CN112977743A - 一种半潜式风机基座及漂浮式风机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种半潜式风机基座及漂浮式风机，包括：多个桁架和多个立柱单元、相邻的两所述立柱单元之间通过所述桁架固定连接；所述立柱单元包括上套筒、一个或多个子立柱的立柱、下套筒和垂荡板；所述立柱的一端固定连接所述上套筒，所述立柱的另一端固定连接所述下套筒；所述下套筒的底部与所述垂荡板一端的平面连接。本发明的方案中采用了多个立柱单元通过桁架连接组成，本方案中的这种结构相较于一个整体立柱的方式，有效降低了钢材的消耗量，且由于分布的面积更大，以及立柱的底部连接有垂荡板，可以进一步提高稳定性，利于漂浮式风机的部署。

Description

一种半潜式风机基座及漂浮式风机

技术领域

本发明涉及风机基座结构领域，尤其涉及一种半潜式风机基座及漂浮式风机。

背景技术

陆地风资源的逐步枯竭将人类的视线转移到了清洁能源的新方向——海上风电。海上风电具有风速高、电量大、运行稳定、适合大规模开发等优势，且海上风能资源最丰富的东南沿海地区，毗邻用电需求大的经济发达地区，可以实现用电就近消化，降低输送成本，发展潜力巨大。据估算，海上风能资源的能量效益比陆上风电要高20％至40％。具体的，对于水深大于40米的深水海洋环境，漂浮式的风机基座经济性更好。

与海上风机的固定基座相比，漂浮式风机基座的优势包括：受水深限制小，风场地址选取更灵活；远海上风资源量更足、质更高；风机、浮式基座及系泊锚的海上安装工艺简单，大部分施工可在港口完成；受海床地基条件的影响小，成型方案可移植性高；可安装在远海消除对近海景观的视觉污染。

但是现有的漂浮式风机基座是钢结构立柱式基座，这种结构的工艺比较复杂，且消耗钢材比较多，导致成本较高，由此，目前需要有一种低成本的漂浮式风机基座。

发明内容

本发明提出了一种半潜式风机基座及漂浮式风机，用于解决现有技术中的问题，采用分体式的多个立柱单元，相较于现有技术中一个整体的立柱基座，有效减少了钢材的消耗量，且能进一步提高稳定性，利于部署漂浮式风机。

具体的，本发明提出了以下具体的实施例：

本发明实施例提出了一种半潜式风机基座，包括：多个桁架和包括多个立柱单元、相邻的两所述立柱单元之间通过所述桁架固定连接；

所述立柱单元包括上套筒、一个或多个子立柱的立柱、下套筒和垂荡板；

所述立柱的一端固定连接所述上套筒，所述立柱的另一端固定连接所述下套筒；

所述下套筒的底部与所述垂荡板一端的平面连接。

在一个具体的实施例中，还包括：中间板、所述中间板上设置有连接孔；所述立柱通过穿过所述连接孔的方式与所述中间板连接；

多个所述立柱单元中的一个所述立柱单元的重量低于其余所述立柱单元的重量。

在一个具体的实施例中，所述立柱单元的数量为3个，3个所述立柱单元的连线形成正三角形。

在一个具体的实施例中，所述桁架包括横撑与斜撑；其中，所述横撑连接相邻的两所述立柱单元；所述斜撑连接所述横撑与所述立柱单元。

在一个具体的实施例中，相邻两所述立柱单元分别为第一立柱单元与第二立柱单元；所述桁架包括2根横撑，分别为第一横撑与第二横撑；所述桁架还包括2根斜撑，分别为第一斜撑与第二斜撑；

所述第一横撑的一端连接所述第一立柱单元的所述上套筒，另一端连接所述第二立柱单元的所述上套筒；所述第二横撑的一端连接所述第一立柱单元的所述下套筒，另一端连接所述第二立柱单元的所述下套筒；

