CN113184126A - 一种海上浮式风电基础平台 - Google Patents

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CN113184126A CN202110596795.7A CN202110596795A CN113184126A CN 113184126 A CN113184126 A CN 113184126A CN 202110596795 A CN202110596795 A CN 202110596795A CN 113184126 A CN113184126 A CN 113184126A
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Abstract

本发明公开了一种海上浮式风电基础平台，涉及船舶及海洋工程技术领域，包括中央网箱模块，所述中央网箱模块用于放置风电设备，所述中央网箱模块的外侧围绕有至少一层附连网箱模块，所述附连网箱模块包括若干附连网箱结构，各所述附连网箱结构均与所述中央网箱模块通过铰接结构铰接，相邻的所述附连网箱结构之间均通过所述铰接结构铰接。本发明的海上浮式风电基础平台以中央网箱模块为中心、周围连接附连网箱模块群的整体不仅是一个完整的海上浮式风电基础平台，同时也是“海上牧场”的养殖基地。

Description

一种海上浮式风电基础平台
技术领域
本发明涉及船舶及海洋工程技术领域，特别是涉及一种海上浮式风电基础平台。
背景技术
大力开发海上风电，已成为当今风电开发的趋势。风力发电完全利用大自然的能源，没有污染物排放，运行成本较低，是当今理想的能源。尤其在海上建立风电场，具有风力资源丰富、利用率高的特点。
目前海上风电发展技术存在一个大“瓶颈”问题。靠近海面的空间，由于受地表或海面波浪等“粗糙元”的影响，风速较小，而在高空风速较大，风力大小与距地面高度一般呈对数或指数率变化；另外，在一定风速下，风力发电的功率大约与风轮直径的平方成正比，因而应尽可能加大风轮直径，对于水平轴风机，就要把风轮放置很高，塔架高度随之增大，一方面，风机对于地面产生的弯矩非常大(例如，一台8MW风电机，塔架高达163m，在极限风速时，对地面产生的极限弯矩达到2.08万吨米)；另一方面，该基础在水中的部分要经受海浪的冲击，要求风电平台的结构很强，塔架在海上的固定，也需要建造坚固的海上桩基。依据当前的实用技术水平，海上风电设备主要设置在近海大陆架及潮间带。这项工程，在靠近海边的浅海及潮间带进行施工，有很大的困难。大型吊车、起重船在低潮时很难靠近且使用成本很高，小型施工装备需要挖掘围堰，效率又太低。且海上施工对人生及设备的安全要求很高，由此也造成海上风电基础装置成本高昂，大大高于陆上风机。
深远海显然是风力资源最为丰富的区域。由于现在常规海上(打桩基的)风电基础存在的困难，人们很自然想到开发浮式风电基础系统。现今，海洋工程的技术人员一般认为，它适用于40m以上水深海域，可以避开沿海滩涂施工困难区域。目前主要应用形式有单桩式、半潜式、张力腿式(TLP)、驳船式、双体船式等等，其中半潜式应用最为广泛。可以承载风电设备的设备统称为“浮具”。现有的各种“浮具”有一个共同特点，就是用一种浮具同时解决大型风电设备的浮力及稳性的问题。由于海上风电设备的重心很高，因而，开发海上浮式风电又增加了一个技术瓶颈，即浮具的稳性问题。这就造成浮式海上基础设施的成本高昂问题更为严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上浮式风电基础平台，以解决上述现有技术存在的问题，为风电设备提供稳定的基础，降低成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种海上浮式风电基础平台，包括中央网箱模块，所述中央网箱模块用于放置风电设备，所述中央网箱模块的外侧围绕有至少一层附连网箱模块，所述附连网箱模块包括若干附连网箱结构，各所述附连网箱结构均与所述中央网箱模块通过铰接结构铰接，相邻的所述附连网箱结构之间均通过所述铰接结构铰接。
