风机安装船的重型全回转起重机桁架式支撑结构的制作方法

本实用新型涉及船舶技术领域，特别涉及一种风机安装船的重型全回转起重机桁架式支撑结构。

背景技术：

随着绿色环保意识的逐步加强，海上风电市场在国内外市场得到飞速发展，海上风电安装也趋于大功率化、模块化。目前现有作业船舶起吊能力已远远不能满足风机安装市场需求，急迫需求重型全回转起重作业船。

重型全回转起重机作为风机安装船作业时的关键起吊设备，不仅需要满足大直径风机叶片对起升安装高度有较大要求(本风机叶片需满足距基线161m)，而且需要具备足够的起吊能力(本起重机额定吊重1600t)。风机安装船通常在风电场海域作业，风力较其他海域偏高；此外，当其进行风机叶片安装时需要将船体下潜至一定水深后方可进行起吊作业。基于此，在重型全回转起重机作业时，对其下方支撑结构形式等提出较高要求。

对于常规船型，其下方支撑结构通常做成圆柱形或矩形板箱结构，通过局部结构强度计算得到相应构件尺寸及结构布置形式。常规采用的圆柱形或矩形板箱形式的支撑结构，不仅造成起重机支撑结构比较庞大，水下作业产生额外不必要载荷，而且自身结构重量不合理，严重制约安装平台的可变载荷承载能力。

常规起重船的重型起重机下圆柱形或矩形板箱形式的支撑结构对于风机安装船有很多的不足，具体表现在：

1、结构重量大，大大减小了风机安装平台可变载荷的能力；

2、偌大的板式支撑结构大大增加了风阻，严重影响船体稳性；

3、下潜坐底作业时，板式支撑结构大大增加了波浪、水流阻力，不仅增加了设计计算载荷，对应坐底或半潜作业，由于起重机布置不能确保位于船舶中心位置，在坐底工况下水的浮力对板式支撑结构会产生额外的横倾力矩，严重影响船体稳性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种风机安装船的重型全回转起重机桁架式支撑结构。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种风机安装船的重型全回转起重机桁架式支撑结构，其设于风机安装船的重型全回转起重机的底部，并设于船体的上壳体和下壳体之间；其包括五个竖向分布的主弦杆和多个水平方向分布的水平支弦杆，该五个主弦杆围成横截面为矩形的台体结构；该台体结构的外表面包括四个竖向面，其中一个竖向面具有三个主弦杆，另外三个竖向面分别具有两个主弦杆；每个竖向面的相邻主弦杆之间均设有多个水平支弦杆；位于同一水平面的水平支弦杆形成一个水平支弦杆组；每个水平支弦杆组均包括五个水平支弦杆，水平支弦杆组围成的矩形区域内设有用于增加水平支弦杆组稳定性的水平斜撑杆；上下相邻的水平支弦杆之间、最上方的水平支弦杆与上壳体之间、最下方的水平支弦杆与下壳体之间均设有斜向支弦杆；斜向支弦杆分布于竖向面上。

水平支弦杆组内设有四个水平斜撑杆，该四个水平斜撑杆围成四边形，其中，两个水平斜撑杆的两端均分别固接于水平支弦杆；另外两个水平斜撑杆的一端固接于水平支弦杆，另一端固接于主弦杆。

主弦杆的上端部和下端部均具有加大杆径端；加大杆径端和主弦杆本体部之间具有用于过渡连接的变截面部。

主弦杆与上壳体的连接处、主弦杆与下壳体的连接处均设有软趾肘板。

包含三个主弦杆的竖向面上，上下相邻的水平支弦杆之间设有两个交叉设置的斜向支弦杆；该两个斜向支弦杆的两端分别固接于相邻的两个主弦杆。

包含三个主弦杆的竖向面上，最上方的水平支弦杆和上壳体之间设有两个交叉设置的斜向支弦杆；该两个斜向支弦杆的两端分别固接于两个相邻的主弦杆。

包含三个主弦杆的竖向面上，最下方的水平支弦杆和下壳体之间设有两个交叉设置的斜向支弦杆。

仅包含两个主弦杆的竖向面上，相邻的水平支弦杆之间设有四个斜向支弦杆；该四个斜向支弦杆形成两个交叉组，每个交叉组包括两个交叉设置的斜向支弦杆，两个交叉组并排设置。

仅包含两个主弦杆的竖向面上，最上方的水平支弦杆和上壳体之间设有五个斜向支弦杆；其中一个斜向支弦杆竖向分布，该竖向分布的斜向支弦杆的两侧各设有两个交叉设置的斜向支弦杆；该竖向分布的斜向支弦杆的两端分别固接于下壳体和最上方的水平支弦杆；该竖向分布的斜向支弦杆与上壳体之间设有软趾肘板。

水平支弦杆的端部固接于主弦杆，位于水平支弦杆的上下两侧的斜向支弦杆的端部均固接于主弦杆。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的桁架式支撑结构大幅度减轻了风机安装船的空船重量，有效控制了甲板可变载荷，更利于作业甲板布置；桁架式支撑结构大大减小风阻面积，有效改善船体稳性，提高船体舒适度；桁架式支撑结构具有较小的水下的波浪、水流阻力，大幅降低了船体水下受波浪、水流等因素产生的额外横倾力矩；本实用新型施工简单，可以有效控制建造成本。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的左视图。

图2为图1中a部分放大示意图。

图3为图1中b部分放大示意图。

图4为本实用新型较佳实施例的右视图。

图5为图4中c部分放大示意图。

图6为图4中d部分放大示意图。

图7为本实用新型较佳实施例的前视图。

图8为本实用新型较佳实施例的水平支弦杆组的俯视图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，一种风机安装船的重型全回转起重机桁架式支撑结构，其设于风机安装船的重型全回转起重机(图上未示出)的底部，并设于船体的上壳体11和下壳体12之间。风机安装船的重型全回转起重机设于上壳体上。

