一种适用于六边形筒型基础水上预制平台的水下浮箱分离结构与分离方法

摘要

一种适用于六边形筒型基础水上预制平台的水下浮箱分离结构与分离方法。该结构包括主体平台，主体平台四角各设有一个永久性干舱，分离式浮箱下部设有卡齿条，卡齿条下部安装有一组滚轮，永久性干舱上与卡齿条对应位置上设有与卡齿条配合的卡扣，永久性干舱与分离式浮箱之间还设有气垫。采用从平台上转移出分离式浮箱的方式可充分利用平台的使用空间，节省平台的建造成本，同时降低转移筒型基础的风险，也避免了浮运船舶与六边形筒型基础两种浮体结构在水中漂浮状态下连接的操作，使得基础转运更加高效安全。同时，减少了六边形筒型基础转移的辅助装置，使得基础转移操作更加方便，成本更低。此外，分离式浮箱装置结构简单且可重复使用。

说明书

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，是一种适用于六边形筒型基础近海水上预制平台主体部分与浮箱分离，实现六边形筒型基础安全、快速转移出预制平台，方便运输的方法。

背景技术

风能作为最具竞争力的可再生清洁能源。尤其是海上风能拥有资源丰富、质量高等特点，在近20年得到了迅速开发利用。由于近海风资源的开发满足不了日益增长的能源需求，海上风电将逐渐向深远海发展。

传统的基础形式在深远海复杂的风、浪、流等环境条件下并不能满足要求，因此，为了适应我国软土地基海域，抵抗深远海环境荷载的作用，保证风机正常工作，宽浅式筒型基础被提出。该基础结构简单、施工方便快速、造价成本较低。此外，宽浅式筒型基础由于内部舱室的划分，在舱室内部打气排水的作用下，具有一定的自浮特性，可以实现近岸水上预制、自浮移出与相应的浮运船舶进行连接、长距离湿拖运输等，改变了传统的陆上预制、吊装下水、运输出海的生产模式，减少了大型吊装装备的制造与使用，更进一步降低海上风电的建造成本。

现有的水上预制平台可以实现六边形筒型基础的下部筒裙结构水上预制，当预制平台的上部结构达到一定重量之后内部充水下沉，可以继续完成基础剩余部分结构的建造，待基础建造完成后，配合浮运船舶使得筒型基础自浮从水上预制平台移出并与浮运船舶连接。在水上预制平台下沉过程中，需要四个边角的浮箱保证平台足够的下沉稳性，则浮箱设计的尺寸较大。因此，大尺寸浮箱的存在限制了筒型基础的转运移出方向，并且使浮运船舶无法进入水上预制平台上方与基础连接，只能让基础自浮转移，增加了施工操作的难度和风险。同时，随着基础的水平尺寸增大，为了保证基础转运出平台时与浮箱之间留有一定的安全距离，下部平台的尺寸会增大，平台有效利用面积降低。

发明内容

本发明目的是解决现有大尺寸浮箱的存在限制了筒型基础的转运移出方向，并且使浮运船舶无法进入水上预制平台上方与基础连接的问题，提供一种适用于六边形筒型基础近海水上预制平台主体部分与水下浮箱分离的结构与分离方法，该方法可实现六边形筒型基础安全高效转运，有效的利用平台施工操作空间。

本发明的技术方案

一种适用于六边形筒型基础水上预制平台的水下浮箱分离结构，该结构包括主体平台 1，主体平台的四角各设置有一个用于放置分离式浮箱的永久性干舱2，所述分离式浮箱3 相对一侧的下部各设置有一个卡齿条5，卡齿条下部各安装有一组滚轮7，滚轮上还设置有制动装置，永久性干舱上与各卡齿条对应的位置上各设置有一个与卡齿条配合的卡扣4，卡扣内侧与卡齿条上各齿对应位置设有与各齿对应的卡扣槽，永久性干舱与分离式浮箱之间还设置有一个气垫6。主体平台1上用于六边形筒型基础8的建造。

