專利名稱：具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船及其設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海工平臺和大型船舶的建造領(lǐng)域，特別是一種具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船及其設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
隨著全球經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，能源問題已成為一個(gè)世界性的問題，開發(fā)、利用新型能源替代產(chǎn)品已成為世界各國相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业难芯糠较颉ｏL(fēng)能是一種蘊(yùn)藏豐富、分布廣泛、清潔而可再生的能源，也是最重要的能源替代品之一。隨著陸地風(fēng)電場的運(yùn)營和海洋技術(shù)的發(fā)展，海上風(fēng)力發(fā)電逐漸開始形成，發(fā)展形勢急劇升溫。特別是近兩三年來，隨著各國政府的不斷重視，海上風(fēng)電事業(yè)得到全面發(fā)展。在這個(gè)大背景下，作為海上風(fēng)電事業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ) 設(shè)備，風(fēng)電安裝船成為現(xiàn)代船舶制造行業(yè)的一個(gè)新的發(fā)展方向。風(fēng)電安裝船(Wind TurbineInstallation Vessel，簡稱WTIV)，又稱為海上風(fēng)電場工程船、風(fēng)車安裝船，是集運(yùn)輸、起重、升降和航行功能于一身的專用海上風(fēng)機(jī)安裝工程船。超大型自升式風(fēng)電安裝船屬于第二代海上風(fēng)機(jī)安裝工程船。樁腿為支持在海底并利用升降裝置升降船體的殼體式或桁架式結(jié)構(gòu)。因此自升式風(fēng)電安裝船樁腿結(jié)構(gòu)型式歸納起來就有兩種殼體式和桁架式。殼體式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，強(qiáng)度主要通過采用超高超厚強(qiáng)度板來實(shí)現(xiàn)，相對桁架式結(jié)構(gòu)占船體面積小，但其受風(fēng)浪作用面積大；桁架式樁腿受風(fēng)浪作用面積小，可提高船體穩(wěn)定性，減少平臺重量、提高船體的有效載荷，但建造工藝復(fù)雜，造價(jià)較高。超大型自升式風(fēng)電安裝船一般具有4、6或者8跟樁腿。從已有和在建的超大型風(fēng)電安裝項(xiàng)目來看，所有超大型風(fēng)電安裝船采用的都是單一類型的樁腿，而且現(xiàn)階段主要采用的是殼體式樁腿，極少數(shù)采用了桁架式類型。超大型風(fēng)電安裝船的載荷分布是樁腿設(shè)計(jì)的主要考慮因素之一，根據(jù)不同的載荷分布，選用合理的樁腿類型是設(shè)計(jì)人員的一項(xiàng)主要工作。單一殼體式樁腿風(fēng)電安裝船雖然結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但是極大地限制了超大型風(fēng)電安裝船的裝載能力和工作水深，因此主要應(yīng)用于中小型風(fēng)電安裝船；單一桁架式樁腿風(fēng)電安裝船則適應(yīng)了超大型風(fēng)電安裝船大的裝載能力和深的工作水深的要求，但是建造工藝復(fù)雜，造價(jià)較高。樁腿的設(shè)計(jì)和建造仍然是制約超大型風(fēng)電安裝船發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要克服以上不足，跳出現(xiàn)階段設(shè)計(jì)和建造超大型風(fēng)電安裝船項(xiàng)目具有單一類型樁腿的思維定勢，提供一種基于載荷分布的超大型自升式風(fēng)電安裝船多類型樁腿設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出充分結(jié)合殼體式樁腿和桁架式樁腿的優(yōu)勢的具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船，包括船體，船體上安放著船載貨物和直升機(jī)平臺，船體與桁架式樁腿通過齒輪齒條式升降系統(tǒng)連接，桁架式樁腿的下部固定連接有桁架式樁腿樁靴，桁架式樁腿上配有吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺，吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺與吊機(jī)固定連接，船體和殼體式樁腿通過液壓插銷式升降系統(tǒng)連接，船體和殼體式樁腿通過固樁區(qū)穩(wěn)固，殼體式樁腿的下部固定連接有殼體式樁腿樁靴?！