CN110371251A - 一种新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置 - Google Patents

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李懿蛟
郭孝先
彭志科
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江志昊
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Abstract

本发明公开了一种新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，涉及船舶与海洋工程领域。本发明公开的系泊装置是一种3×1式的悬链线系泊装置，包括立柱、导缆孔、锚链和锚点，所述导缆孔有三个，间隔120度均匀分布在所述立柱的外壁上，所述立柱与所述锚链通过所述导缆孔连接，所述锚点有三个，间隔120度均匀分布在以所述立柱中心轴线为圆心的圆周上。相比于近海固定式安装，该系泊装置的安装，避免了大型起重船舶的调用，节约了施工建造成本。相对于传统的深海单立柱平台系泊系统，该装置有效地控制了漂浮式风力发电机在工作状态中纵摇和横摇的幅值，保证了漂浮式风力发电机正常工作所需的稳定性。

Description

一种新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置。
背景技术
能源是人类社会发展的基础和科技进步最重要的支柱之一，人类社会的发展和日趋严重的环境问题，迫切需要优质能源的不断开发与能源应用技术的创新和提高。风能作为人类社会发展最有前景的替代能源之一，其开发利用越来越受到全世界各国家和地区的重视。随着风能资源的不断开发，未来风电场建设的趋势是由陆向海、由浅向深、由固定基础向漂浮式平台。
与陆地风电场建设相比，海上风电场要面对风浪流等多重载荷的考验，环境条件更加复杂，技术开发难度更大，面临许多新的挑战。目前，潮间带、潮下带贪图风电场及近海风电场，这些水深不超过50米的海上风电场通常采用固定式基础结构形式，主要包括重力式基础、单桩或多桩基础等。随着海域深度的增加，固定式基础的用钢量及建造和安装成本会成比例地增加，其综合成本将明显高于漂浮式风力发电机。已知传统的固定式基础的建造和安装成本与水深成正比，而漂浮式基础的建造和安装成本对水深不敏感，因此在水深较深的深海海域更倾向于漂浮式风力发电机。
而在中近海域，水深50至100米的风力场却没有一种漂浮式风力发电机的系泊系统具有公认的较好的实用性和稳定性。如果采用固定式系泊，其施工难度和成本耗费将随水深的增加而增加；而如果采用传统深海单立柱平台的悬链线系泊装置，并不能提供维持漂浮式风力发电机正常工作所需要的稳定性。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种适用于中近海域漂浮式单立柱基础的系泊装置，以克服在海床底部安装基础结构的固定式系泊方式随水深增加而成本增加的缺点，同时避免深海单立柱平台悬链线系泊方式不能提供维持漂浮式风力发电机正常工作所需稳定性的问题，使海上风电场的建设可以在广阔的海域发展，充分利用我国广阔的海洋风能资源。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是为中近海域漂浮式单立柱基础研发一种经济实用的系泊装置，在控制成本的基础上保证漂浮式风力发电机正常工作所需的稳定性，达到经济适用的效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，包括立柱、导缆孔、锚链和锚点，所述导缆孔有三个，间隔120度均匀分布在所述立柱的外壁上，所述立柱与所述锚链通过所述导缆孔连接，所述锚点有三个，间隔120度均匀分布在以所述立柱中心轴线为圆心的圆周上。
进一步的，所述锚点与所述导缆孔的连线经过所述立柱的中心轴线。
进一步的，通过穿设在所述导缆孔中的连接件使所述锚链与所述立柱铰接。
进一步的，三个所述锚点均位于水深100米处，间隔120度均匀分布在以所述立柱中心轴线为圆心，水平半径500米的圆周上。
进一步的，所述锚链的长度为520米，躺地段长度为400米。
进一步的，所述浮箱与所述立柱同轴设置，所述浮箱位于所述立柱的外部。
进一步的，所述立柱设置为中空结构。
进一步的，所述锚链的表面涂有具有耐磨、耐海水和防锈作用的涂层，所述涂层是煤焦沥青清漆，涂装两层或者三层，涂层的干膜厚度超过六十微米。
进一步的，所述锚点位于泥沙质地的海床上。
进一步的，三个所述导缆孔位于所述立柱外壁的同一水平截面，位于所述立柱水平面下方6米的外壁上。
