專利名稱：供在離岸風(fēng)力農(nóng)場工業(yè)中使用的支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于支撐離岸風(fēng)力渦輪機(jī)或類似設(shè)備的結(jié)構(gòu)。更具體而言，本發(fā)明涉 及供在岸上風(fēng)力農(nóng)場工業(yè)中使用的支撐結(jié)構(gòu)，包括用于安裝在水體下面的海床上的底座和 連接到該底座并從該底座向上延伸并能夠支撐至少設(shè)備單元的塔架；本發(fā)明還涉及制造所 述支撐結(jié)構(gòu)的方法和安裝所述支撐結(jié)構(gòu)的方法。
背景技術(shù)：
日益增加的可再生能源的開發(fā)需求增加了對于風(fēng)力條件比在岸上更加有利且環(huán) 境影響小得多的離岸風(fēng)力發(fā)電的需求。對能夠以在海平面之上顯著高度支撐重型風(fēng)力渦輪 機(jī)的結(jié)構(gòu)的需要日益增加。所述支撐結(jié)構(gòu)由借助于底座直接地被固定于海床的軸/塔架組 成，或者所述結(jié)構(gòu)被制成為漂浮并借助于系泊索具連接到海床。本發(fā)明涉及前一種類型，即 固定支撐結(jié)構(gòu)。一般而言，用于實(shí)踐中應(yīng)用的、計(jì)劃供應(yīng)用的、專利的以及在可公開獲得的來源中 描述的風(fēng)力渦輪機(jī)的典型固定支撐結(jié)構(gòu)的特征在于以下
1.需要安裝，其中將塔架原地部署在預(yù)先安裝的底座上。2.底座被打入樁或鉆孔樁固定于海床。使用重力而不是樁來將結(jié)構(gòu)固定于海床的現(xiàn)有解決方案由于其與其重量、安裝點(diǎn) 處的水深以及在裝船位置處和沿著傳送路線的水深有關(guān)的相當(dāng)大的應(yīng)用限制而為人所知。EP 1429024公開了一種用于離岸風(fēng)力渦輪機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)，包括由經(jīng)受張力和壓力 載荷并被嵌入海床中的多個柱支撐的沉箱。所選柱被相對于豎直方向以傾斜角打樁。所述 沉箱被支撐在水表面以下，但是在海床之上。WO 03/080939公開了一種用于安裝在海床上的用于風(fēng)力渦輪機(jī)塔架等的底座結(jié) 構(gòu)?？梢允褂么蛦为?dú)(且可移除)的浮力裝置將底座結(jié)構(gòu)操作至其離岸位置。這些浮力元 件必須相當(dāng)大以便保持穩(wěn)定性。當(dāng)處于適當(dāng)位置時，所述結(jié)構(gòu)下降至海床，并使用泵送機(jī)制 來使結(jié)構(gòu)的下部(例如裙板(skirt))下沉至海床。當(dāng)?shù)鬃Y(jié)構(gòu)已被錨定(或打樁)在海床上 的適當(dāng)位置時，其能夠支撐風(fēng)力渦輪機(jī)塔架。通過它們的本質(zhì)，以上解決方案趨向于產(chǎn)生高的總資本投資成本，即用于制造、裝 船、運(yùn)輸和安裝的總成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供了一種供在離岸風(fēng)力農(nóng)場工業(yè)中使用的支撐結(jié)構(gòu)，包括用于安裝在水 體下面的海床上的底座和被連接到該底座并從該底座向上延伸且能夠支撐至少設(shè)備單元 的塔架，其特征在于所述底座包括底部平板元件和從該底部平板元件向上延伸的壁，從而 限定用于保持壓載(ballast)并用于在拖開和安裝期間提供浮力的第一腔體。所述塔架優(yōu)選地經(jīng)由塔架下部被附接到所述底部平板元件而連接到所述底座并 且經(jīng)由被連接到至少頂壁部分的固定元件而連接到所述底座。