优选地，所述中央网箱模块包括中心网箱平台，所述中心网箱平台的外侧围绕有第一网箱结构，所述中心网箱平台与所述第一网箱结构通过若干第一连接网箱连接，各所述第一连接网箱与所述中心网箱平台和所述第一网箱结构均通过铰接结构铰接；所述第一连接网箱、所述第一网箱结构和所述中心网箱平台之间形成第一养殖区。
优选地，所述第一网箱结构包括若干依次通过所述铰接结构铰接的第一标准网箱，相邻的所述第一标准网箱之间设置有防撞结构。
优选地，所述中心网箱平台用于放置风电设备，所述中心网箱平台与风电设备之间设置有上层建筑，所述上层建筑包括若干层，所述上层建筑的顶部设置有塔架座，所述塔架座用于放置风电设备。
优选地，所述中心网箱平台包括内网箱结构和外网箱结构，所述外网箱结构设置在所述内网箱结构的外侧，所述内网箱结构和所述外网箱结构之间设置有若干第二连接网箱，若干所述第二连接网箱与所述所述内网箱结构和所述外网箱结构之间均通过所述铰接结构铰接，若干所述第二连接网箱与所述所述内网箱结构和所述外网箱结构之间均设置有防撞结构；所述内网箱结构、所述外网箱结构和所述第二连接网箱之间形成第二养殖区。
优选地，所述附连网箱结构包括若干第二标准网箱，相邻的所述第二标准网箱之间均通过所述铰接结构铰接，相邻的所述第二标准网箱之间设置有防撞结构。
优选地，各所述附连网箱结构的若干所述第二标准网箱组成田字形结构，中间的若干所述第二标准网箱呈十字形结构，中间的若干所述第二标准网箱将各所述附连网箱结构划分为若干第三养殖区。
优选地，所述附连网箱模块包括至少两层，相邻层的所述附连网箱结构之间通过所述铰接结构铰接。
优选地，所述铰接结构包括两个带缆桩，两个所述带缆桩之间缠绕有缆绳，所述缆绳通过紧锁器固定。
优选地，所述海上浮式风电基础平台还包括锚泊模块，所述锚泊模块设置在所述附连网箱模块的下方。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的海上浮式风电基础平台以中央网箱模块为中心、周围连接附连网箱模块群的整体不仅是一个完整的海上浮式风电基础平台，同时也是“海上牧场”的养殖基地。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的海上浮式风电基础平台示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的海上浮式风电基础平台示意图(省略锚泊模块)；
图4为本发明的上层建筑与塔架连接示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为本发明的中央网箱模块及附连网箱模块俯视图；
图7为本发明的中央网箱模块俯视图；
图8为本发明的中心网箱平台俯视图；
图9为本发明的附连网箱结构俯视图；
图10为本发明的第一标准网箱、第一连接网箱、第二标准网箱或第二连接网箱示意图；
图11为本发明的中心网箱平台与第二连接网箱连接示意图；
图12为本发明的第一标准网箱连接侧视图(第一方向)；
图13为本发明的第一标准网箱连接侧视图(第二方向)；
图14为本发明的第一标准网箱连接俯视图；
图15为本发明的拐角处的第一标准网箱连接俯视图；
图16为本发明的铰接结构连接俯视图；
图17为本发明的铰接结构连接主视图；
图18为本发明的铰接组合式网箱组受力示意图；
