CN113217295B - 浅水域浮式风电系统及其动态缆组件 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种浅水域浮式风电系统及其动态缆组件。本发明提供的浅水域浮式风电系统用动态缆组件包括动态缆、多个浮力单元以及多个连接单元，连接单元包括系泊链与弹性索，动态缆通过系泊链与弹力索与海床连接；连接单元与浮力单元共同限定出动态缆的线型，动态缆的线型包括第一波谷段、多个波峰段以及相邻两个波峰段之间的第二波谷段；浮力单元设置在波峰段的顶端，连接单元设置在波峰段远离浮式风机的一侧。本发明提供的浅水域浮式风电系统用动态缆组件，当海况较为恶劣时，动态缆不会发生大范围的漂移，并且当动态缆受到的冲击过大时，弹性索可以降低动态缆受到的冲击载荷，避免动态缆与系泊链之间的连接处因冲击过大而发生破坏。

Description

浅水域浮式风电系统及其动态缆组件

技术领域

本发明实施例涉及海上风力发电技术，尤其涉及一种浅水域浮式风电系统及其动态缆组件。

背景技术

随着新能源的发展与应用，浮式风电系统的应用已成为获取优质风资源和降低施工成本的必然趋势，目前，浮式风电系统主要应用在水深小于60m的浅水域。浮式风电系统包括浮式风机、动态缆以及静态缆，动态缆的一端与浮式风机连接、另一端与静态缆连接，即浮式风机产生的电力可以经过动态缆以及静态缆实现传输。

目前，动态缆的线型主要通过浮力块或配重块将动态缆压成“S”或“W”型，“S”或“W”线型可以满足浮式风机的大范围偏移，在浮式风机偏移的过程中缓解动态缆的轴向拉力。具体而言，浮力块以及配重块均需要固定在动态缆上，浮力块为动态缆施加向上的浮力，配重块为动态缆施加向下的压力，从而将动态缆的线型设置成预设的形状。

然而，当海况较为恶劣时，动态缆会在波浪和洋流的作用下发生大范围的漂移，动态缆发生大范围漂移后容易与浮式风机或浮式风机的锚链发生碰撞而发生失效。

发明内容

本发明实施例提供一种浅水域浮式风电系统及其动态缆组件，以解决当海况较为恶劣时，现有动态缆会在波浪和洋流的作用下发生大范围的漂移，动态缆发生大范围漂移后容易与浮式风机或浮式风机的锚链发生碰撞而发生失效的问题。

根据本发明实施例的一方面，提供一种浅水域浮式风电系统用动态缆组件，包括：

动态缆，所述动态缆的第一端用于连接浮式风机，所述动态缆的第二端用于连接静态缆；

多个所述浮力单元，多个所述浮力单元相互间隔设置在所述动态缆上；

多个连接单元，所述连接单元包括系泊链与弹性索，所述弹性索的底端与海床固定连接，所述弹性索的顶端与所述系泊链的靠近底端的位置固定连接，所述系泊链的顶端与所述动态缆固定连接；

所述连接单元与所述浮力单元共同限定出所述动态缆的线型，所述动态缆的线型包括与所述浮式风机相连的第一波谷段、与所述第一波谷段相连的多个波峰段以及相邻两个所述波峰段之间的第二波谷段；每个所述浮力单元均对应设置在一个所述波峰段的顶端，每个所述连接单元均对应设置在一个所述波峰段远离所述浮式风机的一侧。

在一种可选的实现方式中，所述弹性索包括第一连接板、第二连接板以及弹簧，所述第一连接板与所述第二连接板平行并且所述第一连接板位于所述第二连接板的上方，所述弹簧的一端与所述第一连接板固定，所述弹簧的另一端与所述第二连接板固定；所述第一连接板的中部设置有通孔，所述系泊链靠近底端的位置穿设在所述第一连接板的通孔内部并与所述第一连接板固定连接。本领域技术人员能够理解的是，当动态缆所受到的冲击过大时，弹性索通过弹簧的伸长可以起到一定缓冲的作用，避免动态缆与系泊链连接的位置处因冲击过大而遭到破坏。

