[发明专利]深吃水海上浮动式风力机整体安装工作船

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，涉及深吃水海上浮动式风力机的整体安装，具体涉及一种深吃水海上浮动式风力机整体安装工作船。

背景技术

风能是目前发展最迅速、最具潜力的可再生能源，全球可利用的风能资源非常丰富，风能总量比地球上可开发利用的水能总量大10倍以上，其中大部分高品质的风能资源集中在海上深水区域。海上风能大国如：美国、中国、日本、挪威等的风能资源都集中在水深超过30m的非浅水区域。深水浮动式风力机作为一种替代传统固定式风机的新装备具有广阔的应用前景，已成为国外海上风能研究的热点领域。美国、欧洲和日本等对此进行了比较广泛的研究，纷纷提出了新型的浮式风机概念，目前处于不同的设计和验证阶段。

浮动式风力机主要由三部分组成，即位于顶部的风力发电机组、底部的浮式基础和用以连接二者的塔筒结构。底部的浮式基础与海洋石油平台下浮体相似，可划分为三种主要类型：单柱式平台、半潜式平台和张力腿式平台。单柱式平台通过压载使重心高度远低于浮心高度以获得稳性和优良的垂荡性能，但由于水线面面积惯性矩过小，其纵摇和横摇运动不佳。半潜式平台通过合理布置水线面以取得较大的水线面惯性矩，从而获得稳性和较好的运动性能。张力腿式平台通过设置张力腿预张力以获得稳性和优良的运动性能。

目前，海上浮动式风力机的安装方式主要分为多体式安装、两体式安装和整体式安装。分体式是指，依次安装机舱、轮毂、叶片、塔筒和浮动式基础等，安装的过程比较复杂，每次安装需要海上吊装的次数较多，需要较长的海上作业时间，因此对安装船的要求高，安装费用也较高。两体式安装是指，在陆地上把顶部的风力发电机组(包括机舱、轮毂和叶片等)和塔筒安装好，再利用安装船吊运至预先安装好的海上浮动式基础上。整体式安装是利用现有技术和装备在陆地上完成海上浮动式风力机所有部件的安装，再利用安装船整体运输至预定安装海域，最后再安装系泊系统。

经对现有技术的文献检索发现，挪威国家石油公司(Statoil)于2009年在挪威北海海域安装了世界上第一台MW级海上浮动式风力机Hywind。Hywind为单柱式海上浮式风力机，风力发电机额定功率2.3MW，其单立柱浮动基础主体型深100m，直径8.3m,排水量5300m³。Hywind采用了两体式安装方法，其单立柱浮动基础采用拖轮拖航至预定安装海域，再通过灌入压载物将其竖起。该安装方式需要大批工程船舶配合，需要较长的海上作业时间，因此若要实现大规模商用发电，其安装成本较高，因此实用性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有深吃水海上浮动式风力机安装的不足和缺陷，提供一种深吃水海上浮动式风力机整体安装工作船，该工程船具有整体运输和安装深吃水海上浮动式风力机的功能，从而达到大幅节省海上作业时间、降低安装成本的效果。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种深吃水海上浮动式风力机整体安装工作船，所述深吃水海上浮动式风力机包括塔筒和深吃水海上浮动式基础，该深吃水海上浮动式基础的中部设有硬舱，下部设有软舱，其特征在于：所述安装工作船包括工作船、桁架、若干搁墩、倾倒绞车、倾倒钢丝绳、起升滑轮组、倾倒滑轮组、两起升绞车、两起升钢丝绳和倾倒转轴；其中，工作船的尾部设有开槽，倾倒转轴设置于该开槽中，桁架设置在工作船的尾部甲板上，若干搁墩设置在工作船的主甲板上以支撑所述深吃水海上浮动式风力机，倾倒绞车安装在工作船的首部的主甲板上，倾倒钢丝绳一端与所述塔筒相连，另一端与倾倒绞车相连，起升滑轮组安装在所述硬舱的外壳体上，倾倒滑轮组安装在所述深吃水海上浮动式基础的上部，一起升绞车安装在桁架的顶部，另一起升绞车安装在桁架的中部，一起升钢丝绳一端与起升滑轮组相连，另一端与桁架中部的起升绞车相连；另一起升钢丝绳一端与倾倒滑轮组相连，另一端与桁架顶部的起升绞车相连，所述深吃水海上浮动式基础的软舱设有软舱销轴孔且通过倾倒转轴与工作船尾部的开槽铰接。

进一步地，所述的倾倒绞车和起升绞车采用电力驱动或液压驱动。

进一步地，所述的桁架设有垂直导向系统。

进一步地，所述的工作船为自航船舶，配备有推进系统、导航系统、操纵系统、锚泊系统、压载系统和动力系统。

进一步地，所述的倾倒转轴为可伸缩式。

进一步地，所述的搁墩为桁架式结构，共三组，分别设置在工作船的主甲板尾部、中部和首部。

进一步地，所述的起升滑轮组和倾倒滑轮组包含多组滑轮，该滑轮的轴承采用滚动轴承或滑动轴承。

进一步地，所述的硬舱的外侧设置有与系泊系统相连的系泊眼板。