一种海工模块安装装置和海工模块安装系统的制作方法

本发明涉及海上发电技术领域，具体涉及一种海工模块安装装置和海工模块安装系统。

背景技术：

海上风力发电作为新兴产业，近年以来已经得到快速发展，为了将海上风电场产生的电能安全可靠的、经济的送到内陆，需要海上设置升压站。如今国内海上风电场的升压站目前均采用导管架基础，通常为四腿结构，升压站组块的重量一般在3000吨以上，均采用浮吊船吊装安装，从而将升压站组块转移到导管架基础的上方位置。

升压站组块可以通过浮拖法进行安装，现有技术中为了实现对升压站组块的安装操作，船体需要穿入导管架中进行安装，在保证导管架基础自身能够承载升压站组块的前提下，要求船体宽度小于导管架宽度，一旦发生导管架之间的间距变小时，原有的大型船只将无法实现在多个导管架之间的穿梭动作，此时将降低可用船体的选择范围，同时提高了导管架和组块的制造及安装的难度。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中海上风电场的升压站组块单船浮拖对船体要求高，组块和导管架基础安装成本高的缺陷，从而提供一种海工模块安装装置和海工模块安装系统。

本发明提供一种海工模块安装装置，包括：

船体，包括压载装置和槽口，所述槽口适于容纳第二海工模块，所述压载装置适于调整所述船体的吃水深度；

支撑结构，设置在所述船体上并适于支撑第一海工模块，具有位于所述槽口的安装位置，并在所述安装位置与所述第一海工模块可拆卸连接。

支撑结构包括：横向架体，在安装位置时，设置在所述槽口上方，与所述船体间隔设置，并与所述第一海工模块可拆卸连接；

侧向架体，分设在所述横向架体两侧，与所述横向架体连接。

支撑结构包括连接法兰，所述连接法兰设置在所述横向架体和侧向架体间，分别与所述横向架体和侧向架体可拆卸地连接。

船体还包括：滑移轨道，沿所述槽口的开口方向两侧设置；

滑动部，设置在所述滑移轨道上，与所述侧向架体连接，适于沿所述滑移轨道作往复运动，并供所述支撑结构在安装位置和非安装位置间转换。

滑移轨道的一端延伸至所述船体朝向所述槽口方向的端部，另一端至少延伸至所述船体的中部。

槽口的内缘各向分别设置有护弦装置，所述护弦装置包括：

缓冲板，沿竖直方向设置，至少背向所述槽口内缘的一侧为弹性件；

若干连接件，一端与所述槽口的内缘固定连接，另一端与所述缓冲板朝向所述槽口内缘的一侧固定连接。

槽口呈方形，并设置在所述船体的尾端中部。

槽口靠近所述船体端部位置设置有若干系泊缆，适于交叉连接所述第二海工模块。

船体周侧设置有外抛锚。

本发明还提供一种海工模块安装系统，包括：第一海工模块，底侧设置有若干第一腿柱；

第二海工模块，呈固定设置，顶侧设置有若干第二腿柱；

权利要求1－9任一项所述的海工模块安装装置，适于将所述第一腿柱支撑在所述第二腿柱上方。

海工模块安装系统还包括支撑缓冲装置，在所述横向架体与所述第一海工模块间设置，适于缓冲所述第一海工模块在所述横向架体上的安装冲击。

海工模块安装系统还包括：对接缓冲装置，设置在所述第二腿柱顶侧，包括沙箱结构，适于缓冲所述第一腿柱的安装冲击并调节所述第一腿柱与所述第二腿柱的安装间距。

第一海工模块为升压站组块，所述第二海工模块为导管架或桩体。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的海工模块安装装置，包括：船体，包括压载装置和槽口，所述槽口适于容纳第二海工模块，所述压载装置适于调整所述船体的吃水深度；支撑结构，设置在所述船体上并适于支撑第一海工模块，具有位于所述槽口的安装位置，并在所述安装位置与所述第一海工模块可拆卸连接。

现有技术中需要船体穿入第二海工模块中，再完成第一海工模块与第二海工模块的安装，这样使得船体宽度小于第二海工模块宽度，一方面限制了船体大小进而限制了船体的承载能力，并提高对船体的压排载系统和总纵强度能力的要求，降低了可用船体的选择范围，另一方面也增大了第二海工模块的设计尺寸和重量，提高了制造及安装的难度，增加了成本。

支撑第一海工模块的支撑结构具有在槽口的安装位置，可以通过压载装置调节船体的吃水深度，进而实现第一海工模块与第二海工模块的接触和安装固定，而设置带有槽口的船体，并通过槽口容纳并限位第二海工模块，并实现第一海工模块与第二海工模块的对位安装，这样设置一方面实现了船体与第二海工模块间的稳定定位，便于第一海工模块与第二海工模块间的安装，另一方面，降低了对船宽的限制提提高了船体的承载能力，在满足承载并安设第一海工模块要求的同时，降低了船体对于船体压载装置和总纵强度能力的要求，扩大可用船体的选择范围，增加后期施工方案的选择空间，还降低了第一海工模块和第二海工模块的尺寸和重量，进而降低了制造及安装的难度和成本。

