CN103133249B - 漂浮支撑装置和风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种漂浮支撑装置和风力发电机组，包括主浮箱、辅助浮箱和多条锚链；所述辅助浮箱均匀固定布设在所述主浮箱的外围；所述锚链的一端与所述主浮箱和辅助浮箱连接，另一端用于与海床连接；所述主浮箱的上端部具有用于与风力发电机组的塔筒连接的连接部。本发明提供的漂浮支撑装置和风力发电机组，主浮箱和辅助浮箱能够对风力发电机组提供支撑，通过对主浮箱和辅助浮箱材料和尺寸的选择、以及辅助浮箱的设置数量等的调整，可以漂浮在水深大于60米、甚至达到1000米的深水海域，应用海域很大，更便于海上风能的开发和应用。

Description

漂浮支撑装置和风力发电机组
技术领域
本发明涉及海上风力发电技术，尤其涉及一种支撑海上风力发电机用的漂浮支撑装置和风力发电机组。
背景技术
风力发电作为新能源领域中技术最成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式，获得了快速发展。风力发电技术的应用已经由陆地延伸到海洋中，海上风力发电正在成为新能源领域发展的重点。
海上风力发电机与陆地上的风力发电机的载荷特性不同，作用在海上风力发电机的载荷十分复杂。海上风力发电机的载荷包括与陆地风力发电机相同的惯性和重力载荷、空气动力载荷和运行载荷，另外，海上风力发电机还包括波浪载荷、海洋冰载荷和船舶撞击载荷等，上述载荷均直接或间接作用在海上风力发电机的支撑装置上。
现有的海上风力发电机的支撑装置包括支撑台和桩柱，桩柱的上端支设在支撑台上，桩柱的下端插设在海床上，将风力发电机组固定在支撑台的支撑面上。
在进行本发明的研究过程中，发明人发现采用上述现有的海上支撑台存在如下技术缺陷：
由于现有的支撑装置通过桩柱支撑风力发电机组，且桩柱需插设到海床上，受桩柱的长度和强度的限制，现有的支撑装置只能应用于小于60m水深的近海，并且在近海浅水海域内，码头、航道和养殖等已经占用大量的海域面积，因此，采用现有的支撑装置作为风力发电机组的安装平台的应用海域较小、严重限制了海上风能的开发和应用。
发明内容
本发明提供一种漂浮支撑装置和风力发电机组，用以解决现有技术中支撑装置的应用海域较小的技术缺陷。
本发明提供一种漂浮支撑装置，包括主浮箱、辅助浮箱和多条锚链；所述辅助浮箱均匀固定布设在所述主浮箱的外围；
所述锚链的一端与所述主浮箱和辅助浮箱连接，另一端用于与海床连接；
所述主浮箱的上端部具有用于与风力发电机组的塔筒连接的连接部。
优选地，所述漂浮支撑装置还包括防波浪装置；
所述防波浪装置包括至少两个上下间隔布设的保护圈，该保护圈套设固定在所述辅助浮箱的外围。
优选地，从上至下的保护圈的直径依次增大。
优选地，所述漂浮支撑装置还包括连接在所述主浮箱和辅助浮箱之间的第一水平连接臂、以及连接在所述保护圈与辅助浮箱之间的第二水平连接臂。
优选地，所述第一水平连接臂和第二水平连接臂为椭圆管，该椭圆管的椭圆形截面的短轴垂直于水平面。
优选地，所述防波浪装置还包括连接在所述保护圈之间的连接臂。
优选地，所述保护圈的数量为两个、三个或四个。
优选地，所述主浮箱和/或辅助浮箱的下部安装有配重体。
优选地，所述主浮箱和辅助浮箱为密闭中空的圆柱筒结构；所述主浮箱和辅助浮箱的轴线方向垂直于水平面。
本发明还提供了一种风力发电机组，包括风力发电机，还包括本发明所提供的漂浮支撑装置，所述主浮箱上端部的连接部与风力发电机组的塔筒连接。
本发明提供的漂浮支撑装置和风力发电机组，主浮箱和辅助浮箱能够对风力发电机提供支撑，通过对主浮箱和辅助浮箱材料和尺寸的选择、以及辅助浮箱的设置数量等的调整，可以漂浮在水深大于60米、甚至达到1000米的深水海域，应用海域很大，更便于对海上风能的开发和应用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的漂浮支撑装置的主视图；
图2为图1中的漂浮支撑装置的俯视图。
具体实施方式
参考图1和图2，图1为本发明实施例提供的漂浮支撑装置的主视图；图2为图1中的漂浮支撑装置的俯视图。
如图1和图2所示，本实施例提供的漂浮支撑装置包括主浮箱1、辅助浮箱2和多条锚链4。辅助浮箱2均匀固定布设在主浮箱1的外围，锚链4的一端与主浮箱1和辅助浮箱2连接，锚链4的另一端用于与海床连接；
主浮箱1的上端部具有用于与风力发电机组的塔筒连接的连接部11。
具体地，主浮箱1和辅助浮箱2可以为密闭中空的圆柱筒结构，主浮箱1和辅助浮箱2的轴线方向垂直于水平面。主浮箱1和辅助浮箱2通过足够和稳定的浮力共同提供对风力发电机组的支撑，所以主浮箱1和辅助浮箱2也可以为其他形状的密闭中空结构，另一方面，还可以采用密度较低的材料制成的实体结构。
