本書主要分為11章四大部分：第1章闡述了自升式風(fēng)電安裝船的發(fā)展現(xiàn)狀、市場需求類型及發(fā)展趨勢，收集了大量的國內(nèi)外有關(guān)自升式海上風(fēng)電安裝船的資料；第2～5章，闡述了自升式風(fēng)電安裝船的總體布置及主要參數(shù)、樁腿強(qiáng)度、浮態(tài)穩(wěn)性、站立穩(wěn)性、輪機(jī)系統(tǒng)及內(nèi)外舾裝等重要設(shè)計(jì)內(nèi)容和風(fēng)電船基本性能進(jìn)行了研究和廣泛的討論，并闡述了風(fēng)電安裝船平臺的設(shè)計(jì)原理和方法；第6～7章闡述了自升式風(fēng)電安裝船電氣控制及液壓控制兩大重要控制系統(tǒng)，針對不同類型的自升式風(fēng)電安裝船配套形式，詳細(xì)闡述了兩大控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和研究中的方法和研究成果；第8～11章闡述了自升式風(fēng)電安裝船起重機(jī)設(shè)計(jì)、抬升升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)、動力定位系統(tǒng)及抱樁器等核心配套設(shè)備的設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行了廣泛的研究討論。
本書作為深遠(yuǎn)海工程裝備與高技術(shù)叢書之一，已列入十三五國家重點(diǎn)圖書出版規(guī)劃項(xiàng)目、上海市重點(diǎn)圖書。
風(fēng)力發(fā)電是近年來世界各國普遍關(guān)注的新能源開發(fā)項(xiàng)目之一，其中海上風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為世界清潔能源發(fā)展的亮點(diǎn)，步入高速發(fā)展期。海上風(fēng)電以其風(fēng)資源持續(xù)穩(wěn)定、風(fēng)速高、發(fā)電量大和不占用土地資源等優(yōu)點(diǎn)得到各國的重視。據(jù)國家能源局風(fēng)電發(fā)展十三五規(guī)劃，積極穩(wěn)妥推進(jìn)海上風(fēng)電建設(shè)。到2020年，全國海上風(fēng)電項(xiàng)目開工1000萬kW，力爭累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)到500萬kW以上。意味著風(fēng)電安裝船需求劇增，現(xiàn)有的風(fēng)電安裝船根本不能滿足今后風(fēng)電安裝的需求，這說明風(fēng)電安裝船市場仍然有巨大的需求空間。
本書總結(jié)了上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司10多年來自升式風(fēng)電安裝船及其核心配套設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究成果，對業(yè)內(nèi)同行有較高的參考價(jià)值。
風(fēng)力發(fā)電是近年來世界各國普遍關(guān)注的新能源開發(fā)項(xiàng)目之一，其中海上風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為世界清潔能源發(fā)展的亮點(diǎn)，步入高速發(fā)展期。海上風(fēng)電以其風(fēng)資源持續(xù)穩(wěn)定、風(fēng)速高、發(fā)電量大和不占用土地資源等優(yōu)點(diǎn)得到各國的重視。國家能源局風(fēng)電發(fā)展十三五
規(guī)劃指出，應(yīng)積極穩(wěn)妥推進(jìn)海上風(fēng)電建設(shè)。到２０２０年，全國海上風(fēng)電項(xiàng)目開工１０００萬ｋＷ，力爭累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)到５００萬ｋＷ
