一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统的制作方法

1.本实用新型属于海上风电技术领域，尤其涉及一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统。


背景技术：

2.随着我国海上风电行业的迅猛发展，近海风资源陆续得到开发，且海上风电行业逐渐朝深海进一步发展，而海上风电相关建筑结构的建造是目前本行业的一大难题。
3.其中，在港口水面的预制平台主要用于海上风电筒型基础、海底衬垫平台、方驳等海洋结构物的建造以及下水。在港口水面上进行海洋结构物的建造至少存在以下两个问题：1)水面上存在较大潮水和风浪，在潮水和风浪等外界环境作用下，预制平台可能会发生水平方向移动和垂直方向移动；2)当预制平台上的海洋结构物建造到一定程度，预制平台需进一步沉底，以便继续完成其上海洋结构物的建造，当完成建造后，浮运船舶再进场将海洋结构物浮运转移至目的地。
4.目前港口水面预制平台的基础类型主要是锚泊基础和钢管桩基础。锚泊基础主要由系泊缆绳和大抓力锚组成，预制平台使用时为保持缆绳张紧状态，因潮水涨落需不断进行人工收缆与放缆操作，操作较为复杂；此外锚泊基础抗风浪能力较差。常规钢管桩基础使用弧形卡环抱箍装置，弧形卡环装置一般受力性能较差，预制平台一般需承受数千吨荷载，因此卡环类抱箍装置不可采用，且无法很好适应风浪环境，也不能适应不同直径的钢管桩基础。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统，主要用于解决现有技术中对于在有较大风浪的水面进行预制平台上海洋结构物的建造时操作不便、环境适应性不强、无法适应不同直径的钢管桩基础、施工效率不高等问题。
6.本实用新型提供一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统，包括预制平台和若干根钢管桩，若干根所述钢管桩穿设于所述预制平台，还包括数量和位置与每一根所述钢管桩对应的若干个第一连接模块和若干个第二连接模块；
7.所述第一连接模块固定于所述预制平台，并沿所述钢管桩径向方向可调地与所述钢管桩的周向外表面紧密连接，所述第一连接模块在与所述钢管桩的连接中可沿所述钢管桩的轴向方向产生位移；
8.所述第二连接模块固定于所述预制平台，并用于固定所述钢管桩，所述钢管桩在所述第二连接模块的固定下与所述预制平台保持固定配合间隙。
9.在一些实施例中，所述钢管桩的周向外表面设有若干个插孔，所述插孔沿所述钢管桩的周向和轴向均匀间隔布置，所述第二连接模块包括第二驱动单元和若干个插销，所述第二驱动单元用于驱动所述插销插入和拔出插孔。
10.在一些实施例中，所述插孔开设方向与所述预制平台呈一固定夹角，所述插销的移动方向与所述插孔的开设方向一致。
11.在一些实施例中，所述第二驱动单元为液压驱动单元，所述液压驱动单元与所述插销连接。
12.在一些实施例中，所述第一连接模块包括第一驱动单元和若干个滚轮，所述第一驱动单元用于驱动所述滚轮改变其与钢管桩周向外表面的距离，所述滚轮的转动方向与所述钢管桩的轴向方向一致。
13.在一些实施例中，所述第一驱动单元自适应于所述预制平台与所述钢管桩之间的受力变化、而调节各个滚轮的伸缩距离。
14.在一些实施例中，所述第一驱动单元为液压推杆单元，所述液压推杆单元与所述滚轮连接。
15.在一些实施例中，所述滚轮的设置位置与所述插孔相交错，所述滚轮抵接于所述钢管桩在同一周向的两个插孔之间的区域。
16.本实用新型的有益效果：
17.因此，根据本公开实施例，钢管桩和第一连接模块之间存在垂直方向的自由度，即在施工水域内，预制平台可以随着潮水和风浪的涨落而自动柔性变化垂向高度，将海水对预制平台的能量转化成自身的动能和势能，提高对环境的适应性，实现波浪补偿功能；
18.另外地，第一连接模块可以在钢管桩的径向方向调整位置，进而满足不同直径钢管桩的紧密连接，实现变直径抱箍；
19.当风浪过大时，进一步利用第二连接模块将预制平台固定在钢管桩上，减小预制平台的升沉运动，限制位移，保证可靠性，本系统使用材料成本低，施工工艺简便，施工效率高，可重复使用，经济性较好，有利于推广应用。
附图说明
20.利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
