一种水下定位插拔桩系统及水下定位插拔桩方法与流程

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1.本发明涉及海工设备技术领域，尤其涉及一种水下定位插拔桩系统及水下定位插拔桩方法。

背景技术：

2.海上风电场一般建设在水深10米左右的近海风电。与陆上风电场相比，海上风电场的优点主要是不占用土地资源，基本不受地形地貌影响，风速更高，风能资源更丰富，风电机组单机容量更大，年利用小时数更高。为了方便海上风电场的建设与维护，一般需要具有吊装能力的安装船作为主要的作业设备。
3.半潜坐底式安装平台就是其中之一，通过压载舱的的压载状态使其处于坐底、半潜或漂浮的状态，方便作业和拖航。例如公开号为cn213594477u的发明专利中就公开了一种兼具漂浮、半潜、坐底的多功能起重工程船。该发明提供了的技术方案是通过改变压载水的总量和分布来改变工程船的总重量和重心位置，从而实现漂浮、半潜和坐底功能，能够适应各种工程项目海况，可大大降低施工成本和提高施工效率。同时该专利也公开了在船体上配置定位桩和相应的桩孔，通过在桩孔中插入定位桩可以实现船体在坐底状态时的防滑移功能。由于该定位桩通过重力进行插桩定位，定位效果差，同时压拔桩不受控制。
4.因此如果能够为半潜坐底式安装平台提供一种能够自动插拔桩的系统，实现当安装平台在水中坐底后进行水下定位，同时能够方便的进行插拔桩，势必能够提升该类型安装平台在水中作业的快速性、灵活性和稳定性。