在一种可选的实现方式中，所述连接单元还包括监测组件以及锚固，所述监测组件设置有无线通信模块，所述监测组件的主体部分与所述动态缆固定连接，所述系泊链为所述监测组件的输电线；

所述锚固与所述海床固定连接并且所述第二连接板安装在所述锚固的顶端，所述第二连接板的中部设置有通孔，所述锚固的内部设置有电源，所述输电线的底端穿过所述第二连接板的通孔并与所述锚固内部的电源连接。本领域技术人员能够理解的是，监测组件可以监测动态缆与系泊链连接处的受力和运动状态，当该处的受力和位移超过设定值时，监测组件通过无线通信模块向远程设备发送警报信号。

在一种可选的实现方式中，所述输电线位于所述第一连接板与所述第二连接板之间的部分长度大于弹簧伸长的最大长度。本领域技术人员能够理解的是，通过上述设置，在弹簧拉伸时保证输电线不会被拉断。

在一种可选的实现方式中，所述监测组件的主体部分与所述动态缆通过限弯卡钳连接，所述限弯卡钳包括夹紧段以及位于所述夹紧段两侧的锥筒段，所述锥筒段由弹性材料制成并且所述锥筒段的大径端与所述夹紧段固定连接；所述动态缆穿设在两个所述锥筒段内，所述夹紧段与所述动态缆位于两个所述锥筒段之间的部分紧固连接；所述监测组件的主体部分与所述夹紧段紧固连接。本领域技术人员能够理解的是，通过设置限弯卡钳，利用限弯卡钳限制动态缆的弯曲半径，避免动态缆过度弯曲产生应力集中导致动态缆的外护套破裂以及动态缆的功能单元失效，限弯卡钳还可以增大动态缆的抗疲劳性能，提高动态缆的使用寿命。

在一种可选的实现方式中，所述浮力单元包括多个浮力块，所述浮力块与所述动态缆紧固连接，多个所述浮力块沿所述动态缆的延伸方向间隔设置。本领域技术人员能够理解的是，将浮力块的数量设置为多个，可以增大浮力单元的净浮力，进而提高动态缆的承载能力，浅水域内贝壳、海藻等生物附着在动态缆上不容易将动态缆的线型压低，减少动态缆与海床出现剐蹭的风险。

在一种可选的实现方式中，所述浮力单元中相邻两个所述浮力块之间的间距为所述浮力块长度的1-2倍。本领域技术人员能够理解的是，通过上述设置，可以避免动态缆位于两个浮力块中间的区域出现过弯的情况，从而保证动态缆传输的稳定性。

在一种可选的实现方式中，还包括限弯筒，所述限弯筒由弹性材料制成，所述限弯筒形成为锥形结构，所述锥形结构的大径端设置有多个用于与所述浮式风机紧固连接的螺栓，所述动态缆的第一端穿设在所述锥形结构内部并与所述浮式风机固定连接。本领域技术人员能够理解的是，通过设置限弯筒，可以避免动态缆的第一端出现过弯的情况，保证动态缆传输的稳定性。

在一种可选的实现方式中，还包括配重块，所述配重块与所述动态缆紧固连接，所述配重块安装在所述第一波谷段。本领域技术人员能够理解的是，通过在第一波谷段朝向浮式风机一侧设置配重块，配重块为动态缆施加向下的重力，一方面使动态缆形成第一波谷段，另一方面，可以防止动态缆漂浮在海面以上。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种浅水域浮式风电系统，包括浮式风机、静态缆以及上述的动态缆组件；