所述第一斜撑的一端连接所述第一立柱单元的所述上套筒，另一端连接所述第二横撑；所述第二斜撑的一端连接所述第一立柱单元的所述上套筒，另一端连接所述第二横撑；

或所述第一斜撑的一端连接所述第一立柱单元的所述下套筒，另一端连接所述第一横撑；所述第二斜撑的一端连接所述第一立柱单元的所述下套筒，另一端连接所述第一横撑。

在一个具体的实施例中，所述横撑与所述斜撑均为钢制管道。

在一个具体的实施例中，所述子立柱为预应力混凝土柱体。

在一个具体的实施例中，所述上套筒与所述下套筒内部均为中空结构。

在一个具体的实施例中，还包括：系泊线；所述系泊线连接一个或多个所述立柱单元。

本发明实施例还提出了一种漂浮式风机，包括上述的半潜式风机基座。

与现有技术相比，本发明实施例中具有以下技术效果：

本发明实施例公开了一种半潜式风机基座及漂浮式风机，包括：多个桁架和多个立柱单元、相邻的两所述立柱单元之间通过所述桁架固定连接；所述立柱单元包括上套筒、包括一个或多个子立柱的立柱、下套筒和垂荡板；所述立柱的一端固定连接所述上套筒，所述立柱的另一端固定连接所述下套筒；所述下套筒的底部与所述垂荡板一端的平面连接。本发明的方案中采用了多个立柱单元通过桁架连接组成，本方案中的这种结构相较于一个整体立柱的方式，有效降低了钢材的消耗量，且由于分布的面积更大，以及立柱的底部连接有垂荡板，可以进一步提高稳定性，利于漂浮式风机的部署。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了一种半潜式风机基座的结构示意图；

图2示出了一种半潜式风机基座的中间板的结构示意图；

图3示出了一种半潜式风机基座的桁架的结构示意图；

图4示出了一种漂浮式风机的结构示意图。

图例说明：

100-半潜式风机基座；

1-立柱单元；11-上套筒；12-子立柱；13-中间板；131-连接孔；14-下套筒；15-垂荡板；2-桁架；21-横撑；22-斜撑；

200-系泊线；300-风力发电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

本发明实施例1公开了一种半潜式风机基座100，如图1所示，包括：多个桁架2和多个立柱单元1、相邻的两所述立柱单元1之间通过所述桁架2固定连接；

所述立柱单元1包括上套筒11、包括一个或多个子立柱12的立柱、下套筒14和垂荡板15；

所述立柱的一端固定连接所述上套筒11，所述立柱的另一端固定连接所述下套筒14；

所述下套筒14的底部与所述垂荡板15一端的平面连接。

具体的，相邻的两个立柱单元1之间，通过桁架2实现固定连接，形成分布式的结构，而具体的立柱单元1包括上套筒11、立柱、中间板13、下套筒14和垂荡板15；所述中间板13上设置有连接孔131，具体的上套筒11与下套筒14均可以采用钢-混凝土结构，在保证强度的同时，进一步节约钢材；如图2所示，立柱的一端固定连接上套筒11，另一端穿过中间板13中的连接孔131后固定连接下套筒14，且为了进一步保证稳定性，可以在下套筒14的底部连接垂荡板15，通过垂荡板15进一步保证立柱单元1的稳定性，具体的垂荡板15可以是截面为圆形的钢板。

进一步的，还包括：中间板13、所述中间板13上设置有连接孔131；所述立柱通过穿过所述连接孔131的方式与所述中间板13连接；中间板13可以与垂荡板15一起，进一步提高半潜式风机基座100垂荡的固有周期，增加粘性阻尼，以提高整个基座的稳定性。

多个所述立柱单元1中的一个所述立柱单元1的重量低于其余所述立柱单元1的重量。具体的，考虑到后续风机可能会考虑到在其中一个立柱单元1上会安装风力发电机300，而风力发电机300具有一定重量，因此安装风力发电机300的立柱单元1相较于其他立柱单元1，其重量相对较低，以使得安装有风机发电机后，与其他立柱单元1之间保持平衡，可以更好的保证整个基座以及风力发电机300的稳定运行与工作。