其中：100-海上浮式风电基础平台，1-中央网箱模块，2-风电设备，3-附连网箱模块，4-附连网箱结构，5-铰接结构，6-中心网箱平台，7-第一网箱结构，8-第一连接网箱，9-第一养殖区，10-第一标准网箱，11-防撞结构，12-上层建筑，13-塔架座，14-内网箱结构，15-外网箱结构，16-第二连接网箱，17-第二养殖区，18-第二标准网箱，19-第三养殖区，20-带缆桩，21-缆绳，22-紧锁器，23-塔架，24-网箱本体，25-浮箱，26-加强梁，27-锚泊模块，28-网衣本体，29-重锤，30-过度平台，31-法兰。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。
本发明的目的是提供一种海上浮式风电基础平台，以解决上述现有技术存在的问题，为风电设备提供稳定的基础，降低成本。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-图18所示：本实施例提供了一种海上浮式风电基础平台100，包括中央网箱模块1，中央网箱模块1用于放置风电设备2，中央网箱模块1的外侧围绕有至少一层附连网箱模块3，附连网箱模块3包括若干附连网箱结构4，各附连网箱结构4均与中央网箱模块1通过铰接结构5铰接，相邻的附连网箱结构4之间均通过铰接结构5铰接。
具体地，本实施例中，中央网箱模块1包括中心网箱平台6，中心网箱平台6的外侧围绕有第一网箱结构7，第一网箱结构7的外部尺寸为110m*110m，中心网箱平台6与第一网箱结构7通过若干第一连接网箱8连接，中心网箱平台6的外侧设置有过度平台30，过度平台30与第一连接网箱8通过铰接结构5铰接，本实施例包括均布的4组第一连接网箱8，各组包括2个第一连接网箱8，各第一连接网箱8与中心网箱平台6和第一网箱结构7均通过铰接结构5铰接；第一连接网箱8、第一网箱结构7和中心网箱平台6之间形成第一养殖区9，具体地，第一连接网箱8的内侧、第一网箱结构7的一侧和中心网箱平台6的外侧均设置有网衣本体28，网衣本体28的下端连接有若干重锤29。
本实施例中，中心网箱平台6由钢质(或混凝土)材料制成，中心网箱平台6的主要作用是承载风电设备2及附属物重量，并承担部分浮体稳性功能。第一连接网箱8和第一网箱结构7的结构相同，第一连接网箱8和第一网箱结构7共26个，其纵向(x方向)连接为12个，横向(y方向)连接为14个。
本实施例中，第一网箱结构7包括若干依次通过铰接结构5铰接的第一标准网箱10，相邻的第一标准网箱10之间设置有防撞结构11。
本实施例中，中心网箱平台6用于放置风电设备2，中心网箱平台6与风电设备2之间设置有上层建筑12，上层建筑12包括若干层，上层建筑12的顶部设置有塔架座13，塔架座13用于放置风电设备2。中心网箱平台6上设置有甲板，上层建筑12中包括若干房间，上层建筑12内按需要可以设置人员住舱、控制室、值班室、办公室、会议室、研究室、储物舱、信号设备等。甲板之下的空间可以用来设置压载舱，按需要还可以设置机舱。机舱内的设备有变电机组、舱底泵、总用泵、总配电板、控制室、燃油舱、全船管系、以及有关船舶及风电的各种辅助设备等。
中心网箱平台6整体为矩形、正方形、船形或其它形状，若取为船形，便于在水面拖带移动，船首一般正对风力最大或概率最大的来风方向，本实施例的中心网箱平台6为圆形，中心网箱平台6包括内网箱结构14和外网箱结构15，外网箱结构15设置在内网箱结构14的外侧，内网箱结构14和外网箱结构15之间设置有若干第二连接网箱16，若干第二连接网箱16与内网箱结构14和外网箱结构15之间均通过铰接结构5铰接，若干第二连接网箱16与内网箱结构14和外网箱结构15之间均设置有防撞结构11；内网箱结构14、外网箱结构15和第二连接网箱16之间形成第二养殖区17，具体地，内网箱结构14的外侧、外网箱结构15的内侧和第二连接网箱16的一侧均设置有网衣本体28，网衣本体28的下端连接有若干重锤29。