21.图1是本实用新型公开的一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统的剖面示意图。
22.图2是本实用新型公开的一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统的俯视图。
23.图3是本实用新型公开的一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统的实际应用示意图。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本实用新型的描述中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
27.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
28.申请人研究发现：
29.目前港口水面预制平台的基础类型主要是锚泊基础和钢管桩基础。锚泊基础主要由系泊缆绳和大抓力锚组成，预制平台使用时为保持缆绳张紧状态，因潮水涨落需不断进行人工收缆与放缆操作，操作较为复杂；此外锚泊基础抗风浪能力较差。常规钢管桩基础使用弧形卡环抱箍装置，弧形卡环装置一般受力性能较差，预制平台一般需承受数千吨荷载，因此卡环类抱箍装置不可采用，且无法很好适应风浪环境。
30.有鉴于此，参照图1和图2，在本公开中提供一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统，包括预制平台3和若干根钢管桩1，若干根钢管桩1穿设于预制平台3，进一步地，钢管桩1数量为四根，四根钢管桩1分布在预制平台3的四个边角处，钢管桩1的一端进行沉桩打入海底，预制平台3可在钢管桩1上沿钢管桩1的轴向方向垂直移动，另外地，本柔性抱箍系统还包括数量和位置与每一根钢管桩1对应的第一连接模块2和第二连接模块4，更详细地，第一连接模块2和第二连接模块4的数据均为四个，每一根钢管桩1对应一个第一连接模块2和一个第二连接模块4；
31.第一连接模块2固定于预制平台3，并沿钢管桩1径向方向可调地与钢管桩1的周向外表面紧密连接，第一连接模块2在与钢管桩1的连接中可沿钢管桩1的轴向方向产生位移；更进一步地，第一连接模块2与钢管桩1之间的连接状态至少包括限位状态和变径状态，在限位状态下，第一连接模块2调整减小其与钢管桩1的周向外表面的距离，实现紧密连接，在限位状态下，钢管桩1和第一连接模块2可以存在轴向方向的位移，即当潮水风浪推动预制平台3时，预制平台3吸收能量并转化成沿钢管桩1轴向移动，实现波浪补偿功能，同时钢管桩1限制了预制平台3的水平方向移动；在变径状态下，第一连接模块2在钢管桩1的径向方向调整位置，进而调整其与钢管桩1的周向外表面的距离，同时也可满足不同钢管桩1直径的限位连接，适应变径连接，实现变直径抱箍；
32.第二连接模块4固定于预制平台3，并用于固定钢管桩1，钢管桩1在第二连接模块4的固定下与预制平台3保持固定配合间隙，即当利用第二连接模块4固定钢管桩1时，预制平台3与钢管桩1保持较强的连接力，实现预制平台3的全方位运动限制，即使在大风大浪等恶劣环境中，也能保证预制平台3与钢管桩1之间的强连接，此时预制平台3的升沉运动大幅减小甚至与钢管桩1保持相对静止，避免波浪力对预制平台3以及预制平台3上筒型基础的破坏。
33.在第一连接模块2和第二连接模块4的配合连接下，施工人员可以很轻松地在预制平台3上进行相关建造，本系统使用材料成本低，施工工艺简便，施工效率高，可重复使用，经济性较好，有利于推广应用。
34.在本实施例中，钢管桩1的周向外表面设有若干个插孔11，插孔11沿钢管桩1的周向和轴向均匀间隔布置，当然地，插孔11在周向的间隙与在轴向的间隙可以相同也可以不同，第二连接模块4包括第二驱动单元和若干个插销41，第二驱动单元用于驱动插销41插入和拔出插孔11，当需要实现预制平台3的固定时，第二驱动单元控制插销41插入插孔11，实现固定。
35.更具体地，钢管桩1为圆筒形结构，钢管桩1表面沿钢管桩1周向每间隔90度开设一个插孔11，沿一个圆周均匀布置4个插孔11，上下相邻两个插孔11之间的轴向距离为700mm，插孔11直径为120mm。
