在多桩基础腿上，管线其它部分依附在多桩基础和浮筒外壁上，管线顶部开口于水面以上，连接灌浆设备。
7.所述的浮筒采用分舱设计，其内部设有隔板，隔板和浮筒内壁组成浮筒的内舱，沿着垂直方向内舱分为上、中、下三个水平方向的内舱。每个水平内层又分为多个小舱，每个小舱都设置有独立的内置管道，通过外置调载泵及内置管道对浮筒内各舱进行注水、排水，进而控制浮式风机在水中的上浮、下沉；而通过控制不同舱的水量，可以控制浮式风机在水中的倾斜度，实现浮式风机的调平，调平后进行灌浆，实现永久固定。
8.所述的浮筒上设置有固定孔位，用于在码头风机整体组装后和码头水下临时基础的固定，以及后续海上运输时候与运输船连接固定，使运输船和风机浮筒组合体在运输中成为一体。
9.进一步的，所述的浮筒下方支腿插入多桩基础后，其导向结构底部与多桩基础内
部的环形间隙下方设置密封板，起到封闭作用。
10.该浮筒的主要功能如下：
11.1)浮筒上的空舱，提供足够浮力，支撑上部风机重量，按目前主流10mw风机型号，上部风机重量达到1000吨，浮筒提供浮力达到1500吨
12.2)通过浮筒上设置的固定孔位，用于在码头风机整体组装后和码头水下临时基础的固定，以及后续海上运输时候与运输船连接固定。
13.3)浮筒外接调载泵，浮筒内设注水、排水管，可以控制浮式风机在水中的上浮、下沉，并进行调平。
14.4)浮筒底部每根单腿都设有导向板，就位时候容易插入多桩基础内。
15.本发明提供的浮式风机组合结构借助浮筒能够浮于水面，通过浮筒调载，可实现整体升沉，通过浮筒上的固定孔位和运输船底部的设置的可伸缩连接杆连接固定，和运输船成为一个整体，海上运输时，实现浮式风机随着运输船航行；再通过运输船上的支撑框架，和浮式风机的中间塔筒刚性连接，保证浮式风机随着运输船航行时候的稳定；运输至风机机位，使用运输船的锚泊系统或dp系统实现定位于多桩基础正上方，使浮式风机的底端接口对准水下的多桩基础。随后，释放运输船底部和浮筒的连接，释放运输船上框架和风机塔筒的垂向连接，同时保持框架和风机塔筒的水平连接，浮筒压载，风机中部塔筒沿着连接结构的滑轨下移，实现浮式风机的整体下沉，下沉过程中通过对浮筒各舱进行调载，控制整体水平，浮筒通过其底部导向结构与多桩基础完成对接并就位，测量满足安装精度要求后，灌浆连接浮筒与多桩基础的环形间隙，灌浆强度满足要求后，完全释放运输船上框架和风机塔筒的水平连接，运输船撤离，完成安装。
16.本发明的有益效果如下：
17.本发明提供的浮筒作为一种适用于多桩基础和浮式风机组合结构体系中的浮式风机的一部分，起到了提供浮力，调节平衡，导向就位等作用，从而实现了风机整体漂浮安装，不依赖大型海上安装船，降低了海上施工难度，节约了海上吊装时间，显著降低海上施工成本，满足海上风电大规模建设及降本增效的需求。
附图说明
18.图1为本发明安装就位后的整体图；
19.图2为本发明的浮式风机图；
20.图3为本发明的浮筒整体图；
21.图4为本发明的浮筒剖面图；
22.图5为本发明安装就位后的浮筒底部剖面图。
23.图中：1浮式风机结构；2四桩基础；3风机；4浮筒；5法兰；6导向结构；7单腿；8隔板；9上层内舱；10中层内舱；11下层内舱；12内置管道；13固定孔位；14密封板；15灌浆管线。
具体实施方式
24.为了彻底了解本发明，以下结合附图，提出详细的结构，做出具体描述。
25.适用于多桩的浮式风机结构1和四桩基础2，这里以四桩基础为例，也可能是三桩基础等其它多桩形式，其中浮式风机结构1分为上部风机3和下部浮筒4，所述浮筒4安装在
上部风机3的塔筒底部，浮筒顶部与塔筒底部通过法兰5连接，浮筒底部每个单腿都设有导向结构6，使浮筒下部单腿7容易插入四桩基础2。