其中，水上预制平台即主体平台1为内部划分舱室的方箱结构，宽度40～50m，高度1.2～2m；永久性干舱平面尺寸根据分离式浮箱和卡扣、卡齿条的大小确定，高度与主体平台保持一致，在基础建造整个过程中始终保持不充水状态；分离式浮箱主要是保证主体平台上浮和下沉过程中拥有足够的复原力矩，可单独充排水以调节主体平台的平衡；滚轮可以实现分离式浮箱在主体平台上的转移，并可自身限位制动；卡扣与卡齿条相互啮合可以限制分离式浮箱的水平和竖向位移，卡扣上各卡扣槽的宽度大于卡齿条上齿宽1～2cm，分离式浮箱侧边缘与卡扣内边缘左右各间隙3～5cm，卡齿条顶部与卡扣之间的间隙3～4cm；气垫通过自身充气排气过程实现卡齿条与卡扣的分离或啮合操作，气垫气体充满后高度为10～12cm。

一种适用于六边形筒型基础水上预制平台的水下浮箱分离方法，包括：

第1、当水上预制平台整体浮运时，分离式浮箱在滚轮的作用下移至永久性干舱上的卡扣位置，并进行位置调整以达到卡齿条上所有各齿和卡扣上各卡扣槽可以相互啮合，此时气垫内部充气，顶托分离式浮箱向上运动以使卡齿条与卡扣相互啮合，滚轮制动，气垫气阀关闭；

第2、当平台到达预制地点后，平台处于漂浮状态，建造筒型基础筒裙部分，随着平台上部结构重量的增加，平台吃水逐渐增大；

第3、当上部结构的重量逐渐增加时，主体平台内部充水逐渐下沉并随时对分离式浮箱进行充水操作以调节水上预制平台下沉过程中的平衡；

第4、当平台坐底稳定之后，继续建造基础剩余部分；

第5、筒型基础预制完成后，将气垫内部气体排出，分离式浮箱在重力大于浮力的情况下下沉，使得卡齿条与卡扣相互分离，水平拖拽出分离式浮箱，并调节浮箱内部水位使得分离式浮箱的重心低于浮心；

第6、分离式浮箱拖拽到指定位置后锚定，浮运船舶进入主体平台上方与基础连接并运移出海；

第7、待基础转移出主体平台后，拖拽分离式浮箱，对称放置于主体平台上，排出主体平台舱室内部的水，使得平台带着分离式浮箱上浮，同时对浮箱进行排水操作以调节水上预制平台上浮过程中的平衡；

第8、待平台带着分离式浮箱浮出水面后，解开滚轮的制动，转移分离式浮箱至卡扣位置，卡齿条与卡扣相互啮合，进行下一个基础的建造。

本发明的优点和有益效果：

一种适用于六边形筒型基础水上预制平台的水下浮箱分离方法采用卡扣、气垫和分离式浮箱相互配合的方式，实现了六边形筒型基础的安全高效转运，并实现主体平台空间的最大化利用。首先，采用从平台上转移出分离式浮箱的方式降低了转移筒型基础的风险，也避免了浮运船舶与六边形筒型基础两种浮体结构在水中漂浮状态下连接的操作，使得基础转运更加高效安全。同时，减少了六边形筒型基础转移的辅助装置，使得基础转移操作更加方便，成本更低。其次，不会因为考虑到六边形筒型基础转移出平台与两侧浮箱的安全距离，而在基础建造尺寸增大的同时，平台的建造尺寸也随着增大，可充分利用平台的使用空间，节省平台的建造成本。此外，分离式浮箱装置结构简单且可重复使用，浮箱与平台分离和连接的方法操作方便。

