
一封“座底自升式打樁船”的自薦信
2017-06-17 08:48:45
來源:中國能源報
編輯:
國際船舶網(wǎng)
我有話要說
以下回答幾個伴生問題:
Q:在下浮體座底后,微沉入泥中,下浮體是否照舊存在浮力?
按照土力學(xué)理論,平臺下浮體座底后浮力是存在的,原因是海底土壤內(nèi)部實際上是由土顆粒和空隙組成的,內(nèi)部存在肉眼看不見的大量孔隙,如同海綿一樣,如圖7所示。
圖7土壤的三相組成示意
海底的粘土、淤泥等基本都是飽和土(所有孔隙都被水充滿),并且含水量非常高,可以高達50%~100%。最重要的是,這些孔隙水通過空隙與外界(海洋)的水是相聯(lián)通的。因此,海水中的靜水壓力分布不受土層的影響,如圖7和圖8所示。因而,下浮體座在海底時,浮體上下表面仍然存在靜水壓力差,與在海水中一樣,從而保持浮力不變。該結(jié)論為土力學(xué)最基本的結(jié)論之一,得到了大量文獻和試驗的驗證。該平臺在座底時,下浮體可提供足夠的浮力來減輕座底時海底的壓力。
圖8海底靜水壓力分布
Q:作業(yè)完成后如何脫底上浮?
所有與海底土壤接觸的結(jié)構(gòu)在上拔時受到海底吸附力的作用,座底船亦然。但有所不同, 因為收攏下浮體時,上船體已沉入水中,全船重量皆由上船體的浮力承擔(dān),泥層的粘滯力和瞬時局部真空等阻力作用一般遠小于浮體的上浮力,只要排水,浮體可產(chǎn)生1.5萬噸巨大浮力,可令下浮體脫離泥層的約束上浮。但也可能有個別情況,即遇到粘滯力特別強的“黃泥巴”土,這時可通過本船備有的高壓沖樁系統(tǒng)沖水,或利用四只腳上齒輪系統(tǒng)增加上拔力等措施來解決。
Q:如何保持下浮體剛性?
由鋼管構(gòu)成的下部浮體是個長約70余米,寬36米,高8米的長方形,具有足夠大的剛度和強度,其受載后的變形在允許范圍之內(nèi),己另作校核。由于海底情況復(fù)雜,本設(shè)計接地面積3000平米是理想情況,實際接觸隨時間多少有個調(diào)整過程(水中泥受壓后會流動)由小而大再趨于穩(wěn)定。其次,四腿是集中載荷不是壓于浮體鋼管上,而是框架上,為此,下浮體在結(jié)構(gòu)上作了使浮力和載荷較均勻分布措施等等。
Q:如何適應(yīng)有坡度即在斜面上或凸凹不平的場地工作?
座底船的上船體與下浮體通過四只直徑為4米的圓筒型樁腿相連接,樁腿的上端被圓形長約六米筒狀導(dǎo)向約束,只可作伸縮運動,而下端則用鉸接與下浮體相連見圖9。
圖9樁腿球鉸安裝示意圖
目前揷樁式風(fēng)電的安裝適用于50米以下的水深,風(fēng)場位于濱海大陸架以內(nèi)區(qū)域,外圍深度小于200米。根據(jù)資料,大陸架坡度平緩,平均坡度只有1:500。因此座底自升式打樁船作業(yè)斜度不會很大。即便如此,該船設(shè)計時仍然考慮了坡度的影響,在樁腿和下浮體連接處創(chuàng)新地使用球鉸連接方式。至于小凸凹不平地面,因下浮體由大直徑鋼管構(gòu)成,剛性極強,不足為懼。
Q:如何減少齒條傳動機構(gòu)摩損,延長使用壽命?
這是凡采用齒條傳動的插樁式打樁船均感到棘手的問題。有幸的是座底式打樁船的齒條傳動機構(gòu)不似插樁式并不伸入泥中,因而齒面干凈,永不會出現(xiàn)因帶泥砂而研磨齒面,加之,我們在齒條設(shè)計、熱處理和潤滑方面均采取特殊措施,力爭這個系統(tǒng)與整機同壽命。
Q:如何調(diào)遣到海上風(fēng)場的固定樁位?
座底船雖由上船體和下浮體兩部分構(gòu)成,但調(diào)遣時,下浮體收入上船體之內(nèi),與一般航行船無異。按DP2的要求,本機裝有4+1只舵漿,2只在前3只在后。每只功率1500KW 它的強大能力可以保證在允許作業(yè)的風(fēng)速(六級風(fēng))和浪高(1.5~2米)情況下,自行駛至海上風(fēng)場的下一個樁位。
Q:如何對待惡劣天氣?
如眾周知:海上航行船在作業(yè)時,遇到惡劣天氣的傳統(tǒng)作法是移泊到錨地, 順風(fēng)拋錨等候天氣好轉(zhuǎn)。即便己停靠碼頭,也要解纜移泊到錨地。對于插樁式打樁船,因拔樁困難,迅速移泊幾無可能,而對于座底式打樁船,如前己敘,它將如一般船泊一樣,可迅速轉(zhuǎn)移至錨地或其它指定場所,不懼惡劣天氣,這也正是它的另一個優(yōu)點。
Q:如何處理暗流“沖砂”?
座落在某些疏松沙土上的不規(guī)則建筑物,常因水下暗流的蝸旋作用沖刷沙層甚至淘空致使建筑物傾斜產(chǎn)生大事故。
“掃海”時,要摸清土層情況,遇到這種沙層,我們基本上采用如下措施以防止“沖砂”現(xiàn)象:首先是提高浮力,減小座底力;然后令小樁插入沙中,保持抗水平力;其三是在外圍的浮桶間加裝可插入泥中約2米的可拆卸的波形扳,它可有效保護承載面上的砂,不致被沖走(見下浮體構(gòu)造圖)。在下浮體外圍安裝的波形版,能極有效的對抗“沖砂”,但當下浮體收入上船體之后,它凸出于下浮體之外,在完成一個風(fēng)埸作業(yè)需轉(zhuǎn)移時,可將它拆下,以減小拖航阻力。
退一萬步講,即便邊緣沙層被淘空也無懼,根本不可能傾斜。
總之“座底自升式風(fēng)電打樁船”,是我公司總結(jié)了生產(chǎn)多艘插裝式打樁船的經(jīng)驗,綜合各用戶和專家的寶貴指教,擬定的初步方案,現(xiàn)示出聆聽領(lǐng)導(dǎo)、專家和業(yè)內(nèi)同行指教,以使它更加完善,為廣大用戶服務(wù)。

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