进一步的，所述立柱单元1的数量为3个，3个所述立柱单元1的连线形成正三角形。具体的，如图1所示，立柱单元1的数量可以为3个，以此结合桁架2连接这三个立柱单元1，可以实现三角稳定，在保证足够的稳定性以及强度的同时，还能最大程度节约材料，最终降低成本。

实施例2

本发明实施例2公开了一种半潜式风机基座100，在实施例1的基础上，本实施例2进一步限定了，所述桁架2包括横撑21与斜撑22；其中，所述横撑21连接相邻的两所述立柱单元1；所述斜撑22连接所述横撑21与所述立柱单元1。

具体的，如图1或3所示，桁架2包括横撑21与斜撑22，通过桁架2包括横撑21与斜撑22共同以多个角度实现相邻立柱单元1的连接，可以保证整个基座有更强的连接稳定性。

进一步的，相邻两所述立柱单元1分别为第一立柱单元1与第二立柱单元1；所述桁架2包括2根横撑21，分别为第一横撑与第二横撑；所述桁架2还包括2根斜撑22，分别为第一斜撑与第二斜撑；

所述第一横撑的一端连接所述第一立柱单元1的所述上套筒11，另一端连接所述第二立柱单元1的所述上套筒11；所述第二横撑的一端连接所述第一立柱单元1的所述下套筒14，另一端连接所述第二立柱单元1的所述下套筒14；

所述第一斜撑的一端连接所述第一立柱单元1的所述上套筒11，另一端连接所述第二横撑；所述第二斜撑的一端连接所述第一立柱单元1的所述上套筒11，另一端连接所述第二横撑；

或所述第一斜撑的一端连接所述第一立柱单元1的所述下套筒14，另一端连接所述第一横撑；所述第二斜撑的一端连接所述第一立柱单元1的所述下套筒14，另一端连接所述第一横撑。

具体的，第一横撑与第二横撑用于在水平方向连接相邻的两个立柱单元1，而第一斜撑与第二斜撑，则用于连接第一横撑与第二横撑，对第一横撑与第二横撑的连接稳定性进行进一步加强，以此最终加强整个基座的连接强度，保证整个基座的连接稳定性。

具体的，如图1或3所示，所述横撑21与所述斜撑22均为钢制管道。具体的，横撑21与斜撑22均可以为钢管，以此相较于钢柱，可以节约钢材，且可以起到稳定连接的要求。

进一步的，所述子立柱12为预应力混凝土柱体。预应力混凝土柱体是在柱体受外力荷载作用前，先人为地对它施加压力，由此产生的预应力状态用以减小或抵消外荷载所引起的拉应力，即借助于混凝土较高的抗压强度来弥补其抗拉强度的不足，可以达到推迟受拉区混凝土开裂的目的。

本方案充分应用了空气动力学、结构力学及水动力学原理，本方案的特点是结构简单，传力清晰，施工方便，材料可因地选取，工作状态稳定，自存能力强。可以采用现浇高强混凝土制造基础构件，养护成型后张拉预应力，灌注防水砂浆保证水密性，适合在岸边浅水港口码头施工拼装，保证正常作业、极限自存下的结构强度和风能转化效率。

在一个具体的实施例中，所述上套筒11与所述下套筒14内部均为中空结构。以此为整个基座提供浮力。

具体的，钢制连接构件可以为有多种结构，例如树状，网状或者其他形状，只要能将混凝土层固定在外层钢护筒即可。

此外，本方案中的半潜式风机基座100还包括：系泊线200；所述系泊线200连接一个或多个所述立柱单元1。具体的，通过系泊线200以及其他动力拖船，可以将半潜式风机基座100拖动到预设的海域进行部署。

本方案与传统的钢结构立柱式基座相比，本发明的装配式预应力钢筋混凝土基座的优势包括：1)材料使用更省，造价更低；2)能通过混凝土装配式构件数量对柱身的长度进行控制；3)采用预制装配式结构，能使建造施工工艺更加简化；4)采用预应力钢筋混凝土结构能加强基础的整体强度与稳定性。

