CN105923106A - 分形结构的分段漂浮式风力机系泊 - Google Patents

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李春
周红杰
郝文星
周国龙
余万
杨阳
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Abstract

本发明涉及一种分形结构的分段漂浮式风力机系泊，包括系泊上部钢链、系泊下部钢链，所述系泊上部钢链与系泊下部钢链之间通过聚酯纤维绳连接，所述聚酯纤维绳呈树枝状的结构，用于吸收海流冲击，减少涡激振动。本发明将系泊中段设计成具有分形特征产生了越来越多的分支，使得与海水接触面积大幅度增加，减少水流阻力，同时，可减少涡激振动，减缓其疲劳载荷，分形结构可有效地增大系泊的抗拉压强度，使得整个漂浮式风力机系统的稳定性得到有效的提高。

Description

分形结构的分段漂浮式风力机系泊
技术领域
本发明涉及一种海上风力发电的风力机系泊，尤其是一种分形结构的分段式漂浮式风力机系泊。
背景技术
海上风能具有风速高、风切变小、节约土地资源等优点，“由陆向海”已成为未来风电场建设的必然趋势。对于远海风电场，风力机的支撑结构须用漂浮式平台，由于海上的环境恶劣，为保证平台的稳定性对系泊系统的研究、设计、制造都有着更高的要求。
1. 悬链式系泊系统，即传统的展开式系泊系统，有着悠久的使用历史，是通过悬垂的钢链、索和锚与海底接触，由悬链线的几何作用和重力产生回复力实现船体的定位，通常只适用于1000m内的水深。当水深超过1000m后，系泊半径过大，增大了船体的载荷，降低船体的可变载荷，悬链线与船体的水平夹角也增大，几何作用减小，不能满足回复力的要求，使设计和施工方面都面临许多新的问题。
2. 海浪、海流对平台的冲击力。平台主体尺寸很大，海浪、海流流经平台时会受到较大阻力，同样，海浪、海流给平台主体的反作用力会增大平台的运动，此时对系泊的抗拉强度提出了更高的要求。
因此，设计一种在深水区且恶劣海况下能保持平台稳定性的系泊是十分必要的。
发明内容
本发明是要解决常规系泊存在的技术问题，而提供一种分形结构的分段漂浮式风力机系泊，将系泊中部的纤维绳基于分形原理设计成树枝状的结构，减少了海流对系泊的冲击力，以及由涡街效应导致的涡激力，使得整个漂浮式风力机系统的稳定性得到有效的提高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种分形结构的分段式漂浮风力机系泊，包括系泊上部钢链、系泊下部钢链，所述系泊上部钢链与系泊下部钢链之间通过聚酯纤维绳连接，所述聚酯纤维绳呈树枝状的结构，用于吸收海流冲击，减少涡激振动。
所述系泊上部钢链为直径12.7cm的悬链线，用于提供有效地回复力保证平台的稳定性。
所述系泊下部钢链为直径12.7cm的悬链线，采用钢链材质减少海底磨损和过度弯曲。所述聚酯纤维绳为直径7.62cm具有分形特征的聚酯纤维绳。
所述系泊上部钢链、系泊下部钢链与聚酯纤维绳之间通过连接环连接。
本发明的有益效果是：
本发明将系泊中段设计成具有分形特征产生了越来越多的分支，使得与海水接触面积大幅度增加，减少水流阻力，同时，可减少涡激振动，减缓其疲劳载荷，分形结构可有效地增大系泊的抗拉压强度，使得整个漂浮式风力机系统的稳定性得到有效的提高。
附图说明
图1是驳船式平台漂浮式风力机示意图；
图2是本发明的分形结构的分段漂浮式风力机系泊结构示意图；
图3是聚酯纤维绳的分性特征示意图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明所涉及的一种分形结构的分段式漂浮式风力机系泊实施过程作详细阐述。
图1是本发明所涉及半潜式平台的漂浮式风力机系统，包括风力机1，驳船平台2，系泊3。在水深超过1000m的深海区，如果采用单独的悬链线系泊，此时系泊半径过大，增大了船体的载荷，降低船体的可变载荷，悬链线与船体的水平夹角也增大，几何作用减小，不能满足回复力的要求，使设计和施工方面都面临许多新的问题，并且不利于风力机的稳定。
图2为本发明的分形结构的分段漂浮式风力机系泊结构，包括系泊上部钢链4、系泊下部钢链5、聚酯纤维绳6。系泊上部钢链4与系泊下部钢链4之间通过聚酯纤维绳6连接，且系泊上部钢链4、系泊下部钢链5与聚酯纤维绳之间通过连接环连接。聚酯纤维绳6呈树枝状的结构。系泊上部钢链4直径为12.7cm悬链线；中部的聚酯纤维绳6的直径为6.7cm；系泊下部钢链5为12.7cm的悬链线。位于中部的聚酯纤维绳采用如图3所示的分形结构。海浪、海流流过时，海水可以通过缝隙流进与流出，可减小因海流产生的涡激力和阻力。同时相对于传统悬链线系泊，重心的位置上升，产生更大的恢复力矩，提高了平台的稳定性，亦保持了较好的抗拉压强度。
本发明将系泊中部的纤维绳基于分形原理设计成树枝状的结构。分形结构在强度上具有较强的抗拉抗压性能，且具有较强的稳定性和容错性；同时海流可从系泊缝隙中流进与流出，减少了海流对系泊的冲击力，以及由涡街效应导致的涡激力，使得整个漂浮式风力机系统的稳定性得到有效的提高。

Claims (5)

1. 一种分形结构的分段漂浮式风力机系泊，包括系泊上部钢链(4)、系泊下部钢链(5)，其特征在于：所述系泊上部钢链(4)与系泊下部钢链(5)之间通过聚酯纤维绳(6)连接，所述聚酯纤维绳(6)呈树枝状的结构，用于吸收海流冲击，减少涡激振动。
2.根据权利要求1所述的分形结构的分段漂浮式风力机系泊，其特征在于：所述系泊上部钢链(4)为直径12.7cm的悬链线，用于提供有效地回复力保证平台的稳定性。
3. 根据权利要求1所述的分形结构的分段漂浮式风力机系泊，其特征在于：所述系泊下部钢链(5)为直径12.7cm的悬链线，采用钢链材质减少海底磨损和过度弯曲。
4.根据权利要求1所述的分形结构的分段漂浮式风力机系泊，其特征在于：所述聚酯纤维绳(6)为直径7.62cm具有分形特征的聚酯纤维绳。
5.根据权利要求1所述的分形结构的分段漂浮式风力机系泊，其特征在于：所述系泊上部钢链(4)、系泊下部钢链(5)与聚酯纤维绳(6)之间通过连接环连接。
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