2.本发明提供的海工模块安装装置，支撑结构包括连接法兰，所述连接法兰设置在所述横向架体和侧向架体间，适于可拆卸地连接所述横向架体和侧向架体。

采用分体形式的支撑结构，各部分支撑结构通过连接法兰连接，一方面便于在第一海工模块与第二海工模块安装固定后，对支撑结构进行拆卸，使船体可以顺利离开安装后的海工模块，还可以实现支撑结构的重复应用，另一方面，设置连接法兰，可以在完成第一海工模块与第二海工模块的安装后，先进行横向架体和侧向架体的拆卸，再进行横向架体与第一海工模块间的拆卸，这样设置增大了横向架体与第一海工模块间的拆卸过程中的操作空间，降低了横向架体与第一海工模块间的拆卸难度。

3.本发明提供的海工模块安装装置，滑移轨道的一端延伸至所述船体朝向所述槽口方向的端部，另一端至少延伸至所述船体的中部。

滑移轨道一端延伸至船体端部，这样设置使得工作人员可以利用滑移轨道在码头等地将支撑结构和第一海工模块安设在船体上，提高了安设的便捷性，提高工作效率，而滑移轨道另一端至少延伸至船体的中部，使得第一海工模块和支撑结构可以在船体运输过程中可以通过滑移轨道安置在船体中部等位置，保持在运动过程中，船体重心不发生过度偏移，避免失稳等现象的发生，提高了船体在输送过程中的稳定性，降低了对船体总纵强度的要求。

4.本发明提供的海工模块安装装置，槽口的内缘各向分别设置有护弦装置，所述护弦装置包括：缓冲板，沿竖直方向设置，至少背向所述槽口内缘的一侧为弹性件；若干连接件，一端与所述槽口的内缘固定连接，另一端与所述缓冲板朝向所述槽口内缘的一侧固定连接。

缓冲板和连接件的设置，减小了船体与第二海工模块间的间隙大小，提高了船体的槽口与第二海工模块间的定位精度，另一方面，缓冲板上弹性件的设置，可以吸收船体与第二海工模块间的碰撞力，消除或降低槽口容纳第二海工模块过程中的碰撞损失，有效实现对第二海工模块的周向限位。

5.本发明提供的海工模块安装装置，所述槽口设置有若干系泊缆，适于交叉连接所述第二海工模块。

在槽口位置处设置系泊缆，可以将船体与第二海工模块连接，通过对交叉的系泊缆逐渐收回，可以使得第二海工模块准确落入槽口中，避免发生偏移。

6.本发明提供的海工模块安装装置，船体周侧设置有外抛锚。

外抛锚的设置可以将船体停稳在与第二海工模块相邻的区域，并有效避免第一海工模块和支撑结构在滑移轨道上向船体端部方向运动时，船体重心偏移进而带来的失稳现象，保证了船体在第一海工模块和第二海工模块在安设过程中的稳定性。

7.本发明提供的海工模块安装系统，还包括：对接缓冲装置，设置在所述第二腿柱顶侧，包括沙箱结构，适于缓冲所述第一腿柱的安装冲击并调节所述第一腿柱与所述第二腿柱的安装间距。

对接缓冲装置设有沙箱结构，既可以通过沙箱结构来辅助实现第一腿柱和第二腿柱的安装定位，还可以通过沙箱结构内部的砂粒吸收了部分第一腿柱在与第二腿柱安装过程中的冲击力，还可以通过填充或排空沙箱结构中的沙粒来实现对于对接缓冲装置高度的调节，最终使得第一腿柱与第二腿柱完全接触并实现固定连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中提供的海工模块安装装置在其槽口未容纳第二海工模块状态下的俯视示意图；

图2为图1所示的海工模块安装装置在其槽口已容纳第二海工模块状态下的俯视示意图；

图3为图1所示的海工模块安装装置安装第一海工模块状态下的俯视示意图；

图4为图2所示的海工模块安装装置在其槽口已容纳第二海工模块状态下的结构示意图

图5为图3所示的海工模块安装装置在第一海工模块已安装在第二海工模块上时的结构示意图。

图6为图5所示的海工模块安装装置在第一海工模块已安装在第二海工模块上后，船体撤离后的结构示意图。

附图标记说明：

1－船体；2－支撑结构；3－第一海工模块；4－第二海工模块；11－槽口；21－横向架体；22－侧向架体；23－连接法兰；12－滑移轨道；111－缓冲板；112－连接件；13－外抛锚；14－系泊缆；31－第一腿柱；41－第二腿柱；5－对接缓冲装置；6－水面；7－支撑缓冲装置。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1－图6，本实施例提供一种海工模块安装装置，包括船体1和支撑结构2。