所述浮式风机漂浮在海面上，所述静态缆固定在海床上，所述动态缆组件中动态缆的一端与所述浮式风机电连接、另一端与所述静态缆电连接。

本领域技术人员能够理解的是，本发明的浅水域浮式风电系统用动态缆组件，动态缆用于连接浮式风机以及静态缆，浮力单元与连接单元均与动态缆连接。连接单元与浮力单元共同限定出动态缆的线型，动态缆的线型包括第一波谷段、波峰段以及第二波谷段，浮力单元设置在波峰段的顶端，连接单元位于波峰段远离浮式风机一侧。这样，动态缆可以通过第一波谷段、波峰段以及第二波谷段的变形来满足浮式风机的偏移，波峰段远离浮式风机的一侧与海床通过连接单元连接，当海况较为恶劣时，连接单元会对动态缆起到限位的作用，避免动态缆出现大范围漂移而出现碰撞失效，另外，由于连接单元的系泊链与海床之间设置有弹性索，当动态缆受到的冲击过大时，连接单元可以通过弹性索发生弹性变形而起到缓冲的作用，降低动态缆所受到的冲击载荷，避免动态缆与系泊链之间的连接处因冲击过大而发生破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种浅水域发电系统的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为本发明实施例提供的弹性索的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种浅水域发电系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的浮力块的结构示意图；

图6为图5中浮力块的左视图；

图7为本发明实施例提供的限弯卡钳的结构示意图；

图8为图7中限弯卡钳的左视图；

图9为本发明实施例提供的限弯筒的结构示意图；

图10为图9中限弯筒的左视图；

图11为本发明实施例提供的配重块的结构示意图；

图12为图11中配重块的左视图。

附图标记说明：

100、动态缆； 110、第一波谷段；

120、波峰段； 130、第二波谷段；

200、浮力块； 300、连接单元；

310、系泊链； 320、弹性索；

321、第一连接板； 322、第二连接板；

323、弹簧； 330、监测组件；

340、锚固； 400、限弯卡钳；

410、夹紧段； 420、锥筒段；

500、限弯筒； 510、螺栓；

600、配重块； 700、浮式风机；

800、海床； 900、海面。

具体实施方式

首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其做出调整，以便适应具体的应用场合。

其次，需要说明的是，在本发明的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置或构件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

目前，我国海域近岸水深变化小，水深普遍不超过60m，同时浮式风机所处海域通常环境非常恶劣，浮式风机会在风、浪、流的加载下发生非常大的偏移。动态缆主要通过浮力块或配重块将动态缆压成“S”或“W”型，“S”或“W”线型保证动态缆可以满足浮式风机的大范围偏移，并且在浮式风机偏移的过程中缓解动态缆的轴向拉力。具体而言，浮力块以及配重块均需要固定在动态缆上，浮力块为动态缆施加向上的浮力，配重块为动态缆施加向下的压力，从而将动态缆的线型设置成预设的形状。然而，为了保证浅水域浮式风电系统能够不间断的发电，动态缆必须具有高度的完整性，即动态缆的结构不会被破坏。当海况较为恶劣时，动态缆会在波浪和洋流的作用下发生大范围的漂移，动态缆发生大范围漂移后，一方面，动态缆在水中容易被牵拉拉断；在另一方面，动态缆容易与浮式风机或浮式风机的锚链发生碰撞而发生失效。

经过反复思考与验证，发明人发现，如果可以使用连接单元将动态缆的部分与海床连接起来并且连接单元设置有弹力索，通过弹力索的弹性变形可以降低动态缆在波浪和洋流冲击时所受到的冲击载荷，连接单元以及浮力单元共同限定出动态缆的线型。其中，动态缆的线型包括与浮式风机相连的第一波谷段、与第一波谷段相连的多个波峰段以及相邻两个波峰段之间的第二波谷段。这样，当浮式风机发生偏移时，动态缆通过第一波谷段以及波峰段的变形满足浮式风机的偏移，并且当浮式风机偏移时第一波谷段以及波峰段的变形可以缓解动态缆的轴向拉力。另外，当海况较为恶劣时，连接单元可以防止动态缆自身发生大范围漂移，避免动态缆与浮式风机或浮式风机的锚链发生碰撞而失效。

有鉴于此，发明人设计了一种浅水域浮式风电系统用动态缆组件，包括：动态缆、多个浮力单元与多个连接单元。其中，动态缆用于连接浮式风机与静态缆，连接单元通过弹性索与系泊链将动态缆与海床进行连接。浮力单元与连接单元限定出动态缆的线型，动态缆的线型包括与浮式风机相连的第一波谷段、与第一波谷段相连的多个波峰段以及相邻两个波峰段之间的第二波谷段。每个浮力单元均对应设置在一个波峰段的顶端，每个连接单元均对应设置在一个波峰段远离浮式风机的一侧。这样，动态缆可以满足浮式风机大范围的偏移，当海况较为恶劣时，连接单元可以防止动态缆发生大范围漂移而与浮式风机或浮式风机的锚链发生碰撞而造成失效，并且连接单元的弹性索可以起到吸收冲击载荷的作用，避免动态缆受到冲击过大而发生破坏。

