本實(shí)用新型涉及海上平臺領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于半浮態(tài)作業(yè)的海上自升式作業(yè)平臺。

背景技術(shù)：

隨著全球能源緊缺、環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重，風(fēng)能作為無污染可再生能源，其發(fā)展最為迅速。從丹麥1991年在Vindeby建成第一個海上風(fēng)電場以來，海上風(fēng)力發(fā)電成為了世界新能源開發(fā)的亮點(diǎn)。

海上風(fēng)電場建設(shè)中，涉及到前期的海洋土質(zhì)環(huán)境測量、風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的建造、風(fēng)機(jī)的運(yùn)輸與吊裝電纜鋪設(shè)與海上變電站的布置與建設(shè)等問題。在海上風(fēng)電場建設(shè)的各個環(huán)節(jié)都需要有海洋工程起重船、作業(yè)船等協(xié)助完成。海上風(fēng)機(jī)作業(yè)平臺早期大多借用其他海洋工程船或由其改造的,現(xiàn)有船舶并非專為海上風(fēng)電設(shè)備的安裝而設(shè)計，其缺點(diǎn)為：機(jī)動能力差，定位不準(zhǔn)確、海況惡劣時不能作業(yè)、效率低及功能單一等。海域地質(zhì)條件淤泥質(zhì)嚴(yán)重，海底覆蓋的淤泥層達(dá)到20m，因此，設(shè)計時樁靴入泥深度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際的需求，這樣導(dǎo)致的后果是樁腿太短，當(dāng)樁靴達(dá)到地基持力層后，樁腿已經(jīng)不夠長，不足以使平臺提升到海面以上的規(guī)定作業(yè)高度，導(dǎo)致現(xiàn)有的風(fēng)電安裝設(shè)備無法正常作業(yè)，現(xiàn)有的海上自升式作業(yè)平臺，控制復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)用具有局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型為了解決為了克服在較差海況環(huán)境中不能進(jìn)行作業(yè)的問題，提出了一種可自動調(diào)節(jié)吃水的用于半浮態(tài)作業(yè)的海上自升式作業(yè)平臺，包括平臺主體、設(shè)置在所述平臺主體上可相對所述平臺主體升降的樁腿、設(shè)置在所述平臺主體上用于驅(qū)動所述樁腿升降的升降裝置；還包括設(shè)置在所述平臺主體空載基線上的壓力傳感器和與所述壓力傳感器連接的控制器，所述控制器還與所述升降裝置連接。

進(jìn)一步地，所述控制器包括第一比較器電路、第二比較器電路、第三比較器電路和與門電路，所述壓力傳感器輸出端連接所述第一比較器電路的低端和所述第二比較器電路的高端，所述第一比較器電路的高端與吃水上限對應(yīng)電壓端連接，所述第二比較器電路的低端與所述吃水下限對應(yīng)電壓端連接，所述第一比較器電路的輸出端與所述第三比較器電路的高端連接，所述第二比較器電路的輸出端與所述第三比較器電路的低端連接；所述第一比較器電路的輸出端和所述第二比較器電路的輸出端與所述與門電路的輸入端連接，所述第三比較器電路的輸出端和所述與門電路的輸出端與所述升降裝置連接。

進(jìn)一步地，所述升降裝置包括液壓執(zhí)行結(jié)構(gòu)，所述與門電路的輸出端與液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鎖止控制端連接，所述第三比較器電路的輸出端與所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制端連接。

進(jìn)一步地，所述樁腿側(cè)面沿樁腿的高度方向上設(shè)置有多個鎖緊孔，所述升降裝置還包括第一液壓缸、第二液壓缸和第三液壓缸，所述第一液壓缸的主體和第二液壓缸的主體與所述平臺主體固定，所述第一液壓缸的伸縮桿與所述多個鎖緊孔配合，所述第二液壓缸的伸縮桿的伸縮方向與所述樁腿的高度方向一致，所述第二液壓缸的伸縮桿固定有所述第三液壓缸的主體，所述第三液壓缸的伸縮桿與所述多個鎖緊孔配合，所述第一液壓缸的伸縮桿和所述第二液壓缸的伸縮桿用于插入所述多個鎖緊孔或從所述多個鎖緊孔中脫離。

本實(shí)用新型中用于半浮態(tài)作業(yè)的海上自升式作業(yè)平臺能夠自動調(diào)節(jié)吃水，連接結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，裝置簡化。

附圖說明

通過參考附圖會更加清楚的理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型進(jìn)行任何限制，在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型一些實(shí)施例中的用于半浮態(tài)作業(yè)的海上自升式作業(yè)平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一些實(shí)施例中的用于半浮態(tài)作業(yè)的海上自升式作業(yè)平臺的控制器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型一些實(shí)施例中的用于半浮態(tài)作業(yè)的海上自升式作業(yè)平臺的升降裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型一些實(shí)施例中的用于半浮態(tài)作業(yè)的海上自升式作業(yè)平臺控制狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是，本實(shí)用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