本实施例中，附连网箱结构4为8个，附连网箱结构4包括若干第二标准网箱18，相邻的第二标准网箱18之间均通过铰接结构5铰接，相邻的第二标准网箱18之间设置有防撞结构11。本实施例中，每个附连网箱结构4中的第二标准网箱18为30个，纵向(y方向)连接为14个，横向(x方向)连接为16个。附连网箱结构4的外部尺寸为110m*110m。附连网箱模块3的功能是保证整个海上浮式风电基础平台100的稳性性能。
本实施例中，海上浮式风电基础平台100的第一标准网箱10、第一连接网箱8和第二标准网箱18的总数为26+30*8＝266个，海上浮式风电基础平台100的外部尺寸为330m*330m。
本实施例中，若干第二标准网箱18组成田字形结构，中间的若干第二标准网箱18呈十字形结构，中间的若干第二标准网箱18将附连网箱结构4划分为若干第三养殖区19，第三养殖区19所对应的第二标准网箱18的一侧均设置有网衣本体28，网衣本体28的下端连接有若干重锤29。
本实施例中，铰接结构5包括两个带缆桩20，两个带缆桩20分别固定在相邻的网箱上，两个带缆桩20之间缠绕有缆绳21，缆绳21通过紧锁器22固定。缆绳21包括两组，位于上方的为常用缆绳，常用缆绳的直径为40mm，位于上方的为应急缆绳，应急缆绳的直径为60mm。
本实施例中，海上浮式风电基础平台100还包括锚泊模块27，锚泊模块27设置在附连网箱模块3的下方。具体地，应依据本实施例的海上浮式风电基础平台100所在海域的位置及海底土质特点选择具体的锚泊模块27的结构。可以按照船舶舾装设计规范的常规方法进行锚泊模块27设计，即根据每个模块系统的排水量及受风面积计算舾装数，确定锚的重量及锚链的尺度与直径，并采用悬链线理论加以验证。本实施例采用在海底设置“人工渔礁”进行锚泊，以确保海上浮式风电基础平台100的稳定。
本实施例中，第一标准网箱10、第一连接网箱8、第二标准网箱18和第二连接网箱16的结构相同，均包括网箱本体24，网箱本体24内设置有浮箱25，浮箱25上设置有加强梁26。
本实施例的海上浮式风电基础平台100以中央网箱模块1为中心、周围连接附连网箱模块3群的整体不仅是一个完整的海上浮式风电基础平台100，同时也是“海上牧场”的养殖基地。
本实施例的基本原理：
本实施例的实质是一种“群体式”海上浮式风电船。本实施例将风电设备2的重量用中央网箱模块1承载，而对重心高度特别大的风电设备2造成的对稳性要求特别高的问题，则由中央网箱模块1及附连网箱模块3来解决。中央网箱模块1及附连网箱模块3结合，则可确保风电设备2的安全性和低成本性。本实施例“一物二用”，不仅能够稳定地承载风电设备2，还能够进行“海上牧场”的养殖，不需要另花太大的成本进行投资。
另外，为解决风电机在海上的施工问题，可以将风电设备2与中央网箱模块1视为一体，在造船厂造好(不需要专门的特大型安装船)，在中央网箱模块1两侧预先“绑定”2艘大驳船，作为浮具，只需在涨潮时用拖轮拖到预定地方定位，再与预先已组合好的附连网箱模块3连接即可完成整个现场就位。这样既可大大节约建造与安装成本，又可降低海上施工操作的安全风险。
铰接式网箱群的理论依据：
中央网箱模块1及附连网箱模块3形成铰接式网箱群，依据船舶原理的常识推导出“铰接理论”。将铰接式网箱恰当组合起来，形成一个“群”，当其中一个网箱承受一个横倾力矩Mf作用时，通过铰接“链”的“传递”作用，可以使被连接的网箱均产生可以平衡该横倾力矩的恢复力矩Mq。依据船舶原理的初稳性理论即可得出以下公式：
Figure BDA0003091433870000081
式中：
Δi——第i艘船舶的排水量，单位t；
GMi——第i艘船舶的初稳性高，单位m；
θi——第i艘船舶的倾角，单位度。
