CN111373101B - 联接系统、联接系统和船的组件、以及联接系统、护套桩和基础桩的组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种联接系统,所述联接系统用于临时联接至护套桩和基础桩中的至少一者,所述联接系统包括上固定构件、下固定构件和提升装置,所述提升装置用于使上固定构件和下固定构件相对于彼此移动。联接系统设置有下述装置中的至少一者:灌浆传输管线,用于在将护套桩安装到基础桩时将灌浆从灌浆供应装置引导至护套桩和基础桩之间的空间;清洁装置,用于清洁基础桩的内侧和/或外侧;分离装置,用于在将护套桩相对于基础桩拆下时将护套桩与基础桩分离开;和测量装置,用于确定护套桩的参数和/或基础桩的参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于临时联接到护套桩和基础桩中的至少一者的联接系统,所述联接系统包括上固定构件、下固定构件和提升装置,所述提升装置用于使得上固定构件和下固定构件相对于彼此移动。
背景技术
从EP 2 716 818中已知了这种联接系统,该联接系统也被称为可重复使用的护套桩夹持器,并且可用于将海上结构(诸如海上风力涡轮机)安装到海上。这种海上结构通过包括管状护套桩的护套锚定到海床,所述管状护套桩插入管状基础桩中并固定到管状基础桩上。通常,将三个或四个基础桩夯入海床中并且借助于适当的提升设备将护套及其管状护套桩下降到基础桩上。在引入到海床之后,由于安装的不精确性,基础桩可能会以不同的距离和取向从海床突出,这可能在将护套安装到基础桩上时要求将对护套进行调平。多个已知的联接系统可以用作用来将护套相对于预安装的基础桩调平的校正装置。联接系统的上固定构件被临时固定到相应的护套桩并且联接系统的下固定构件被临时固定到相应的基础桩。上固定构件和下固定构件可通过提升装置相对于彼此移动以调平护套。在调平之后,通过灌浆作用将护套永久性地附接到基础桩,其中护套桩和基础桩之间的空间中填充有灌浆材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种灵活的联接系统。
该目的通过根据本发明的联接系统来实现,其中,联接系统设置有下述装置中的至少一者:灌浆传输管线,用于在将护套桩安装到基础桩时将灌浆从灌浆供应装置引导至护套桩和基础桩之间的空间;清洁装置,用于清洁基础桩的内侧和/或外侧;分离装置,用于在将护套桩相对于基础桩拆下时将护套桩与基础桩分离开;和测量装置,用于确定护套桩的参数和/或基础桩的参数。由于固定构件可临时固定到护套桩和基础桩,所以联接系统是可重复使用的。
当灌浆传输管线是联接系统的一部分时,在将护套桩安装到预安装的基础桩上时,在上固定构件固定到护套桩且下固定构件固定到相应的基础桩之后,由于灌浆传输管线已经处于期望位置处,因此可以相对快速地执行灌浆动作。
清洁装置可构造成清洁基础桩的内侧和/或外侧,以提供灌浆对基础桩的改进的粘附。例如,清洁装置可包括一个或多个刷子。
在存在灌浆传输管线和清洁装置两者的情况下,例如,联接系统提供了一种灵活的多功能系统。由于在联接系统处存在灌浆传输管线和/或清洁装置,因此可以省略将这些器件中的一个或两个分别朝海床下降,从而节省了操作时间。
在联接系统中存在分离装置提供了使用用于使护套退役的联接系统的机会,即在使用寿命结束时将护套从其基础桩中移出。
测量装置构造为例如在检查的情况下确定护套桩的参数和/或基础桩的参数。在生命周期期间要监视的可能参数是护套桩和/或基础桩上的海洋生长物或由于护套桩和/或基础桩的腐蚀而引起的材料损失。
