CN108715215A - 一种双浮体四立柱半潜式风机基础 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双浮体四立柱半潜式风机基础，它包括两个长条形浮体，四个立柱分两排竖立在浮体上，至少有四根悬链线的一端对应连接在四个立柱上，所述悬链线另一端分别连接到海床，四个立柱分别与平台相连，平台呈圆柱体结构设置在顶端，其下还对称布置有浮箱和压载舱，三者之间平行等间隔设置有垂荡板，垂荡板上有多个圆形安装通孔，多根立柱分别通过各垂荡板以支撑压载舱，平台和浮箱，四根张紧线一端与底部压载舱相连，另一端沿着重心线平行方向延伸连接到海床。本发明提高了基础结构的稳定性，简洁实用并且不易发生破坏。
Description
技术领域
本发明涉及一种半潜式风机基础。
背景技术
随着全球工业化进程的快速发展，人类对能源的需求也在不断加大。利用取之不尽用之不竭的风资源来发电代替传统的燃煤发电，具有非常显著的节能环保效益。并且风能具有无污染、可再生的优势，对比燃煤发电可以减少大量的有害气体和烟尘的排放，对解决当前能源短缺、环境污染等问题具有非常深远的意义。
根据基础类型的不同，可以将海上风力发电机粗略地分成定桩式海上风机和漂浮式海上风机两大类。而漂浮式风机基础按照种类划分主要有四种形式，主要为：单立柱（SPAR）型漂浮式基础，半潜式（semi-submersible）漂浮式基础，张力腿（TLP）漂浮式基础，驳船式（Barge）漂浮式基础，现如今海上发电机一般选择浮式风机，且以半潜式风机基础为主。
现有的半潜式漂浮系统，浮式基础立柱内部通常分隔成许多舱室，一般分为永久压载舱和可变压载舱，可以通过调节压载实现风机的浮心低于重心。同时依靠锚泊系统进行定位，使得漂浮式基础不会漂太远，从而保证漂浮式风机的正常工作。由于运用在较深海域，目前这些半潜式海上风机面临着海洋环境复杂多变，风机要受多种环境载荷的影响等问题。并且风机系统拥有高大的塔架结构和巨大的叶片。会产生系统中心位置太高，稳定性难以保证，风机产生较大推力和倾覆力矩，产生较大倾覆运动等问题。
另外，半潜式基础水线面积较小，加上在工作中常处于迎浪状态，而且相较于其他方向的运动，其在垂荡影响上的灵活性很小，常规系泊系统仅以张紧式或悬链式为主，无法同时保证基础在旋转和移动方向的刚度。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种双浮体四立柱半潜式风机基础，结合漂浮钻井平台中所使用的主流结构双下体式半潜式平台和半潜式风机基础，能提高基础结构的稳定性，增强对深海的适应性，简洁实用并且不易发生破坏。
本发明所采用的解决方案是：一种双浮体四立柱半潜式风机基础，包括两个长条形浮体，四个立柱分两排竖立在浮体上，至少四根悬链线的一端对应连接在四个立柱上，所述悬链线另一端分别连接到海床，四个立柱均等高度连接平台周围，平台呈圆柱体结构，平台下方按层级布置有浮箱和压载舱，平台与浮箱以及浮箱与压载舱之间等间隔，在间隔中设置有两层垂荡板，垂荡板上有多个安装通孔，细柱分别穿过各垂荡板的通孔，对应支撑连接平台与浮箱以及浮箱与压载舱，压载舱内填充岩石或者混泥土，张紧线一端与压载舱底部相连，另一端沿着重心线平行方向延伸连接到海床。
所述浮体截面呈船型，两浮体平行排列，且依靠筋肋相互连接。
与立柱相连的悬链线，采用钢材制成，悬链线上可增加浮筒；悬链线一端与立柱下端外侧连接，另一端连接于固定海底的锚固系统；悬链线在海水中呈悬垂状自然弯曲，末端有一段锚链平躺在海底。
所述压载舱沿圆周分布有四根张紧线，张紧线采用合成纤维材料制成，所述张紧线一端直接连接压载舱，另一端沿风机基础竖直中心线平行方向延伸至海底，与海底锚固装置连接并处于拉紧状态。
本发明的效益是：
本发明采用两个并排，横截面形状为船型的浮体，可以有效解决半潜式风机基础水线面积小等问题，中央安装有浮箱和压载舱，可以有效降低重心，增强系统稳定性。再配合至少四根张紧线和至少四根悬链线的系泊缆定位系统，可以防止风机发生过大动力响应和俯仰运动，同时限制风机的运动位置。
采用细柱为支架结构，对称分布，具有拆装方便，生产成本低，使用寿命长等特性；垂荡板能有效控制风机在工作中处于迎浪状态时的垂荡和旋转运动。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的俯视图。