26.所述的浮筒4采用分舱设计，其内部设有隔板8，隔板和浮筒内壁组成浮筒的内舱，沿着垂直方向，内舱分为上、中、下三层内舱9、10和11。每个水平层又分为四个舱，共计十二个舱，通过外置调载泵及内置管道12(为清晰表示，仅仅显示一侧管道，实际上十二个舱每个舱都设置有独立管道)对浮筒内各舱进行注水、排水，可以控制浮式风机在水中的上浮、下沉。而通过控制不同舱的水量，可以控制浮式风机在水中的倾斜度，实现浮式风机的调平。
27.所述的浮筒上设置有固定孔位13，运输船上的连接杆可插入其中，完全固定，从而使运输船和风机浮筒组合体在运输中成为一体。四桩基础四腿与浮筒底部四个支腿的环形间隙下方设置有密封板14，起到封闭作用，以便灌浆固定浮筒与多桩的组合结构。在基础各腿和浮筒底部各支腿的环形间隙中灌浆，灌浆管线15底部开口在多桩基础腿上(比如在导向结构上部0.5米处)，需要现场水下连接，管线其它部分依附在多桩基础和浮筒外壁上，管线顶部开口于水面以上，连接灌浆设备。
28.以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种适用于多桩基础和浮式风机组合结构体系的浮筒，其中浮式风机包括上部风机和下部浮筒，多桩基础是预先打入海床的大直径钢桩；其特征在于，所述的浮筒包括法兰、导向结构、单腿、隔板、上层内舱、中层内舱、下层内舱、内置管道、固定孔位、密封板、灌浆管线；所述的浮筒安装在上部风机的塔筒底部；浮筒顶部设置法兰面，用于风机下方塔筒底部的法兰面通过法兰连接；浮筒底部设有多个单腿结构，单腿个数与多桩基础个数相同，且每个单腿底部都设有一个导向结构，就位时导向结构用于使单腿结构插入多桩基础中；浮筒下方单腿插入多桩基础后，在多桩基础的各腿和浮筒底部各单腿的环形间隙中通过灌浆管线灌浆，灌浆管线底部开口在多桩基础腿上，管线其它部分依附在多桩基础和浮筒外壁上，管线顶部开口于水面以上，连接灌浆设备；所述的浮筒采用分舱设计，其内部设有隔板，隔板和浮筒内壁组成浮筒的内舱，沿着垂直方向内舱分为上、中、下三个水平方向的内舱；每个水平内层又分为多个小舱，每个小舱都设置有独立的内置管道，通过外置调载泵及内置管道对浮筒内各舱进行注水、排水，进而控制浮式风机在水中的上浮、下沉；而通过控制不同舱的水量，可以控制浮式风机在水中的倾斜度，实现浮式风机的调平，调平后进行灌浆，实现永久固定；所述的浮筒上设置有固定孔位，用于在码头风机整体组装后和码头水下临时基础的固定，以及后续海上运输时候与运输船连接固定，使运输船和风机浮筒组合体在运输中成为一体。2.根据权利要求1所述的一种适用于多桩基础和浮式风机组合结构体系的浮筒，其特征在于，所述的浮筒下方支腿插入多桩基础后，其导向结构底部与多桩基础内部的环形间隙下方设置密封板。

技术总结
一种适用于多桩基础和浮式风机组合结构体系的浮筒，属于海上风电领域。浮筒顶部设置法兰面，和上部风机的下塔筒底部连接；浮筒上设置固定孔位，用于在码头风机整体组装后和码头水下临时基础的固定；浮筒外设有调载泵，浮筒内设有注水、排水管，连通浮筒内舱和调载泵；浮筒采用分舱设计，通过对浮筒各舱注水、排水，可以控制浮式风机在水中的上浮、下沉，并进行调平；浮筒底部每根单腿都设有导向板，就位时候容易插入多桩基础内，调平后进行灌浆，实现永久固定。多桩基础是预先打入海床的大直径钢桩。本发明的浮筒能够起到提供浮力、调节平衡、导向就位等作用，实现风机整体漂浮安装，降低海上施工难度，节约了海上吊装时间，显著降低海上施工成本。海上施工成本。海上施工成本。


技术研发人员：张大勇 于雷 岳前进 彭鑫 张向锋 佟保林 范雪红
受保护的技术使用者：大连理工大学宁波研究院
技术研发日：2021.07.19
技术公布日：2021/9/17