優(yōu)選地，所述底座包括從所述底部平板向下延伸的圓周裙板，從而在所述底座下 面限定至少一個隔室。優(yōu)選地，所述至少一個隔室借助于裙板被再分成隔室，所述裙板從所 述底部平板向下延伸并優(yōu)選地從所述底部平板的中心部分徑向地延伸至所述圓周裙板的 各自區(qū)域。在一個實(shí)施例中，所述底座包括在所述頂壁與所述塔架之間延伸從而封閉第一腔 體的頂蓋結(jié)構(gòu)。在一個實(shí)施例中，所述頂蓋結(jié)構(gòu)包括外殼和內(nèi)殼，所述外殼和內(nèi)殼在其之間 限定至少一個第二腔體，所述內(nèi)殼面對所述第一腔體。所述第二腔體優(yōu)選地填充有諸如混 凝土的材料。在另一實(shí)施例中，所述頂蓋結(jié)構(gòu)通過在常規(guī)模板中的混凝土澆鑄形成，或者由 單殼金屬板形成。在一個實(shí)施例中，所述底部平板元件和所述壁包括外殼和內(nèi)殼，所述外殼和內(nèi)殼 在其之間限定至少一個第二腔體，所述內(nèi)殼面對所述第一腔體。所述第二腔體優(yōu)選地填充 有諸如混凝土的材料。在另一實(shí)施例中，所述頂壁通過滑模式澆鑄或由單殼金屬板來形成。在一個實(shí)施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)包括被可釋放地且可滑動地連接到所述底座的浮 力穩(wěn)定設(shè)備，由此，在拖曳期間以及在所述頂蓋結(jié)構(gòu)被從水面上的位置運(yùn)動至部分或完全 淹沒狀態(tài)的安裝期間，該結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得以保持。優(yōu)選地，所述浮力穩(wěn)定設(shè)備包括凹陷部 分，該凹陷部分具有用于與底座上的凸緣相配合的上端和下端止動部，由此，由所述上端和 下端止動部來限制浮力穩(wěn)定設(shè)備可滑動運(yùn)動。并且，所述浮力穩(wěn)定設(shè)備優(yōu)選地包括至少一 個內(nèi)部腔體，用于諸如水的壓艙流體的選擇性添加和提取。還提供了一種制造本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)的方法，包括提供具有至岸上制造現(xiàn)場 (site)的向下延伸裙板的底部平板，其特征在于步驟
a)使圓周底壁從所述底部平板延伸以形成底座下部分，所述底壁具有根據(jù)對成品支撐 結(jié)構(gòu)的浮力要求而確定尺寸的豎直延伸部分；
b)將所述下部分放置在水體上的漂浮位置上；
c)使頂壁延伸；以及
d)通過將所述塔架的下部分附接到所述底部平板元件并通過將所述塔架的一部分經(jīng) 由固定元件連接到所述底座的至少頂壁部分來將所述塔架連接到所述底座。在本發(fā)明的方法的一個實(shí)施例中，頂蓋結(jié)構(gòu)在所述頂壁與所述塔架之間延伸，從 而封閉第一腔體。還提供了一種安裝本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于步驟在漂浮狀態(tài)下將 所述結(jié)構(gòu)拖曳至安裝位置，并通過向第一腔體中填充壓載直至所述結(jié)構(gòu)被安裝在海床上來 使該結(jié)構(gòu)從漂浮狀態(tài)轉(zhuǎn)移至安裝狀態(tài)。如果認(rèn)為是必要的，所述安裝方法包括通過向由底部平板元件下面的裙板限定的 隔室中的所選的一些中注入灌漿材料來使所述底座運(yùn)動至基本水平狀態(tài)。本發(fā)明通過使用不同材料類型來引入許多參數(shù)和結(jié)構(gòu)相容性，所述不同材料類型 可用于最優(yōu)化對離岸風(fēng)力農(nóng)場的準(zhǔn)備就緒支撐結(jié)構(gòu)的供應(yīng)。實(shí)現(xiàn)了以下有利方面
1.可以在制造現(xiàn)場處而不是在離岸安裝現(xiàn)場處較大程度地完工并進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)工作， 允許將塔架集成到所述底座、纜線工程(cabling work)等；
2.更寬的材料選擇和結(jié)構(gòu)尺寸范圍；
3.消除了或顯著地減少了到駁船和船舶的甲板上的現(xiàn)場的運(yùn)輸；
54.拖開期間不需要單獨(dú)浮力元件；
5.通過添加壓載而不是通過提升來進(jìn)行到適當(dāng)位置的部署(從運(yùn)輸位置轉(zhuǎn)移到操作 位置)；
6.不需要打樁或到海床的其它形式的“固定”；