图中：1、平台，2、立柱，3、浮体，4、垂荡板，5、浮箱，6、细柱，7、压载舱，8、张紧线，9、悬链线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
如图1和图2所示，本发明包括两个长条形浮体3，四个立柱2分两排竖立在浮体3上，至少有四根悬链线9的一端对应连接在四个立柱2上，所述悬链线9另一端分别连接到海床，以使风机基础受力平衡；四个立柱2均等高度连接平台1周围，风机可置于平台上；平台1呈圆柱体结构，平台1下方按层级布置有浮箱5和压载舱7，平台1与浮箱5以及浮箱5与压载舱7之间等间隔，在间隔中设置有两层垂荡板4，垂荡板4上有多个安装通孔，细柱6分别穿过各垂荡板的通孔，对应支撑连接平台1与浮箱5以及浮箱5与压载舱7，压载舱7内填充岩石或者混泥土，用以降低系统的重心，张紧线4一端与压载舱7底部相连，另一端沿着重心线平行方向延伸连接到海床。
浮体3和立柱2下半部分在本发明工作时均沉入水中，其主要作用：一是作为平台制成结构，起到增大水线面积的作用，减小风机俯仰运动；二是极大提高整个基础的浮力，可以有效提高基础工作稳定性。
顶端的平台1通过一系列细柱6支架结构固定设计浮箱5，再通过相同支架结构对称设置压载舱7。所述浮箱与压载舱均为圆柱体结构，以减小在其浪流载荷下的运动。浮箱5可以加大整个风机基础的浮力，配合压载舱7中填充密度较大的混泥土以极大占据整个基础重量，进而保证整个半潜式海上风机基础的浮心高于重心，提高系统的稳定性。在风机系统受到风浪载荷发生较大俯仰运动时，最下端的压载舱7能提供较大还原力矩。
中央主体部分有顶端的平台、中间的浮箱和底端的压载舱，三者之间对称平行地安装有多个垂荡板。所述垂荡板截面与浮箱，压载舱截面形状相同为圆形，直径相似，在垂荡板的圆周对称分布有六个与细柱6相对应的安装孔，以使细柱对应通过垂荡板4垂直连接支撑平台与浮箱，并且以同样的形式通过垂荡板4垂直安装连接支撑浮箱与压载舱。采用细柱6作为支撑结构能有效减小整个支撑结构的重量，加上其对称分布，能有效减少浪流所带来的载荷，配合垂荡板，能增加整个系统的阻尼以减小垂荡响应。
如图1所示，本实施例在整体上装备了锚泊定位系统。具体地，包括至少四根张紧线8，所述张紧线一端对称安装在压载舱圆周，另一端沿风机基础竖直中心线方向延伸至海底，与海底锚固装置连接；锚泊系统还包括至少四根悬链线9，满足四个立柱2至少均有一根一端与其相连，且所有悬链线呈对称分布。所述张紧线采用合成纤维制成，处于张紧状态，增加弹性和回复力；所述悬链线采用钢材制成，在海水中呈悬垂状态自然弯曲。整个锚泊系统起到定位作用，并且使得基础受力平衡，降低风机基础的运动俯仰程度与偏航误差。
Claims (4)
1.一种双浮体四立柱半潜式风机基础，其特征是：包括两个长条形浮体（3），四个立柱（2）分两排竖立在浮体（3）上，至少有四根悬链线（9）的一端对应连接在四个立柱（2）上，所述悬链线（9）另一端分别连接到海床，四个立柱（2）均等高度连接平台（1）周围，平台（1）呈圆柱体结构，平台（1）下方按层级布置有浮箱（5）和压载舱（7），平台（1）与浮箱（5）以及浮箱（5）与压载舱（7）之间等间隔，在间隔中设置有两层垂荡板（4），垂荡板（4）上有多个安装通孔，细柱（6）分别穿过各垂荡板的通孔，对应支撑连接平台（1）与浮箱（5）以及浮箱（5）与压载舱（7），压载舱（7）内填充岩石或者混泥土，用以降低系统的重心，张紧线（4）一端与压载舱（7）底部相连，另一端沿着重心线平行方向延伸连接到海床。
2.根据权利要求1所述的海上半潜式风机基础，其特征是：所述的浮体（3）截面呈船型，两浮体平行排列，且依靠筋肋相互连接。
3.根据权利要求2所述的海上半潜式风机基础，其特征是：所述悬链线（9）采用钢材制成，悬链线一端与立柱下端外侧连接，另一端连接于固定海底的锚固系统；悬链线在海水中呈悬垂状自然弯曲，末端有一段锚链平躺在海底。
4.根据权利要求3所述的海上半潜式风机基础，其特征是：所述张紧线（4）采用合成纤维材料制成，与海底锚固装置连接并处于拉紧状态。
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Application publication date: 20181030 |