N多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船的設(shè)計(jì)方法，主要包括優(yōu)化船體載荷分布、設(shè)計(jì)多類型樁腿升降系統(tǒng)、安排多類型樁腿在船體上的分布，這三個(gè)步驟具體為
A、優(yōu)化超大型風(fēng)電安裝船的載荷分布，強(qiáng)調(diào)載荷分布相對集中和載荷分布均勻相結(jié)合的原則將主要載荷集中分布到靠近桁架式樁腿和殼體式樁腿的區(qū)域，船尾部樁腿載重略高于船頭部載重，船體中間部分載荷略高于兩頭；保證整船的載荷分布比較均勻，即載荷相差不要太大；
B、根據(jù)載荷分布相對集中和載荷分布均勻相結(jié)合的原則，設(shè)計(jì)多類型樁腿升降系統(tǒng)，采用2種主要的樁腿類型桁架式樁腿和殼體式樁腿，結(jié)合殼體式樁腿結(jié)構(gòu)簡單、制造容易和桁架式樁腿可提高船體穩(wěn)定性，減少平臺重量、提高船體的有效載荷的優(yōu)點(diǎn)；
C、根據(jù)載荷分布原則和采用的樁腿類型，安排多類型樁腿在船體上的分布所述桁架式樁腿安排在靠近船尾處，殼體式樁腿安排在靠近船頭處；桁架式樁腿采用的升降系統(tǒng)為齒輪齒條型，而所述殼體式樁腿采用的是液壓插銷式升降系統(tǒng)。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于船體長度范圍為110m-140m，寬度范圍為35m_50m。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于桁架式樁腿的根數(shù)為2根，2根桁架式樁腿的長度相等，桁架式樁腿的長度為70m-90m。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于殼體式樁腿的根數(shù)為2根，2根殼體式樁腿的長度相等，殼體式樁腿長度與桁架式樁腿的長度相差不超過lm。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺安裝在其中一根桁架式樁腿上。本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于殼體式樁腿可采用的類型為方箱殼體式樁腿和圓柱形殼體式樁腿當(dāng)單根樁腿最大工作承受載荷范圍為2500t-4000t，是采用方箱殼體式樁腿；當(dāng)單根樁腿最大工作承受載荷范圍為3500t-5500t，是采用圓柱形殼體式樁腿。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提出的超大型風(fēng)電安裝船多類型樁腿設(shè)計(jì)方案，結(jié)合了殼體式和桁架式兩種類型樁腿的優(yōu)點(diǎn)在工作能力方面，相對于單一殼體式樁腿類型風(fēng)電安裝船，大大的提高了超大型風(fēng)電安裝船的載重能力和工作水深；在制作工藝和成本方面，比單一桁架式樁腿類型的風(fēng)電安裝船降低了工藝的復(fù)雜程度和成本。


圖I是超大型風(fēng)電安裝船多類型樁腿設(shè)計(jì)方案的主視 圖2是超大型風(fēng)電安裝船多類型樁腿設(shè)計(jì)方案的俯視 附圖標(biāo)號1一船體，2一吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺，3—吊機(jī),4一祐1架式樁腿，5一船載貨物，6—?dú)んw式樁腿，7—固樁區(qū)，8—直升機(jī)平臺，9一殼體式樁腿樁靴，10—析架式樁腿樁靴。
具體實(shí)施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。如圖I和圖2本發(fā)明示出了直升機(jī)平臺的翻轉(zhuǎn)式吊裝方法的一種具體實(shí)施方式