实施例一

图1为本发明实施例提供的一种浅水域发电系统的结构示意图；图2为图1中A处的局部放大示意图；图3为本发明实施例提供的弹性索的结构示意图；图4为本发明实施例提供的另一种浅水域发电系统的结构示意图；图5为本发明实施例提供的浮力块的结构示意图；图6为图5中浮力块的左视图；图7为本发明实施例提供的限弯卡钳的结构示意图；图8为图7中限弯卡钳的左视图；图9为本发明实施例提供的限弯筒的结构示意图；图10为图9中限弯筒的左视图；图11为本发明实施例提供的配重块的结构示意图；图12为图11中配重块的左视图。

如图1所示，本实施例提供的浅水域浮式风电系统用动态缆组件，包括动态缆100、多个浮力单元以及多个连接单元300，动态缆100的第一端用于连接浮式风机700，动态缆100的第二端用于连接静态缆。图1示出了，动态缆100的左端与浮式风机700电连接，动态缆100的右端用于连接静态缆例如电力电缆或者由多个静态缆形成的静态阵列。容易理解，动态缆100可以用于传输电力和/或通讯控制信号，本领域技术人员可以根据动态缆100传输信号的具体种类设置动态缆100的具体结构，本实施例此处对于动态缆100的具体结构并不限制。

如图1-图2所示，多个浮力单元相互间隔设置在动态缆100上，容易理解，浮力单元的密度小于海水的密度，浮力单元设置在动态缆100上可以为动态缆100提供向上的浮力。连接单元300包括系泊链310与弹性索320，弹性索320的底端与海床800固定连接，弹性索320的顶端与系泊链310的靠近底端的位置固定连接，系泊链310的顶端与动态缆100固定连接。容易理解，弹性索320在受到拉力时可以发生弹性变形，从而弹力索的长度伸长，在拉力消失后，弹性索320的长度恢复初始状态。通过设置连接单元300，连接单元300的系泊链310以及弹性索320可以对动态缆100进行限位，即限制动态缆100与系泊链310连接的位置处与海床800之间的最大间距，另外，系泊链310以及弹性索320还可以防止动态缆100在浮力单元的浮力作用下升至海面900。

继续参照图1，连接单元300与浮力单元共同限定出动态缆100的线型，动态缆100的线型包括与浮式风机700相连的第一波谷段110、与第一波谷段110相连的多个波峰段120以及相邻两个波峰段120之间的第二波谷段130，示例性地，波峰段120的长度可以为水深的1-1.5倍。值得一提的是，波峰段120顶端的高度小于海面900的高度，从而避免阳光直接照射到动态缆100上使动态缆100的外护套发生老化，保障动态缆100的使用寿命。容易理解，波峰段120的数量为非限制性的，其可以为两个或者多个，本领域技术人员可以根据浮式风机700的偏移量进行设置，例如，当波峰段120的数量为多个时，通过设置波峰段120的长度可以使动态缆100能够满足浮式风机700两倍以上水深偏移量的要求。每个浮力单元均对应设置在一个波峰段120的顶端，即动态缆100上位于浮力单元两侧部分的高度小于安装有浮力单元处动态缆100的高度。每个连接单元300均对应设置在一个波峰段120远离浮式风机700的一侧，当浮式风机700发生偏移时，第一波谷段110、第二波谷段130以及波峰段120可以通过变形来满足浮式风机700的偏移，并且当浮式风机700回到原位时，第一波谷段110、第二波谷段130以及波峰段120同样回到原位使动态缆100的线型回复到预设状态即浮式风机700发生偏移之前的状态。

