[0001] 本发明涉及海上风电机组安装技术领域，具体地，涉及一种海上风电机组安装平台。

[0002] 随着全球对可再生能源需求的持续增长，海上风电作为一种清洁、高效的能源形式，近年来得到了快速发展。海上风电场的建设不仅有助于减少温室气体排放，还能够在一定程度上缓解对传统化石能源的依赖。当前，我国海上风电场的建设主要集中于潜水海域。这一水深范围内的风电安装技术已经相对成熟，市场上现有的风电安装船能够有效完成风机基础的打桩、风机组件的吊装以及后续的调试工作。然而，随着海上风电技术的不断进步和可开发海域资源的日益紧张，向更深水域拓展已成为海上风电发展的必然趋势。

[0003] 自升式安装平台承担了海上风电机组的安装工作，但是现有的自升式风电安装平台对深水特别是百米级深水的适应性较差。这是因为随着作业水深的增加，为了满足平台的稳定性和支撑需求，桩腿的悬挑也需要相应的增加，自升式安装平台的桩腿悬挑高度过高，就会导致桩腿在深水环境中容易屈曲失稳。

[0022] 请参考图1至图5，图1是本发明实施例中海上风电机组安装平台处于工作工况的结构示意图；图2是本发明实施例中海上风电机组安装平台处于航行工况的结构示意图；图3本发明实施例中海上风电机组安装平台的部分结构的俯视图；图4是横撑杆2的一种连接方式的俯视图；图5是横撑杆2的另一种连接方式的俯视图。

[0023] 本发明提供了一种海上风电机组安装平台，通过对海上风电机组安装平台的结构进行改进，提高了自升式风电安装平台对百米级深水作业的适应性，提高了大高度桩腿3的抗屈曲能力，提高了自升式安装平台的稳定性，满足了自升式安装平台在深水作业的支撑需求。

[0024] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

[0025] 诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

[0026] 如图所示，本发明提供了一种海上风电机组安装平台，包括平台主体1、横撑杆2以及若干竖向延伸的桩腿3。平台主体1在竖向具有相对设置的上表面1a和下表面1b，其中，‘上’指的是远离海底、朝向水面的方向，‘下’则是指向海底的方向。平台主体1开设有若干第一通道11，各第一通道11沿竖向贯穿平台主体1，各第一通道11内均设置有桩腿3，桩腿3能够沿竖向上、下移动。各桩腿3均具有竖向分布的第一桩段31和第二桩段32，以平台主体1的上表面1a为参照，位于上表面1a上侧的为第一桩段31，也即第一桩段31位于平台主体1的上侧，位于上表面1a下侧的为第二桩段32，也即第二桩段32位于平台主体1的下侧，并用以与海底直接或间接地相抵。

[0027] 海上风电机组安装平台具有航行工况和工作工况，在航行工况下，桩腿3的大部分或全部位于平台主体1的上侧，平台主体1漂浮至海面；在工作工况上，桩腿3由平台主体1向下伸出直至与海底直接或间接地相抵，以将平台主体1向上顶起至远离海面的位置，此时桩腿3对平台主体1起到支撑作用。

[0028] 在本实施方式中，海上风电机组安装平台还设置有横撑杆2，横撑杆2可以是方钢、圆钢或是桁架结构，支撑杆的延伸方向与桩腿3的延伸方向相垂直，也即沿水平方向延伸，横撑杆2的两端分别可移动连接于对应侧的桩腿3的第二桩段32，并能够相对于第二桩段32上、下移动。在本实施方式中，横撑杆2位于平台主体1上表面1a的下侧，也即不论在航行工况亦或是工作工况，横撑杆2不会穿过平台主体1的上表面1a。

[0029] 在本申请的技术方案中，通过在第二桩段32设置有水平延伸的横撑杆2，提高了桩腿3在深水环境中，对波浪载荷等环境载荷的承载能力；提高了桩腿3的轴向应力承载能力，降低了桩腿3在深水环境中发生屈曲失稳的风险，提高了自升式安装平台的稳定性，满足了自升式安装平台在深水作业的支撑需求。