在海上風(fēng)電場的建設(shè)中，自升式平臺主要擔(dān)負(fù)著高精度要求的起重任務(wù)。自升式平臺有4個長約60m的樁腿，工作的時候通過四個樁腿插入海床土層，將平臺支撐于水面以上，形成一個相對穩(wěn)定的工作平臺，完成高精度要求的吊裝施工。平臺每個樁腿上配有7m×8m的大型樁靴，用于增加土層的支持力，這種設(shè)計是為了適應(yīng)特殊的地質(zhì)條件。在各個施工環(huán)節(jié)中，平臺4個樁腿的對地壓力隨著吊機(jī)姿態(tài)和重物的位置變化而變化。某些工況下，樁腿壓力變化范圍較大，樁腿的最大壓力可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過靜置狀態(tài)下船舶各樁腿的平均壓力，要求自升式平臺每條樁腿所在土層能提供高過峰值的承載力，保證自升式平臺在整個施工過程中不會發(fā)生傾斜甚至傾覆。

然而，我國現(xiàn)已規(guī)劃或建設(shè)的海上風(fēng)電場的海域地質(zhì)條件普遍較差，如，東海大橋風(fēng)場海底覆蓋的淤泥層達(dá)到20m，不足以提供足夠的供平臺能夠完成各種工況施工的支持力，導(dǎo)致現(xiàn)有的自升式海洋施工平臺無法正常作業(yè)，極大的制約了自升式平臺在國內(nèi)沿海地區(qū)施工的區(qū)域適用性。為了解決這一矛盾，可選的解決方案有以下兩類：(1)改造平臺，增加樁靴面積；(2)增加樁腿長度；(3)改進(jìn)現(xiàn)有的施工工藝，提出新的施工方法。(1)方案中首先需要通過再設(shè)計來評估方案的可行性，還可能增加拔樁的難度，不僅需要耗費(fèi)大量的人力、物力，而且將浪費(fèi)大量的寶貴時間。(2)方案盡管增加了樁腿長度可以達(dá)到承載力更高的土層，但是會降低樁腿的垂向穩(wěn)定性，進(jìn)一步降低樁腿的支持力，船舶的使用性能和安全性會大打折扣。

自升式海上風(fēng)電作業(yè)平臺在一般工作狀態(tài)下，平臺離開水面，保證平臺處于相對海床靜止的狀態(tài)進(jìn)行施工。此時，平臺重量及環(huán)境載荷產(chǎn)生的附加彎矩完全由4個樁腿提供的支持力平衡。半浮態(tài)作業(yè)，則是通過降低自升式平臺至水面以下，保證一定平臺吃水同時借助海水浮力和樁腿支持力的一種降低樁腿載荷的一種施工方法。然而，讓平臺吃水借助海水浮力的同時，也會引入潮流、波浪所帶來的影響。浮力所帶來的樁腿壓力減少，和波浪潮流附加彎矩帶來的樁腿載荷增加使得控制穩(wěn)定性較困難。實(shí)踐中，需要保證作業(yè)平臺的吃水在吃水上限和吃水下限之間，保證作業(yè)平臺的作業(yè)安全。吃水上下限通過其它計算方法獲取，不在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例一

本實(shí)用新型為了保證在半浮態(tài)作業(yè)施工時，降低樁腿載荷，保證平臺穩(wěn)定性，自動調(diào)節(jié)吃水，如圖1所示，提出了一種可自動調(diào)節(jié)吃水的用于半浮態(tài)作業(yè)的海上自升式作業(yè)平臺100，包括平臺主體110、設(shè)置在所述平臺主體110上可相對所述平臺主體110升降的樁腿120、設(shè)置在所述平臺主體110上用于驅(qū)動所述樁腿120升降的升降裝置130；還包括設(shè)置在所述平臺主體110空載基線上的壓力傳感器140和與所述壓力傳感器140連接的控制器150，所述控制器150還與所述升降裝置130連接。所述樁腿120底部還連接有沉墊160，所述沉墊160作用到淤泥層中。所述控制器接收到壓力傳感器140讀取到的壓力信息與內(nèi)部存儲的信息采用現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行簡單比對即能知道所述作業(yè)平臺100相對于吃上上限和吃水下限的關(guān)系，從而通過控制升降裝置130使所述樁腿120實(shí)現(xiàn)升降控制吃水。本實(shí)用新型控制器的中運(yùn)用程序為現(xiàn)有的技術(shù)。同時本實(shí)用新型還提供了一種更加簡化的控制器結(jié)構(gòu)，由硬件電路組成，從而保證了作業(yè)平臺100工作的可靠性。

