自升式风车安装船升降室与导向结构强度评估

考虑到自升式风车安装船的升降室和导向结构在桩腿和主船体之间连接和传递载荷起关键作用,参考DNV海工规范要求并结合有限元直接计算方法,使用Genie软件对兼做吊车基座的左后升降室和导向结构进行有限元建模和应力分析,采用工作应力法评估目标结构的强度,得出升降室与导向结构基于强度设计的影响因素。     

风电安装船桁架式桩腿结构分析与优化

海上风电行业迅速发展,对风电安装船的研究更加值得关注。基于某自航自升式风电安装船,使用Sesam软件建立有限元模型。以安全性、经济性为目标,在倒K型原桩腿型式的基础上,比选K型、X型桩腿型式,分析风暴自存工况及作业工况下3种桩腿构型的结构重量、最大位移、各构件的屈服和屈曲强度（UC值）及抗倾覆能力,得出X型是风电安装船推荐的桩腿结构型式,为风电安装船桩腿选型提供参考。     

自升式风车安装船桩靴强度评估

简要介绍近海风车安装船的功能和特点。选取风车安装船自存、作业、预压载等典型设计工况,结合装载工况、入泥深度、桩腿基础处的边界条件等因素,参考挪威船级社规范的推荐方法,应用SESAM软件建立有限元模型对桩靴结构强度进行评估。     

自升式风电安装船桩腿强度分析和优化

近年来,随着国内海上风电行业的蓬勃发展,市场对自升式风电安装船的需求日益迫切。桩腿是影响自升式风电安装船作业安全性的关键环节,桩腿设计也是自升式风电安装船的关键技术难点之一;而海上风电场的选址逐渐向离岸更远、水深更大的方向发展,客观上也对桩腿适应更恶劣海况条件的能力提出了更高要求。本文结合近年来多型自升式风电安装船桩腿设计经验,分析研究了桩腿总强度计算和优化的过程,及其与海况环境、作业条件、可变载荷等参数之间的相关性,为自升式风电安装船的桩腿设计提供了有效方法。     

自升式风电安装船桩腿强度分析和优化

近年来,随着国内海上风电行业的蓬勃发展,市场对自升式风电安装船的需求日益迫切。桩腿是影响自升式风电安装船作业安全性的关键环节,桩腿设计也是自升式风电安装船的关键技术难点之一;而海上风电场的选址逐渐向离岸更远、水深更大的方向发展,客观上也对桩腿适应更恶劣海况条件的能力提出了更高要求。本文结合近年来多型自升式风电安装船桩腿设计经验,分析研究了桩腿总强度计算和优化的过程,及其与海况环境、作业条件、可变载荷等参数之间的相关性,为自升式风电安装船的桩腿设计提供了有效方法。     

桩腿制造中的焊接难点及尺寸精度控制

海洋风车安装船TIV-1为集自航运输船、自升平台起重作业为一体的多功能作业船舶,是国内外均未建造过的工程船,它有技术高于海洋平台的六条桩腿,在这一点上比海洋平台的建造技术难度更大.为了减轻结构的重量,同时又增加结构整体的安全性,这条船舶较多地采用了高强度钢,尤其是超高强度钢.本文介绍了海洋风车安装船TIV-1桩腿制造中的焊接难点及尺寸精度控制.     

桩腿升降对自升式平台稳性的影响

自升式平台作为一种非常重要的移动式结构物,是海洋油气开发的基础装备之一。论文以大连船舶重工集团自主研发的400英尺自升式钻井平台为依托,研究自升式平台在不同桩腿位置的工况下进行拖航时的完整稳性和破舱稳性,并对计算结果进行了分析和比较,为自升式平台的设计者和操作者提供了建设性的意见。通过研究,考察了自升式平台在不同桩腿位置的工况下进行拖航的安全性和可行性,提高了海洋工程产品的设计研发能力。     

