專利名稱：海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種海上風力發電機安裝運輸船，特別涉及一種用于沖刷海上風力發 電機安裝運輸船樁腿與海底淤泥的粘結層，便于將其提升出海底的裝置及方法，屬于特種 船舶技術領域。
背景技術：
近年來，風能作為最有商業潛力，最具活力的可再生能源，正在眾多國家得到開發 利用。我國風能儲量巨大，可開發風能儲量在10億千瓦以上。其中，海上可開發和利用的 風能儲量約7. 5億KW，開發海上風電將成為沿海地區風力發電的趨勢。海上風電機組的結 構形式類似簡易海上平臺，一般建在近海灘涂上，其主要組成部分包括葉片、輪轂、機艙、 塔架和基礎。海上風力發電機安裝運輸船是涵蓋了海上風力發電機的運輸、作業平臺的升 降和起重等多種作業功能的新型船舶，主要用于海上風力發電機的運輸與吊裝。海上風力 發電機安裝運輸船上帶有數條可垂直升降的樁腿，所述樁腿由上部垂直延伸的樁腿體和底 部橫向延伸的樁靴組合而成的空腹鋼結構件，平時樁腿上升收納到海上風力發電機安裝運 輸船內，裝載了海上風力發電設備的安裝運輸船航行至作業海域，并完成海上風力發電機 的精確定位后。船上專設的樁腿控制裝置將數條樁腿垂直壓入海底，使其底部的樁靴和部 分樁腿體沉入海底淤泥內，從而把船體升離海面成為工作平臺，可用甲板上的吊車進行安 裝。海上風力發電機安裝運輸船需要轉場時，必須先將樁腿快速、安全地從海底淤泥中拔出 并收納到船體中，安裝運輸船才能駛離現場。由于樁腿的陷在海底淤泥里，要通過樁腿沖刷 設置沖刷樁腿周圍的泥沙，使泥沙完全松動，才能從海底淤泥里拔出樁腿。現有的樁腿沖刷 設置為噴水沖刷裝置，該裝置有兩種型式一、通過設置水艙提供噴水沖刷水源，但該型式 存在船舶排水量增加，導致增大船舶主機功率，增加了運行成本的缺陷。二、設置噴水進水 口從樁腿外提供噴水沖刷水源，但由于樁腿入泥深度變化較大，進水口位置難以確定。
發明內容
本發明的目的是提供一種結構簡單、綠色環保、操作方便的海上風力發電機安裝 運輸船的樁腿出泥噴氣沖刷裝置，還提供該裝置的噴氣沖刷方法。為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案是
一種海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，包括設置在樁腿體內部的高 壓氣泵、儲氣罐、高壓氣連接管系、數層樁腿體橫向噴氣裝置、數層樁靴橫向噴氣裝置、樁靴 底層噴氣裝置，所述高壓氣連接管系包括高壓氣主管、數根豎向高壓氣支管、數個電磁截止 閥，所述高壓氣泵和儲氣罐設置在樁腿體上端內，高壓氣泵的輸出端通過儲氣罐與高壓氣 主管相通，所述高壓氣主管分別通過數個電磁截止閥與數根豎向高壓氣支管上端相通，所 述數根豎向高壓氣支管分別依次穿過樁腿體、樁靴，數根豎向高壓氣支管下端分別與數層 樁腿橫向噴氣裝置、數層樁靴橫向噴氣裝置、樁靴底層噴氣裝置相通；所述樁腿體橫向噴氣 裝置沿樁腿體軸向間隔分別設置樁腿體內，每一層樁腿體橫向噴氣裝置包括數根橫向連接管、數個噴氣頭；所述數根橫向連接管以樁腿體軸線為中心成放射狀設置，橫向連接管一端 與第一豎向高壓氣支管相通，橫向連接管另一端與樁腿體壁孔相通，噴氣頭從樁腿體外側 穿過樁腿體壁孔，與橫向連接管另一端固定連接。本發明的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現。