本发明为在100-200米中近海域工作的5MW漂浮式风力发电机设计了一套系泊装置。本发明考虑当地环境状况的影响，基于新式单立柱基础，所设计的系泊系统能够满足5MW风力发电机正常工作所需要的稳定性。本系泊装置是一种3×1式的悬链线系泊装置，相比于近海固定式安装，该系泊装置的安装，避免了大型起重船舶的调用，节约了施工建造成本。该系泊装置不同于传统的深海单立柱平台系泊形式，其导缆孔并不在基础的中下部，而在靠近单立柱基础水线的下方，有效的控制了漂浮式风力发电机在工作状态中纵摇和横摇的幅值，保证了漂浮式风力发电机正常工作所需的稳定性。本发明提供了一种制造简单，布置方便，性能良好的中近海域新型单立柱漂浮式风力发电机基础的系泊装置。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置示意图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，针对新型中近海域单立柱漂浮式风力发电机基础，本发明给出了一种可以适应当地海况的悬链线式系泊系统，将整机在水平面上的位移限制在合理的范围内，其纵摇和横摇的幅值也受到相应的抑制，保证本5MW风机可以稳定作业。针对新型中近海域单立柱基础，在水平面下6m的立柱1的外壁上，等间隔分布了三个导缆孔2，这三个导缆孔2间隔120度分布在立柱1的外壁上。在水深100米的海床上，以基础为圆心，水平半径500米的圆周上，等间隔120度均匀分布着三个锚点3。120°均匀间隔形成的三角形结构可以增加系泊装置的结构稳定性。通过穿设在导缆孔2中的连接件使锚链4与立柱1铰接，装置布置时保证导缆孔2和锚点3的连线可以通过基础的垂直轴。锚链4长度520米，躺地段约为400米。
浮箱5与立柱1同轴设置，浮箱5位于立柱1的外部，为单立柱漂浮式风力发电机基础提供浮力。立柱1为中空结构，中空结构的立柱1能够为自身提供一定的浮力。锚链4表面涂有具有耐磨、耐海水和防锈作用的涂层。通常采用的涂料是煤焦沥青清漆，一般涂装2-3道，干膜厚度要求达到60μm以上。锚点3的位置一般选择在泥沙质地的区域，不宜设置在有礁石的区域。
本发明是一种3×1式的悬链线系泊装置，相比于近海固定式安装，该系泊装置的安装，避免了大型起重船舶的调用，节约了施工建造成本。该系泊装置不同于传统的深海单立柱平台系泊形式，其导缆孔并不在基础的中下部，而在靠近单立柱基础水线的下方，有效的控制了漂浮式风力发电机在工作状态中纵摇和横摇的幅值，保证了漂浮式风力发电机正常工作所需的稳定性。本发明提供了一种制造简单，布置方便，性能良好的中近海域新型单立柱漂浮式风力发电机基础的系泊装置。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，包括立柱、导缆孔、锚链和锚点，所述导缆孔有三个，间隔120度均匀分布在所述立柱的外壁上，所述立柱与所述锚链通过所述导缆孔连接，所述锚点有三个，间隔120度均匀分布在以所述立柱中心轴线为圆心的圆周上。
2.如权利要求1所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，所述锚点与所述导缆孔的连线经过所述立柱的中心轴线。
3.如权利要求2所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，通过穿设在所述导缆孔中的连接件使所述锚链与所述立柱铰接。
4.如权利要求2所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，三个所述锚点均位于水深100米处海床上，间隔120度均匀分布在以所述立柱中心轴线为圆心，水平半径500米的圆周上。
5.如权利要求1所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，所述锚链的长度为520米，躺地段长度为400米。
6.如权利要求1所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，所述立柱与浮箱同轴设置，所述浮箱位于所述立柱的外部。
7.如权利要求1所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，所述立柱设置为中空结构。
8.如权利要求5所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，所述锚链的表面涂有具有耐磨、耐海水和防锈作用的涂层，所述涂层是煤焦沥青清漆，涂装两层或者三层，涂层的干膜厚度超过六十微米。
9.如权利要求4所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，所述锚点位于泥沙质地的海床上。
10.如权利要求1所述的新型的漂浮式单立柱风电机系泊装置，其特征在于，三个所述导缆孔位于所述立柱外壁的同一水平截面，位于所述立柱水平面下方6米的外壁上。
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