主浮箱1的大小可以根据承载力的需要确定，辅助浮箱2的数量和大小可以根据承载力的需要确定，并且均匀布设在主浮箱1的外围，使整个漂浮支撑装置在承载状态下也能稳定漂浮，主浮箱1可以通过第一水平连接臂21与辅助浮箱2连接；锚链4可以采用链体或绳索。
本实施例提供的漂浮支撑装置，主浮箱1和辅助浮箱2能够提供很大的支撑力，并且辅助浮箱2能够增加水线面面积，减小倾覆力矩，提高稳定性，并且可以通过多根锚链4实现多点系泊，将主浮箱1和辅助浮箱2固定，提高稳定性，也可以减小每根锚链4的拉力，提高安全性。
本实施例提供的漂浮支撑装置在实际应用中，风力发电机组的塔筒与连接部11固定连接，该漂浮支撑装置对风力发电机组提供支撑，通过对主浮箱1和辅助浮箱2材料和尺寸的选择、以及辅助浮箱2的设置数量等的调整，可以漂浮在水深大于60米、甚至达到1000米的深水海域，应用海域很大，更便于对海能的开发和应用。
在本发明上述实施例的基础上，还可以在漂浮支撑装置上设置防波浪装置，防波浪装置包括至少两个上下间隔布设的保护圈3，该保护圈3套设固定在辅助浮箱2的外围，保护圈3可以采用圆管制成。
具体地，可以通过第二水平连接臂22将保护圈3与辅助浮箱2连接固定，保护圈3的数量和间距可以根据实际海域的波浪能量的大小确定，如该海域全年的波高变化较大则增加保护圈3的数量，以更好地减小波浪载荷。具体地，本实施例中，保护圈3的数量为三个，保护圈3的直径可以相同，并且三个保护圈3同中心上下间隔布置。当然也可以选用两个或四个。
本实施例提供的防波浪装置，保护圈3可以套设固定在辅助浮箱2的外围，通过保护圈3与波浪相互作用，改变水质点的运动规律，从而大幅度降低波浪的高度，减小波浪的能量，进而可以削弱作用在主浮箱1和辅助浮箱2的波浪载荷强度，并且防波浪装置还可以增加漂浮支撑装置的水线面面积，减小倾覆力矩，提高漂浮支撑装置的稳定性和风力发电机组运行的安全性。
需要说明的是，在上述实施例的基础上，还可以对防波浪装置作进一步的改进。
在间隔布置的保护圈3中，可以保护圈3之间设置连接臂31，通过连接臂31将保护圈3连接固定。提高保护圈3的强度。
此外，从上至下的保护圈3的直径依次增大。保护圈3同中心设置。也就是说，两层保护圈3之间具有垂直间距和水平间距，根据波浪理论，上述结构能够在水平方向上削弱波浪能量，提高漂浮支撑装置的稳定性和风电机组运行的安全性。
需要说明的是，第一水平连接臂21和第二水平连接臂22可以为椭圆管，该椭圆管的椭圆形截面的短轴垂直于水平面。也就是第一水平连接臂21和第二水平连接臂22扁平设置，第一水平连接臂21和第二水平连接臂22采用椭圆管能够便于与保护圈3和辅助浮箱2焊接，并且可以减小海水阻力。
另外，还可以在主浮箱1和/或辅助浮箱2的下部安装有配重体(图中未示出)，可以理解，辅助浮箱2下部安装配重体时，应该考虑到漂浮支撑装置的整体平衡。配重体可以降低漂浮支撑装置和风力发电机组的整体重心，提高稳定性。
本发明实施例还提供了一种风力发电机组，包括风力发电机，该风力发电机组还包括本发明任意实施例所提供的漂浮支撑装置，所述主浮箱上端部的连接部与风力发电机组的塔筒连接。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种漂浮支撑装置，其特征在于，包括主浮箱、辅助浮箱和多条锚链；所述辅助浮箱均匀固定布设在所述主浮箱的外围；
所述锚链的一端与所述主浮箱和辅助浮箱连接，另一端用于与海床连接；
所述主浮箱的上端部具有用于与风力发电机组的塔筒连接的连接部；
所述漂浮支撑装置还包括防波浪装置；
所述防波浪装置包括至少两个上下间隔布设的保护圈，该保护圈套设固定在所述辅助浮箱的外围。
2.根据权利要求1所述的漂浮支撑装置，其特征在于，从上至下的保护圈的直径依次增大。
3.根据权利要求1或2所述的漂浮支撑装置，其特征在于，所述漂浮支撑装置还包括连接在所述主浮箱和辅助浮箱之间的第一水平连接臂、以及连接在所述保护圈与辅助浮箱之间的第二水平连接臂。
4.根据权利要求3所述的漂浮支撑装置，其特征在于，所述第一水平连接臂和第二水平连接臂为椭圆管，该椭圆管的椭圆形截面的短轴垂直于水平面。
5.根据权利要求1或2所述的漂浮支撑装置，其特征在于，所述防波浪装置还包括连接在所述保护圈之间的连接臂。
6.根据权利要求1或2所述的漂浮支撑装置，其特征在于，所述保护圈的数量为两个、三个或四个。
7.根据权利要求1或2所述的漂浮支撑装置，其特征在于，所述主浮箱和/或辅助浮箱的下部安装有配重体。
8.根据权利要求1或2所述的漂浮支撑装置，其特征在于，所述主浮箱和辅助浮箱为密闭中空的圆柱筒结构；所述主浮箱和辅助浮箱的轴线方向垂直于水平面。
9.一种风力发电机组，包括风力发电机，其特征在于：还包括权利要求1-8任一所述的漂浮支撑装置，所述主浮箱上端部的连接部与风力发电机组的塔筒连接。
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