附图说明

图1为本发明方法中涉及的水上预制平台轴侧视图；

图2为本发明方法中涉及的分离式浮箱与卡扣连接图；

图3为本发明方法中涉及的分离式浮箱与卡扣连接局部视图；

图4为本发明方法中涉及的卡齿与卡扣啮合图；

图5为本发明方法中涉及的平台漂浮状态下基础筒裙建造；

图6为本发明方法中涉及的平台坐底状态下基础基础剩余结构建造；

图7为本发明方法中涉及的分离式浮箱与卡扣分离局部视图；

图8为本发明方法中涉及的卡齿与卡扣分离图；

图9为本发明方法中涉及的分离式浮箱转移出平台；

图10为本发明方法中涉及的主体平台上浮前分离式浮箱转移至平台甲板面；

图中，1、主体平台；2、永久性干舱；3、分离式浮箱；4、卡扣；5、卡齿条；6、气垫；7、滚轮；8、六边形筒型基础整体；9、六边形筒型基础筒裙结构。

具体实施方式

实施例1：

如图1至10所示，一种适用于六边形筒型基础水上预制平台的水下浮箱分离结构，该结构包括主体平台1、永久性干舱2、分离式浮箱3、卡扣4、卡齿条5、气垫6和滚轮 7。

如图1至图3所示，主体平台的四角各设置有一个用于放置分离式浮箱的永久性干舱 2，所述分离式浮箱3相对一侧的下部各设置有一个卡齿条5(如图2和3所示)，卡齿条下部各安装有一组滚轮7，滚轮上还设置有制动装置(图中略)，永久性干舱上与各卡齿条对应的位置上各设置有一个与卡齿条配合的卡扣4，卡扣内侧与卡齿条上各齿对应位置设有与各齿对应的卡扣槽(参见图4)，永久性干舱与分离式浮箱之间还设置有一个气垫6。主体平台1上用于六边形筒型基础8的建造。

其中，主体平台为内部划分舱室的方箱结构，其长、宽均为50m，高度1.2m；主体平台四角永久性干舱长、宽分别为9.06m和6m，高度1.2m；分离式浮箱长、宽分别为7.8m 和6m，高度10.8m，浮箱可以单独完成充排水操作；卡扣长度6m与永久性干舱连接为一个整体，卡扣槽宽22cm，槽高5cm，槽长30cm；卡齿条长度6m，宽30cm(与卡扣槽的长度方向匹配)，齿长30cm，齿宽20cm，齿高5cm，卡齿条与浮箱连接为一个整体；滚轮半径5cm，与卡齿条和分离式浮箱组合为一个整体，滚轮带有制动装置；气垫内部压力可达0.2MPa，气体充满后高度可达12cm，气垫的冲排气操作可实现分离式浮箱与卡扣的啮合连接(参见图4)与分离(参见图8)。

该实施例中：预制的六边形筒型基础直径为32m。

实施例2、

一种适用于六边形筒型基础水上预制平台的水下浮箱分离方法，包括：

第1、当水上预制平台整体浮运时，分离式浮箱在滚轮的作用下移至永久性干舱上的卡扣位置，并进行位置调整以达到卡齿条上所有各齿和卡扣上各卡扣槽可以相互啮合，此时气垫内部充气，顶托分离式浮箱向上运动以使卡齿条与卡扣相互啮合，滚轮制动，气垫气阀关闭；

第2、当平台到达预制地点后，平台处于漂浮状态，建造筒型基础筒裙部分(参见图5)，随着平台上部结构重量的增加，平台吃水逐渐增大；

第3、当上部结构的重量逐渐增加时，主体平台内部充水逐渐下沉并随时对分离式浮箱进行充水操作以调节水上预制平台下沉过程中的平衡；

第4、当平台坐底稳定之后，继续建造基础剩余部分(参见图6)；

第5、筒型基础预制完成后，将气垫内部气体排出，分离式浮箱在重力大于浮力的情况下下沉，使得卡齿条与卡扣相互分离(参见图7和图8)，水平拖拽出分离式浮箱(参见图9)，并调节浮箱内部水位使得分离式浮箱的重心低于浮心；

第6、分离式浮箱拖拽到指定位置后锚定，浮运船舶进入主体平台上方与基础连接并运移出海；

第7、待基础转移出主体平台后，拖拽分离式浮箱，对称放置于主体平台上(参见图10)，排出主体平台舱室内部的水，使得平台带着分离式浮箱上浮，同时对浮箱进行排水操作以调节水上预制平台上浮过程中的平衡；

第8、待平台带着分离式浮箱浮出水面后，解开滚轮的制动，转移分离式浮箱至卡扣位置，卡齿条与卡扣相互啮合，进行下一个基础的建造。