，一種具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船，包括船體1，船體I安放著船載貨物5和直升機(jī)平臺8，船體I與桁架式樁腿4通過齒輪齒條式升降系統(tǒng)連接，桁架式樁腿4的下部固定連接有桁架式樁腿樁靴10，桁架式樁腿4上配有吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺2，吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺2與吊機(jī)3固定連接，船體I和殼體式樁腿6通過液壓插銷式升降系統(tǒng)連接，船體I和殼體式樁腿6通過固樁區(qū)7穩(wěn)固，殼體式樁腿6的下部固定連接有殼體式樁腿樁靴9。一種多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船的設(shè)計(jì)方法，主要包括優(yōu)化船體載荷分布、設(shè)計(jì)多類型樁腿升降系統(tǒng)、安排多類型樁腿在船體上的分布，這三個(gè)步驟具體為
A、優(yōu)化超大型風(fēng)電安裝船的載荷分布，強(qiáng)調(diào)載荷分布相對集中和載荷分布均勻相結(jié)合的原則將主要載荷集中分布到靠近桁架式樁腿4和殼體式樁腿6的區(qū)域，船尾部樁腿載重略高于船頭部載重，船體中間部分載荷略高于兩頭；保證整船的載荷分布比較均勻，即載荷相差不要太大；
B、根據(jù)載荷分布相對集中和載荷分布均勻相結(jié)合的原則，設(shè)計(jì)多類型樁腿升降系統(tǒng)， 采用2種主要的樁腿類型桁架式樁腿4和殼體式樁腿6，結(jié)合殼體式樁腿6結(jié)構(gòu)簡單、制造容易和桁架式樁腿4可提高船體穩(wěn)定性，減少平臺重量、提高船體I的有效載荷的優(yōu)點(diǎn)；
C、根據(jù)載荷分布原則和采用的樁腿類型，安排多類型樁腿在船體上的分布桁架式樁腿4安排在靠近船尾處，殼體式樁腿6安排在靠近船頭處；桁架式樁腿4采用的升降系統(tǒng)為 齒輪齒條型，而殼體式樁腿6采用的是液壓插銷式升降系統(tǒng)。本發(fā)明中涉及到的船體I的長度范圍為110m-140m，寬度范圍為35m_50m ;桁架式樁腿4的根數(shù)為2根，2根桁架式樁腿4的長度相等，桁架式樁腿4的長度為70m-90m ；殼體式樁腿6的根數(shù)為2根,2根殼體式樁腿6的長度相等,殼體式樁腿6長度與祐1架式樁腿4的長度相差不超過Im ;吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺2安裝在其中一根所述桁架式樁腿4上；殼體式樁腿6可采用的類型為方箱殼體式樁腿和圓柱形殼體式樁腿當(dāng)單根樁腿最大工作承受載荷范圍為2500t-4000t，是采用方箱殼體式樁腿；當(dāng)單根樁腿最大工作承受載荷范圍為3500t-5500t,是采用圓柱形殼體式樁腿。本發(fā)明提出的超大型風(fēng)電安裝船多類型樁腿設(shè)計(jì)方案，結(jié)合了殼體式和桁架式兩種類型樁腿的優(yōu)點(diǎn)在工作能力方面，相對于單一殼體式樁腿類型風(fēng)電安裝船，大大的提高了超大型風(fēng)電安裝船的載重能力和工作水深；在制作工藝和成本方面，比單一桁架式樁腿類型的風(fēng)電安裝船降低了工藝的復(fù)雜程度和成本。
權(quán)利要求
1.一種具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船，其特征在于包括船體(1)，所述船體(I)上安放著船載貨物(5)和直升機(jī)平臺(8)，所述船體(I)與桁架式樁腿(4)通過齒輪齒條式升降系統(tǒng)連接，所述桁架式樁腿(4)的下部固定連接有桁架式樁腿樁靴(10)，所述桁架式樁腿(4)上配有吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺(2)，所述吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺(2)與吊機(jī)(3)固定連接，所述船體(I)和殼體式樁腿(6)通過液壓插銷式升降系統(tǒng)連接，所述船體(I)和殼體式樁腿(6)通過固樁區(qū)(7)穩(wěn)固，所述殼體式樁腿(6)的下部固定連接有殼體式樁腿樁靴(9)。