以上，這意味著現(xiàn)有的風(fēng)電安裝船根本不能滿足今后風(fēng)電安裝的需求，風(fēng)電安裝船市場有巨大的需求空間。
本書分為四大部分１１章：
第一部分為第１章，概述了自升式風(fēng)電安裝船的發(fā)展現(xiàn)狀、市場需求類型及發(fā)展趨勢，收集了大量的國內(nèi)外有關(guān)自升式海上風(fēng)電安裝船的資料。
第二部分為第２～５章，概述了自升式風(fēng)電安裝船的總體布置及主要參數(shù)、樁腿強(qiáng)度、浮態(tài)穩(wěn)性、站立穩(wěn)性、輪機(jī)系統(tǒng)及內(nèi)外舾裝等重要設(shè)計(jì)內(nèi)容，對風(fēng)電船基本性能進(jìn)行了研究和廣泛的討論，并闡述了風(fēng)電安裝船平臺的設(shè)計(jì)原理和方法。
第三部分為第６～７章，概述了自升式風(fēng)電安裝船電氣控制及液壓控制兩大重要控制系統(tǒng)，針對不同類型的自升式風(fēng)電安裝船配套形式，詳細(xì)闡述了兩大控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和研究中的方法和研究成果。
第四部分為第８～１１章，概述了自升式風(fēng)電安裝船起重機(jī)設(shè)計(jì)、升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)、動力定位系統(tǒng)及抱樁器等核心配套設(shè)備的設(shè)計(jì)內(nèi)容，并進(jìn)行了廣泛的研究討論。
本書總結(jié)了上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司十多年來自升式風(fēng)電安裝船及其核心配套設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究成果。
自升式風(fēng)電安裝船的研究和設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷發(fā)展的領(lǐng)域，由于作者水平和時(shí)間所限，本書必然存在著一些缺點(diǎn)和不足，懇切希望廣大讀者給予批評和指正。
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２０１８年９月
上海振華重工(集團(tuán))股份有限公司(ZPMC)是重型裝備制造行業(yè)的知名企業(yè)，為國有控股A、B股上市公司，控股方為世界500強(qiáng)之一的中國交通建設(shè)股份有限公司。公司前身是成立于1885年的公茂船廠，歷經(jīng)百余年的發(fā)展，于2009年正式更名為振華重工。公司總部設(shè)在上海，并在上海本地及南通等地設(shè)有10個(gè)生產(chǎn)基地，占地總面積1萬畝，總岸線10公里，其中深水岸線5公里，承重碼頭3.7公里，是全國也是世界上最大的港口機(jī)械重型裝備制造商。公司擁有25艘6萬噸～10萬噸級整機(jī)運(yùn)輸船，可將大型產(chǎn)品跨海越洋運(yùn)往全世界。公司主營業(yè)務(wù)分為八類：港口用大型集裝箱機(jī)械和礦石煤炭等散貨裝卸機(jī)械,，海洋重工，大重特型鋼結(jié)構(gòu)，海上運(yùn)輸與安裝，系統(tǒng)集成、工程總承包，電氣產(chǎn)品、軟件開發(fā)與集成，投融資，一體化服務(wù)。
第１章 自升式風(fēng)電安裝船發(fā)展現(xiàn)狀和前景 １
１．１ 技術(shù)及裝備發(fā)展現(xiàn)狀 ３
�。保病∈袌鲂枨蠹邦愋� ６
�。保场“l(fā)展趨勢研究 ９
第２章 總體布置設(shè)計(jì)及主要性能計(jì)算分析 １１
�。玻薄≈饕獏�(shù)分析 １３
２．１．１ 可變載荷及甲板面積確定 １３
２．１．２ 主尺度方案確定 １４
２．１．３ 質(zhì)量重心控制原則 １５