[0030] 下面对横撑杆2相对于第二桩段32进行上、下移动的方式进行具体的说明。

[0031] 在一个具体的实施方式中，海上风电机组安装平台还包括第一升降装置41，用以带动横撑杆2沿桩腿3的延伸方向上、下移动；每个第一升降装置41至少与一个横撑杆2的端部固定连接。横撑杆2通过第一升降装置41调节横撑杆2的高度，同时横撑杆2还能够通过第一升降装置41锁止于设定的高度。

[0032] 通过设置第一升降装置41以带动横撑杆2沿竖向上下移动，从而能够与第二桩段32的不同长度相适配，以始终位于第二桩段32的易发生屈曲的位置。具体地，可以采用这些方式确定桩腿3容易发生屈曲的位置，需要根据具体的水深和波浪条件、海底支撑环境（土壤调件，安装平台支撑条件，如土壤或支撑平台的刚度、承载力、摩擦系数等参数）采用有限元分析（FEA）等数值方法，对桩腿3进行屈曲分析，通过模拟桩腿3在不同水深、波浪载荷和土壤条件下的受力状态，可以预测桩腿3容易发生屈曲的位置。

[0033] 在实际操作的过程中，在工作工况下，先下放桩腿3以支撑平台主体1，而后控制横撑杆2下移至设定的位置，当然也可以是桩腿3下放一定高度后，将第一层横撑杆2下移以保证第二桩段32在该高度范围内的抗屈曲能力；而后再将桩腿3继续下放一定的高度，再将第二层横撑杆2下放至对应位置；还可以是，横撑杆2与桩腿3同时下放，通过控制横撑杆2和桩腿3的下放速度之比来控制横撑杆2与桩腿3下放距离的距离比。

[0034] 作为第一升降装置41的一个可实现方式，第一升降装置41包括驱动部、第一固定架411以及转动连接于第一固定架411的第一齿轮组，第一齿轮组与驱动部传动连接；第一固定架411套设于对应的第二桩段32外部，第二桩段32固定连接有齿条，齿条沿竖向延伸，齿轮组与齿条相啮合。驱动部能够接收外部指令以驱使第一齿轮组向外输出正扭矩或负扭矩，第一齿轮组与齿条相啮合的方式使得第一齿轮组带动横撑杆2沿第二桩段32上、下移动。驱动部受到外部的指令而停止工作，第一齿轮组无法转动，从而将第一固定架411锁止至设定的高度。

[0035] 作为第一升降装置41的另一个可实现方式，第一驱动装置可以是电机，当然第一驱动装置还可以是卷扬机构，卷扬机构具有固定端和伸缩端，固定端与平台主体1连接，伸缩端与第一固定架411相连接，第一固定架411与第二桩段32采用齿轮齿条啮合的方式。在这个实施例中，第一齿轮组可接受外部的指令以切换于解锁位和锁止位，在解锁位，第一齿轮组可自由转动，在卷扬机构的带动下，第一固定架411能够移动至设定位置，在到达设定位置后，第一齿轮组切换于锁止位，在锁止位，第一齿轮组无法转动，从而与齿条配合将第一固定架411锁止于设定的高度。本领域技术人员也可以选择其他的第一升降装置41的结构，以能够实现控制横撑杆2的高度位置为准。

[0036] 通过采用齿轮齿条啮合的方式带动横撑杆2相对于第二桩段32移动的方式，提高了横撑杆2高度调节的精准性的同时，提高了横撑杆2与桩腿3的连接强度。

[0037] 可选地，平台主体1的下表面1b还开设有用于收纳横撑杆2的若干收纳通道6，收纳通道6在竖向朝向靠近平台主体1的上表面1a的方向内凹；各收纳通道6沿水平方向延伸并连通于对应侧的第一通道。在高度方向由下向上对各横撑进行投影，在平台主体1下表面1b所形成的投影范围与收纳通道6相重合。

