CN112628087A - 一种半潜式海上风机机组、基础以及垂荡板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种半潜式海上风机机组、基础以及垂荡板，沿垂荡板的圆周方向均匀开设若干个通孔，半潜式风机基础包括垂荡板和主浮筒；垂荡板采用权利要求1所述垂荡板，垂荡板同轴设置在主浮筒底部，主浮筒至少设置有三个，两个主浮筒之间设置斜撑和横撑；本发明在垂荡板上开孔后减少了垂荡板的质量，并且增加了结构外边缘轮廓与水接触的湿面积，因此本发明提出的开孔的半潜式风机基础的垂荡板可以提供的额外的水动力阻尼，增大整个结构的附加质量，有效提高漂浮式风机的运动性能。

Description

一种半潜式海上风机机组、基础以及垂荡板
技术领域
本发明属于力发电钢制塔架设计技术领域，具体涉及一种半潜式海上风机机组、基础以及垂荡板。
背景技术
随着风能资源开发的不断扩大，尤其在深海处的开发，使得漂浮式风力机的研究备受重视。常用的漂浮式基础有Spar基础、TLP基础和半潜式基础等。在沿海水深较浅处，考虑平台的水深适用性和系泊结构的造价，半潜式风机基础凭其良好的稳定性、可制造性和便于湿拖安装等优点，受到了广泛关注。
通常半潜式平台需要把主浮筒的尺寸设计的较大，依靠大吃水保证垂荡固有周期远大于波浪周期。在半潜式平台主浮筒下放设置垂荡板可以避免平台和波浪产生共振，使平台拥有良好的运动性能。垂荡板提高的附加质量能增大平台的垂荡自振周期，使之远离波能集中频段；而提供的额外阻尼可有效降低平台的动态响应，提高平台的运动性能。
如图1所示，目前已有的半潜式风机基础的垂荡板(5)大都是完整的圆板结构，质量较大，且结构外边缘轮廓与水接触的湿面积较小，提供的额外的水动力阻尼和附加质量较小，没有很好的发挥垂荡板的作用。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于半潜式风机基础的垂荡板，考虑结构的对称性和受力的均匀性，在半潜式风机垂荡板上进行均匀开孔，减少结构的重量，增加垂荡板在上下运动时的水动力阻尼和附加质量，从而提高了浮式风机基础的稳定性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于半潜式风机基础的垂荡板，沿垂荡板的圆周方向均匀开设若干个通孔。
通孔的数量为8n个，n＝1,2，…16；同一圆周上开设8个通孔，当n大于等于2时，相邻两个圆上的通孔错位布置。
n＝1时，通孔所在圆周的半径为r1＝0.25×D2+0.25×D1，D1是主浮筒的直径，D2是垂荡板的直径。
n＝2时，通孔沿垂荡板的两个圆周开设，两个圆上的通孔交错布置，r1-D1/2＝r2-r1’，r2＞r1’，r2为圆心位于外圆的通孔所在圆的半径。
n＝3时，通孔沿垂荡板的三个圆周开设，相邻两个圆上的通孔交错布置，r3＞r2’＞r1”，r1”为圆心位于内圈的通孔所在圆的半径，r3为圆心位于外圈的通孔所在圆的半径，r2’为内圈与外圈之间通孔所在圆的半径。
厚度为25-60mm，直径大于浮筒直径1.5m-2m。
半潜式风机基础，包括垂荡板和主浮筒；垂荡板采用权利要求1所述垂荡板，垂荡板同轴设置在主浮筒底部，主浮筒至少设置有三个，两个主浮筒之间设置斜撑和横撑。
主浮筒、斜撑、横撑和垂荡板的表面均设有防腐蚀层。
主浮筒的直径与垂荡板的直径之比不小于1.2。
一种半潜式海上风电机组，采用本发明所述半潜式风机基础，塔架设置在半潜式风机基础的中心轴线上，塔架与主浮筒通过斜撑以及横撑连接。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明在垂荡板上开孔后减少了垂荡板的质量，并且增加了结构外边缘轮廓与水接触的湿面积，因此本发明提出的开孔的半潜式风机基础的垂荡板可以提供的额外的水动力阻尼，增大整个结构的附加质量，有效提高漂浮式风机的运动性能。
附图说明
下面结合附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的以上和其它特点及优点将变得更加清楚，附图中：
图1为漂浮式风机基础示意图。
图2为半潜式风机基础主浮筒及8孔垂荡板结构示意图。
图3为漂浮式风机基础主浮筒及8孔垂荡板正视示意图。
图4为漂浮式风机基础主浮筒及8孔垂荡板侧视示意图。
图5为漂浮式风机基础主浮筒及8孔垂荡板俯视示意图。
图6为漂浮式风机基础主浮筒及16孔垂荡板俯视示意图。
图7为漂浮式风机基础主浮筒及24孔垂荡板俯视示意图。
附图中，1-主浮筒，2-塔架，3-斜撑，4-横撑，5-垂荡板，6-通孔。
具体实施方式
下面结合图1、图2、图3、图4、图5对本发明做详细叙述，在附图中示出了本发明的实例性实施例。
参考图2，本发明提供的用于半潜式风机基础的垂荡板，沿圆周方向均匀开设若干个通孔6；通孔6的数量为8n个，n＝1,2，…16；同一圆周上开设8个通孔6，当n大于等于2时，相邻两个圆上的通孔错位布置。
n＝1时，通孔6所在圆周的半径为r1＝0.25×D2+0.25×D1，D1是主浮筒的直径，D2是垂荡板5的直径。
n＝2时，通孔6沿垂荡板5的两个圆周开设，两个圆上的通孔6交错布置，r1-D1/2＝r2-r1’，r2＞r1’，r2为圆心位于外圆的通孔6所在圆的半径。
n＝3时，通孔6沿垂荡板的三个圆周开设，相邻两个圆上的通孔6交错布置，r3＞r2’＞r1”，r1”为圆心位于内圈的通孔6所在圆的半径，r3为圆心位于外圈的通孔6所在圆的半径，r2’为内圈与外圈之间通孔6所在圆的半径。
厚度为25-60mm，直径大于浮筒直径1.5m-2m。
半潜式风机基础，包括垂荡板5和主浮筒1；垂荡板5采用权利要求1所述垂荡板，垂荡板5同轴设置在主浮筒1底部，主浮筒至少设置有三个，两个主浮筒之间设置斜撑3和横撑4。
主浮筒1、斜撑3、横撑4和垂荡板5的表面均设有防腐蚀层。
主浮筒1的直径与垂荡板5的直径之比不小于1.2。
如图1所示，本发明提出的一种开孔的半潜式风机基础，包括主浮筒1、塔架2、斜撑3、横撑4、垂荡板5、垂荡板沿其圆周方向设通孔6，主浮筒1的直径为D1，垂荡板5的直径为D2，主浮筒和垂荡板的圆心O一致。在距离圆心O为r1的圆上均匀开设8个通孔6，即通孔6的圆心距离主浮筒1的圆心距离为r1，同一圆周上相邻两个通孔6的圆心之间的圆弧对应的弧度为π/4。一般的来说：
r1＝0.25×D2+0.25×D1
在垂荡板平面上的通孔6为均匀分布的圆孔，其数量和直径可根据具体应用场景调整。例如，图6和图7给出了漂浮式风机基础主浮筒及16个通孔和24个通孔的实时例，
在垂荡板上均匀开孔，可根据具体项目需求调整通孔6的数量和位置。
如图2给出了一种半潜式风机基础8孔垂荡板结构图，图3、图4和图5分别给出了半潜式风机基础8孔垂荡板的正视图、侧视图和俯视图。从图中可以看出，通孔6的圆心距离主浮筒1的圆心距离为r1，相邻两孔之间的夹角为45°。一般的来说：r1＝0.25×D2+0.25×D1
图6给出了半潜式风机基础16孔垂荡板俯视图，通孔6的圆心距离主浮筒1的圆心距离为r1和r2，r2＞r1，同一圆周上相邻两个通孔6的圆心之间的圆弧对应的弧度为π/4。一般的来说：
r1-D1/2＝r2-r1
图7给出了半潜式风机基础24孔垂荡板俯视图，通孔6的圆心距离主浮筒1的圆心距离为r1，r2和r3，r3＞r2＞r1，同一圆周上相邻两个通孔6的圆心之间的圆弧对应的弧度为π/4。
由于开孔后减少了垂荡板的质量，并且增加了结构外边缘轮廓与水接触的湿面积，因此本发明提出的开孔的半潜式风机基础的垂荡板可以提供的额外的水动力阻尼，增大整个结构的附加质量，有效提高漂浮式风机的运动性能。
本发明具体实施时，将所述半潜式风机基础用于半潜式海上风电机组，塔架2设置在半潜式风机基础的中心轴线上，塔架2与主浮筒1通过斜撑3以及横撑4连接。
虽然已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节的各种改变。