船体1上设置有压载装置和槽口11，压载装置由水舱构成，沿船长方向分布在船体1内部，可以通过加满或排空水舱来调整船体1的吃水深度、船体1横倾或纵倾平衡，使船体1保持稳定的漂浮状态，在本实施例中，槽口11设置在船尾一端，并开设在船尾中部，槽口11形状与第二海工模块4形状相适应，呈方形开口，可以容纳第二海工模块4，还可以对船体1的运动进行限位。作为可变换的实施方式，在保证船体1平衡前提下，槽口11也可以开设船体1其他位置，如船体1两侧或船头位置。

支撑结构2的具体形状不作限制，在本实施例中为门形桁架结构，设置在船体1甲板上，具有横跨槽口11，在槽口11上方设置的安装位置，也有离开槽口11的非安装位置，支撑结构2可以用于支撑第一海工模块3，并与第一模块可拆卸地连接。

现有技术中需要船体1穿入第二海工模块4中，再完成第一海工模块3与第二海工模块4的安装，这样使得船体1宽度小于第二海工模块4宽度，一方面限制了船体1大小进而限制了船体1的承载能力，并提高对船体1的压排载系统和总纵强度能力的要求，降低了可用船体1的选择范围，另一方面也增大了第二海工模块4的设计尺寸和重量，提高了制造及安装的难度，增加了成本。

支撑第一海工模块3的支撑结构2具有在槽口11的安装位置，可以通过压载装置调节船体1的吃水深度，进而实现第一海工模块3与第二海工模块4的接触和安装固定，而设置带有槽口11的船体1，并通过槽口11容纳并限位第二海工模块4，一方面实现了船体1与第二海工模块4间的稳定定位，便于第一海工模块3与第二海工模块4间的安装，另一方面，降低了对船宽的限制提提高了船体的承载能力，在满足承载并安设第一海工模块3要求的同时，降低了船体1对于压载装置和总纵强度能力的要求，扩大可用船体1的选择范围，增加后期施工方案的选择空间，还降低了第二海工模块4的重量和尺寸，进而降低对应设置的第一海工模块3的尺寸和重量，继而降低了海工模块制造及安装的难度和成本。

本实施例中，对于压载装置的结构不进行过多限定，其主要通过吸入或排出海水来调节船体1自身的重量，从而可以调整船体1的吃水深度。在安装第一海工模块3之间，压载装置自身增加船体1的吃水深度，当完成对第一海工模块3的安装后，船体1离开第二海工模块，此时压载装置减小船体的吃水深度，从而实现船体的正常航行。

支撑结构2包括横向架体21、侧向架体22以及连接法兰23。作为可变换的实施方式，连接法兰23也可以不设置，横向架体21与侧向架体22一体成型，作为另一种可变换的实施方式，连接法兰23也可以是其他可拆卸地连接件112，如螺钉件等。

横向架体21呈条形设置，在支撑结构2处于安装位置时，横向架体21与船体1间隔并横跨在槽口11上方，与槽口11两边垂直设置，支撑第一海工模块3并与其可拆卸连接。

两个侧向架体22，设在船体1上，并分设在横向架体21两侧，与横向架体21通过连接法兰23可拆卸连接并构成门形桁架结构，可以分散承接来自横向架体21的第一海工模块3载荷，提高第一海工模块3的安装稳定性。

采用分体形式的支撑结构2，各部分支撑结构2通过连接法兰23连接，一方面便于在第一海工模块3与第二海工模块4安装固定后，对支撑结构2进行拆卸，使船体1可以顺利离开安装后的海工模块，还可以实现支撑结构2的重复应用，另一方面，设置连接法兰23，可以在完成第一海工模块3与第二海工模块4的安装后，先进行横向架体21和侧向架体22的拆卸，再进行横向架体21与第一海工模块3间的拆卸，这样设置增大了横向架体21与第一海工模块3间的拆卸过程中的操作空间，降低了横向架体21与第一海工模块3间的拆卸难度。

船体1在甲板上还设置有滑移轨道12和滑动部。

两条滑移轨道12，沿槽口11的开口方向两侧，对应两个侧向架体22位置平行设置。

滑动部设置在滑移轨道12上，并与滑移轨道12卡接，并可以沿滑移轨道12作往复运动，在滑动部上可以设置滑轮等结构，从而实现滑动部相对滑移轨道12的移动，在滑动部内部还设置有刹车装置和驱动电机，可以控制滑动部在滑移轨道12上的运动和停止。滑动部与侧向架体22可拆卸地连接，滑移轨道12向船身方向延伸，设置在滑移轨道12上的滑动部可供支撑结构2在安装位置和非安装位置间转换。