�。玻病≈饕O(shè)備及艙室布置 １８
２．２．１ 風(fēng)機(jī)設(shè)備布置 １８
２．２．２ 施工工藝對總體布置的影響 １９
２．２．３ 起重機(jī)布置 ２５
２．２．４ 抱樁器布置 ２９
２．２．５ 機(jī)械艙室布置 ３２
２．２．６ 管弄布置 ３７
２．２．７ 生活區(qū)艙室布置 ３９
２．２．８ 脫險(xiǎn)通道設(shè)計(jì)考慮 ４１
２．２．９ 危險(xiǎn)區(qū)艙室布置 ４２
２．２．１０ 典型設(shè)計(jì)工況 ４４
�。玻场≈饕阅苡�(jì)算 ４５
２．３．１ 質(zhì)量預(yù)估及升降能力選型分析 ４５
２．３．２ 干舷及儲備浮力計(jì)算分析 ４６
２．３．３ 風(fēng)載荷計(jì)算分析 ５１
２．３．４ 航行完整穩(wěn)性計(jì)算分析 ６１
２．３．５ 航行破艙穩(wěn)性計(jì)算分析 ６５
２．３．６ 漂浮起吊作業(yè)特殊穩(wěn)性計(jì)算分析 ７２
２．３．７ 站立穩(wěn)性計(jì)算分析（結(jié)構(gòu)提供） ８０
·１·
自升式風(fēng)電安裝船技術(shù)與應(yīng)用
第３章 船體與樁腿設(shè)計(jì)與分析 ８３
３．１ 船體與樁腿強(qiáng)度設(shè)計(jì)通則 ８５
�。常病≡O(shè)計(jì)載荷與工況 ８５
３．２．１ 環(huán)境載荷 ８５
３．２．２ 重力及功能載荷 ８７
３．２．３ 工況分類 ８７
�。常场≈鞔w結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ８８
３．３．１ 總體強(qiáng)度 ８８
３．３．２ 局部強(qiáng)度 ８８
�。常础锻仍O(shè)計(jì) ８９
３．４．１ 樁腿的型式 ８９
３．４．２ 樁腿水動力參數(shù)的選擇 ８９
３．４．３ 樁腿強(qiáng)度計(jì)算 ９０
�。常怠堆ピO(shè)計(jì) ９０
３．５．１ 樁靴強(qiáng)度 ９０
３．５．２ 探索樁靴新型式 ９１
�。常丁『５椎鼗� ９３
３．６．１ 海底地基特征 ９３
３．６．２ 樁靴插深計(jì)算 ９３
３．７ 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ９６
第４章 輪機(jī)設(shè)備及主要系統(tǒng)設(shè)計(jì) ９９
�。矗薄‰娬具x型設(shè)計(jì)及推進(jìn)器選型要素 １０１
４．１．１ 電站 １０１
４．１．２ 推進(jìn)器選型要素 １０３
�。矗病≥啓C(jī)主要系統(tǒng)設(shè)計(jì) １０３
４．２．１ 艙底水系統(tǒng) １０３
４．２．２ 壓載水系統(tǒng) １０５
４．２．３ 冷卻水系統(tǒng) １０７
４．２．４ 沖樁系統(tǒng) １１０
４．２．５ 壓縮空氣系統(tǒng) １１６
４．２．６ 燃油、滑油系統(tǒng) １２０
４．２．７ 消防滅火系統(tǒng) １２２
４．２．８ 日用淡水系統(tǒng) １２６
４．２．９ 閥門遙控、液位遙測系統(tǒng) １３０
４．２．１０ 防污染系統(tǒng) １３１
�。矗场±洳�、通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備及系統(tǒng)設(shè)計(jì) １３３
·２·
目 錄
４．３．１ 冷藏系統(tǒng)設(shè)計(jì) １３３
４．３．２ 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) １３５
４．３．３ 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì) １４３
第５章 舾裝設(shè)計(jì) １５１
�。担薄⊥怍秆b設(shè)計(jì)特點(diǎn)與原則 １５３
�。担病⊥怍秆b主要設(shè)備設(shè)計(jì) １５３
５．２．１ 錨泊設(shè)備系統(tǒng)的選型和布置 １５３
