一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础的制作方法

1.本发明涉及海上风电场浮式设施的技术领域，尤其是指一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础。


背景技术：

2.筒形基础概念设计于20世纪60年代提出，80年代初开始应用于实际工程，并得到快速发展。目前已广泛应用于海洋石油工程，并逐渐应用于海上风电工程，筒形基础除用作固定式设施的基础外，也可作为漂浮式设施的系泊基础，且应用从半潜式平台、张力腿平台、spar平台、fpso等传统油气行业设施逐渐扩展至海上风电行业设施。
3.目前沿岸海域普遍呈现出水深较浅、淤泥层厚或者表层为砂、基岩埋藏浅以及土体承载力弱的特征。水深较浅意味着浮式设施的极端系泊力将会很大，这将导致系泊筒形基础的结构尺寸也相应增大；基岩埋藏浅意味着筒形基础的设计结构高度受限；淤泥层厚和土体承载力弱意味着在筒形基础结构高度受限的条件下，需要将直径做大；表层为砂的土体意味着筒形基础贯入困难，施工难度大；以上种种自然环境条件都导致传统的筒形基础应用的成本上升，经济性受到挑战。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于为解决现有技术中的不足，提供了一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，提出一种带有重锤机构的筒形基础，该重锤机构的存在可以降低筒形基础所受的极端系泊力，从而减少筒形基础的结构尺寸，同时该重锤机构可以辅助安装贯入，从而降低施工难度，最终整体降低筒形基础的成本，扩大筒形基础作为浅海浮式设施系泊基础的应用范围。
5.本发明通过下述技术方案实现：一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，包括筒形基础机构，所述筒形基础机构打入海底土体中，且其顶部位于海底土体的表面处，还包括门架机构和重锤机构；所述门架机构安装在筒形基础机构的顶部，所述重锤机构的锤头端设有能够通过系泊缆与浮体连接的耳板，所述重锤机构的锤柄端可转动式安装在门架机构中，重锤机构能够绕门架机构转动以缓冲系泊缆的极端系泊力。
6.进一步，所述门架机构包括支柱、轴、重锤限位板和耐磨轴套，所述支柱有两根竖直安装在筒形基础机构的顶部，所述轴的两端分别与两根支柱的顶部连接，能够与重锤机构的锤柄端进行轴套配合，所述重锤限位板有两片间隔预设距离设置在轴上，用于对重锤机构的锤柄端进行限位，所述耐磨轴套设置在轴与重锤机构的锤柄端之间的配合间隙中，用于降低轴与重锤机构的运动磨损。
7.进一步，所述重锤机构包括锤头、锤柄和配重物，所述锤柄的一端与锤头垂直连接，其另一端设有供门架机构的轴穿过的配合圆筒，所述锤头为中空的壳体结构，所述锤头的内部设有加强筋，所述锤头的表面开有用于灌入配重物的开口，所述开口上设有能够覆盖开口的水密舱盖，所述配重物填充在锤头的内部。
8.进一步，所述筒形基础机构为吸力式筒形基础。
9.进一步，所述耐磨轴套为自润滑轴套或耐磨聚氨酯轴套。
10.进一步，所述配合圆筒为钢制配合圆筒。
11.本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
12.1、本发明与传统筒形基础相比，降低了筒形基础结构的受力，进而降低了所述筒形基础机构的结构尺寸、工程量与成本；
13.2、耳板与系泊缆的系泊连接点位于海底土体表面的一定高度以上，适用于使用各种纤维系泊缆，从而避免常见的缆绳与泥面接触磨损而发生的破断；
14.3、依靠重锤机构的自身重力、缓冲吸能效用，再配合适应的系泊缆设计及运动受力角度，使筒形基础机构受到的上拔力在同等条件下小于传统的筒形基础，这意味着将降低筒形基础机构入泥深度的要求，对于极浅覆盖层的地质条件有较好的适应性；
15.4、重锤机构能够在本发明在海上安装阶段提供一定的附加重力，利于形成较深的初始入泥，降低安装贯入施工的贯入难度。
附图说明
16.图1为本发明与浮体连接的结构示意图。
17.图2为本发明的结构侧视图。
18.图3为重锤机构的结构侧视图。
19.图4为重锤机构的结构正视图。
20.图5为门架机构的结构示意图。
21.图6为耐磨轴套的安装示意图。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
23.参见图1至图6所示，为本实施例所提供的适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，包括筒形基础机构1，所述筒形基础机构1打入海底土体中，且其顶部位于海底土体的表面4处，还包括门架机构2和重锤机构3；所述门架机构2安装在筒形基础机构1的顶部，所述重锤机构3的锤头端设有能够通过系泊缆5与位于水面7处的浮体6连接的耳板3-3，所述重锤机构3的锤柄端可转动式安装在门架机构2中，重锤机构3能够绕门架机构2转动以缓冲系泊缆5的极端系泊力。
24.其中，所述筒形基础机构1为吸力式筒形基础，即为下表面敞开、上有顶板的中空筒形结构，由钢板焊接制成，筒形基础机构的构造与传统筒形基础类似，但相较于传统用于系泊的筒形基础而言，本发明的长度能够做得较短。
25.所述浮体6漂浮于所述水面7处，所述浮体6可以是油气行业浮式平台、船舶、浮式养殖设施或漂浮式风机基础或其它新型浮式设施，对浮体大小不作限定；所述系泊缆5可以是锚链、纤维缆、系泊链、钢丝绳或以上的混合组成缆，且相较传统悬链线设计更短，无需考虑拖底段，在浅海区域，采用张紧类纤维缆效果更理想。
26.所述门架机构2包括支柱2-1、轴2-2、重锤限位板2-3和耐磨轴套2-4，所述支柱2-1有两根竖直安装在筒形基础机构1的顶部，所述轴2-2的两端分别与两根支柱2-1的顶部连
接，能够与重锤机构3的锤柄端进行轴套配合，所述重锤限位板2-3有两片间隔预设距离设置在轴2-2上，用于对重锤机构3的锤柄端进行限位，所述耐磨轴套2-4设置在轴2-2与重锤机构3的锤柄端之间的配合间隙中，用于降低轴2-2与重锤机构3的运动磨损，所述耐磨轴套2-4可以是自润滑轴套、耐磨聚氨酯等其它耐磨材料。
27.所述重锤机构3包括锤头3-1、锤柄3-2和配重物3-4，所述锤柄3-2的一端与锤头3-1垂直连接，其另一端设有供门架机构的轴2-2穿过的钢制配合圆筒，所述锤头3-1为中空的壳体结构，所述锤头3-1的内部设有加强筋，所述锤头3-1的表面开有用于灌入配重物的开口，所述开口上设有能够覆盖开口的水密舱盖，所述配重物3-4填充在锤头3-1的内部，所述配重物3-4可以是废铁渣或其它具备经济性的重物，可灵活选择在海上安装施工前灌注或者在所述筒形基础结构1贯入完成后再灌注。
28.重锤机构3在承受系泊缆5的极端系泊力时，将朝向浮体6方向绕轴2-2转动，重锤机构3作为系泊运动的缓冲系统重物，起到缓冲吸能作用，且改变筒形基础机构1的受力角度，以实现降低整体系统的极端系泊力，进而降低筒形基础机构1的受力要求；同时所述重锤机构3的存在可在筒形基础机构1海上安装阶段提供一定的附加重力，利于形成较深的初始入泥，降低安装贯入施工的贯入难度。
29.以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。