在本实施例中，滑移轨道12的一端延伸至船体1朝向槽口11方向的端部，另一端延伸至船体1的中部。

滑移轨道12一端延伸至船体1端部，这样设置使得工作人员可以利用滑移轨道12在码头等地将支撑结构和第一海工模块3安设在船体1上，提高了安设的便捷性，提高工作效率，而滑移轨道12另一端至少延伸至船体1的中部，使得第一海工模块3和支撑结构2可以在船体1运输过程中可以通过滑移轨道12安置在船体1中部等位置，保持在运动过程中，船体1重心不发生过度偏移，避免失稳等现象的发生，提高了船体1在输送过程中的稳定性，降低了对船体1总纵强度的要求。

作为可变换的实施方式，滑移轨道12一端也可以仅延伸至槽口11两侧部分长度，并未延伸至船尾端部，另一端也可以沿伸至船头或未伸至船体1中部。

在本实施例中，槽口11的各个方向的内壁上分别设置有护弦装置，护弦装置包括：缓冲板111和连接件112。作为可变换的实施方式，槽口11可以仅设置槽口11的两侧的横向护弦，也可以仅设置槽口11内侧的纵向护弦。

缓冲板111，沿竖直方向设置，背向槽口11内缘的一侧为弹性件，另一侧为板状刚性件，用于支撑弹性件；

一块缓冲板111对应多个连接件112，连接件112一端与槽口11的内壁定连接，另一端与缓冲板111朝向槽口11内缘的一侧固定连接。

缓冲板111和连接件112的设置，减小了船体1与第二海工模块4间的间隙大小，提高了船体1的槽口11与第二海工模块4间的定位精度，另一方面，缓冲板111上弹性件的设置，可以吸收船体1与第二海工模块4间的碰撞力，消除或降低槽口11容纳第二海工模块4过程中的碰撞损失，有效实现对第二海工模块4的周向限位。

船体1周侧四角方向上设置有外抛锚13，槽口11靠近船体1端部位置设置有若干系泊缆14，系泊缆14连接在槽口11端部的两侧边缘位置，并呈交叉状与第二海工模块4相邻两端连接。

外抛锚13的设置可以将船体1停稳在与第二海工模块4相邻的区域，并有效避免第一海工模块3和支撑结构在滑移轨道12上向船体1端部方向运动时，船体1重心偏移进而带来的失稳现象，保证了船体1在第一海工模块3和第二海工模块4在安设过程中的稳定性，而在槽口11位置处设置系泊缆14，可以将船体1与第二海工模块4连接，通过对交叉的系泊缆14逐渐收回，可以使得第二海工模块4准确落入槽口11中，避免发生偏移。

本实施例还提供一种海工模块安装系统，包括第一海工模块3、第二海工模块4以及上述的海工模块安装装置，海工模块安装装置，可以将第一海工模块3输送至第二海工模块4位置，并将第一海工模块3的第一腿柱31与第二海工模块4的第二腿柱41安装固定。

在本实施例中，第一海工模块3为升压站组块，在码头等位置通过转运车进行装船，并安设在支撑组件上，通过滑移轨道12运送至船体1中部，再通过海运输送至第二海工模块4位置，进行安装，第一海工模块3底侧伸置有多个第一腿柱31，第一海工模块3在与支撑结构2连接时，第一腿柱31可以穿过支撑结构2的横向架体21向下沿伸部分长度。第二海工模块4为导管架基础或桩体基础，设置在水体中，部分结构如第二腿柱41等可以伸出水面6，并安设升压站组件。第一腿柱31和第二腿柱41对应设置，并在安装固定过程中沿垂直水平面方向设置。

在本实施例中，海工模块安装系统还包括支撑缓冲装置7，在横向架体21与第一海工模块3间设置，内部设置有缓冲件，可以缓冲第一海工模块3在横向架体21上的安装冲击同时吸收部分支撑结构2的载荷。

海工模块安装系统还包括对接缓冲装置5，对接缓冲装置5设置在第二腿柱41顶侧，包括沙箱结构，顶侧设置有带槽体的承力板，可以承接并限位第一腿柱31，中部设置有储砂仓，内部存有一定数量的细沙，储砂仓底侧设置有排沙口，可以排除沙箱结构中的细沙。

对接缓冲装置5设有沙箱结构，既可以通过沙箱结构来辅助实现第一腿柱31和第二腿柱41的安装定位，还可以通过沙箱结构内部的砂粒吸收了部分第一腿柱31在与第二腿柱41安装过程中的冲击力，还可以通过填充或排空沙箱结构中的沙粒来实现对于对接缓冲装置5高度的调节，最终使得第一腿柱31与第二腿柱41完全接触并实现固定连接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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