自升式平台船支撑桩腿上拔水力减阻系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海上风电设备领域，特别是涉及一种用于自升式风电安装船的自升式平台船支撑粧腿上拔水力减阻系统。
【背景技术】
[0002]风能是地球表面大量空气流动所产生的动能，其作为近年来最有商业潜力、最具活力的可再生能源，得到了各国家的大力开发和利用。我国风能储量巨大，约16亿千瓦，其中，海上可开发和利用的风能储量约为7.5亿千瓦，因此，开发海上风电将成为我国沿海地区风电发展的趋势。海上风电开发设备主要包括海上风力发电机组、以及用于运输和吊装海上风力发电机组的自升式风电安装船，自升式风电安装船主要包括船体、多条粧腿和设在每条粧腿底部的粧靴。作业时，自升式风电安装船航行至作业目的地，通过控制装置驱动粧腿垂直下移，直至粧靴和部分粧腿插入海底的淤泥内，从而把船体顶离海面来进行施工作业。当需要变换施工位置时，则需先进行拔粧作业，再通过自升式风电安装船的航行重新调整施工位置，之后再重新使船顶离海面进行施工作业。
[0003]目前现有的拔粧力计算模式，粧腿沉入淤泥内20-30米时，且拔粧时遇到的阻力主要包括:淤泥对粧靴下底面的真空吸附力、粧靴上方及拔粧扩散角范围内淤泥重量、粧靴及粧腿侧面的摩擦阻力等。另外，目前所计算所需的上拔力通常小于机械设备的能力，但还是经常会出现粧腿拔不上来的现象，其意味着通过目前的拔粧力计算模式所计算的拔粧力要比实际所需的拔粧力小很多。通过研宄发现，目前的拔粧力计算模式中，占抗拔力比重较大的两项是粧靴上覆土的土重和粧靴以上周围土体的抗剪强度，粧靴上覆土土重的计算方式普遍采用的是上覆土的浮容重乘以上覆土的体积，以下通过两个简单的模型来分析比对目前拔粧力计算模式的合理性与否。
[0004]如图1所示，图1a和图1b的模型均包括盛满水的圆筒、以及两个直径略小于圆筒且位于圆筒中的橡皮活塞，图1a中，橡皮活塞的底部有水，图1b中，橡皮活塞的底部与圆筒的底部紧贴不透水。在两个橡皮活塞的中心系一根线并往上提橡皮活塞，并分别计算上拔力Fl和F2。对于图1a模型，橡皮活塞的上拔力Fl为橡皮活塞的浮容重；对于图1b模型，计算橡皮活塞的上拔力F2则有很大的不同，根据物理学的基本概念可知:浮力是由物体上下表面的压力差造成的，对于图1b模型，由于橡皮活塞底部不透水，故所需的上拔力F2不仅要克服橡皮活塞的重量，还要克服作用在橡皮活塞上表面上的压力，该压力为大气压力和水压力的总和。由此可见，图1b模型中橡皮活塞所需的上拔力F2远远大于图1a模型中橡皮活塞所需的上拔力Fl。
[0005]通过上述内容可知:目前拔粧时拔粧力计算模式非常不合理，主要问题为:1、采用浮容重代替饱和容重来计算上覆土压力；2、忽略了土体表面以上的水压力，从而造成计算结果比实际所需的上拔力小很多，进而影响拔粧的顺利进行。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种有效减少拔粧时所需上拔力的自升式平台船支撑粧腿上拔水力减阻系统。
[0007]为实现上述目的，本发明提供一种自升式平台船支撑粧腿上拔水力减阻系统，包括船体、呈管状的粧腿和固设在粧腿下端的粧靴，所述粧腿包括插入海水中的粧腿上段部以及插入淤泥中的粧腿下段部，所述粧腿下段部的管壁上设有多组上下分布的第一喷头组，每组第一喷头组均包括多个沿粧腿下段部周向分布的第一喷头，所述第一喷头的喷嘴置于粧腿下段部外；所述粧靴的上靴壁、侧靴壁和下靴壁上均设有第二喷头组，每组第二喷头组均包括多个第二喷头，所述第二喷头的喷嘴置于粧靴外；多个第一喷头和多个第二喷头均通过高压水管与安装在船体上的高压水泵相连接，当多个第一喷头和多个第二喷头开启后，所述粧腿下段部的外周和粧靴的外周形成一与海水相连通的水通道。
[0008]进一步地，每个第一喷头的喷嘴处均设有一与粧腿下段部的外表面固定连接的喷头保护盖，每个第二喷头的喷嘴处均设有一与粧靴的外表面固定连接的喷头保护盖；所述喷头保护盖与粧腿下段部之间、喷头保护盖与粧靴之间均形成有一通腔，且喷头保护盖上开设有多个与通腔相连通的通孔。