通过上述公式，如果有一群网箱(数量为n个)互相用一定方式铰接起来，在小倾角条件下，某些网箱(数量为m个)承受同一方向的外界干扰力矩，则对于该群网箱来说，舷边将产生相同的垂直位移，假设其干扰力矩的总和为Σm jMfj，此值将等于该群网箱产生的恢复力矩的总和Σn i Mqi。或者说，假如有一群铰接起来网箱，其中有1个网箱(可称为“中心网箱”)承受到干扰力矩(例如安装了风电设备2)，造成该中心网箱发生倾斜，除了该中心网箱产生恢复力矩之外，其它所有被铰接起来的网箱(群)都将发生倾斜，都会产生恢复力矩。这个现象也可以视为是“力矩转移”，或“力矩传递”。好像一个“群体”中有一个人受了压力，大家共同承受一样。
现在研究附图18所示的3个网箱铰接组合式网箱组的初稳性。3个网箱分别编号为①②③。假设此3个网箱在A、B两点处进行刚性铰接。刚性铰接的概念是：被铰接两个物体只允许围绕铰接点旋转，但不允许分开，在铰接点处相邻的2个网箱存在有相同的上下垂直位移。
假设，在②号网箱上作用一个风压倾侧力矩Mf，那么3个网箱在倾侧力矩Mf的作用下，设①号网箱发生顺时针方向的倾斜，其倾斜角为θ1，由于存在绕铰接点向下的作用力，致使②号网箱产生逆时针方向的倾斜，其倾斜角为θ2，同理③号网箱产生顺时针方向的倾斜，其倾斜角为θ3。舷边发生上下位移，其左舷向上移动，右舷向下移动，其移动量均为f；假设倾角θ1、θ2、θ3均很小，①的宽度为B1，同理②、③的宽度为B2、B3，于是有：
Sinθ1＝f/(B1/2)≈tanθ1≈θ1
Sinθ2＝f/(B2/2)≈tanθ2≈θ2
Sinθ3＝f/(B3/2)≈tanθ3≈θ3
或者：f＝(B1/2)×Sinθ1＝(B2/2)×Sinθ2＝(B3/2)×Sinθ3
注意到，在倾覆力矩Mf1作用下，3个网箱均发生倾斜，由此产生恢复力矩Mq1、Mq2、Mq3。由初稳性公式:
Mq1＝△1×h1×sinθ1
式中：△1、h1—分别为①号网箱的排水量和初稳性高。
同理有：
Mq2＝△2×h2×sinθ2
Mq3＝△3×h3×sinθ3
由于铰接点连接2个网箱，使之产生同样的位移f，因此有：
Mf1＝△1×h1×sinθ1+△2×h2×sinθ2+△3×h3×sinθ3
或者若存在n个铰接相连的网箱，也可以写出：
Figure BDA0003091433870000091
代入：Sinθi＝f/(Bi/2)＝2f/Bi
Figure BDA0003091433870000092
或者
Figure BDA0003091433870000093
求得f之后，就可以求出各倾角：
网箱组中第i个网箱的静倾角：θi＝arcsin(2×f/Bi)
同理，可以证明，如果有n个网箱铰接起来，承受m个风压倾侧力矩，其产生的舷边位移f可以写成下式：
Figure BDA0003091433870000094
如果每个网箱经受风压倾侧力矩为Mfj，则可以承受的总(最大)风压倾侧力矩可以写为：
∑Mfj＝2×f×∑(Δi×hi/Bi)
或写成一般形式：
∑Mfj＝2×∑(Δi×hi×f/Bi)
在这里，有必要对此公式作一点说明：
此公式说明，如果有一群网箱互相用一定方式铰接起来，某些网箱若承受相同方向的外界的干扰力矩，则对于该群网箱来说，在小倾角条件下，舷边将产生相同的垂直位移，其干扰力矩的总和∑Mfj将等于该群网箱产生的恢复力矩的总和。或者说，一群铰接起来的网箱，假如只有1网箱承受到干扰力矩(例如安装了风电设备)，造成本网箱发生倾斜，产生了恢复力矩，结果导致所有被铰接起来的网箱(一个网箱群)都发生倾斜，都产生恢复力矩。这个现象也可以视为是“力矩的转移”，或“力矩的传递”。
由此还可以得出以下计算公式：