2.一種多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船的設(shè)計(jì)方法，其特征在于主要包括優(yōu)化船體載荷分布、設(shè)計(jì)多類型樁腿升降系統(tǒng)、安排多類型樁腿在船體上的分布，這三個(gè)步驟具體為 A、優(yōu)化超大型風(fēng)電安裝船的載荷分布，強(qiáng)調(diào)載荷分布相對集中和載荷分布均勻相結(jié)合的原則將主要載荷集中分布到靠近桁架式樁腿(4)和殼體式樁腿(6)的區(qū)域，船尾部樁腿載重略高于船頭部載重，船體中間部分載荷略高于兩頭；保證整船的載荷分布比較均勻，即載荷相差不要太大； B、根據(jù)載荷分布相對集中和載荷分布均勻相結(jié)合的原則，設(shè)計(jì)多類型樁腿升降系統(tǒng)，采用2種主要的樁腿類型桁架式樁腿(4)和殼體式樁腿(6)，結(jié)合殼體式樁腿(6)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易和桁架式樁腿(4)可提高船體穩(wěn)定性，減少平臺重量、提高船體(I)的有效載荷的優(yōu)點(diǎn)； C、根據(jù)載荷分布原則和采用的樁腿類型，安排多類型樁腿在船體上的分布所述桁架式樁腿(4)安排在靠近船尾處，所述殼體式樁腿(6)安排在靠近船頭處；所述桁架式樁腿(4)采用的升降系統(tǒng)為齒輪齒條型，而所述殼體式樁腿(6)采用的是液壓插銷式升降系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船，其特征在于所述船體(I)長度范圍為110m-140m，寬度范圍為35m_50m。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船，其特征在于所述桁架式樁腿(4)的根數(shù)為2根，2根所述桁架式樁腿(4)的長度相等，所述桁架式樁腿(4)的長度為70m_90m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船，其特征在于所述殼體式樁腿(6 )的根數(shù)為2根，2根所述殼體式樁腿(6 )的長度相等，所述殼體式樁腿(6 )長度與所述桁架式樁腿(4)的長度相差不超過lm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船，其特征在于所述吊機(jī)旋轉(zhuǎn)臺(2)安裝在其中一根所述桁架式樁腿(4)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述具有多類型樁腿的超大型自升式風(fēng)電安裝船，其特征在于所述殼體式樁腿(6)可采用的類型為方箱殼體式樁腿和圓柱形殼體式樁腿當(dāng)單根樁腿最大工作承受載荷范圍為2500t-4000t，是采用方箱殼體式樁腿；當(dāng)單根樁腿最大工作承受載荷范圍為3500t-5500t，是采用圓柱形殼體式樁腿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自升式船舶樁腿設(shè)計(jì)方案，特別是一種超大型自升式風(fēng)電安裝船多類型樁腿設(shè)計(jì)方案。現(xiàn)階段設(shè)計(jì)和建造的風(fēng)電安裝船項(xiàng)目全部為單一類型樁腿，由于單一樁腿類型的風(fēng)電安裝船存在著各自的缺點(diǎn)單一殼體式樁腿類型的風(fēng)電安裝船載重能力和工作水深不強(qiáng)；單一桁架式樁腿類型的風(fēng)電安裝船建造工藝復(fù)雜而且成本高。本發(fā)明通過優(yōu)化超大型風(fēng)電安裝船的載荷分布，合理安排風(fēng)電安裝船的載荷，提出超大型風(fēng)電安裝船采用多類型樁腿的設(shè)計(jì)方案，充分結(jié)合殼體式和桁架式樁腿兩者的優(yōu)點(diǎn)，提升了超大型風(fēng)電安裝船的載重能力和工作水深，同時(shí)在建造工藝和成本方面也顯示出了優(yōu)越性。
文檔編號E02D27/12GK102704452SQ20121023047
公開日2012年10月3日 申請日期2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月5日
發(fā)明者倪濤, 唐盛弢, 宋杰, 莊建軍, 張永康, 徐秀龍, 歐陽占?xì)g, 王飛, 蔣家坤, 許楨英 申請人:東南大學(xué), 南通中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司, 江蘇大學(xué)