[0009]优选地，所述喷头保护盖为一朝远离第一喷头或远离第二喷头的方向弯曲的弧形板。
[0010]进一步地，所述第一喷头的端部、第二喷头的端部均设有第一法兰部，所述高压水管的端部均设有第二法兰部，所述第一法兰部与第二法兰部通过螺栓固定连接。
[0011]优选地，所述高压水管包括位于粧靴内的软管和位于粧腿内的硬管，所述软管的端部设有第三法兰部，硬管的端部设有第四法兰部，所述第三法兰部与第四法兰部通过螺栓固定连接。
[0012]如上所述，本发明涉及的自升式平台船支撑粧腿上拔水力减阻系统，具有以下有益效果:
[0013]该自升式平台船支撑粧腿上拔水力减阻系统在粧腿下段部和粧靴内设置多个第一喷头和第二喷头，在拔粧时，开启多个第一喷头和第二喷头后，在粧腿下段部的外周和粧靴的外周形成一与海水相连通的水通道，以消除粧靴底面和淤泥之间的真空吸附力，让粧靴底面承受压力，把上部土重变成浮容重状态，同时还减少了淤泥与粧靴下段部之间、淤泥与粧靴的上靴壁和侧靴壁之间的摩擦力，从而大大减少拔粧时所需的拔粧力，减阻效果好，最终保证拔粧的顺利进行。另外，该自升式平台船支撑粧腿上拔水力减阻系统结构简单、易于操作、成本低。
【附图说明】
[0014]图1为用于比对目前拔粧力计算模式是否合理的模型图。
[0015]图2为本发明的结构示意图。
[0016]图3为图2的剖视图。
[0017]图4为图3的A圈放大图。
[0018]图5为本发明中喷头保护盖与粧腿下段部或粧靴之间的连接结构图。
[0019]图6为图2的俯视图。
[0020]元件标号说明
[0021]I粧腿上段部
[0022]2粧腿下段部
[0023]3粧靴
[0024]31上靴壁
[0025]32侧靴壁
[0026]33下靴壁
[0027]4第一喷头
[0028]5第二喷头
[0029]51第一法兰部
[0030]6高压水管
[0031]61第二法兰部
[0032]62第三法兰部
[0033]7水通道
[0034]8喷头保护盖
[0035]81通腔
[0036]82通孔
【具体实施方式】
[0037]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0038]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0039]本发明提供一种用于自升式风电安装船的自升式平台船支撑粧腿上拔水力减阻系统，包括船体、呈管状的粧腿和固设在粧腿下端的粧靴3。如图2至图4所示，所述粧腿包括插入海水中的粧腿上段部I以及插入淤泥中的粧腿下段部2，所述粧腿下段部2的管壁上设有多组上下分布、且位于粧腿下段部2内的第一喷头组，每组第一喷头组均包括多个沿粧腿下段部2周向分布的第一喷头4，所述第一喷头4的喷嘴置于粧腿下段部2外；所述粧靴3的上靴壁31、侧靴壁32和下靴壁33上均设有位于粧靴3内的第二喷头组，每组第二喷头组均包括多个第二喷头5，所述第二喷头5的喷嘴置于粧靴3外；多个第一喷头4和多个第二喷头5均通过高压水管6与安装在船体上的高压水泵相连接，当多个第一喷头4和多个第二喷头5开启后，所述粧腿下段部2的外周和粧靴3的外周形成一与海水相连通的水通道7。
[0040]该自升式平台船支撑粧腿上拔水力减阻系统在粧腿下段部2和粧靴3内设置多个第一喷头4和第二喷头5，在拔粧时，开启多个第一喷头4和第二喷头5后，高压水泵中的高压水由高压水管6输送至第一喷头4处、并由第一喷头4的喷嘴向粧腿下段部2的外周喷射，以清除附着在粧腿下段部2外周的淤泥；高压水泵中的高压水由高压水管6输送至第二喷头5处、并由第二喷头5的喷嘴向粧靴3的外周喷射，以清除附着在粧靴3外周的淤泥；待第一喷头4和第二喷头5全部开启后，在粧腿下段部2的外周和粧靴3的外周会形成一与海水相连通的水通道7。通过所形成的水通道7连通了位于粧腿下段部2上方的海水与粧靴3底面，从而消除了粧靴3底面和淤泥之间的真空吸附力，让粧靴3底面承受压力，同时还减少了淤泥与粧腿下段部2之间、淤泥与粧靴3的上靴壁31和侧靴壁32之间的摩擦力，进而大大减少拔粧时所需的拔粧力，减阻效果好，最终保