7.可以容易地實(shí)現(xiàn)用于移除的設(shè)計(jì)和舾裝(outfitting)；
8.避免了對大型離岸吊車的需要。除降低總成本之外，本發(fā)明通過以下各項(xiàng)解決了與已知解決方案相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)
1.使得能夠從允許淺吃水船舶操作的制造現(xiàn)場遞送支撐體，由此加寬了制造現(xiàn)場的 選擇范圍；
2.減少對專用船舶的需要；
3.允許在拖曳到安裝位置之前將上層結(jié)構(gòu)(塔架、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等)裝配到岸上的底座 結(jié)構(gòu)；
4.允許安裝在海床上之后對底座結(jié)構(gòu)進(jìn)行找平，以防止已安裝支撐體的不可預(yù)測傾
斜；
5.減少或消除直接作用于塔架上的流體動力學(xué)載荷；
6.對重冰載荷的阻力。


參考附圖，通過作為非限制性示例給出的實(shí)施例的優(yōu)選形式的以下說明，將清楚 本發(fā)明的這些及其它特性，在附圖中
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，示出了本發(fā)明的原理，其中底座的一部 分伸出水表面之上；
圖2是沿著圖3中的剖面線A-A的圖1所示結(jié)構(gòu)的下部分的截面； 圖3是沿著圖2中的剖面線B-B的截面；
圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，示出了本發(fā)明的原理，其中底座的一部 分在水表面之下；
圖5是沿著類似于圖3剖面線A-A的剖面線的圖4所示結(jié)構(gòu)的下部分的截面； 圖6是放置在岸上的沿著類似于圖3剖面線A-A的剖面線的底座結(jié)構(gòu)的下部分的截
圖7是底座結(jié)構(gòu)的下部分的切開圖，示出了主載荷支承板元件的組成； 圖8是被從岸上提升的圖6所示底座結(jié)構(gòu)的下部分的側(cè)視圖； 圖9是漂浮在水上的圖6所示底座結(jié)構(gòu)的下部分的側(cè)視圖； 圖10示出處于水上漂浮狀態(tài)并部分地填充有壓載的圖5所示的實(shí)施例； 圖11至圖13示出支撐結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸和安裝的主要操作；
圖14是圖15中的直通線C-C處的水平截面，并示出裝配有可再使用漂浮穩(wěn)定設(shè)備的 本發(fā)明的第二實(shí)施例；
圖15是沿著圖14中的剖面線A-A的圖4所示結(jié)構(gòu)的下部分的截面，其漂浮在水中并 裝配有可再使用漂浮穩(wěn)定設(shè)備；
圖16示出與圖14中的相同的結(jié)構(gòu)和漂浮穩(wěn)定設(shè)備，但是其中，所示漂浮穩(wěn)定設(shè)備處于在例如附接到漂浮支撐結(jié)構(gòu)之前從該結(jié)構(gòu)被拆卸的狀態(tài)；
圖17示出降低至海床期間的與圖15中相同的結(jié)構(gòu)和漂浮穩(wěn)定設(shè)備的豎直截面；以及 圖18示出與圖15和圖17中相同的結(jié)構(gòu)和漂浮穩(wěn)定設(shè)備，其中，該結(jié)構(gòu)已被部署到海 床上，并且漂浮穩(wěn)定設(shè)備已被淹沒以便從該結(jié)構(gòu)拆卸并進(jìn)一步收回。
具體實(shí)施例方式圖1是支撐結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的側(cè)視圖，一般用附圖標(biāo)記1來表示并在下文中稱 為“結(jié)構(gòu)”。包括塔架7和底座4的支撐結(jié)構(gòu)1被示為放置在水體2中并經(jīng)由底座4?？吭?海床3上。支撐結(jié)構(gòu)支撐具有轉(zhuǎn)子葉片6a-c的渦輪機(jī)5。渦輪機(jī)被安裝在塔架7的頂部 上，塔架7借助于固定結(jié)構(gòu)8被底座4支撐并固定于底座4。在本實(shí)施例中，底座4伸出到 水平面9之上，這是用于淺水中的現(xiàn)場的典型布置。