技术实现要素：

5.本发明的目的是公开一种水下定位插拔桩系统，设置于半潜坐底式安装平台上，用于对定位桩进行控制，同时公开通过该系统进行水下定位插拔桩的方法，实现使得海上作业船舶或平台同时具备了快速性、灵活性、稳定性和安全性，减少了传统的抛锚过程，大大提高了作业船舶平台的工作效率。
6.为实现上述效果，本技术公开了一种水下定位插拔桩系统，包括桩腿升降机构、液压驱动单元和电控单元所述桩腿升降机构包括升降单元以及与其配合的桩腿；所述液压驱动单元与所述升降单元连接，为所述升降单元提供动力；所述电控单元与所述液压驱动单元和桩腿升降机构电连接，监控所述桩腿状态并根据桩腿状态控制所述液压驱动单元。
7.进一步的，所述桩腿升降机构包括设置于密封舱室内用于控制和导向桩腿的上导向结构和下导向结构，上导向结构的上侧和下导向结构的下侧分别设有楔形快，还包括设置于上导向结构和下导向结构之间的升降单元，所述升降单元包括动力单元带动的爬升齿轮，所述爬升齿轮与设置于桩腿上的桩腿齿条啮合。
8.进一步的，所述升降单元上设置有旋转编码器，所述旋转编码器与所述电控单元
电连接。
9.进一步的，所述动力单元包括液压马达和齿轮箱，所述液压马达与所述液压驱动单元相连，上述动力单元设置于升降单元支架组件上。
10.进一步的，所述电控单元设置为一组，四组桩腿升降机构和液压驱动单元一一对应地设置于船体或平台艏艉的左右。
11.同时本发明还公开了一种水下定位插拔桩方法，电控单元向液压驱动单元发送工作指令，液压驱动单元根据工作指令驱动升降单元插桩、拔桩或停止，所述工作指令的类型包括插桩指令、拔桩指令或停止指令；所述电控单元通过直接获取的桩腿状态或外部信号输入来判断工作指令类型的发送。
12.进一步的包括如下步骤：（a）平台或船体到达作业区域坐底后，启动桩腿插桩步骤；（b）电控单元实时获取桩腿升降机构上桩腿的状态，向液压驱动单元发送插桩指令，升降单元带动桩腿下降，进行插桩作业；（c）电控单元获取桩腿状态或外部结束插桩的信号输入，向液压驱动单元发送停止指令，停止插桩作业；（d）电控单元根据外部拔桩的信号输入，向液压驱动单元插桩指令，升降单元带动桩腿上升，进行拔桩作业；（e）电控单元获取桩腿状态或外部结束拔桩的信号输入，向液压驱动单元发送停止指令，停止拔桩作业。
13.本发明的有益效果包括：本发明使得插拔桩变得更加灵活便捷。桩腿拔起并收回时，船舶或平台即可以移动；船舶或平台到达目标作业区域后，升降系统将桩腿下放并插入海底，将船舶或平台锚定在该位置固定，即可以进行作业。本系统使得海上作业船舶或平台同时具备了灵活性、稳定性和安全性，减少了传统抛锚的过程，大大提高了作业船舶平台的工作效率。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明的系统示意图。
16.图2为本发明的桩腿升降机构结构图。
17.图3为本发明的桩腿升降机构俯视图。
18.图中：1、楔形块；2、上导向结构；3、导向桩腿；4、升降单元；5、下导向结构；6、密封舱室；7、旋转编码器；8、升降单元支架组件； 31、桩腿齿条；41、爬升齿轮； 100、桩腿升降机构；200、液压驱动单元；300、电控单元。
具体实施方式
19.下面通过结合附图的形式来对本发明的具体实施方式来做进一步的详细的说明，
但以下实施例仅列举的是较优选的实施例，其仅起到解释说明的作用来帮助理解本发明，并不能理解为是对本发明作的限定。
20.如图1所示，一种水下定位插拔桩系统，包括桩腿升降机构100、液压驱动单元200和电控单元300，所述桩腿升降机构包括升降单元4以及与其配合的桩腿3；所述液压驱动单元与所述升降单元连接，为所述升降单元提供动力；所述电控单元与所述液压驱动单元和桩腿升降机构电连接，监控所述桩腿状态并根据桩腿状态控制所述液压驱动单元。
21.优选的如图2-3所示所述桩腿升降机构包括设置于密封舱室6内用于控制和导向桩腿3的上导向结构2和下导向结构5，上导向结构的上侧和下导向结构的下侧分别设有楔形快1，还包括设置于上导向结构和下导向结构之间的升降单元4，所述升降单元包括动力单元42带动的爬升齿轮41，所述爬升齿轮与设置于桩腿3上的桩腿齿条31啮合。
22.更进一步的升降单元上设置有旋转编码器7，所述旋转编码器与所述电控单元电连接。所述动力单元包括液压马达和齿轮箱，所述液压马达与所述液压驱动单元相连，上述动力单元设置于升降单元支架组件8上。
23.作为一种优选的实施方式，如图1所述电控单元设置为一组，四组桩腿升降机构和液压驱动单元一一对应地设置于船体或平台艏左、艏右、艉左和艉右。通过四个位置对船体或平台进行水下定位。液压系统为升降机构提供动力，电控设备作为中枢通过程序控制桩腿3升降，并对桩腿3状态进行监控。升降机构位于水下桩腿3固桩室单元内，实现桩腿3的上下运动。四根桩腿3均拔起并收回时，平台即可以移动；平台到达作业区域坐底后，升降系统将桩腿3下放并插入海底，将平台锚定在在该位置固定，平台即可以作业。
24.同时本发明还公开了一种水下定位插拔桩方法，电控单元向液压驱动单元发送工作指令，液压驱动单元根据工作指令驱动升降单元插桩、拔桩或停止，所述工作指令的类型包括插桩指令、拔桩指令或停止指令；所述电控单元通过直接获取的桩腿状态或外部信号输入来判断工作指令类型的发送。
25.优选的水下定位插拔桩方法包括如下步骤：（a）平台或船体到达作业区域坐底后，启动桩腿插桩步骤；（b）电控单元实时获取桩腿升降机构上桩腿的状态，向液压驱动单元发送插桩指令，升降单元带动桩腿下降，进行插桩作业；（c）电控单元获取桩腿状态或外部结束插桩的信号输入，向液压驱动单元发送停止指令，停止插桩作业；（d）电控单元根据外部拔桩的信号输入，向液压驱动单元插桩指令，升降单元带动桩腿上升，进行拔桩作业；（e）电控单元获取桩腿状态或外部结束拔桩的信号输入，向液压驱动单元发送停止指令，停止拔桩作业。
26.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种水下定位插拔桩系统，其特征在于：包括桩腿升降机构（100）、液压驱动单元（200）和电控单元（300），所述桩腿升降机构包括升降单元（4）以及与其配合的桩腿（3）；所述液压驱动单元与所述升降单元连接，为所述升降单元提供动力；所述电控单元与所述液压驱动单元和桩腿升降机构电连接，监控所述桩腿状态并根据桩腿状态控制所述液压驱动单元。2.根据权利要求1所述的一种水下定位插拔桩系统，其特征在于：所述桩腿升降机构包括设置于密封舱室（6）内用于控制和导向桩腿（3）的上导向结构（2）和下导向结构（5），上导向结构的上侧和下导向结构的下侧分别设有楔形快（1），还包括设置于上导向结构和下导向结构之间的升降单元（4），所述升降单元包括动力单元（42）带动的爬升齿轮（41），所述爬升齿轮与设置于桩腿（3）上的桩腿齿条（31）啮合。3.根据权利要求2所述的一种水下定位插拔桩系统，所述升降单元上设置有旋转编码器（7），所述旋转编码器与所述电控单元连接。4.根据权利要求2所述的一种压拔桩升降机构，其特征在于：所述动力单元包括液压马达和齿轮箱，所述液压马达与所述液压驱动单元相连。5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种压拔桩升降机构，其特征在于：所述电控单元设置为一组，四组桩腿升降机构和液压驱动单元一一对应地设置于船体或平台艏艉的左右。6.一种水下定位插拔桩方法，其特征在于：电控单元向液压驱动单元发送工作指令，液压驱动单元根据工作指令驱动升降单元插桩、拔桩或停止，所述工作指令的类型包括插桩指令、拔桩指令或停止指令；所述电控单元通过直接获取的桩腿状态或外部信号输入来判断工作指令类型的发送。7.根据权利要求6所述的一种水下定位插拔桩方法，其特征在于包括如下步骤：（a）平台或船体到达作业区域坐底后，启动桩腿插桩步骤；（b）电控单元实时获取桩腿升降机构上桩腿的状态，向液压驱动单元发送插桩指令，升降单元带动桩腿下降，进行插桩作业；（c）电控单元获取桩腿状态或外部结束插桩的信号输入，向液压驱动单元发送停止指令，停止插桩作业；（d）电控单元根据外部拔桩的信号输入，向液压驱动单元插桩指令，升降单元带动桩腿上升，进行拔桩作业；（e）电控单元获取桩腿状态或外部结束拔桩的信号输入，向液压驱动单元发送停止指令，停止拔桩作业。

技术总结

本发明公开了一种水下定位插拔桩系统及水下定位插拔桩方法，本发明使得插拔桩变得更加灵活便捷。桩腿拔起并收回时，船舶或平台即可以移动；船舶或平台到达目标作业区域后，升降系统将桩腿下放并插入海底，将船舶或平台锚定在该位置固定，即可以进行作业。本系统使得海上作业船舶或平台同时具备了快速灵活性、稳定性和安全性，减少了传统抛锚的过程，大大提高了作业船舶平台的工作效率。高了作业船舶平台的工作效率。高了作业船舶平台的工作效率。