大国重器——“铁建风电01”船

正"铁建风电01"船集自升式平台、自航运输、打桩施工、起重安装、动力定位、远洋调遣、近海作业、智能化施工管理等功能于一体,由中国铁建港航局集团有限公司投资打造,中国船舶及海洋工程设计研究院(MARIC)设计,启东中远海运海洋工程有限公司建造,是中国首艘自主设计、建造,拥有完全自主知识产权的重型自升自航式风电安装船。"铁建风电01"船由船体、四桩腿、升降系统、起重和打桩系统组成,船首设置100人的甲板楼,具备8 MW及以下海上风机基础的打桩施工、塔筒吊装和风机安装能力,航区满足国际调遣与作业要求,甲     

海上风电安装船关键部位结构强度研究

海上风机吊装作业船是建设海上风电场的关键设备,具备自航、自升、运输、起重等功能,安装作业工况复杂。利用有限元软件对海上风机吊装船的船体平台和桩腿、桩靴、固桩架等关键结构的力学性能进行了较为全面的研究和分析。计算结果表明,船体和其他关键结构的强度与刚度均满足要求。研究工作有助于掌握和了解该船型的结构特点和各关键结构的应力水平,对结构设计和相应规范的制定有一定的参考价值。     

近海风电设备安装船波浪载荷预报

本文以自航自升式近海风电设备安装船为研究对象,基于其特殊的船体外形建立不同装载工况下的水动力模型,应用水动力分析软件AQWA计算船舶典型横剖面处的波浪载荷幅值响应算子,在此基础上分析目标海况下指定概率水平的弯矩和剪力的长期统计值,为近海风电设备安装船结构设计和强度校核提供外部载荷。     

超大型风机安装平台自升状态下的运动响应频域分析

针对自升自航式海上风机安装作业平台在风浪较大的海上风电场区域作业时风、浪、流载荷较大,影响安全的问题,基于SESAM软件,建立海上风机安装作业平台有限元模型,在频域内计算了波浪载荷和运动响应传递函数,并进行响应谱分析。结果表明,平台运动响应受波浪周期和浪向角的影响较大,当桩腿接近海底时,有可能对导致桩腿触底,在船舶设计以及船舶实际作业时应注意避免这种现象发生。     

风机运输甲板驳结构强度评估

风机运输甲板驳是用于海上风机运输的海洋工程辅助船,近年来随着海上风力发电的兴起而迅速发展。本文采用全船有限元直接计算和 CCS规范计算2种方法对某风机运输甲板驳的结构强度进行评估,计算表明该船结构强度满足设计要求。本文的研究成果和结论对同类型风电安装船舶的结构设计具有参考意义。     

Study on a new method for installing a monopile and a fully integrated offshore wind turbine structure

This paper presents a preliminary technical feasibility study on a new methodology proposed for installing a monopile-based bottom supported offshore wind turbine structure. The concept is developed to address the problem of “waiting for a suitable weather window” which is commonly faced by the existing installation methods that uses a typical jack-up platform. In the methodology, a floating vessel along with a floatable subsea structure fitted with a hull on the top, hereafter named SSIP (subsea structure for installing a pile), is proposed first to install a monopile. Then the same structure is used to carry an FIUS (fully integrated upper structure) of an offshore wind turbine, which is characterized by a telescopic tower, and install it over the monopile by using an FOP (float-over-pulling) arrangement. Here, the installation methodologies are first briefly described along with the critical load cases associated with them. These load cases are then numerically studied for a significant wave height (H_S) of 2.5 m, and the results are summarized. For installing a fully integrated offshore wind turbine upper structure on a monopile foundation by the FOP method, two installation schemes are presented, and their dynamic characteristics are compared. It is shown that the proposed methodologies have potential to provide installation solutions which can be environmentally more robust compared to the existing method for installing an offshore wind turbine.     