底座4包括底部平板14 (參見圖2)和 從底部平板向上延伸的壁。由于稍后將變得明顯的原因，當(dāng)描述制造過程時，如圖1所指示 的，底座壁被方便地表示為“底壁23”和“頂壁M”。雖然不是強(qiáng)制性的，但有利的是為底座4提供圓形形狀，其能夠在制造、運(yùn)輸和操 作期間的各種階段中高效地抵抗環(huán)境載荷；通常為流體靜力學(xué)水壓、波浪載荷以及一些情 況下的冰載荷。塔架7借助于多支腿結(jié)構(gòu)8被固定于底座。圖2是沿著如圖3所示的兩個豎直平面A-A的底座4的豎直截面。多支腿固定結(jié) 構(gòu)8將塔架7固定于底座4并且包括上支柱10、豎直柱11以及如果必要的話包括下支柱 12。塔架7的下部分13可以被嵌入底座的底部平板14中，以便促進(jìn)剪切載荷從塔架7傳 遞到底座中。底座4內(nèi)的空間15用來通過被充氣或在一定程度上填充水或固體壓載或水 與固體壓載的組合來控制該結(jié)構(gòu)在制造、運(yùn)輸?shù)綄?shí)地以及安裝期間的浮力和重心。圖3是通過在結(jié)構(gòu)已被安裝時嵌入土壤中的底座的一部分的沿著圖2中的剖面線 B-B的水平截面。徑向裙板16將外(圓形)裙板18內(nèi)的受限空間劃分成許多隔室17。作為 示例，圖3示出被徑向裙板16a_c劃分的三個此類隔室17a_c。該裙板通過將外部載荷傳 遞至更深的土壤層來改善底座的載荷支承容量，并且外裙板防止來自沿著外圍的可能的海 床沖刷的劣化影響。在將裙板嵌入海床時，漿料或類似物質(zhì)被填充到隔室17a_c中，以避免 在底座的底部與海床之間俘獲充有水的凹穴?？梢岳霉酀{來確保底座4被(水平地)找 平，并從而通過控制灌漿壓力并因此控制單獨(dú)隔室17a_c中加入的漿料體積來確保塔架的 豎直性。如圖3所示將基座(base)劃分成三個單獨(dú)的隔室或者劃分成多個三組壓力連接 的隔室，可以實(shí)現(xiàn)找平。圖4是被放置在水體2中并經(jīng)由底座4’?？吭诤４?上的支撐結(jié)構(gòu)1的第二實(shí) 施例的側(cè)視圖。在本實(shí)施例中，底座4’未伸出到水平面9之上。這是用于較深水域中的現(xiàn) 場的典型布置，其中，與圖1所示的結(jié)構(gòu)相比，此布置不那么昂貴，并且底座4’的本實(shí)施例 包括被連接到頂壁M并因此封閉內(nèi)部空間15(參見圖5)的頂蓋結(jié)構(gòu)52。技術(shù)人員將理解 的是，如果需要的話，可以用常規(guī)手段來密封塔架7與頂蓋結(jié)構(gòu)52之間的過渡。如圖4所 示，頂蓋結(jié)構(gòu)52優(yōu)選地是傾斜的。圖5是沿著類似于用于第一實(shí)施例的圖3所示的兩個豎直平面A-A的底座4’的 豎直截面?？梢钥吹娇梢詫⒌鬃?的內(nèi)部15用于壓載，即水和/或固體壓載19 (參見圖 10)。
本發(fā)明的制造、運(yùn)輸和安裝程序在圖6至圖17中示出并在下文中進(jìn)行解釋。圖6示出了在碼頭區(qū)發(fā)生的制造的第一階段。然而，通過使用諸如干船塢或干式 船塢的更加昂貴的設(shè)施或者使用潛入式駁船并通過應(yīng)用非常類似的程序和材料，將可能實(shí) 現(xiàn)類似的制造程序和方法。因此，進(jìn)一步的解釋將集中于碼頭區(qū)制造，并且僅在適當(dāng)時對其 它可選制造方法提供注解。在碼頭區(qū)20上，有必要建立臨時支撐體21a_c以支撐底座的下 部分22。過程的此部分是類似的，無論是使用第一實(shí)施例底座4還是第二實(shí)施例底座4’。 底座4、4’的下部分22的制造包括外裙板18、徑向裙板16a-c (參考圖3，圖6以及圖8至 圖17未示出)的制造，并且執(zhí)行底部平板14和豎直壁23的預(yù)組裝，直至實(shí)現(xiàn)壁23的必要 預(yù)定高度且同時不超過裝船設(shè)備的容量(參見關(guān)于圖8的解釋)。由下一個階段中的所需最 低可接受出水高度來決定底壁23的所需高度，在該一個階段中，處于構(gòu)造中的結(jié)構(gòu)正在漂 浮。