[0038] 通过设置收纳平台收纳横撑杆2，在安装平台处于航行工况时，横撑杆2收纳至收纳通道6内，从而避免桩腿3以及横撑杆2对安装平台航行工况的干涉。

[0039] 此外通过将横撑杆2的端部固定于第一固定架411的凸端，增加了第一固定架411对横撑杆2的支撑强度。

[0040] 下面以多个不同的实施方式对本申请中的桩腿3与横撑的连接方式进行举例说明，在下面的实施方式中，桩腿3为三角形桁架结构，通过采用三角形桁架作为桩腿3，能够增加桩腿3的抗屈曲能力。

[0041] 在一个可实现的方式中，在如图所示的实施方式中，平台主体1成近似矩形结构，设置有四个第一通道11，四个所述第一通道11对应位于矩形结构的四个角部以对平台主体1形成稳定的支撑。每个第一通道11内插设有一个桩腿3。

[0042] 相邻的两个桩腿3之间连接有至少一个横撑杆2，在同一水平高度内，设置有四个横撑杆2，四个横撑杆2首尾依次相接围成封闭的矩形结构。

[0043] 可选地，定义四个横撑杆2中的两个作为矩形结构的长边为长边横撑2b，另外两个作为矩形结构的短边为短边横撑2a，还包括连接梁2c，连接梁2c的一端与一个长边横撑2b的中点固定连接，另一端与另一个长边横撑2b的中点固定连接，连接梁2c与短边横撑2a相平行，由此能够进一步增加桩腿3的抗屈曲能力。

[0044] 在另一个可实现的方式中，平台主体1设置至少三个第一通道11，三个第一通道11构成三角形的三个顶点。相邻的两个桩腿3之间连接有至少一个横撑杆2，在同一水平高度内，设置有三个横撑杆2，三个横撑杆2首尾依次相接围成封闭结的三角形结构。

[0045] 在上述的各个实施方式中，作为另一种可选地方式，第一固定架411的外侧还连接有转接架，横撑杆2的端部通过转接架固定于第一固定架411，第一固定架411位于转接架的内部，第一固定架411的顶端和底端与转接架焊接固定，侧周壁与转接架的内部相间隔或相抵，并形成直接或间接地固定连接；转接架在水平方向的截面成矩形或成三角形。

[0046] 作为另一种实施方式，连接于相同的两所述第二桩段32的横撑杆2，沿竖向依次分布。如图中所示的例子，在高度方向上设置有两个横撑杆2，两个横撑杆2在高度方向间隔设置。

[0047] 在上述的实施方式中，海上风电机组安装平台还包括第二升降装置42，第二升降装置42的结构与第一升降装置41的结构相类似，第二升降装置42包括驱动电机、第二固定架以及转动连接于第二固定架的第二齿轮组，第二固定架固定于平台主体1，第一桩段31的部分位于第二固定架内；第二齿轮组与驱动电机传动连接，第二固定架围成竖向延伸的区域，第一桩段31的部分位于该区域内，第二齿轮组也位于该区域内，并与的齿条相啮合。在本实施方式中，设置于第二桩段32的齿条延伸至第一桩段31，并与设置于第二升降装置42的齿轮组相适配。这样，第一升降装置41和第二升降装置42共用设置于桩腿3的齿条来驱使桩腿3和横撑杆2移动，简化了桩腿3的结构。

[0048] 随着全球能源结构的转型和海上风电技术的快速发展，海上风电单机容量的增加已成为一种明显的趋势，旨在提高发电效率和降低度电成本。然而，为了满足更大的单机容量需求，风电叶片的长度必须相应增加，以捕获更多的风能。同时，为了优化风机的捕风效率，叶片的捕风面积也需要相应扩大。此外，为了进一步提高风机的发电效率和稳定性，风机轮毂的中心高度也在不断提升，导致整个风机的高度显著增加。传统的自升式安装平台的吊高能力有限，已无法适应未来更高风机的安装需求。