36.作为一种实施方式，插孔11开设方向与预制平台3呈一固定夹角，插销41的移动方向与插孔11的开设方向一致，进一步地，插孔11的开设方向斜向下，插销41斜向上地插入插孔11中，在与预制平台3呈一定固定夹角的连接状态下，利用多方向斜角支撑的方式，进一步提高钢管桩1与预制平台3的连接强度。
37.作为一种实施方式，第二驱动单元为液压驱动单元，液压驱动单元与插销41连接，利用液压方式驱动插销41伸出或者收缩，当然地，也可以采用电动、气动等方式进行驱动。
38.在本实施例中，第一连接模块2包括第一驱动单元和若干个滚轮22，滚轮22沿钢管桩1的周向外相隔90
°
均匀布置，可以设置一圈也可以设置多圈滚轮22，滚轮22为单向滚轮22，滚轮22长度为200mm，直径为80mm，第一驱动单元用于驱动滚轮22改变其与钢管桩1周向外表面的距离，滚轮22的转动方向与钢管桩1的轴向方向一致，当第一驱动单元驱动滚轮22紧贴于钢管桩1周向外表面时，在钢管桩1保持不动的情况下，预制平台3可以沿钢管桩1轴向移动，滚轮22在钢管桩1表面作滚动。
39.作为一种实施方式，第一驱动单元自适应于预制平台3与钢管桩1之间的受力变化、而调节各个滚轮22的伸缩距离，此时第一驱动单元为气动压力袋方式，当预制平台3在水平方向发生波动时，气动压力袋适应于这种压力波动，在钢管桩1保持不动情况下，预制平台3可以在气动压力袋的自适应调节范围内进行一定程度的平移，以释放从海水中传递而至的能量。
40.作为一种实施方式，第一驱动单元为液压推杆单元21，液压推杆单元21与滚轮22连接，通过液压的方式推动滚轮22进行伸缩，为承受与钢管桩1之间的挤压力，液压推杆单元21及滚轮22均具有较高的强度。
41.更具体地，滚轮22的设置位置与插孔11相交错，滚轮22抵接于钢管桩1在同一周向的两个插孔11之间的区域，当滚轮22滚动时不会压过插孔11。
42.需要说明的是，根据预制平台3的建造需求，受到建造面积、建造载荷等因素影响，可按实调整第一连接模块2和第二连接模块4的配置数量，每个预制平台3多层多套第一连接模块2，也可配置多层多套第二连接模块4，单套第一连接模块2的滚轮22数量可设计为多个，单套第二连接模块4的插销41数量也可设计为多个，第一连接模块2或第二连接模块4调整时，钢管桩1插孔11的布置也相应调整。
43.参照图3，以下进一步说明本抱箍系统的施工方法，包括以下步骤：1)钢管桩1基础
通过第二连接模块4竖立在预制平台3上并随其运输至作业地；
44.2)预制平台3抵达作业地后，运用大型起重机夹持钢管桩1，随后第二连接模块4拔出插销41，运用大型起重设备及打桩锤进行钢管桩1沉桩施工；
45.3)钢管桩1沉桩至指定标高后，启用第一连接模块2，利用第一驱动单元推动滚轮22对钢管桩1进行抱箍；
46.4)随后预制平台3上可进行海上风电筒型基础5的建造，因滚轮22限制了预制平台3水平方向的位移，预制平台3不会漂移，同时滚轮22释放了预制平台3的垂向位移，预制平台3可随着潮水的涨落而自动升沉，因预制平台3作业区域为港口水面，一般风浪不会使预制平台3产生较大较快速的位移；
47.5)预制平台3上海上风电筒型基础5建造过程中，当遭遇大风大浪等恶劣天气时，可通过预制平台3上的第二连接模块4使预制平台3与钢管桩1固定，减小预制平台3的升沉运动，避免波浪力对预制平台3以及预制平台3上筒型基础的破坏；
48.6)预制平台3上海上风电筒型基础筒结构51部分建造完成后，可通过给预制平台3补充压载水使预制平台3下沉至已整平处理的海床泥面，继续在预制平台3上进行海上风电筒型基础过渡段52的建造直至完工，运用浮箱及浮运船舶将海上风电筒型基础5运输至机位进行安装。
49.相对于现有技术，本实用新型提供一种带波浪补偿功能的海洋平台可变直径抱箍系统，钢管桩1和第一连接模块2之间存在垂直方向的自由度，即在施工水域内，预制平台3可以随着潮水和风浪的涨落而自动柔性变化垂向高度，将海水对预制平台3的能量转化成自身的动能和势能，提高对环境的适应性，当风浪过大时，进一步利用第二连接模块4将预制平台3固定在钢管桩1上，减小预制平台3的升沉运动，限制位移，保证可靠性，本系统使用材料成本低，施工工艺简便，施工效率高，可重复使用，经济性较好，有利于推广应用。
50.最后需要强调的是，本实用新型不限于上述实施方式，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。