对于承受风压倾侧力矩作用的网箱，亦可称为中心网箱，通常不允许其倾斜角过大，为确保安全，一般以在被铰接起来的网箱中倾斜角不得使甲板入水，其甲板入水角θ0i，可以写出：
θ0i＝ARCTAN(Fi/(Bi/2))
式中：Fi——某网箱的干舷；Bi——某船的宽度
若取中心网箱的甲板浸水角作为本网箱组合体允许的最大倾斜角，则该网箱整体可以允许的最大风压倾侧力矩为：
Figure BDA0003091433870000101
这里提出船组合体平均初稳性高度GMj定义：
Figure BDA0003091433870000102
铰接网箱组合体的柔性系数
如果相邻网箱的铰接结构采用柔性体，例如钢绳索、尼龙索、弹簧、橡胶等允许有一定变形的材料组成，当中心网箱在风压倾侧力矩作用下发生倾斜时，其两相邻网箱舷边的位移不相等，这种铰接形式就不再是刚性连接，可以称之为柔性铰接。例如，当中心网箱在风压倾侧力矩作用时，舷边的位移为f1，而被中心网箱作用力连带起来的相邻网箱的位移为f2，二者之比，即：f2与f1之比，称为铰接柔性系数，即：
ε＝f2/f1
当f2＝f1时，ε＝1，即为刚性铰接，而如果f2＝0，则ε＝0，则称为完全柔性连接，实际可视为2个网箱已经分开。中心网箱的位移对相邻网箱没有影响；在实践中，刚性铰接的情况是很少出现的。
这种情况在两相邻网箱以钢缆连接时，若该钢缆太长，超过了中心网箱甲板入水角的位移，即可认为是ε＝0的情况。
也可以将两相邻网箱的柔性系数表示为下式：
ε＝ε0*ε1
式中：ε0—网箱设计或新网箱状态经倾斜试验测出的柔性系数；
ε1—网箱在使用过程中导致柔性系数发生变化对该系数的修正。
在实际网箱产品中，采用钢缆(或尼龙索，统称绳索)加上弹性碰垫(如橡胶、旧轮胎或充气靠泊球等)，组成柔性连接，其柔性系数通常在网箱下水后用倾斜试验的方法进行测定，柔性系数通常选在ε＝0.25～0.75范围内较为适当。
实际使用时，通过适当调整连接缆索的规格尺寸及充气靠泊球(或旧轮胎)的弹性系数，可以对柔性系数进行变化，以达到适用要求为止。
本实施例的海上浮式风电基础平台100具有较强的抗风浪能力，在不使用防波堤的条件下，适用于水深20～100m的中国沿海大陆架或“潮间带”的浅水海域，尤其适用于福建台湾海峡及中国南海风资源丰富的海域。
由于沿海水域的特点之一是台风等极端灾害性天气出现较为频繁。本实施例的海上浮式风电基础平台100的“安全性设计风级”定为50年一遇最大风速(10分钟)为47.8m/s(蒲氏风级约为15级)、50年一遇最大风速(3秒)为66.9m/s(蒲氏风级约为18.5级)。在此巨大的风级下，使用本实施例的海上浮式风电基础平台100能够确保风电设备2可以保持位置稳定，不被倾覆。
为了充分利用远、深海丰富的渔业及风力资源，应该考虑在适当海域创建以养殖业为主的“海上牧场”，再利用本专利，将承载风电设备+塔架23+附属设备的“铰接网箱”模块进行重新设计及有效的组合，就可以实现在远、深海设置大型浮式海上风电站。
将本实施例的海上浮式风电基础平台100应用在容量为8MW(8000kW)的风电设备2上，具体如下：
表1风电设备2的基本资料
Figure BDA0003091433870000121
表2风电设备2运行特征参数平台及使用的海区风速
Figure BDA0003091433870000122
本风电设备2适用于台湾海峡福建平潭—泉州的“外海”，位置大约为东径118°～120°，北纬22°～26.5°(计算实例取为25°N，地球自转柯氏力系数：f＝0.22)的广大海域。此海域为台湾海峡多台风水域。
海区计算水深：适用于中国沿海大陆架(包括潮间带)的海域；设计计算按台湾海峡中部广大海域的平均水深为50m。
表3风电设备2生产厂家提供的基础交界面极限载荷
Figure BDA0003091433870000131
附表4海上浮式风电基础平台100计算