[0049] 在本申请的另一些实施例中，海上风电机组安装平台还包括用以支撑吊机组件7的支撑结构5，支撑结构5的一端与平台主体1固定连接，另一端向上延伸至平台主体1的上部；支撑结构5为三角形桁架结构，支撑结构5内围合限定有竖向延伸的第二通道，第二通道与至少其中一个第一通道11在竖向相对并相连通，第二通道在竖向的投影范围与第一通道11相重合或者覆盖第一通道11，这样第一桩段31在穿过第一通道11后，能够插入至第二通道内，这样第一桩段31的至少部分位于第二通道内，支撑结构5套设至第一桩段31的外侧，桩腿3在上下移动时，第一桩段31在支撑结构5内相对于支撑结构5进行移动；所述吊机组件
7套设于所述支撑结构5的外侧，并能沿所述支撑结构5上、下移动，以起升并锁止于支撑结构5的设定高度。

[0050] 通过采用这样的方式，将吊机组件7与桩腿3和平台主体1解耦，实现了吊机组件7的吊高能力，更加适应大高度风机的吊装需求。

[0051] 在一个具体的例子中，吊机组件7包括吊臂71以及基座72，基座72成环形结构，其中部具有空腔，基座72套设于支撑结构5的外侧，其内圈侧与支撑结构5在水平方向上可以间隔设置，也可以形成直接或间接地滑动配合。

[0052] 还包括第三升降装置43，所述第三升降装置43包括第三固定架，第三固定架套设于支撑结构5的外侧，第三固定架内转动连接有第三齿轮组，第三齿轮组传动连接有驱动电机，第三齿轮组与固设于支撑结构5的齿条相啮合，设置于支撑结构5的齿条也是沿竖向延伸。

[0053] 第三升降装置43与基座72固定连接，作为一种可选的方式，可以第三固定架的外侧与基座72的内圈侧固定连接，这里的‘内’是指指向支撑装置中心的一侧，‘外’指向相反的方向。这样，在水平方向上，支撑装置位于第三固定架的内侧，第三固定架位于支撑装置与基座72之间。

[0054] 作为另一种可选的方式，基座72固定连接于第三固定架的顶部，同时基座72的内圈侧与支撑结构5的位于第三固定架的外侧的部分导向配合。通过这样的方式，基座72的内圈侧与支撑结构5滑动配合，支撑结构5对基座72起到了导向的作用。导向配合的方式可以是齿轮齿条相啮合的方式、滚动配合的方式或是滑动配合的方式，本领域技术人员可以自行选择。

[0055] 基座72的外圈部能够相对于内圈在水平面内转动，从而带动吊臂71在水平面内转动，从而构成绕桩吊的形式。同时，吊臂71能够相对于基座72在竖直面内转动，以进行吊装操作。

[0056] 进一步地，吊机组件7还包括连接于基座72的配重臂73，配重臂73与吊臂71在水平面上相对布设。通过设置配重臂73能够尽量减少吊机在空钩以及吊装过程中支撑结构5不会承受过大的弯矩。其中，可以设置一个配重臂73，也可以设置更多个配重臂73。

[0057] 作为一种可实现的配重方式，吊机组件7设置有两个配重臂73，两个配重臂73在水平向向外伸出的最远端所在的位置不同，且两个配重臂73在竖向向上的高度不同，以提高与吊臂71的适配性。

[0058] 配重臂73包括一端与基座72转动连接的第一臂段，第一臂段的另一端与第二臂段的一端相铰接，第二臂段的另一端用以吊装配重；海上风机安装设备，还包括驱动液压件，驱动液压件的缸体和活塞中的一者与基座72连接，另一者与第二臂段相连接以将第二臂段向外推出或回拉。

[0059] 通过采用本实施方式中的配重臂73结构，第一臂段、第二臂段以及驱动液压件组成一个三角形结构，通过液压推杆的伸缩来实现配重距离吊机中心的距离变化，其中配重为重物堆叠的结构，由多个超起配重块组成，从而起到平衡吊机重心的作用。

[0060] 作为另一种可实现配重的方式，基座72设置有配重推杆，配重推杆的一端位于基座72内，并与设置于基座72内的驱动件相连接，推杆的另一端设置有配重，配重、推杆在水平方向上与吊臂71相对设置，推杆能够向基座72外推出设定的距离以与吊臂71相适配。

[0061] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。