５．２．２ 系泊設(shè)備的選型和布置 １５４
５．２．３ 拖曳系統(tǒng)的選型和布置 １５５
５．２．４ 起重設(shè)備的選型和布置 １５６
５．２．５ 救生消防設(shè)備的選型和布置 １５７
５．２．６ 艙蓋類設(shè)備的選型和布置 １５９
５．２．７ 欄桿、梯道等鐵舾件的設(shè)計(jì) １６０
５．２．８ 其他雜項(xiàng)的設(shè)計(jì) １６２
�。担场�(nèi)裝設(shè)計(jì)流程與細(xì)則 １６３
５．３．１ 內(nèi)裝設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與原則 １６３
５．３．２ 生活區(qū)的劃分與艙室布置 １６４
５．３．３ 廚房、餐廳公共區(qū)域的設(shè)計(jì)與布置 １６７
５．３．４ 內(nèi)裝主材的設(shè)計(jì)與選擇 １７０
第６章 電氣控制系統(tǒng) １７５
６．１ 電力系統(tǒng) １７７
６．１．１ 電源種類和容量的確定 １７７
６．１．２ 配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) １７８
６．１．３ 配電系統(tǒng)計(jì)算 １７９
�。叮病∩悼刂葡到y(tǒng) １８１
６．２．１ 升降控制系統(tǒng)特征 １８１
６．２．２ 升降控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) １８１
６．２．３ 升降控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) １８３
６．２．４ 常見故障分析及處理 １８５
６．３ 起重機(jī)電氣系統(tǒng) １８６
６．３．１ 電氣系統(tǒng)概述 １８６
６．３．２ 電氣設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范 １８８
６．３．３ 電氣系統(tǒng)組成 １８９
６．３．４ 電氣安裝工藝 ２０１
６．３．５ 安全保護(hù)設(shè)計(jì)及控制難點(diǎn) ２０７
·３·
自升式風(fēng)電安裝船技術(shù)與應(yīng)用
�。叮础″^機(jī)系統(tǒng) ２０９
６．４．１ 錨機(jī)控制系統(tǒng)特征 ２０９
６．４．２ 錨機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ２１０
６．４．３ 錨機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ２１２
６．４．４ 常見故障分析及處理 ２２０
�。叮怠⊥七M(jìn)電氣系統(tǒng) ２２１
６．５．１ 推進(jìn)系統(tǒng)簡介 ２２１
６．５．２ 電氣設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范 ２２２
６．５．３ 推進(jìn)系統(tǒng)的組成 ２２２
６．５．４ 推進(jìn)系統(tǒng)的功能 ２２６
�。叮丁≈醒肟刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì) ２２７
６．６．１ 系統(tǒng)概述 ２２７
６．６．２ 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) ２２８
６．６．３ 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) ２３２
第７章 液壓傳動與控制系統(tǒng) ２３３
�。罚薄√簤合到y(tǒng) ２３５
７．１．１ 抬升液壓系統(tǒng)特征 ２３５
７．１．２ 抬升液壓系統(tǒng)原理 ２３５
７．２ 起重機(jī)液壓傳動與控制系統(tǒng) ２４７
７．２．１ 起重機(jī)液壓系統(tǒng)特征 ２４７