為了實(shí)現(xiàn)盡可能低的重量以便避免昂貴的吊車，根據(jù)本發(fā)明，底部平板14和豎直壁23 或它們的下部分被制造為雙鋼殼結(jié)構(gòu)，該雙鋼殼結(jié)構(gòu)具有外殼44和內(nèi)殼42，從而在其之間 限定腔體46，并且其中，如圖7所示，殼42、44被橫向間隔板或桿48保持在離彼此期望的距 離。在稍后的制造階段中，所預(yù)期的是用混凝土來填充腔體46以便實(shí)現(xiàn)成品殼結(jié)構(gòu)的期望 強(qiáng)度。然而，空心雙殼鋼結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)為具有足夠的強(qiáng)度以承載在制造的初始階段發(fā)生的所 有載荷。還可以使用市場上以品牌名稱Bi-Steel銷售的預(yù)制雙殼區(qū)段。如果在船塢中或 者在重量可能不是限制性參數(shù)的潛入式駁船上執(zhí)行制造，則可以不需要使用此類夾層式結(jié) 構(gòu)。在底座4、4’的下部分22完成時，將其從碼頭區(qū)20轉(zhuǎn)移(例如提升，參考圖8)到 如圖9所示的水2的表面上的漂浮狀態(tài)?？梢允褂帽桓浇拥狡』虬痘踯?未示出)的吊 索50來執(zhí)行提升。在下降至水中時，底座4、4’的下部分22在適當(dāng)出水高度的情況下漂浮，該適當(dāng)出 水高度允許在制造繼續(xù)的情況下安全工作，這可以在使豎直壁延伸以便增加漂浮體的出水 高度或用混凝土填充殼之間的腔體以增加底座4、4’的下部分的強(qiáng)度的情況下來繼續(xù)。底 座4、4’的完成涉及構(gòu)造壁直至其最后高度，并且對于圖4所示的底座4’而言，還涉及構(gòu)造 緊密的頂蓋52，由此在內(nèi)部空間15與外面的水之間產(chǎn)生屏障。構(gòu)造壁直至其最后高度可以 以雙殼配置繼續(xù)，或者使用諸如滑模施工的標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)建造方法或使用常規(guī)模板和混 凝土澆鑄來繼續(xù)。為了實(shí)現(xiàn)期望的重量和重量分布，可以在不同的區(qū)段中使用不同密度的 混凝土，或者可以完全地或分段地用鋼來取代混凝土。此制造階段在圖9中示出，其中，底 座22的下部分漂浮在水體2的表面上，并且壁和底座內(nèi)部其它部分的構(gòu)造正在進(jìn)行中。在圖10中，底座4’已經(jīng)完成；塔架7已被插入底座4中，與底座4’對準(zhǔn)，并在必 要時與之相連，并且整個結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備好拖開。圖10示出在拖曳到現(xiàn)場期間對于整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn) 定性而言很重要的吃水深度和浮力中心兩者的調(diào)整。在這種所選情況下看到固體壓載19 正在經(jīng)由頂蓋結(jié)構(gòu)52中的適當(dāng)開口 37被添加到底座4’的空間15中。在該設(shè)計(jì)中，底座 4、4’的外部尺寸是重要參數(shù)，設(shè)計(jì)工程師可以對其進(jìn)行調(diào)整以控制漂浮穩(wěn)定性。最終目標(biāo) 將是在拖開之前安裝設(shè)備單元5、6a-c和塔架7的情況下實(shí)現(xiàn)足夠的穩(wěn)定性。然而，這可能 導(dǎo)致成本低效的解決方案，其中用于擴(kuò)展結(jié)構(gòu)的額外成本不能使來自塔架的安裝及岸上制 造現(xiàn)場處的所有設(shè)備和舾裝的安裝的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)收益平衡。因此，可能要求引入折衷方案， 諸如1.將設(shè)備單元5、6a-c的安裝推遲至其中支撐機(jī)構(gòu)4、4’和塔架7已被安裝在離岸現(xiàn) 場的階段。這顯著地降低浮力中心之上的重心的高度，減少此階段期間結(jié)構(gòu)上的風(fēng)力載荷， 并減小拖曳期間的吃水深度。2.使用伸縮式塔架(諸如在挪威專利申請no. 20073363中公開的)，其中，上部分 在拖曳和安裝期間被插入下部分中并隨后被縮回(被流體靜力學(xué)壓力推出)。