一种舱底结构及坐底驳船的制作方法

本发明涉及海上风电作业技术领域，具体涉及一种舱底结构及坐底驳船。

背景技术：

现阶段，国内海上风电的开发建设逐渐进入快车道，福建、江苏、广东、浙江、山东等省份开始大力发展海上风电的建设，而这些省份都有部分海上风电项目需要面临水深较浅甚至极浅(平均水深3m以下)的问题。对于浅水机位，传统的风电安装平台由于吃水较深，难以趁潮进入机位处进行施工作业。目前针对该种状况主流的方案是使用浅吃水坐底驳船+履带吊的方案进行浅水区的风机安装。浅吃水坐底驳船进入趁潮进入作业区域后，用坐底的方式实现风机安装所需的“静对静”安装。用于浅水区的坐底驳船的主要需要满足以下三方面的要求：

1.有足够的坐底强度，通常需要双层底来保证坐底施工的安全性。

2.有足够的空载吃水，使得驳船可以趁潮进入浅水场区进行作业。

3.有足够的满载吃水，使得在潮差较大区域(如福建地区潮差5－7m)，在高水位时段保持作业状态，使得风机吊装有足够的作业时长，增加作业安装效率。

而新造一艘能满足上述需求的坐底驳船的成本很高。

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的能满足水深较浅处海上风电作业的坐底驳船成本较高的缺陷，从而提供一种能够降低成本的舱底结构、坐底驳船。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种舱底结构，适于连接在船体的下方，所述舱底结构至少包括若干压载舱。

所述舱底结构包括壳体，所述壳体内设有若干分隔结构，所述分隔结构将所述壳体分隔为若干舱室，至少部分所述分隔结构设在与所述船体的强肋位相应的位置处。

所述舱底结构还包括若干空舱。

所述舱底结构还包括若干功能舱。

所述空舱、所述压载舱设有多个，所述空舱至少设置在所述壳体的中部位置，所述压载舱至少设在所述壳体的边缘位置处。

在所述壳体的中部位置处，相邻的两个所述空舱之间设置有一个所述压载舱。

在所述壳体的边缘位置处，所述空舱与所述压载舱交替设置。

在所述壳体的中部位置处，所述空舱的体积大于所述压载舱的体积。

在所述壳体的边缘位置处，所述压载舱的体积大于所述空舱的体积。

所述舱底结构的舱底板上设有应力监测系统，所述应力监测系统包括若干应力测量装置，所述应力测量装置用于监测所述舱底板处的实时应力值，所述应力测量装置与控制系统通信连接，所述控制系统用于在所述应力测量装置监测到的实时应力值大于预设应力值时，控制所述压载舱排水。

本发明还提供一种坐底驳船，包括船体、连接在所述船体上的所述的舱底结构，所述船体至少具有两层底。

所述船体上的主履带作业区域设有加强结构。

所述船体的船艏、船艉以及船舷侧设有防冲刷板。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的舱底结构，舱底结构可作为独立模块，连接于类似船舶或同系列船舶，由于该舱底结构可连接在现有技术中的坐底驳船或货船的船体的下方，从而可增加船体的型深，可作业的水深也大幅度增加，在不改变驳船空载吃水的前提下大幅度提升驳船的满载吃水，使得在潮差较大区域或水深较深的区域，船体均可满足作业要求，只需要对现有技术中的坐底驳船或货船进行改造，改造成本低，经济性好。

2.本发明提供的舱底结构，所述舱底结构还包括若干空舱，能够使得该舱底结构连接到船体上形成的坐底驳船在空载情况下具有足够的浮力，同时空舱处不设置过多结构，可变性冗余较大，这样一方面可以节省成本，另一方面可以使该舱底结构连接到船体上形成的坐底驳船在坐底过程中对海床的适应性更强。

3.本发明提供的舱底结构，所述舱底结构包括壳体，所述壳体内设有若干分隔结构，所述分隔结构将所述壳体分隔为若干舱室，至少部分所述分隔结构设在与所述船体的强肋位相应的位置处，这样设置使得该舱底结构受力比较集中，使舱底结构连接到船体上形成的坐底驳船在不平整海床上作业适应性更强。

4.本发明提供的舱底结构，在所述壳体的中部位置处，所述空舱的体积大于所述压载舱的体积，在壳体的中部位置处，空舱的体积较大，能够确保舱底结构连接到船体上形成的坐底驳船在空载情况下具有足够的浮力，并且空载下吃水浅可以使得该舱底结构连接到船体上形成的坐底驳船适应更浅的施工水深。

5.本发明提供的舱底结构，所述舱底结构的舱底板上设有应力监测系统，所述应力监测系统包括若干应力测量装置，所述应力测量装置用于所述舱底板处的应力值，所述应力测量装置与控制系统通信连接，应力测量装置能够对舱底板处各危险点的应力值实时监控和数据记录，对舱底结构强度进行实时监测，并将监测到的应力值传输至控制系统，一旦监测到的实时应力超过预设应力，控制系统会控制相应的压载舱排水，保证坐底作业安全。