在实际的实施例中,灌浆传输管线位于上固定构件和下固定构件之一处。在将护套安装到基础桩上时,在将上固定构件固定到护套桩并且朝海床下降之前,可以将灌浆管连接至灌浆传输管线。
灌浆传输管线可具有位于上固定构件和下固定构件之间的排出开口,使得当上固定构件固定到护套桩且下固定构件固定到基础桩时,该排出开口位于护套桩和基础桩之间的传输部处。
分离装置可包括切割装置,所述切割装置用于在护套桩相对于基础桩拆下时切割护套桩和基础桩中的至少一者。可以想到许多可替代的分离装置。
在实际的实施例中,切割装置可以安装到上固定构件和下固定构件中的至少一者。
切割装置可绕着旋转轴线相对于固定构件旋转,当固定构件叠置定位时,旋转轴线向上指向。这提供了在切割护套桩和/或基础桩的过程中围绕护套桩和/或基础桩引导切割装置的机会。
在特定实施例中,上固定构件和下固定构件之一包括圆形引导件,切割装置可沿该圆形引导件驱动。
在一个优选实施例中,切割装置位于上固定构件和下固定构件之间,因为当上固定构件和下固定构件固定到护套桩和/或基础桩上时,提升装置可以使上固定构件和下固定构件彼此远离地移动,以减少预期切割位置处的应力,从而促进切割动作。
在优选实施例中,联接系统的下侧设置有管状的渐缩元件,该渐缩元件在从上固定构件到下固定构件的方向上变宽。这有助于在联接系统已经联接到护套桩上并且包括联接系统在内的护套桩都指向基础桩时将联接系统引导到基础桩,以将护套桩装配到基础桩。
上固定构件和下固定构件可包括分别用于夹持护套桩和基础桩的相应夹持器。
在特定实施例中,每个夹持器具有夹持器臂和用于使夹持器臂相对于彼此转动的枢轴,其中,每个夹持器具有闭合状态和闭合状态,在闭合状态下,夹持器臂形成环形,在打开状态下,夹持器臂相对于彼此向外移动。
灌浆传输管线、清洁装置、分离装置和测量装置中的至少一者可以可移除地联接到上固定构件和下固定构件中的至少一者。这似乎是有利的,因为在安装护套的情况下,例如,分离装置不是必需的,并且在使护套退役的情况下,灌浆传输管线不是必需的。
本发明还涉及联接系统和船的组件,其中,联接系统具有夹持器并且船包括船体和安装至船体的保持筒,其中,夹持器和保持筒适于使得夹持器围绕保持筒装配。该组件提供了将联接系统快速安全地海上紧固到船上的可能性。
更具体地,联接系统可以是如上所述的联接系统,而夹持器是上夹持器和下夹持器之一。
本发明还涉及一种组件,所述组件包括如上文所述的联接系统、护套桩和基础桩。
附图说明
在下文中,将参考特别示意性的附图阐明本发明,所述附图以示例的方式示出了本发明的实施例。
图1是根据本发明的联接系统的实施例的截面图。
图2是可替代实施例的与图1类似的视图。
图3是如图1和图2所示的联接系统的实施例的俯视图。
图4-7是护套、基础桩和根据本发明的联接系统的实施例的透视图,其示出了通过多个相同的联接系统将护套安装到基础桩的方式。
图8-11是与图4-7相似的视图,但是示出了通过多个相同的联接系统相对于基础桩拆下护套的方式。
图12是根据本发明的联接系统和船的组件的实施例的一部分的截面图。
图13和图14是与图1相似的视图,示出了其他可替代实施例。
图15是与图3相似的视图,示出了可替代实施例。
具体实施方式
图4示出了要安装到基础桩2的护套1,基础桩2预安装到海底中。在图4所示的情况下,基础桩2是包括圆形横截面的空心圆柱体。护套1具有中心圆柱形支撑件3,该中心圆柱形支撑件3可用于在将护套1安装在海床上之后支撑风力涡轮机。中心圆柱形支撑件3经由框架5固定到三个圆柱形的护套桩或护套脚4上。可以想到不同数量的护套脚4和相应数量的基础桩2。圆柱形的护套脚4具有圆形横截面,并且装配到基础桩2中。为了补偿预安装的基础桩2的位置和取向的可能偏差,基础桩2的内直径大于相应的护套脚4的外直径,使得在将护套脚4插入基础桩2中之后在护套脚4和相应的基础桩2之间留有空间。该空间填充有灌浆,以将护套1固定到基础桩2。