Figure BDA0003091433870000132
Figure BDA0003091433870000141
中央网箱模块1采用尺寸为19m*9m的网箱单元构成，组成110m*110m的方形网箱模块，如图10所示，水平方向为网箱的长度方向，网箱本体24的长度为19m，竖直方向为网箱的宽度方向，网箱本体24的长度为9m，防撞结构11的长度为1.5m，防撞结构11的宽度为0.5m，即第一标准网箱10、第一连接网箱8和第二连接网箱16的尺寸为19m*9m，图10中整体结构的外形尺寸为20m*10m。
附表5中央网箱模块1的网箱单元参数计算
Figure BDA0003091433870000142
Figure BDA0003091433870000151
Figure BDA0003091433870000161
海上浮式风电基础平台100的整体尺寸为330*330m，附连网箱模块3仍然采用19m*9m的标准网箱单元构成，即第二标准网箱18的尺寸为19m*9m，图10中整体结构的外形尺寸为20m*10m。在计算网箱单元的纵向或者横向水线面积及惯性矩时，均应使用网箱本体24的尺寸，即均应按19m*9m计算。对于组成110m*110m的方形网箱模块时，无论对于中央网箱模块1，还是对于附连网箱结构4，在纵向或者横向，都有外形长度大于20m的网箱单元(但其外形宽度均为10m)，在计算时本应单独考虑，但在整个网箱中，网箱本体24长度为19m的网箱单元是大多数，且纵向长度又最小，在计算纵向惯性矩时，用较小的尺度代入，计算偏于安全，故从近似计算的意义上，可以统一用19m长度进行计算。
附表6110m*110m附连网箱结构4的网箱单元参数计算
Figure BDA0003091433870000162
Figure BDA0003091433870000171
由以上简要计算，可以得出以下结论：
风机+塔架23+附属设备的总重量不小于1979.7吨(近2000吨)；最大设计船舶横倾力矩约达2.08万吨米。
按照本实施例的设计，在建造近10公顷(100000平方米)的“海上牧场”(养殖用)时，只须增加投资约800万元RMB，不需要进行深海打桩，也可以不需要租用超大型的海上风电安装船进行施工，就可以建成本浮式海上风电站，降低风电基础建筑成本约80％，降低海上施工的安全风险。这就是本专利的巨大经济价值。
采用本实施例海上浮式风电基础平台100构造一个92.5m*91.5m约8500m2的平台进行养殖作业，在其周围将设置4个22m*11m的休闲平台，供游客在海上休闲旅游，这是一个将海洋养殖与休闲旅游二个产业结合起来的一个创新尝试，为今后进一步开发海洋积累经验。
在海洋风浪条件下采用海上浮式风电基础平台100，主要是利用了海洋建筑物采用了铰接连接后，可以大大减小在风浪中的海面上建筑物所要承受的弯矩和扭矩，相对提高了强度和抗疲劳性，同时利用钢缆作为铰接元件，可以“传递”导致船舶(网箱)的倾侧力矩的特点，将船舶(网箱)倾覆力矩分散于多个船舶(网箱)来承受，从而提高了船舶(网箱)的抗风浪稳性，保证了海洋养殖及海洋工程建筑物的安全性。
本实施例针对于一项湄洲岛海上养殖与休闲平台设计的具体论证说明：对于由14个22m*11m的网箱单元组合成的面积近8500m2环形养殖休闲平台，采用了本实施例的海上浮式风电基础平台100，经过严格计算的结果表明，在14级台风(风速达43.79m/S，风压为1174N/m2)的海况下，海上浮式风电基础平台100的安全性是完全可以得到保障的。