6.本发明提供的坐底驳船，包括船体、连接在所述船体上的所述的舱底结构，所述船体至少具有两层底，船体具有足够大的承载力，通过在船体的下方增加舱底结构，坐底驳船的型深增加，可作业的水深也大幅度增加，在不改变驳船空载吃水的前提下大幅度提升驳船的满载吃水，在潮差较大区域或水深较深的区域，该坐底驳船均可满足作业要求，并且通过增加舱底结构，即使舱底被岩石等障碍物隔漏后舱底的单舱或多舱发生破舱，坐底驳船仍然具有足够的浮力稳定起浮，不会发生搁浅的现象。该坐底驳船可以由现有技术中的双层底驳船改造而来，用于海上风电的安装，改造成本低，经济性好。

7.本发明提供的坐底驳船，所述船体上的主履带作业区域设有加强结构，由于主履带吊吊机重量大，在吊装过程中会增加对船体上甲板的载荷，该载荷会通过船体延伸到舱底结构处，因此通过在船体上的主履带作业区域设置加强结构，可以增加该坐底驳船的刚度，保证坐底作业过程中驳船具有足够的强度。

8.本发明提供的坐底驳船，所述船体的船艏、船艉以及船舷侧设有防冲刷板，能够减缓施工作业过程中水流对船体的冲刷。

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1中提供的舱底结构的示意图；

图2为图1的舱底结构布置有应力检测点的示意图；

图3为包含有图1中提供的舱底结构的坐底驳船的示意图。

附图标记说明：

1－船体；2－舱底结构；3－压载舱；4－应力检测点。

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。

实施例1

本实施例提供舱底结构的一种具体实施方式，如图1所示，该舱底结构适于连接在船体1的下方，可对现有技术中的船体1进行改造，以形成新的坐底驳船，舱底结构2至少包括若干压载舱3。

压载舱3通常会连接阀门，通过开启阀门可使水进入压载舱3内部，从而可增加舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船的吃水深度，可作业的水深也大幅度增加，在不改变驳船空载吃水的前提下大幅度提升驳船的满载吃水，使得在潮差较大区域或水深较深的区域，船体均可满足作业要求，只需要对现有技术中的坐底驳船或货船进行改造，改造成本低，经济性好。

在一个可替换的实施方式中，舱底结构2还包括若干空舱。能够使得该舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船在空载情况下具有足够的浮力，同时空舱处不设置过多结构，可变性冗余较大，这样一方面可以节省成本，另一方面可以使该舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船在坐底过程中对海床的适应性更强。

在一个优选的实施方式中，如图1所示，舱底结构的舱室全部为压载舱3。图1中示出了舱底结构一共包括有十二个压载舱3。

在一个可替换的实施方式中，舱底结构2还包括若干功能舱，功能舱具体可为淡水舱、柴油舱、生活污水舱等。

在一个实施方式中，舱底结构2包括壳体，壳体内设有若干分隔结构，分隔结构将壳体分隔为若干舱室，至少部分分隔结构设在与船体1的强肋位相应的位置处。这样设置使得该舱底结构受力比较集中，使舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船在不平整海床上作业适应性更强。结合图1，竖直方向的分隔结构对应船体1的强肋位。

在一个实施方式中，空舱、压载舱3设有多个，空舱至少设置在壳体的中部位置，压载舱3至少设在壳体的边缘位置处。具体的，壳体的边缘位置指两侧处、前后两端处，其余位置为壳体的中部位置。具体在一个实施方式中，空舱全部设置在中部位置、压载舱3全部设置在边缘位置，可以使舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船保持平衡。在其他可替换的实施方式中，空舱既设在中部位置，又设在边缘位置，压载舱3全部设在边缘位置处。在另一个可替换的实施方式中，空舱全部设在中部位置处，压载舱3既在边缘位置处设置，又在中部位置处设置。

在一个实施方式中，在壳体的中部位置处，相邻的两个空舱之间设置有一个压载舱3。当压载舱3内进水，舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船下沉时，舱底的中部位置也有水进入，确保舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船受力平衡，稳定下沉。

在上述实施方式的基础上，在一个具体的实施方式中，在壳体的边缘位置处，空舱与压载舱3交替设置。这样设置可以尽可能的保持舱底结构2的受力平衡。

在上述实施方式的基础上，在一个具体的实施方式中，在壳体的中部位置处，空舱的体积大于压载舱3的体积。具体的，在壳体的中部位置处，一共设置有三个较大的空舱。在壳体的中部位置处，空舱的体积较大，能够确保舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船在空载情况下具有足够的浮力，并且空载下吃水浅可以使得该舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船适应更浅的施工水深。