技术特征：
1.一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，包括筒形基础机构，所述筒形基础机构打入海底土体中，且其顶部位于海底土体的表面处，其特征在于：还包括门架机构和重锤机构；所述门架机构安装在筒形基础机构的顶部，所述重锤机构的锤头端设有能够通过系泊缆与浮体连接的耳板，所述重锤机构的锤柄端可转动式安装在门架机构中，重锤机构能够绕门架机构转动以缓冲系泊缆的极端系泊力。2.根据权利要求1所述的一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，其特征在于：所述门架机构包括支柱、轴、重锤限位板和耐磨轴套，所述支柱有两根竖直安装在筒形基础机构的顶部，所述轴的两端分别与两根支柱的顶部连接，能够与重锤机构的锤柄端进行轴套配合，所述重锤限位板有两片间隔预设距离设置在轴上，用于对重锤机构的锤柄端进行限位，所述耐磨轴套设置在轴与重锤机构的锤柄端之间的配合间隙中，用于降低轴与重锤机构的运动磨损。3.根据权利要求1所述的一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，其特征在于：所述重锤机构包括锤头、锤柄和配重物，所述锤柄的一端与锤头垂直连接，其另一端设有供门架机构的轴穿过的配合圆筒，所述锤头为中空的壳体结构，所述锤头的内部设有加强筋，所述锤头的表面开有用于灌入配重物的开口，所述开口上设有能够覆盖开口的水密舱盖，所述配重物填充在锤头的内部。4.根据权利要求1所述的一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，其特征在于：所述筒形基础机构为吸力式筒形基础。5.根据权利要求2所述的一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，其特征在于：所述耐磨轴套为自润滑轴套或耐磨聚氨酯轴套。6.根据权利要求3所述的一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，其特征在于：所述配合圆筒为钢制配合圆筒。

技术总结
本发明公开了一种适用于浅海的重锤式系泊筒形基础，包括筒形基础机构，所述筒形基础机构打入海底土体中，且其顶部位于海底土体的表面处，还包括门架机构和重锤机构；所述门架机构安装在筒形基础机构的顶部，所述重锤机构的锤头端设有能够通过系泊缆与浮体连接的耳板，所述重锤机构的锤柄端可转动式安装在门架机构中，重锤机构能够绕门架机构转动以缓冲系泊缆的极端系泊力；本发明依靠重锤机构的自身重力、缓冲吸能效用，使筒形基础机构受到的上拔力在同等条件下小于传统的筒形基础，降低筒形基础机构入泥深度的要求，对于极浅覆盖层的地质条件有较好的适应性，降低了筒形基础机构的结构尺寸、工程量与成本。工程量与成本。工程量与成本。


技术研发人员：黄云龙 杨明川 王超 张瑞 邹荔兵
受保护的技术使用者：明阳智慧能源集团股份公司
技术研发日：2022.08.15
技术公布日：2022/12/1