７．２．２ 起重機(jī)液壓系統(tǒng)的分類及工作原理 ２４８
�。罚场″^機(jī)液壓傳動與控制系統(tǒng) ２６４
７．３．１ 錨機(jī)液壓系統(tǒng)特征 ２６４
７．３．２ 錨機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理 ２６４
�。罚础恿Χㄎ灰簤簜鲃优c控制系統(tǒng) ２７５
７．４．１ 動力定位液壓系統(tǒng)特征 ２７６
７．４．２ 動力定位液壓系統(tǒng)工作原理 ２７６
�。罚怠”镀饕簤簜鲃优c控制系統(tǒng) ２８１
７．５．１ 抱樁器液壓系統(tǒng)特征 ２８１
７．５．２ 抱樁器液壓系統(tǒng)原理 ２８２
７．６ 液壓系統(tǒng)故障分析 ２８５
第８章 自升式風(fēng)電安裝起重機(jī) ２８７
�。福薄「攀� ２８９
８．１．１ 現(xiàn)狀和特點(diǎn) ２８９
８．１．２ 主要參數(shù) ２９２
·４·
目 錄
８．１．３ 主要部件和組成系統(tǒng) ３００
８．１．４ 穩(wěn)定性 ３０７
８．１．５ 安全評估 ３０７
８．１．６ 規(guī)范和準(zhǔn)則 ３０７
�。福病∪剞D(zhuǎn)風(fēng)電安裝起重機(jī) ３０８
８．２．１ 全回轉(zhuǎn)起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu) ３０８
８．２．２ 全回轉(zhuǎn)起重機(jī)的機(jī)構(gòu) ３２４
８．２．３ 全回轉(zhuǎn)起重機(jī)的纏繞系統(tǒng) ３３７
８．２．４ 全回轉(zhuǎn)起重機(jī)的輔助系統(tǒng) ３４４
�。福场±@樁式全回轉(zhuǎn)風(fēng)電安裝起重機(jī) ３４８
８．３．１ 繞樁式全回轉(zhuǎn)起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu) ３５０
８．３．２ 繞樁式起重機(jī)的機(jī)構(gòu) ３６２
８．３．３ 繞樁式全回轉(zhuǎn)起重機(jī)的輔助系統(tǒng) ３６６
�。福础∥U式回轉(zhuǎn)風(fēng)電安裝起重機(jī) ３６６
８．４．１ 桅桿式回轉(zhuǎn)起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu) ３６６
８．４．２ 桅桿式回轉(zhuǎn)起重機(jī)的機(jī)構(gòu) ３６７
８．４．３ 桅桿式回轉(zhuǎn)起重機(jī)的輔助系統(tǒng) ３７０
�。福怠」潭ū奂苁斤L(fēng)電安裝起重機(jī) ３７０
８．５．１ 固定臂架式風(fēng)電安裝起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu) ３７０
８．５．２ 固定臂架式風(fēng)電安裝起重機(jī)的機(jī)構(gòu) ３７２
８．５．３ 固定臂架式風(fēng)電安裝起重機(jī)的附件 ３７３
�。福丁‰姎庀到y(tǒng) ３７３
８．６．１ 起重機(jī)的供電 ３７３
８．６．２ 機(jī)構(gòu)用交流變頻電動機(jī) ３７６
８．６．３ 起重機(jī)的控制系統(tǒng) ３７７
８．６．４ 起重機(jī)輔助電氣設(shè)備 ３７８
８．７ 液壓系統(tǒng) ３７９
�。福浮‰娨浩鹬貦C(jī)與電驅(qū)起重機(jī)的選型 ３８０
８．８．１ 電液起重機(jī)的優(yōu)勢 ３８０
８．８．２ 電驅(qū)起重機(jī)的優(yōu)勢 ３８１
８．８．３ 兩種起重機(jī)的選型比較 ３８２
第９章 升降系統(tǒng)設(shè)計(jì) ３８３
９．１ 升降系統(tǒng)概述 ３８５
９．１．１ 背景 ３８５
９．１．２ 主要設(shè)計(jì)參數(shù) ３８６
９．１．３ 相關(guān)結(jié)構(gòu)部件 ３８７
·５·
自升式風(fēng)電安裝船技術(shù)與應(yīng)用