本领域技术人员能够理解的是，利用设置在动态缆100上的浮力单元以及连接单元300限定出动态缆100的线型，使得动态缆100能够满足浮式风机700的偏移。连接单元300包括系泊链310与弹力索，通过系泊链310以及弹力索限制动态缆100与系泊链310连接的位置与海床800之间的最大间距，避免动态缆100在恶劣的情况下，例如动态缆100在垂直于线型方向洋流冲击的作用下，动态缆100不会出现整体大范围的漂移，进而可以避免动态缆100与浮式风机700或浮式风机700的锚链发生碰撞，并且，弹性索320在动态缆100受到较大冲击时发生弹性伸长，从而吸收动态缆100受到的冲击载荷，动态缆100可以具有高度的完整性，即动态缆100的结构不会被碰撞损坏，保证动态缆100传输电力和/或信号的稳定性。

如图1-图3所示，弹性索320包括第一连接板321、第二连接板322以及弹簧323，示例性地，第一连接板321与第二连接板322的形状可以为圆形，并且第一连接板321与第二连接板322的大小相等。第一连接板321与第二连接板322平行并且第一连接板321位于第二连接板322的上方，弹簧323的一端与第一连接板321固定，弹簧323的另一端与第二连接板322固定。容易理解，弹簧323的数量为非限制性的，示意性地，弹簧323的数量为多个，多个弹簧323环绕第一连接板321与第二连接板322的轴线均匀设置。第一连接板321的中部设置有通孔，系泊链310靠近底端的位置穿设在第一连接板321的通孔内部并与第一连接板321固定连接。其中，系泊链310与第一连接板321的通孔可以有多种固定方式，例如，系泊链310穿过第一连接板321的通孔后可以与第一连接板321通过焊接的方式固定。本领域技术人员能够理解的是，当动态缆100所受到的冲击过大时，位于第一连接板321与第二连接板322之间的弹簧323伸长，从而可以起到一定缓冲的作用，也即是说，弹性索320通过弹性伸长来吸收动态缆100的冲击载荷，避免动态缆100与系泊链310连接的位置处因冲击过大而遭到破坏。

如图4所示，连接单元300还包括监测组件330以及锚固340，监测组件330设置有无线通信模块，即监测组件330可以通过无线通信模块与远程设备进行通信连接。示例性地，无线通信模块包括声能转换器和声波发射器，远程设备包括声波接收机系统，同时，远程设备配置有显示组件，工作人员可以通过显示组件显示的信息了解动态缆100的状态。监测组件330的主体部分与动态缆100固定连接，监测组件330还设置有与监测组件330的主体部分连接的输电线。示例性地，监测组件330的主体部分还包括应力模块、位移模块以及温度模块，其中，应力模块用于监测动态缆100与监测组件330连接处的受力，其可以为应力传感器；温度模块用于监测动态缆100与监测组件330连接处的温度，其可以为红外温度传感器；位移模块用于监测动态缆100与监测组件330连接处的高度，其可以为雷达位移传感器或激光位移传感器等，应力模块、位移模块以及温度模块通过无线通信设备传递到远程设备，使得远程的工作人员可以通过远程设备了解到动态缆100的具体状态。本实施例此处对于监测组件330的结构并不限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择任意合适的监测组件330，当然，也可以选择市面上现有的监测组件330。

在一种可能的实现方式中，监测组件330的输电线设置有铠装层，从而保证监测组件330的输电线具备足够的抗拉强度。系泊链310为监测组件330的输电线，即使用监测组件330的输电线作为系泊链310。本实施例此处对于监测组件330的结构并不限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择任意合适的监测组件330，当然，也可以选择市面上现有的监测组件330。锚固340与海床800固定连接，图4示出了，锚固340可以为矩形块状结构，其可以埋设在海床800的内部或者通过销钉与海床800紧固连接，当然，锚固340也可以为其他适合形状，本领域技术人员可以根据实际需要对锚固340进行设置。第二连接板322安装在锚固340的顶端，示例性地，第二连接板322可以通过紧固件例如螺钉安装在锚固340的顶端。锚固340的内部设置有电源，电源可以为电池或者其他供电装置，输电线的底端穿过第二连接板322的通孔并与锚固340内部的电源连接。