借助于多个根据本发明的联接系统6,可以容易地实施将护套1安装到基础桩2上。在图1中示出了一个联接系统6的实施例。联接系统6包括上固定构件和下固定构件,该下固定构件在操作条件下位于上固定构件下方。上固定构件由上夹持器7形成,该上夹持器7具有夹持器臂7a、7b和枢轴8,参见图3。枢轴8用于使夹持器臂7a、7b相对于彼此转动,使得它们能够在上夹持器7处于打开状态时接纳护套脚4之一。在上夹持器7的闭合状态下,夹持器臂7a、7b形成环形并且可以环绕护套脚4之一。夹持器臂7a、7b可以在闭合状态下通过锁定件9相对于彼此锁定。夹持器臂7a、7b中的每一个设有液压缸10,所述液压缸布置成使得它们在上夹持器7的闭合状态下可以沿径向方向向环形的上夹持器7的中心线施加力。因此,上夹持器7可被临时固定到护套脚4之一。为了在上夹持器7的打开状态下产生大的开口,夹持器臂7a、7b具有基本相同的尺寸并且形成半圆形元件。
类似地,下固定构件由下夹持器11形成,下夹持器11也设置有夹持器臂、枢轴、锁定件和液压缸。在下夹持器11的打开状态下,其夹持器臂可接纳基础桩2之一。在下夹持器11的闭合状态中,其夹持器臂形成环形并且可环绕基础桩2,而下夹持器11可通过致动其液压缸而临时固定到基础桩2之一。图1示出了上夹持器7和下夹持器11的中心线重合。
锁定件9允许液压缸在不打开上夹持器7和下夹持器11的情况下将夹紧力施加到护套脚4和基础桩2,并且还防止夹持器臂7a、7b在液压缸10中的液压压力意外损失时自动打开。这意味着在紧急情况下,联接系统6不会立即沉入海床。
图15示出了联接系统6的可替代实施例。在这种情况下,上夹持器7的夹持器臂7a之一具有U形,其围绕基础桩2以及护套脚4装配。另一夹持器臂7b是通过枢轴8可相对于U形夹持器臂7a枢转的梁,并且该梁可通过锁定件9相对于U形夹持器臂7a锁定。与图3所示的实施例类似地,液压缸10可沿径向方向向环形的上夹持器7的中心线施加力。类似地,下夹持器11也可以设置有夹持器臂、枢轴、锁定件和液压缸。可替代地,梁7b可滑动地安装而不是可枢转地安装到U形夹持器臂7a。
在图5-7中示出了在将护套1安装到基础桩2上时上夹持器7和下夹持器11的功能。在图5所示的情况下,三个类似的联接系统6的上夹持器7被固定到三个护套脚4。护套1可以朝向海床下降并且护套脚4可插入相应的基础桩2中,直到下夹持器11已经行进通过基础桩2的相应上端为止。随后,下夹持器11可以通过致动它们的液压缸10而固定到相应的基础桩2。各护套桩和相应的基础桩2相互连接。这种情况如图1所示。
各联接系统6还包括呈向上指向的液压缸12形式的提升系统,该提升系统用于使上夹持器7和下夹持器11在竖直方向上相对于彼此移动。这提供了在护套脚4和相应基础桩2用联接系统6相互联接之后调节护套1的高度和取向的机会。
在将护套1调平之后,可以通过将灌浆13插入相应的护套脚4和基础桩2之间的现有空间中来将护套脚4固定到基础桩。为此,联接系统6的下夹持器11设置有灌浆传输管线14,用于将灌浆13引导到该空间。灌浆传输管线14具有排出开口15,排出开口位于上夹持器10和下夹持器11之间并且向下指向。灌浆传输管线14连接至灌浆管16,灌浆管从下夹持器11沿向上方向延伸至船(未示出),从该船供应灌浆13。在图6中示出了这种灌浆作用。在包括已固定的联接系统6的护套1朝向海床下降之前,可将灌浆管16联接至相应的联接系统6。