该风机安装船的重型全回转起重机桁架式支撑结构包括五个竖向分布的主弦杆10和多个水平方向分布的水平支弦杆20，该五个主弦杆围成横截面为矩形的台体结构；该台体结构的外表面包括四个竖向面，其中一个竖向面具有三个主弦杆，另外三个竖向面分别具有两个主弦杆。

图1为包含三个主弦杆的竖向面的示意图；图4和图7分别为仅包含两个主弦杆的竖向面的示意图。

本实施例中，桁架式支撑结构的前视图的结构和后视图的结构相同，由此就仅提供前视图。

主弦杆的上端部和下端部均具有加大杆径端13；加大杆径端13和主弦杆本体部之间具有用于过渡连接的变截面部14。主弦杆两端的加大杆径端分别固接于上壳体和下壳体。

主弦杆10与上壳体11的连接处、主弦杆10与下壳体12的连接处均设有软趾肘板15。

软趾肘板为本技术领域常用的肘板，软趾肘板的自由边为弧形，在此就不再赘述。

每个竖向面的相邻主弦杆10之间均设有多个水平支弦杆20。位于同一水平面的水平支弦杆20形成一个水平支弦杆组；每个水平支弦杆组均包括五个水平支弦杆20。

水平支弦杆组围成的矩形区域内设有用于增加水平支弦杆组稳定性的水平斜撑杆30。

如图8所示，水平支弦杆组内设有四个水平斜撑杆30，该四个水平斜撑杆30围成四边形，其中，两个水平斜撑杆的两端均分别固接于水平支弦杆；另外两个水平斜撑杆的一端固接于水平支弦杆，另一端固接于主弦杆。

上下相邻的水平支弦杆之间、最上方的水平支弦杆与上壳体之间、最下方的水平支弦杆与下壳体之间均设有斜向支弦杆；斜向支弦杆分布于竖向面上。

包含三个主弦杆的竖向面上，上下相邻的水平支弦杆20之间设有两个交叉设置的斜向支弦杆41；该两个斜向支弦杆41的两端分别固接于相邻的两个主弦杆。

包含三个主弦杆的竖向面上，最上方的水平支弦杆和上壳体11之间设有两个交叉设置的斜向支弦杆42；该两个斜向支弦杆42的两端分别固接于两个相邻的主弦杆10。

包含三个主弦杆的竖向面上，最下方的水平支弦杆和下壳体12之间设有两个交叉设置的斜向支弦杆43。

仅包含两个主弦杆的竖向面上，相邻的水平支弦杆20之间设有四个斜向支弦杆44；该四个斜向支弦杆形成两个交叉组，每个交叉组包括两个交叉设置的斜向支弦杆，两个交叉组并排设置。

仅包含两个主弦杆的竖向面上，最上方的水平支弦杆和上壳体11之间设有五个斜向支弦杆；其中一个斜向支弦杆45竖向分布，该竖向分布的斜向支弦杆45的两侧各设有两个交叉设置的斜向支弦杆46。如图5和图6所示，该竖向分布的斜向支弦杆45的两端分别固接于下壳体和最上方的水平支弦杆；该竖向分布的斜向支弦杆45与上壳体11之间设有软趾肘板16。

仅包含两个主弦杆的竖向面上，最下方的水平支弦杆和下壳体12之间设有四个斜向支弦杆47，其中，两个斜向支弦杆交叉设置，另外两个斜向支弦杆也是交叉设置。

为避免多个产生焊缝堆积，如图3所示，水平支弦杆的端部固接于主弦杆，位于水平支弦杆的上下两侧的斜向支弦杆的端部均固接于主弦杆。

本实用新型中，设置五根主弦杆作为连接风机安装船上壳体与下壳体间的主要支撑构件，重型全回转起重机所承受主要载荷均由上述主弦杆承担。

在主弦杆之间设置水平支弦杆(辅助弦杆)，用以增加主弦杆承受侧向载荷。

在水平支弦杆水平范围内布置水平斜撑杆，用以增加水平支弦杆的稳定性。

在水平支弦杆间、水平支弦杆与上下壳体间布置若干组斜向支弦杆用以保证整个桁架结构的稳定性。

各弦杆间通过焊接的方式连接在一起后形成有效桁架结构形式，其上下两端分别与风机安装船上下壳体有效连接后进而成为重型全回转起重机的主要支撑结构。

主弦杆作为主要支撑构件，通过有限元计算，可知其上下两端与船体相连接部位受力最大，因而在其端部采用变截面形式，局部增大构件尺寸，同时与船体连接处采用大型软趾肘板，增加连接面积，减小载荷集中现象。

上壳体11的内部在与主弦杆连接的位置设有十字形加强构件17，减小连接处船体结构的结构应力。

为避免多个产生焊缝堆积，各弦杆相交处节点连接形式均做特别处理，比如，水平支弦杆的端部固接于主弦杆，位于水平支弦杆的上下两侧的斜向支弦杆的端部均固接于主弦杆。

本实用新型与常规方式相比，具有以下优点：

1、桁架式支撑结构大幅度减轻了风机安装船的空船重量，有效控制了甲板可变载荷，更利于作业甲板布置。

2、桁架式支撑结构大大减小风阻面积，有效改善船体稳性，提高船体舒适度。

3、桁架式支撑结构具有较小的水下的波浪、水流阻力，大幅降低了船体水下受波浪、水流等因素产生的额外横倾力矩。

4、施工简单，有效控制建造成本。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

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