海上风电浮船分体安装运动响应数值仿真分析

本文采用数值仿真手段分析浮吊船的运动响应以确定采用浮吊船进行风电机组分体安装的可行性。利用基于边界元法的水动力学数值仿真的手段，计算强峰1800和苏连海起重08两艘起重船的浮体运动响应RAO。采用频域谱分析的方法，计算随机波条件下两船吊钩位置的垂荡运动响应谱，并通过波浪谱统计规律确定船舶的最大运动响应以及加速度响应，以确定风电机组分体安装的可行性。     

Dynamic response of a SWATH vessel for installing pre-assembled floating wind turbines

New and efficient installation concepts which can reduce the cost of developing an offshore wind farm are of particular interest. This paper explores a promising concept using the small water-plane area twin-hull vessel (SWATH) to install pre-assembled wind turbines (OWT) onto floating spar foundations. A focus is placed on the hydrodynamic performance of the SWATH and the response analysis of the coupled SWATH-spar system. Firstly, the numerically calculated difference-frequency wave force effect and damping forces of the original SWATH were verified with experimental data. Secondly, the original SWATH was modified to satisfy the criteria of weight-carrying capacity and hydrostatic stability. Thirdly, a multibody numerical model for the SWATH-spar system was developed, in which the hydrodynamic and mechanical couplings between the SWATH and a spar were considered. The SWATH is equipped with a dynamic positioning system to counteract the slow-drift wave force effects. The nonlinear time-domain simulations were carried out for the mating stage when a wind turbine is lifted above the spar foundation. Based on the analysis of statistics of the relative displacement and velocity of the tower bottom and the spar top, the installation concept with SWATH is found to be of decent performance. Finally, recommendations are provided for future research on this concept, which contributes to developing next-generation installation concepts for bottom-fixed and floating wind farms.     

半潜驳改造为坐底式风电安装船的设计及应用研究

为解决现有海上风电安装设备的不足,将原“三航工5”半潜驳改造为坐底式风电安装船,并研制了一套船体结构应力监测系统,对国内某海上风场砂性地质条件引起的冲刷和船底掏空进行监控,实际工程应用表明改造后的船舶在安全性和工效上满足坐底安装风机的要求。     

新型半潜式风力发电安装平台概念设计与整体强度分析

在确定总布置方案和主尺度的基础上,针对新型半潜式风车安装平台进行强度验证和结构优化。采用Sesam软件建立平台结构整体模型和水动力模型,基于设计波法对平台自存、操作、航行工况下的整体强度、节点、杆件和局部进行规范校核。充分考虑运输安装一体化的作业形式,给出风机整体运输和吊装方案,完成平台的基础设计工作。研究表明:新型半潜式平台的整体应力分布、杆件和节点利用率、关键区域局部强度基本满足规范要求;一体化运输安装方式充分考虑了经济性和安全性要求,提高了海上风电安装的作业效率。     

海上风电安装船的发展趋势研究

随着海上风力发电产业的迅速发展,风电安装船需求越来越大,并且风电安装船是高附加值工程船,因此这一市场的吸引力将越来越受到造船界重视,竞争将越来越激烈,但海上风电场施工成本高、海上作业时间长及工期长等问题的存在延缓了海力发电产业的发展。因此,本文将着重对海上风电结构物施工、安装过程的单一海工设备发展进行浅析,为探索深水化、大型化、专业化、集成化的海上风电安装船来完成深海域基础施工及风机安装问题提供设计参考。     

自升式风电安装船桩腿及升降系统现状与发展

综述了自升式海洋风电安装船的桩腿结构、升降系统组成及主要技术参数特征;通过对桩腿结构、升降系统及动力源进行对比,指出了未来海洋风电安装船桩腿及其升降系统的发展方向:即适应30m以上深水作业环境、升降速度更快、效率更高、具有更好的稳定性、可靠性,为进一步的设计研究指明方向和解决思路.     

液压销孔式升降系统结构分析

升降系统是自升式风电安装船的核心设备，其结构稳定性是其平台和桩腿顺利实现升降的保证。本文以某自升式风电安装船的液压销孔式升降系统为研究对象，采用有限元方法建立其部件的结构模型，给出结构分析的载荷及边界条件，并运用有限元分析软件Ansys对各工况下的受力与变形进行求解,对计算结果进行分析和评估。研究结论为升降系统的设计与制造提供了理论指导，并为此类结构受力的设计计算提供参考。