由于海上浮式风电基础平台100的特殊结构，使之在海上浮动工程中具有耐波抗震的特点，有可能在建设大型海上浮动建筑(如：大型海洋风电平台、海上浮动机场等)方面获得广泛的应用。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于：本实施例中，附连网箱模块3包括至少两层，相邻层的附连网箱结构4之间通过铰接结构5铰接。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种海上浮式风电基础平台，其特征在于：包括中央网箱模块，所述中央网箱模块用于放置风电设备，所述中央网箱模块的外侧围绕有至少一层附连网箱模块，所述附连网箱模块包括若干附连网箱结构，各所述附连网箱结构均与所述中央网箱模块通过铰接结构铰接，相邻的所述附连网箱结构之间均通过所述铰接结构铰接。
2.根据权利要求1所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：所述中央网箱模块包括中心网箱平台，所述中心网箱平台的外侧围绕有第一网箱结构，所述中心网箱平台与所述第一网箱结构通过若干第一连接网箱连接，各所述第一连接网箱与所述中心网箱平台和所述第一网箱结构均通过铰接结构铰接；所述第一连接网箱、所述第一网箱结构和所述中心网箱平台之间形成第一养殖区。
3.根据权利要求2所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：所述第一网箱结构包括若干依次通过所述铰接结构铰接的第一标准网箱，相邻的所述第一标准网箱之间设置有防撞结构。
4.根据权利要求2所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：所述中心网箱平台用于放置风电设备，所述中心网箱平台与风电设备之间设置有上层建筑，所述上层建筑包括若干层，所述上层建筑的顶部设置有塔架座，所述塔架座用于放置风电设备。
5.根据权利要求2所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：所述中心网箱平台包括内网箱结构和外网箱结构，所述外网箱结构设置在所述内网箱结构的外侧，所述内网箱结构和所述外网箱结构之间设置有若干第二连接网箱，若干所述第二连接网箱与所述所述内网箱结构和所述外网箱结构之间均通过所述铰接结构铰接，若干所述第二连接网箱与所述所述内网箱结构和所述外网箱结构之间均设置有防撞结构；所述内网箱结构、所述外网箱结构和所述第二连接网箱之间形成第二养殖区。
6.根据权利要求1所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：所述附连网箱结构包括若干第二标准网箱，相邻的所述第二标准网箱之间均通过所述铰接结构铰接，相邻的所述第二标准网箱之间设置有防撞结构。
7.根据权利要求6所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：各所述附连网箱结构的若干所述第二标准网箱组成田字形结构，中间的若干所述第二标准网箱呈十字形结构，中间的若干所述第二标准网箱将各所述附连网箱结构划分为若干第三养殖区。
8.根据权利要求1所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：所述附连网箱模块包括至少两层，相邻层的所述附连网箱结构之间通过所述铰接结构铰接。
9.根据权利要求1所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：所述铰接结构包括两个带缆桩，两个所述带缆桩之间缠绕有缆绳，所述缆绳通过紧锁器固定。
10.根据权利要求1所述的海上浮式风电基础平台，其特征在于：所述海上浮式风电基础平台还包括锚泊模块，所述锚泊模块设置在所述附连网箱模块的下方。
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