前述的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，其中所述樁靴橫向噴 氣裝置包括樁靴供氣管、環形管、數根噴氣頭徑向連接管、數個噴氣頭，第二豎向高壓氣支 管通過樁靴供氣管與環形管相通，所述數根噴氣頭徑向連接管以樁靴軸線為中心成放射狀 設置，每根噴氣頭徑向連接管一端與相應的環形管相通，噴氣頭徑向連接管另一端與樁腿 壁孔相通，噴氣頭從樁靴外側穿過樁靴壁孔，與噴氣頭徑向連接管另一端固定連接。前述的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，其中所述樁靴底層噴 氣裝置包括樁靴底部供氣管、下環形管、數根噴氣頭軸向連接管、數個噴氣頭，第三豎向高 壓氣支管通過樁靴底部供氣管與下環形管相通，數根噴氣頭軸向連接管沿下環形管圓周設 置，噴氣頭軸向連接管上端與下環形管下側相通，噴氣頭軸向連接管下端與樁靴底壁孔相 通，噴氣頭從樁靴底部外穿過樁靴底壁孔，與噴氣頭軸向連接管下端固定連接。前述的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，其中所述噴氣頭包括 蓋帽、噴氣頭連接管，所述噴氣頭連接管一端開有數個軸向通氣槽后與蓋帽固定連接，噴氣 頭連接管另一端與噴氣頭徑向連接管或噴氣頭軸向連接管固定連接。所述蓋帽底部與樁腿 外壁之間的間隙為小于1mm。一種海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷方法，包括以下步驟
(1)首先啟動設置在樁腿內的高壓氣泵，高壓氣泵向儲氣罐輸送高壓氣，待儲氣罐的氣 壓達到要求后打開與第三豎向高壓氣支管相通的第三電磁截止閥，高壓氣先進入樁靴底層 噴氣裝置，高壓氣先后經過樁靴底部供氣管、下環形管、數根噴氣頭軸向連接管，從樁靴底 部多個噴氣頭同時向四周噴出，將使淤泥與樁靴底部剝離，減小樁靴底部淤泥的負壓，同時 高壓氣從樁靴底部沿樁靴四周側壁上升，使樁靴周圍泥沙松動。(2)接著打開與第二豎向高壓氣支管相通的第二電磁截止閥，高壓氣通過第二豎 向高壓氣支管分別向數層樁靴橫向噴氣裝置供氣，高壓氣先后經過各層的樁靴供氣管、環 形管、數根噴氣頭徑向連接管、從樁靴側壁的多個噴氣頭同時向四周噴出，將使樁靴表面和 周圍泥沙完全松動，海水進入與氣體、泥沙混合，成為稀泥漿。(3)最后打開與第一豎向高壓氣支管相通的第一電磁截止閥，高壓氣通過第一豎 向高壓氣支管向數層樁腿橫向噴氣裝置供氣，高壓氣分別后經過各層數根橫向連接管，從 樁腿側壁的多個噴氣頭同時向四周噴出，使樁腿表面泥沙完全脫離，從而可安全、高效地拔 出樁腿。本發明具有以下有益效果
本發明的樁腿出泥噴氣沖刷裝置結構較為簡單，重量較輕，使用方便。利用噴氣頭的蓋 帽底部與樁腿各部外側之間的微小間隙向四周噴出，噴氣面積大，可以有效地防止泥沙進 入噴氣頭，清除淤泥效果好。本發明的噴氣沖刷方法采用高壓氣作為清除淤泥的介質，從樁 腿底部的樁靴開始，自下而上依次清除樁腿各部外側的淤泥，有利于從海底淤泥里拔出樁 腿。高壓氣通過樁腿上噴出后，高壓氣一方面使淤泥與樁腿剝離，減小負壓；另一方面，由于 泥沙回淤并不密實，外部海水會迅速與氣體混合，稀釋泥沙，減小樁腿出泥時的阻力。即可安全、高效的拔出樁腿。