实施例3

本发明实施例3还公开了一种漂浮式风机，包括实施例1与实施例2中所述的半潜式风机基座100。

具体的，如图4所示，漂浮式风机可以包括半潜式风机基座100、系泊线200以及风力发电机300。半潜式风机基座100上连接有系泊线200，具体的，可以各个方向上均连接有系泊线200，以此可以通过多个拖船，以稳定的方式拖动半潜式风机基座100。至于风力发电机300，则可以设置在半潜式风机基座100中的一个立柱单元1上，也可以设置在多个或所有立柱单元1上。

本发明实施例公开了一种半潜式风机基座100及漂浮式风机，包括：多个桁架2和多个立柱单元1、相邻的两所述立柱单元1之间通过所述桁架2固定连接；所述立柱单元1包括上套筒11、包括一个或多个子立柱12的立柱、下套筒14和垂荡板15；所述立柱的一端固定连接所述上套筒11，所述立柱的另一端固定连接所述下套筒14；所述下套筒14的底部与所述垂荡板15一端的平面连接。本发明的方案中采用了多个立柱单元1通过桁架2连接组成，本方案中的这种结构相较于一个整体立柱的方式，有效降低了钢材的消耗量，且由于分布的面积更大，以及立柱的底部连接有垂荡板15，可以进一步提高稳定性，利于漂浮式风机的部署。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半潜式风机基座，其特征在于，包括：多个桁架和多个立柱单元、相邻的两所述立柱单元之间通过所述桁架固定连接；所述立柱单元包括上套筒、包括一个或多个子立柱的立柱、下套筒和垂荡板；所述立柱的一端固定连接所述上套筒，所述立柱的另一端固定连接所述下套筒；所述下套筒的底部与所述垂荡板一端的平面连接。

2.如权利要求1所述的基座，其特征在于，还包括：中间板、所述中间板上设置有连接孔；所述立柱通过穿过所述连接孔的方式与所述中间板连接；

多个所述立柱单元中的一个所述立柱单元的重量低于其余所述立柱单元的重量。

3.如权利要求1所述的基座，其特征在于，所述立柱单元的数量为3个，3个所述立柱单元的连线形成正三角形。

4.如权利要求1所述的基座，其特征在于，所述桁架包括横撑与斜撑；其中，所述横撑连接相邻的两所述立柱单元；所述斜撑连接所述横撑与所述立柱单元。

5.如权利要求1或3所述的基座，其特征在于，相邻两所述立柱单元分别为第一立柱单元与第二立柱单元；所述桁架包括2根横撑，分别为第一横撑与第二横撑；所述桁架还包括2根斜撑，分别为第一斜撑与第二斜撑；

所述第一横撑的一端连接所述第一立柱单元的所述上套筒，另一端连接所述第二立柱单元的所述上套筒；所述第二横撑的一端连接所述第一立柱单元的所述下套筒，另一端连接所述第二立柱单元的所述下套筒；

所述第一斜撑的一端连接所述第一立柱单元的所述上套筒，另一端连接所述第二横撑；所述第二斜撑的一端连接所述第一立柱单元的所述上套筒，另一端连接所述第二横撑；

或所述第一斜撑的一端连接所述第一立柱单元的所述下套筒，另一端连接所述第一横撑；所述第二斜撑的一端连接所述第一立柱单元的所述下套筒，另一端连接所述第一横撑。

6.如权利要求4所述的基座，其特征在于，所述横撑与所述斜撑均为钢制管道。

7.如权利要求1所述的基座，其特征在于，所述子立柱为预应力混凝土柱体。

8.如权利要求1所述的基座，其特征在于，所述上套筒与所述下套筒内部均为中空结构。

9.如权利要求1所述的基座，其特征在于，还包括：系泊线；所述系泊线连接一个或多个所述立柱单元。

10.一种漂浮式风机，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的半潜式风机基座。

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