Claims (10)

1.一种用于半潜式风机基础的垂荡板，其特征在于，沿垂荡板的圆周方向均匀开设若干个通孔(6)。
2.根据权利要求1所述的用于半潜式风机基础的垂荡板，其特征在于，通孔(6)的数量为8n个，n＝1,2，…16；同一圆周上开设8个通孔(6)，当n大于等于2时，相邻两个圆上的通孔错位布置。
3.根据权利要求2所述的用于半潜式风机基础的垂荡板，其特征在于，n＝1时，通孔(6)所在圆周的半径为r1＝0.25×D2+0.25×D1，D1是主浮筒的直径，D2是垂荡板(5)的直径。
4.根据权利要求2所述的用于半潜式风机基础的垂荡板，其特征在于，n＝2时，通孔(6)沿垂荡板(5)的两个圆周开设，两个圆上的通孔(6)交错布置，r1-D1/2＝r2-r1’，r2＞r1’，r2为圆心位于外圆的通孔(6)所在圆的半径。
5.根据权利要求2所述的用于半潜式风机基础的垂荡板，其特征在于，n＝3时，通孔(6)沿垂荡板的三个圆周开设，相邻两个圆上的通孔(6)交错布置，r3＞r2’＞r1”，r1”为圆心位于内圈的通孔(6)所在圆的半径，r3为圆心位于外圈的通孔(6)所在圆的半径，r2’为内圈与外圈之间通孔(6)所在圆的半径。
6.根据权利要求1所述的用于半潜式风机基础的垂荡板，其特征在于，厚度为25-60mm，直径大于浮筒直径1.5m-2m。
7.半潜式风机基础，其特征在于，包括垂荡板(5)和主浮筒(1)；垂荡板(5)采用权利要求1所述垂荡板，垂荡板(5)同轴设置在主浮筒(1)底部，主浮筒至少设置有三个，两个主浮筒之间设置斜撑(3)和横撑(4)。
8.根据权利要求7所述的半潜式风机基础，其特征在于，主浮筒(1)、斜撑(3)、横撑(4)和垂荡板(5)的表面均设有防腐蚀层。
9.根据权利要求7所述的半潜式风机基础，其特征在于，主浮筒(1)的直径与垂荡板(5)的直径之比不小于1.2。
10.一种半潜式海上风电机组，其特征在于，采用权利要求7所述半潜式风机基础，塔架(2)设置在半潜式风机基础的中心轴线上，塔架(2)与主浮筒(1)通过斜撑(3)以及横撑(4)连接。
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