圖1為本發明的結構示意圖； 圖2為圖1的A-A放大剖面圖； 圖3為圖1的B-B放大剖面圖； 圖4為圖1的C-C放大剖視圖； 圖5為圖1的I部放大圖； 圖6為本發明的噴氣清淤的工作原理示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖1所示，樁腿1由上部垂直延伸的樁腿體11和底部橫向延伸的樁靴12組合 拼焊成為倒τ字形的空腹鋼結構結構件。本發明的包括設置在樁腿體11內的高壓氣泵3、 儲氣罐4、高壓氣連接管系5、數層樁腿體橫向噴氣裝置6、數層樁靴橫向噴氣裝置7、樁靴底 層噴氣裝置8，高壓氣連接管系5包括高壓氣主管51、數根豎向高壓氣支管、數個電磁截止 閥。高壓氣泵3和儲氣罐4設置在樁腿體11上端內，儲氣罐4用于儲存高壓氣泵3輸出的 高壓氣，使高壓氣連接管系5內保持足夠的氣壓，防止出現脈沖現象。高壓氣泵3的輸出端 通過儲氣罐4與高壓氣主管51相通，高壓氣主管51分別通過第一電磁截止閥531與第一 豎向高壓氣支管521上端相通；通過第二電磁截止閥532與第二豎向高壓氣支管522上端 相通；通過第三電磁截止閥533與第三豎向高壓氣支管523上端相通。數根豎向高壓氣支 管分別依次穿越樁腿體11、樁靴12，數根豎向高壓氣支管下端分別與數層樁腿橫向噴氣裝 置6、數層樁靴橫向噴氣裝置7、樁靴底層噴氣裝置8相通。如圖1和圖2所示，本實施例的樁腿體橫向噴氣裝置6沿樁腿體11軸向間隔2米 設置一層，每一層樁腿體橫向噴氣裝置6包括數根橫向連接管61、數個噴氣頭9 ；本實施例 的4根橫向連接管61以樁腿體11軸線為中心成放射狀設置，每兩根橫向連接管61之間夾 角α為90°，橫向連接管61—端與第一豎向高壓氣支管521連接，另一端與樁腿體壁孔 相通。噴氣頭9從樁腿體11外側穿過樁腿體壁孔，與橫向連接管61另一端固定連接。如圖1和圖3所示，樁靴橫向噴氣裝置7包括樁靴供氣管71、環形管72、8根噴氣 頭徑向連接管73、數個噴氣頭9，本實施例共設有三層樁靴橫向噴氣裝置7，其中中間層的 環形管72直徑最大。第二豎向高壓氣支管522通過樁靴供氣管71與環形管72相通，本實 施例的8根噴氣頭徑向連接管73以樁靴12軸線為中心成放射狀設置，每兩根噴氣頭徑向 連接管73之間夾角β為45°。每根噴氣頭徑向連接管73—端與相應的環形管相通，噴氣 頭徑向連接管73另一端與樁靴壁孔相通，8個噴氣頭8從樁靴外側穿過樁靴壁孔，與噴氣頭 徑向連接管73另一端固定連接。如圖4所示，噴氣頭9包括蓋帽91、噴氣頭連接管92，本實施例的噴氣頭連接管92 一端開有4個軸向通氣槽921，開軸向通氣槽921的一端與蓋帽91焊接成一體，軸向通氣 槽921用于噴氣，噴氣頭連接管92另一端從樁腿體11外側穿過樁腿體壁孔111伸入噴氣 頭連接管92內，與噴氣頭連接管92通過管螺紋連接。蓋帽91底部與樁腿體外壁或樁靴外壁或樁靴底部之間的間隙D小于1mm。微小的間隙D既能使高壓氣順其向樁腿1的四周表面噴氣清淤，剝離樁腿1四周的淤泥，又能防 止泥沙侵入管道內。如圖5所示，樁靴底層噴氣裝置8包括樁靴底部供氣管81、下環形管82、數根噴氣 頭軸向連接管83、數個噴氣頭9，第三豎向高壓氣支管523通過樁靴底部供氣管81與下環 形管82相通，數根噴氣頭軸向連接管83沿下環形管圓周設置，噴氣頭軸向連接管83上端 與下環形管82下側相通，噴氣頭軸向連接管83下端與樁靴底壁孔相通，噴氣頭9從樁靴底 部穿過樁靴底壁孔，伸入噴氣頭軸向連接管83下端內，兩者通過螺紋固定連接。如圖7所示，本發明的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷方法，包括 以下步驟