在一个实施方式中，在壳体的边缘位置处，压载舱3的体积大于空舱的体积。可以确保该舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船具有较大的满载吃水，从而能实现稳定的坐底。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，所述舱底结构的舱底板上设有应力监测系统，所述应力监测系统包括若干应力测量装置，所述应力测量装置用于监测所述舱底板处的实时应力值，所述应力测量装置与控制系统通信连接，所述控制系统用于在所述应力测量装置监测到的实时应力值大于预设应力值时，控制所述压载舱排水。应力测量装置能够对舱底板处各危险点的应力值实时监控和数据记录，对舱底结构强度进行实时监测，并将监测到的应力值传输至控制系统，一旦监测到的实时应力超过预设应力，控制系统会控制相应的压载舱排水，保证坐底作业安全。对于舱底结构的舱室全部都是压载舱的情况下，当监测到的实时应力值大于预设应力值，则控制设置该应力测量装置的压载舱进行排水；对于舱底结构的舱室部分是压载舱、部分是空舱的情况下，则控制设置该应力测量装置的压载舱或设置该应力测量装置的空舱的相邻压载舱进行排水。如果压载舱排水后，应力测量装置监测到的实时应力值仍高于预设应力，则需快速停止吊装作业，并根据应力状态考虑继续坐底或立即起浮，以保证船体坐底作业安全。

具体在一个实施方式中，应力测量装置为应变片。如图2所示，至少在每个压载舱的舱底板中心位置处、隔板处设置有应力检测点4，应力测量装置设在应力检测点4处。

实施例2

本实施例提供一种坐底驳船，如图3所示所示，该坐底驳船包括船体1、连接在船体上的上述实施例中提供的舱底结构2，船体1至少具有两层底。

该坐底驳船用于海上风电作业，特别适用于水深较浅甚至极浅处风电设备的安装。其中船体1至少具有两层底，以保证坐底驳船具有足够的坐底强度，保证坐底施工的安全性，该船体1可以为现有技术中的双层底驳船，具有足够大的承载力。

而现有技术中的原船型深有限，当水位到达满载吃水时就必须将船起升停止作业，因此本实施方式的舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船与现有技术的坐底驳船相比，坐底时长较长，从而可提升作业效率。通过在船体1的下方增加舱底结构2，舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船的型深增加，可作业的水深也大幅度增加，在不改变驳船空载吃水的前提下大幅度提升驳船的满载吃水，在潮差较大区域或水深较深的区域，该舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船均可满足作业要求，并且通过增加舱底结构2，即使舱底被岩石等障碍物隔漏后舱底的单舱或多舱发生破舱，舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船仍然具有足够的浮力稳定起浮，不会发生搁浅的现象。该舱底结构2连接到船体1上形成的坐底驳船可以由现有技术中的双层底驳船改造而来，用于海上风电的安装，改造成本低，经济性好。

具体的，舱底结构1可通过焊接的方式与现有技术的双层底驳船焊接，形成新的坐底驳船。

在一个实施方式中，船体1上的主履带作业区域设有加强结构。由于主履带吊吊机重量大，在吊装过程中会增加对船体1上甲板的载荷，该载荷会通过船体1延伸到舱底结构2处，因此通过在船体1上的主履带作业区域设置加强结构，可以增加该坐底驳船的刚度，保证坐底作业过程中驳船具有足够的强度，保证全船受载变形在可控范围之内。

具体的，加强结构为设置在船体1上的路基箱。在其他可替换的实施方式中，加强结构可以为设在船体1上的加强筋等。

在施工作业过程中，船底受到潮流的影响发生冲刷作用，为减缓施工作业过程中水流对船体1的冲刷作用，在一个实施方式中，船体1的船艏、船艉以及船舷侧和泥面接触的地方设有防冲刷板。

本实施例提供的坐底驳船具有以下优势：

(1)坐底安全性高。新增加舱底结构2作为船底与土层接触，该层有足够的强度，如果在船底部被岩石等障碍物隔漏后单舱甚至多舱发生“破舱”，但是该坐底驳船其依然具有足够的浮力以及稳性起浮，不会发生驳船被抛在原地需要救助的现象。

(2)坐底时长高，提升施工作业效率。现有技术中的驳船型深有限，当水位到达满载吃水即不得不起升停止作业。而新增舱底结构2在不改变驳船空载吃水的前提下大幅度提升驳船的满载吃水(即最大作业吃水)，在潮差较大区域或水深较深区域，该船仍可满足作业要求。

(3)可适应水深广。该船增加了舱底结构2后，驳船型深以及可作业水深都大幅增加，这样拓展了浅水机位的可作业水深范围，如原船型深6.8m，满载吃水4.5m，则增加高3m的舱底结构2后，驳船型深达到9.8m，满载吃水可以达到7.5m。可适应0－7.5m水深的机位风机安装作业。

(4)适用性广，该驳船改造方案可以将绝大部分大型驳船改造成可坐底施工的海上风电安装船，改造成本低，改造后效果显著。

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它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。而由此所引伸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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