其效果具有與 在上述第1項(xiàng)中相同的特征。3.用比鋼更輕的材料(例如用高強(qiáng)度加強(qiáng)塑料)來設(shè)計(jì)和制造塔架7或其上部分。圖11示出借助于由拖繩M連接到底座4’的拖船23通過結(jié)構(gòu)的拖拉實(shí)現(xiàn)的支撐 結(jié)構(gòu)1從組裝現(xiàn)場到安裝現(xiàn)場的運(yùn)輸。取決于沿拖曳路線的海洋條件，諸如船只交通、拖曳 路線曲率等，可能需要(一個或多個)另外的船舶以執(zhí)行此任務(wù)。圖12示出將結(jié)構(gòu)1從拖曳位置轉(zhuǎn)移至海床，這是通過經(jīng)由連接25從安裝船舶23 向底座4’的空間15中添加重量(固體壓載19、或水)實(shí)現(xiàn)的。圖13示出結(jié)構(gòu)1部署在海床3上，其中，外裙板18和徑向裙板17a、c穿透至海床 中。灌漿被示為通過經(jīng)由適當(dāng)?shù)墓艿?3添加灌漿物質(zhì)來執(zhí)行，所述灌漿即為填充在底座4’ 的基底與海床之間不接觸的空隙，并如果需要的話，在所選(一個或多個)隔室17a_c中填充 附加漿料從而通過對底座4’進(jìn)行找平來使塔架7與豎直方向?qū)?zhǔn)。根據(jù)相對于裙板隔室 的位置的初始傾斜，向三個隔室中的一個或兩個中填充漿料。圖14是吃水線的區(qū)域中的沿著圖15中的剖面線C-C的底座4’的頂視圖，并示出 了被附接到底座4’的漂浮穩(wěn)定設(shè)備26。漂浮穩(wěn)定設(shè)備沈的目的是向漂浮底座4’提供附 加的水線面面積并因此使其在拖開和安裝期間穩(wěn)定?？梢詫⑵》€(wěn)定設(shè)備26設(shè)計(jì)為空心 主體，優(yōu)選地采取沿著結(jié)構(gòu)的外圍環(huán)繞該結(jié)構(gòu)的形狀，例如圖中所示的圓形。在優(yōu)選實(shí)施例 中，設(shè)備沈包括經(jīng)由接頭觀和鎖定機(jī)構(gòu)四被相互連接的兩個段27a、b。圖16是結(jié)構(gòu)1的一部分的豎直截面，示出了沿著如圖14中定義的兩個豎直平面 A-A的底座4’和漂浮穩(wěn)定設(shè)備26。在該剖面中，可以看到底座4’提供有凸緣30，其配合到 漂浮穩(wěn)定設(shè)備沈的內(nèi)壁32中的凹陷31中。如圖17所示，漂浮穩(wěn)定設(shè)備沈與底座4’之 間的相互作用在底座4’被裝填壓載而向下從而凸緣30?？吭诎枷?1上時發(fā)生。需要漂 浮穩(wěn)定元件26時的典型情況是(a)頭重腳輕型結(jié)構(gòu)1下降/裝填壓載到海床和拖曳到現(xiàn) 場，以及(b)對于較深水域，結(jié)構(gòu)1下降/裝填壓載到海床，其中底座4’的豎直壁或整個底 座被淹沒在水表面9之下。圖16是底座4’和漂浮穩(wěn)定設(shè)備沈的頂視圖，漂浮穩(wěn)定設(shè)備沈具有通過鉸鏈28 連接的段27a、b，鎖定機(jī)構(gòu)四被斷開連接且段27a、b被分離，使得可以朝著底座4’操縱設(shè) 備26，目的是用段27a和27b環(huán)繞底座4’。當(dāng)這些處于適當(dāng)位置時，可以使鎖定機(jī)構(gòu)四接 合，因此產(chǎn)生組件，該組件在增加結(jié)構(gòu)1的吃水深度之后從漂浮穩(wěn)定的角度出發(fā)起到一個 主體的作用。圖17示出正在進(jìn)行中的結(jié)構(gòu)1到海床3的下降。壓載被逐漸添加到底座4’的空 間15中，因此，結(jié)構(gòu)1和漂浮穩(wěn)定設(shè)備沈的組件更深地淹沒到水中。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度， 由結(jié)構(gòu)部件33a和3 所指示的內(nèi)部加固來加強(qiáng)設(shè)備26。在圖18中，已經(jīng)通過添加壓載將由結(jié)構(gòu)1和漂浮設(shè)備沈構(gòu)成的組件部署到海床 3上，裙板18穿透至海床3中。為了從底座拆卸，為漂浮穩(wěn)定設(shè)備沈裝配用于借助海水來裝填壓載和卸壓載的設(shè)備。為了減小漂浮穩(wěn)定設(shè)備內(nèi)的壓艙水的自由表面面積，其內(nèi)部被 豎直隔離壁(未示出)劃分。該圖顯示壓艙水34已被填充至設(shè)備中，使得設(shè)備沈在凹陷30 與凸緣31之間沒有接觸的情況下漂浮，因此可以容易地使漂浮穩(wěn)定設(shè)備沈脫離并移除。