(1)首先啟動設置在樁腿內的高壓氣泵3，高壓氣泵3向儲氣罐4輸送高壓氣，待儲氣 罐4的氣壓達到要求后打開與第三豎向高壓氣支管523相通的第三電磁截止閥533，高壓氣 先進入樁靴底層噴氣裝置8，高壓氣先后經過樁靴底部供氣管81、下環形管82、數根噴氣頭 軸向連接管83，從樁靴12底部多個噴氣頭9如垂直大箭頭所指方向從樁靴12底部同時向 四周噴出，將使淤泥20與樁靴12底部剝離，減小樁靴12底部淤泥的負壓，同時高壓氣從樁 靴12底部沿樁靴四周側壁上升，使樁靴周圍泥沙松動。(2)接著打開與第二豎向高壓氣支管522相通的第二電磁截止閥532，高壓氣通過 第二豎向高壓氣支管向數層樁靴橫向噴氣裝置7供氣，高壓氣先后經過各層的樁靴供氣管 71、環形管72、數根噴氣頭徑向連接管73、如大箭頭所指方向從樁靴12側壁的多個噴氣頭 9同時向四周噴出，將使樁靴12表面和周圍泥沙完全松動，海水進入與氣體、泥沙混合成為 稀泥漿，在高壓氣的推動下稀泥漿如小箭頭所指方向上升。(3)最后打開與第一豎向高壓氣支管521相通的第一電磁截止閥531，高壓氣通過 第一豎向高壓氣支管521向數層樁腿橫向噴氣裝置6供氣，高壓氣先后經過各層數根橫向 連接管61、從樁腿側壁的多個噴氣頭9同時向四周噴出，使樁腿體11表面泥沙完全脫離，從 而可安全、高效地拔出樁腿1。由于海上風力發電機安裝運輸船樁腿每次伸入海底淤泥時間大約在1-5天，泥沙 回淤量小，淤泥并沒能與樁腿黏合緊密。當高壓氣通過本發明的樁腿出泥噴氣沖刷裝置噴 出后，一方面氣體會使淤泥與樁腿剝離，減小負壓；另一方面，由于泥沙回淤并不密實，外部 海水會迅速與氣體混合，稀釋泥沙，減小樁腿出泥時的阻力。這樣即可安全、高效的拔出樁 腿。當樁腿完全拔出后，關閉高壓高壓氣泵3和所有電磁截止閥，完成整個操作。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形 成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，其特征在于，包括設置在 樁腿體內部的高壓氣泵、儲氣罐、高壓氣連接管系、數層樁腿體橫向噴氣裝置、數層樁靴橫 向噴氣裝置、樁靴底層噴氣裝置，所述高壓氣連接管系包括高壓氣主管、數根豎向高壓氣支 管、數個電磁截止閥，所述高壓氣泵和儲氣罐設置在樁腿體上端內，高壓氣泵的輸出端通過 儲氣罐與高壓氣主管相通，所述高壓氣主管分別通過數個電磁截止閥與數根豎向高壓氣支 管上端相通，所述數根豎向高壓氣支管分別與依次穿越樁腿體、樁靴，數根豎向高壓氣支管 下端分別與數層樁腿橫向噴氣裝置、數層樁靴橫向噴氣裝置、樁靴底層噴氣裝置相通；所述 樁腿體橫向噴氣裝置沿樁腿體軸向間隔分別設置樁腿體內，每一層樁腿體橫向噴氣裝置包 括數根橫向連接管、數個噴氣頭；所述數根橫向連接管以樁腿體軸線為中心成放射狀設置， 橫向連接管一端與第一豎向高壓氣支管相通，橫向連接管另一端與樁腿體壁孔相通，噴氣 頭從樁腿體外側穿過樁腿體壁孔，與橫向連接管另一端固定連接。
2.如權利要求1所述的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，其特征在 于，所述樁靴橫向噴氣裝置包括樁靴供氣管、環形管、數根噴氣頭徑向連接管、數個噴氣頭， 第二豎向高壓氣支管通過樁靴供氣管與環形管相通，所述數根噴氣頭徑向連接管以樁靴軸 線為中心成放射狀設置，每根噴氣頭徑向連接管一端與相應的環形管相通，噴氣頭徑向連 接管另一端與樁腿壁孔相通，噴氣頭從樁靴外側穿過樁靴壁孔，與噴氣頭徑向連接管另一 端固定連接。