本领域技术人员能够理解的是，通过设置监测组件330并且使用监测组件330的输电线作为系泊链310，监测组件330可以监测动态缆100与系泊链310连接处的受力和位移状态，当该处的受力和位移超过设定值时，例如监测组件330与系泊链310连接处的受力过大或者动态缆100上附着过多海生物时，监测组件330可以通过无线通信模块向远程设备发送警报信号，提醒工作人员动态缆100出现异常情况。

值得一提的是，监测组件330的输电线位于第一连接板321与第二连接板322之间的部分长度大于弹簧323伸长的最大长度，也即是说，监测组件330的输电线位于第一连接板321与第二连接板322之间的部分拥有一定储备余量，保证弹性索320的弹簧323在拉伸时输电线不会被拉断。

图1、图4、图9与图10示出了，动态缆100的第一端还设置有限弯筒500，限弯筒500由弹性材料例如聚酯胺制成，使用弹性材料制成限弯筒500，使得限弯筒500可以发生少量弯曲。限弯筒500形成为锥形结构，锥形结构的大径端设置有多个与浮式风机700紧固连接的螺栓510，示例性地，多个螺栓510环绕限弯筒500的轴线间隔设置，并且螺栓510的延伸方向平行于限弯筒500的轴线方向。容易理解，浮式风机700设置有用于与限弯筒500的大径端紧固连接的法兰盘，法兰盘设置有多个与螺栓510匹配的通孔，限弯筒500的大径端可以通过螺栓510以及法兰盘与浮式风机700紧固连接。值得一提的是，限弯筒500的中部设置有与限弯筒500同轴的通孔，动态缆100的第一端穿设在锥形结构内部即限弯筒500中部的通孔中并与浮式风机700固定连接。

本领域技术人员能够理解的是，在动态缆100的第一端设置限弯筒500，限弯筒500形成为锥形结构并且锥形结构的大径端与浮式风机700紧固连接，动态缆100的第一端穿设在锥形结构的内部并与浮式风机700固定连接，包覆在动态缆100第一端的限弯筒500可以防止动态缆100与浮式风机700的连接处出现过度弯曲，从而可以避免动态缆100的第一端因应力集中而发生破坏，保证动态缆100传输的稳定性。

较佳的，如图1与图4所示，限弯筒500的轴线倾斜设置，示例性地，当浮式风机700不发生偏移时，限弯筒500轴线的延伸方向与动态缆100第一端的延伸方向相同。

如图1与图4-图6所示，浮力单元包括多个浮力块200，浮力块200与动态缆100紧固连接，容易理解，浮力块200可以由浮力材料制成，浮力材料的密度小于海水密度，从而浮力块200在海水中可以为动态缆100提供向上的浮力。示例性地，浮力块200形成为筒状结构，浮力块200套设在动态缆100上并与动态缆100紧固连接。值得一提的是，浮力块200的横截面不限于圆形，例如，浮力块200的横截面形状也可以为方形或多边形等任意适合的形状。多个浮力块200沿动态缆100的延伸方向间隔设置，容易理解，每个浮力单元中浮力块200的数量为非限制性的，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。将浮力块200的数量设置为多个，可以增大浮力单元的净浮力，从而可以提高动态缆100的承载能力，动态缆100上滋生的贝壳、海藻等海生物不容易将动态缆100的线型压低，进而降低动态缆100与海床800发生剐蹭的风险。

值得一提的是，现有的动态缆100，为了使动态缆100的线型形成预设的形状，需要精确计算浮力块200中浮力材料的体积，使浮力单元的净浮力达到预设值。本实施例提供的动态缆组件，动态缆100通过连接单元300的弹性索320以及系泊链310与海床800进行连接，其浮力单元的净浮力可以超出现有动态缆组件中浮力单元的预设值，弹性索320以及系泊链310可以避免动态缆100受浮力块200浮力作用升至海面900。也即是说，本实施例提供的动态缆组件，其浮力块200的设计与选型具有较大裕度，同时，浮力块200的装配误差以及施工误差同样存在较大的裕度，从而能够提高动态缆组件的装配效率。