具體地，如圖2所示，所述控制器150包括第一比較器電路151、第二比較器電路152、第三比較器電路153和與門電路154，所述壓力傳感器140輸出端連接所述第一比較器電路151的低端和所述第二比較器電路152的高端，所述第一比較器電路151的高端與吃水上限對應(yīng)電壓端連接，所述第二比較器電路152的低端與所述吃水下限對應(yīng)電壓端連接，所述第一比較器電路151的輸出端與所述第三比較器電路153的高端連接，所述第二比較器電路152的輸出端與所述第三比較器電路153的低端連接；所述第一比較器電路151的輸出端和所述第二比較器電路152的輸出端與所述與門電路154的輸入端連接，所述第三比較器電路153的輸出端和所述與門電路154的輸出端與所述升降裝置130連接。所述壓力傳感器140傳輸模擬信號到比較器電路(151、152)，高端輸入電壓大于低端輸入電壓時，比較器輸出高電平“1”，反之輸出低電平“0”，所述與門電路，輸入中有低電平時，輸出為底電平0，只有都為高電平時，輸出才為高電平“1”。吃水越大所述壓力傳感器140輸出的電壓越大，反之越小，所述壓力傳感器140輸出的電壓在吃水上限對應(yīng)的電壓與吃水下限對應(yīng)的電壓之間時，所述與門電路輸出高電平“1”，所述第三比較器電路153輸出狀態(tài)被忽略，即不論輸出為高電平還是低電平，所述控制器150都不會控制升降裝置工作，具體地，其連接到升降裝置130中的液壓執(zhí)行結(jié)構(gòu)的鎖止控制端；當(dāng)所述壓力傳感器140輸出的電壓小于吃水下限對應(yīng)電壓時，所述與門電路154輸出低電平“0”，所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)不被鎖止，同時第三比較器電路153輸出為高電平“1”，這時，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動作，增大吃水；當(dāng)所述壓力傳感器140輸出的電壓大于吃水上限對應(yīng)電壓時，所述與門電路154輸出低電平“0”，所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)不被鎖止，同時第三比較器電路153輸出為低電平“0”，這時，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動作，減小吃水；具體地，所述第三比較器電路153的輸出端與所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制端連接。

所述吃水下限對應(yīng)電壓端、吃水上限對應(yīng)電壓端，具體可為可調(diào)電壓源，具體可通過可調(diào)變阻器組成的分壓電路實(shí)現(xiàn)。

如圖3所示，本實(shí)用新型中的所述樁腿120側(cè)面沿樁腿120的高度方向上設(shè)置有多個鎖緊孔121，鎖緊孔121為徑向孔，所述升降裝置130還包括第一液壓缸131、第二液壓缸132和第三液壓缸133，所述第一液壓缸131的主體和第二液壓缸132的主體與所述平臺主體110固定，所述第一液壓缸131的伸縮桿與所述多個鎖緊孔121配合，所述第二液壓缸132的伸縮桿的伸縮方向與所述樁腿120的高度方向一致，所述第二液壓缸132的伸縮桿固定有所述第三液壓缸133的主體，所述第三液壓缸133的伸縮桿與所述多個鎖緊孔121配合，所述第一液壓缸131的伸縮桿和所述第二液壓缸132的伸縮桿用于插入所述多個鎖緊孔121或從所述多個鎖緊孔121中脫離。

第一液壓缸131、第二液壓缸132和第三液壓缸133用以完成插銷爬桿動作，使平臺作升降運(yùn)動。樁腿120進(jìn)行升降的原理是，第一液壓缸131的活塞桿(即伸縮桿)自樁腿120鎖緊孔121中退出(松開)，第三液壓缸133的活塞桿進(jìn)入樁腿鎖緊孔121中(鎖緊)，第二液壓缸132的活塞桿帶動樁腿下行，增加吃水，然后第一液壓缸131鎖緊，第三液壓缸133松開，第二液壓缸132的活塞復(fù)位。反之，可使平臺主體110沿樁腿120上升，減小吃水，到達(dá)一定的高度后，第一液壓缸131和第三液壓缸133同時鎖緊。

本實(shí)用新型的自升式海上風(fēng)電作業(yè)平臺結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，易于實(shí)現(xiàn)與推廣。能夠自動調(diào)節(jié)吃水。如圖4所示，能夠使得平臺的吃水保持在吃水上限和吃水下限之間。保證半浮態(tài)作業(yè)的安全。

在本實(shí)用新型中，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術(shù)語“多個”指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。