3.如權利要求1所述的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，其特征在 于，所述樁靴底層噴氣裝置包括樁靴底部供氣管、下環形管、數根噴氣頭軸向連接管、數個 噴氣頭，第三豎向高壓氣支管通過樁靴底部供氣管與下環形管相通，數根噴氣頭軸向連接 管沿下環形管圓周設置，噴氣頭軸向連接管上端與下環形管下側相通，噴氣頭軸向連接管 下端與樁靴底壁孔相通，噴氣頭從樁靴底部外穿過樁靴底壁孔，與噴氣頭軸向連接管下端 固定連接。
4.如權利要求1至3任一項所述的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝 置，其特征在于，所述噴氣頭包括蓋帽、連接管，所述連接管一端開有數個軸向通氣槽后與 蓋帽固定連接，噴氣頭連接管另一端與噴氣頭徑向連接管或噴氣頭軸向連接管固定連接。
5.如權利要求4所述的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，其特征在 于，所述蓋帽底部與樁腿外壁之間的間隙小于1mm。
6.一種采用如權利要求1所述的海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷方法， 其特征在于，包括以下步驟(1)首先啟動設置在樁腿內的高壓氣泵，高壓氣泵向儲氣罐輸送高壓氣，待儲氣罐的氣 壓達到要求后打開與第三豎向高壓氣支管相通的第三電磁截止閥，高壓氣先進入樁靴底層 噴氣裝置，高壓氣先后經過樁靴底部供氣管、下環形管、數根噴氣頭軸向連接管，從樁靴底 部多個噴氣頭同時向四周噴出，將使淤泥與樁靴底部剝離，減小樁靴底部淤泥的負壓，同時 高壓氣從樁靴底部沿樁靴四周側壁上升，使樁靴周圍泥沙松動；(2)接著打開與第二豎向高壓氣支管相通的第二電磁截止閥，高壓氣通過第二豎向高 壓氣支管向數層樁靴橫向噴氣裝置供氣，高壓氣分別經過各層的樁靴供氣管、環形管、數根 噴氣頭徑向連接管、從樁靴側壁的多個噴氣頭同時向四周噴出，將使樁靴表面和周圍泥沙 完全松動，海水進入與氣體、泥沙混合，成為稀泥漿；(3)最后打開與第一豎向高壓氣支管相通的第一電磁截止閥，高壓氣通過第一豎向高 壓氣支管向數層樁腿橫向噴氣裝置供氣，高壓氣先后經過各層數根橫向連接管，從樁腿側 壁的多個噴氣頭同時向四周噴出，使樁腿表面泥沙完全脫離，從而可安全、高效地拔出樁 腿。
全文摘要
本發明公開了一種海上風力發電機安裝運輸船樁腿出泥噴氣沖刷裝置，包括高壓氣連接管系、數層樁腿體橫向噴氣裝置、數層樁靴橫向噴氣裝置、樁靴底層噴氣裝置，高壓氣管系分別與各噴氣裝置相通，通過噴氣噴出高壓氣。本發明的樁腿出泥噴氣沖刷方法，包括以下步驟高壓氣先進入樁靴底層噴氣裝置噴氣，再經過數層樁靴橫向噴氣裝置噴氣，最后經過數層樁腿體橫向噴氣裝置噴氣，使樁腿表面泥沙完全脫離，本發明的樁腿出泥噴氣沖刷裝置結構較為簡單，重量較輕，使用方便。本發明的噴氣沖刷方法采用高壓氣作為清除淤泥的介質，從樁腿底部的樁靴開始，自下而上依次清除樁腿各部外側的淤泥，可安全、高效地拔出樁腿。
文檔編號E02D9/02GK102108705SQ20111005385
公開日2011年6月29日 申請日期2011年3月7日 優先權日2011年3月7日
發明者姚震球, 楊振 申請人:江蘇現代造船技術有限公司