本發(fā)明特別適合于淺水，尤其是在8 m與30 m之間的間隔距離內(nèi)。該系統(tǒng)可以優(yōu) 選地在軟-硬動力響應(yīng)體系中設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種供在離岸風(fēng)力農(nóng)場工業(yè)中使用的支撐結(jié)構(gòu)，包括用于安裝在水體(2)下面的海 床(3)上的底座(4，4’)和連接到所述底座并從所述底座向上延伸并能夠支撐至少設(shè)備單 元(5)的塔架(7)，其特征在于，所述底座(4，4’)包括底部平板元件(14)和從所述底部平板 元件(14)向上延伸的壁(23巧4)，從而限定用于保持壓載并用于在拖開和安裝期間提供浮 力的第一腔體(15)。
2.如權(quán)利要求1所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述塔架經(jīng)由所述塔架(7)的下部分(13)被 附接到所述底部平板元件(14)而被連接到所述底座(4，4’)。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述塔架經(jīng)由被連接到至少頂壁 部分(54)的固定元件(8，52)而被連接到所述底座(4，4’)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述底座(4，4’)包括從所述底 部平板(14)向下延伸的圓周裙板(18)，從而在所述底座(4，4’)下面限定至少一個隔室 (17a_c)。
5.如權(quán)利要求4所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述至少一個隔室借助于裙板(16a-c)被再分 成隔室(17a_c)，所述裙板(16a-c)從所述底部平板(14)向下延伸并優(yōu)選地從所述底部平 板(14)的中心部分徑向地延伸至所述圓周裙板(18)的各自區(qū)域。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述底座(4’)包括在所述頂壁 (54)與所述塔架(7)之間延伸從而封閉所述第一腔體(15)的頂蓋結(jié)構(gòu)(52)。
7.如權(quán)利要求6所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述頂蓋結(jié)構(gòu)(52)包括外殼(44)和內(nèi)殼 (42),所述外殼(44 )和內(nèi)殼(42 )在其之間限定至少一個第二腔體(46 )，所述內(nèi)殼(42 )面對 所述第一腔體(15)。
8.如權(quán)利要求7所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述第二腔體(46)填充有諸如混凝土的材料。
9.如權(quán)利要求6所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述頂蓋結(jié)構(gòu)(52)通過常規(guī)模板中的混凝土 澆鑄或者由單殼金屬板來形成。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述底部平板元件(14)和所述 壁(23，54)包括外殼(44)和內(nèi)殼(42)，所述外殼(44)和內(nèi)殼(42)在其之間限定至少一個 第二腔體(46 )，所述內(nèi)殼(42 )面對所述第一腔體(15)。
11.如權(quán)利要求10所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述第二腔體(46)填充有諸如混凝土的材料。