９．１．４ 升降系統(tǒng)的分類 ３９１
９．１．５ 升降系統(tǒng)選型 ３９１
９．１．６ 產(chǎn)品性能參數(shù)表 ３９２
９．１．７ 鎖緊系統(tǒng) ３９３
�。梗病↓X輪齒條式升降系統(tǒng) ３９６
９．２．１ 結(jié)構(gòu)布置 ３９７
９．２．２ 減速箱 ３９９
９．２．３ 齒輪和齒條 ４０２
９．２．４ 電機(jī)和制動器 ４０３
９．２．５ 電氣控制系統(tǒng) ４０４
�。梗场∫簤河透资缴迪到y(tǒng) ４０４
９．３．１ 升降系統(tǒng)介紹 ４０６
９．３．２ 國內(nèi)液壓升降系統(tǒng) ４０９
９．３．３ 液壓銷孔式升降系統(tǒng)對比 ４１０
９．３．４ 電氣控制系統(tǒng) ４１２
第１０章 動力定位系統(tǒng) ４１３
１０．１ 概述 ４１５
１０．１．１ 船舶動力定位系統(tǒng)定義 ４１５
１０．１．２ 動力定位系統(tǒng)的功能及應(yīng)用 ４１６
１０．１．３ 動力定位系統(tǒng)的組成 ４１７
�。保埃病〈皠恿Χㄎ粋鞲衅鳒y量系統(tǒng) ４２０
１０．２．１ 傳感測量系統(tǒng)基本組成 ４２０
１０．２．２ 位置參考系統(tǒng) ４２３
１０．２．３ 傳感器系統(tǒng) ４２４
１０．２．４ 參考模型 ４２５
１０．３ 動力定位能力分析 ４２７
１０．３．１ 設(shè)計(jì)總則 ４２７
１０．３．２ 總體設(shè)計(jì) ４２７
１０．３．３ 功能實(shí)現(xiàn) ４２９
１０．３．４�。保玻埃埃麸L(fēng)電安裝平臺ＤＰ２能力分析 ４３６
�。保埃础〈皠恿Χㄎ粩�(shù)據(jù)處理系統(tǒng) ４４５
１０．４．１ 多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的概述 ４４５
１０．４．２ 船舶動力定位數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)融合 ４４５
１０．４．３ 船舶動力定位的數(shù)據(jù)濾波與運(yùn)動狀態(tài)估計(jì) ４４７
�。保埃怠恿Χㄎ豢刂品椒� ４５２
１０．５．１�。蹋眩强刂破髟O(shè)計(jì) ４５３
·６·
目 錄
１０．５．２ 基于非線性預(yù)測控制的動力定位控制算法 ４６０
�。保埃丁⊥屏Ψ峙� ４６５
１０．６．１ 推力分配問題的一般提法 ４６６
１０．６．２ 推力分配問題的解法 ４６９
１０．６．３ 實(shí)際問題 ４７１
�。保埃贰〈皠恿Χㄎ煌七M(jìn)器系統(tǒng) ４７２
１０．７．１ 概述 ４７２
１０．７．２ 形式和原理 ４７３
１０．７．３ 水動力計(jì)算 ４７５
１０．７．４ 系統(tǒng)設(shè)計(jì) ４７８
１０．７．５ 布置 ４８０
１０．８ 船舶動力定位控制系統(tǒng)仿真測試 ４８２
１０．８．１ 硬件在環(huán)仿真（ＤＰ ＨＩＬ）系統(tǒng) ４８２
１０．８．２ 仿真測試方法 ４８６
第１１章 抱樁器設(shè)計(jì) ４９１
�。保保薄”镀骱喗� ４９３
１１．２ 抱樁器基本參數(shù) ４９３
�。保保场”镀髟砑肮r ４９３
１１．３．１ 液壓原理 ４９３
１１．３．２ 作業(yè)工況 ４９４
１１．４ 抱樁器各系統(tǒng)簡介 ４９４
１１．４．１ 主推系統(tǒng) ４９４
１１．４．２ 側(cè)推系統(tǒng) ４９４
１１．４．３ 抱箍系統(tǒng) ４９５
１１．４．４ 電控系統(tǒng) ４９６
１１．４．５ 液壓系統(tǒng) ４９６
�。保保怠”镀飨到y(tǒng)主要特點(diǎn) ４９７
�。保保丁‰娍叵到y(tǒng)操作說明 ４９７
１１．６．１ 電控柜指示燈說明 ４９７
１１．６．２ 操作站指示燈說明 ４９７
參考文獻(xiàn) ５０１
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