在灌浆13已经固化之后,上夹持器7的夹持器臂7a、7b和下夹持器11的夹持器臂相对于彼此向外移动,使得上夹持器10和下夹持器11处于它们的打开位置。随后,联接系统6沿横向方向从相应的护套脚4和基础桩2移开,以将联接系统6从其上分离。图7示出了处于固定状态的护套1和基础桩2。可以移除联接系统6以安装下一个护套1。
图2示出了联接系统6的另一个实施例。该实施例与上述实施例有很多相似之处,但是它没有灌浆传输管线,并且设有呈切割装置17形式的分离装置。与上述实施例的元件相同的本实施例的元件由相同的附图标记表示。上夹持器7包括圆形引导件18,切割装置17安装到该圆形引导件上。切割装置17可沿圆形引导件18驱动,使得其可切割如图2、图8和图9所示的护套脚4。在切割动作之前,可以将三个联接系统6朝向海床下降,并且上夹持器7和下夹持器11的夹持器臂相对于彼此向外移动,使得上夹持器7和下夹持器11处于其打开位置。随后,联接系统6沿横向方向移动至相应的护套脚4,在该处,上夹持器7固定至相应的护套脚4,而下夹持器11固定至相应的基础桩2。这种情形如图8所示。在最终完成切割动作之后,将护套1从基础桩2提升并且相应护套脚4的小部件4′保持固定到基础桩2,见图9。
还可能将联接系统6固定在下部位置处,例如在上夹持器7也固定在基础桩2的位置。这在图10中示出。在这种情况下,相应的切割装置17切割基础桩2和护套脚4两者。图11示出了可以护套1可从基础桩2提升,而相应基础桩2的部件2′仍然固定到护套脚4。类似地,仅在切割护套脚4之前,可以将上夹持器7和下夹持器11两者都固定到护套脚7。
当上夹持器7和下夹持器11固定到护套脚4和/或基础桩2上时,通过液压缸12使上夹持器7和下夹持器11彼此远离移动使得在预期的切割位置处的应力最小化,可以促进切割动作。
图1和图2示出了下夹持器11设有管状的渐缩元件22。当联接系统6已经被附接到护套桩4并且包括联接系统6的护套桩4朝向基础桩2移动以将护套桩4插入基础桩2中,可以通过渐缩元件22容易地引导它们。
如图1和图2所示以及如上所述的实施例可以被整合在一个既适合灌浆作用又适合切割作用的实施例中。例如,图1的实施例由于存在可安装切割装置17的引导装置18而已经准备用于切割动作。
图13示出了一个实施例,其中联接系统6设置有清洁装置23,该清洁装置23用于例如在开始灌浆动作之前清洁基础桩2的内侧和/或外侧。在这种情况下,清洁装置23利用也可以由如图2所示的切割装置17使用的引导件18。清洁装置23可以包括用于在灌浆之前局部清洁基础桩2的刷子,但是可以考虑可替代的清洁装置,例如高压水喷射。
图14示出了另一实施例,其中联接系统6还设有用于确定护套桩4的参数和/或基础桩2的参数的测量装置24。测量装置24可包括一个或多个用于测量护套脚4和/或基础桩2的局部壁厚的传感器。
图12示出了船19的一部分,该船19具有船体,该船体包括甲板20,例如通过焊接将保持筒21附接在甲板20上。保持筒21的直径与上述护套脚4和基础桩2的数量级相同。图12示出了下夹持器11在其闭合状态下围绕保持筒21装配。在将联接系统6往返于海上位置运输的情况下,下夹持器11可临时固定至相应的保持筒21。
本发明不限于附图中所示和上文中描述的实施例,在权利要求及其技术等同方案的范围内可以以不同的方式改变本发明。
Claims (14)
1.一种联接系统(6),所述联接系统用于临时联接至护套桩(4)和基础桩(2)中的至少一者,所述联接系统包括上固定构件(7)、下固定构件(11)和提升装置(12),所述提升装置用于使上固定构件(7)和下固定构件(11)相对于彼此移动,其中,所述联接系统(6)包括设置在其上的下述装置中的至少一者:
灌浆传输管线(14),所述灌浆传输管线用于在将护套桩(4)安装到基础桩(2)时将灌浆(13)从灌浆供应装置引导至护套桩(4)和基础桩(2)之间的空间,以及
清洁装置(23),所述清洁装置用于清洁基础桩(2)的内侧和/或外侧;
分离装置,所述分离装置用于在将护套桩(4)相对于基础桩(2)拆下时将护套桩(4)与基础桩(2)分离开;和
测量装置(24),所述测量装置用于确定护套桩(4)的参数和/或基础桩(2)的参数;
其中,所述上固定构件和下固定构件包括相应的夹持器,所述夹持器分别用于夹持护套桩(4)和基础桩(2)。
2.根据权利要求1所述的联接系统(6),其中,所述灌浆传输管线(14)位于所述上固定构件(7)和下固定构件(11)之一处。
3.根据权利要求1所述的联接系统(6),其中,所述灌浆传输管线(14)具有排出开口(15),所述排出开口位于所述上固定构件(7)和下固定构件(11)之间。
4.根据权利要求2所述的联接系统(6),其中,所述灌浆传输管线(14)具有排出开口(15),所述排出开口位于所述上固定构件(7)和下固定构件(11)之间。
5.根据权利要求1所述的联接系统(6),其中,所述分离装置包括切割装置(17),所述切割装置用于在将护套桩(4)相对于基础桩(2)拆下时切割护套桩(4)和基础桩(2)中的至少一者。
6.根据权利要求5所述的联接系统(6),其中,所述切割装置(17)安装到所述上固定构件(7)和下固定构件(11)中的至少一者。
7.根据权利要求5所述的联接系统(6),其中,所述切割装置(17)能够相对于所述上固定构件(7)和下固定构件(11)围绕旋转轴线旋转,所述旋转轴线在所述上固定构件(7)和下固定构件(11)叠置定位时向上指向。
8.根据权利要求7所述的联接系统(6),其中,所述上固定构件(7)和下固定构件(11)之一包括圆形引导件(18),所述切割装置(17)能够沿着所述圆形引导件驱动。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的联接系统(6),其中,所述切割装置(17)位于所述上固定构件(7)和下固定构件(11)之间。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的联接系统(6),其中,所述联接系统的下侧设置有管状渐缩元件(22),所述管状渐缩元件在从所述上固定构件(7)到所述下固定构件(11)的方向上变宽。
11.根据权利要求1所述的联接系统(6),其中,每个所述夹持器有夹持器臂(7a、7b)和用于使所述夹持器臂(7a、7b)相对于彼此转动的枢轴(8),其中每个所述夹持器具有闭合状态和打开状态,在闭合状态中,夹持器臂(7a、7b)形成环形部,在打开状态中,夹持器臂(7a、7b)相对于彼此向外移动。
12.根据权利要求1-8中任一项所述的联接系统(6),其中,所述灌浆传输管线(14)、所述清洁装置(23)、所述分离装置和所述测量装置(24)中的至少一者能够拆卸地联接至所述上固定构件(7)和下固定构件(11)中的至少一者。
13.根据权利要求1-8中任一项所述的联接系统(6),所述联接系统(6)临时固定到保持筒(21)上,所述保持筒安装到船(19)的船体(20)上,其中保持筒(21)适于使得所述下固定构件(11)围绕保持筒(21)装配。
14.一种组件,所述组件包括护套桩(4)、基础桩(2)和根据权利要求1至13中的任一项所述的联接系统。
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