12.如權(quán)利要求10所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述頂壁(54)通過滑模澆鑄或者由單殼金 屬板形成。
13.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的支撐結(jié)構(gòu)，還包括被可釋放地且可滑動地連接到 所述底座(4’)的浮力穩(wěn)定設(shè)備(26)，由此，在所述頂蓋結(jié)構(gòu)(52)從水上的位置運(yùn)動至完全 淹沒狀態(tài)時的安裝期間保持所述結(jié)構(gòu)(1)的穩(wěn)定性。
14.如權(quán)利要求13所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述浮力穩(wěn)定設(shè)備(26)包括凹陷部分(30)， 所述凹陷部分(30)具有用于與所述底座(4’)上的凸緣(31)相配合的上端和下端止動部， 由此，由所述上端和下端止動部來限制所述浮力穩(wěn)定設(shè)備(26)可滑動運(yùn)動。
15.如權(quán)利要求13或權(quán)利要求14所述的支撐結(jié)構(gòu)，其中，所述浮力穩(wěn)定設(shè)備(26)包括 至少一個內(nèi)部腔體，用于諸如水的壓艙流體的選擇性添加和提取。
16.一種制造如權(quán)利要求1至15所述的支撐結(jié)構(gòu)的方法，包括提供具有至岸上制造現(xiàn)場的向下延伸裙板(18，16a-c)的底部平板(14)，其特征在于步驟a)使圓周底壁(23)從所述底部平板(14)延伸以形成底座下部分(22)，所述底壁具有 根據(jù)對成品支撐結(jié)構(gòu)的浮力要求確定尺寸的豎直延伸部分；b)將所述下部分(22)放置在水體上的漂浮位置上；c)使所述頂壁(54)延伸；以及d)通過將所述塔架的下部分附接到所述底部平板元件(14)并通過將所述塔架的一部 分經(jīng)由固定元件(8，52)連接到所述底座(4，4’)的至少頂壁部分(54)來將所述塔架連接到 所述底座(4，4’)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，頂蓋結(jié)構(gòu)(52)在所述頂壁(54)與所述塔架(7) 之間延伸，從而封閉所述第一腔體(15)。
18.一種安裝如權(quán)利要求1至15所述的支撐結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于步驟在漂浮狀 態(tài)下將所述結(jié)構(gòu)(1)拖曳至安裝位置，并且通過向所述第一腔體(15 )中填充壓載(19 )直至 所述結(jié)構(gòu)被安裝在所述海床(3)上來使所述結(jié)構(gòu)(1)從漂浮狀態(tài)轉(zhuǎn)移至安裝狀態(tài)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，通過向由所述底部平板元件(14)下面的所述裙 板(18，16a-c)限定的隔室(17a-c)中的所選一些中注入灌漿材料來使所述底座(4，4’)運(yùn) 動至基本水平狀態(tài)。
全文摘要
一種供在離岸風(fēng)力農(nóng)場工業(yè)中使用的支撐結(jié)構(gòu)和制造并安裝該支撐結(jié)構(gòu)的方法，包括用于安裝在水體(2)下面的海床(3)上的底座(4，4’)和連接到該底座并從該底座向上延伸并能夠支撐至少設(shè)備單元(5)的塔架(7)。底座(4，4’)包括底部平板元件(14)和壁(23，54)，壁(23，54)從底部平板元件(14)向上延伸，從而限定用于保持壓載(19)并用于在拖開和安裝期間提供浮力的第一腔體(15)。底座(4，4’)包括圓周裙板(18)，其從底部平板(14)向下延伸，從而在底座(4，4’)下面限定至少一個隔室(17a-c)。
文檔編號F03D1/00GK102124214SQ200980132254
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
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