示例性地，浮力单元中相邻两个浮力块200之间的间距为浮力块200长度的1-2倍。本领域技术人员能够理解的是，动态缆100在自身重力的作用下，在相邻两个浮力块200之间向下弯曲，将相邻两个浮力块200之间的间距设置为浮力块200长度的1-2倍，可以避免动态缆100位于两个浮力块200中间的区域出现过度弯曲的情况，从而可以保证动态缆100传输电力和/或信号的稳定性。

如图4与图7-图8所示，值得一提的是，监测组件330的主体部分与动态缆100通过限弯卡钳400连接，限弯卡钳400用于限制动态缆100与系泊链310即监测组件330的输电线之间连接处的弯曲半径，避免动态缆100过度弯曲产生应力集中导致动态缆100的外护套破裂以及动态缆100的功能单元失效。具体而言，限弯卡钳400包括夹紧段410以及两个锥筒段420，两个锥筒段420分别位于夹紧段410的两侧，锥筒段420由弹性材料例如聚酯胺制成使得锥筒段420可以少量弯曲。锥筒段420的大径端与夹紧段410固定连接，例如，锥筒段420的大径端可以通过法兰与夹紧段410固定。动态缆100穿设在两个锥筒段420内，夹紧段410与动态缆100位于两个锥筒段420之间的部分紧固连接。图7-图8示出了，夹紧段410包括两个扣合的部件，两个扣合的部件限定出筒状结构，在夹紧段410与动态缆100装配的过程中，动态缆100穿设在两个扣合的部件之间由两个扣合的部件夹紧，两个扣合的部件可以使用紧固件紧固。进一步地，可以在动态缆100与两个扣合的部件之间注胶，提高动态缆100与夹紧段410之间连接的稳定性。动态缆100穿设在两个锥筒段420中并且动态缆100位于两个锥筒段420之间的部分被夹紧段410的两个扣合的部分夹紧还可以增加动态缆100的抗疲劳性能，即动态缆100反复弯曲不容易断裂，从而提高动态缆100的使用寿命。监测组件330的主体部分与夹紧段410紧固连接，例如可以使用螺钉将监测组件330的主体部分紧固在限弯卡钳400的夹紧段410上。

如图4与图11-图12所示，动态缆组件还包括配重块600，配重块600与动态缆100紧固连接，配重块600安装在第一波谷段110。示例性地，配重块600同样为两个扣合的部件限定出的筒状结构，配重块600套设在动态缆100上并与动态缆100紧固连接。容易理解，配重块600的材料密度大于海水密度，从而当配重块600与动态缆100紧固连接时，配重块600能够为动态缆100施加向下的重力。其中，配重块600的数量也可以为多个，多个配重块600沿动态缆100的延伸方向间隔设置。本领域技术人员能够理解的是，通过在动态缆100上设置配重块600，配重块600为动态缆100施加向下的重力，配重块600的重力可以避免动态缆100位于浮式风机700以及浮力单元之间的部分漂浮在海面900以上。另外，配重块600的重力以及浮力单元的浮力使动态缆100的线型包括与浮式风机700相连的第一波谷段110以及与第一波谷段110相连的波峰段120，也即是说，通过设置配重块600可以使动态缆100在海水中形成预设的线型，进而提高动态缆100抵抗洋流冲击以及波浪的能力。

实施例二

本实施例还提供一种浅水域浮式风电系统，包括浮式风机、静态缆以及实施例一中的动态缆组件。

浮式风机漂浮在海面上，示例性地，浮式风机包括风机、中心塔筒以及浮式平台，其中，风机可以为三叶片风机，并且风机安装在中心塔筒的顶端，中心塔筒的底端设置在浮式平台上，浮式平台可以为Spar(单柱式)、驳船或半潜式平台等，本实施例此处并不限制。静态缆固定在海床上，例如，静态缆可以通过紧固件紧固在海床的表面。动态缆组件中动态缆的一端与浮式风机电连接，例如，动态缆的一端可以悬挂在浮式风机的浮式平台上并且与浮式平台上的风机电连接、另一端与静态缆电连接，从而当海风带动风机转动时，风机产生的电力可以通过动态缆以及静态缆实现传输。

本实施例提供的浅水域浮式风电系统，由于采用实施例一中的动态缆组件，当海况较为恶劣时，动态缆不会出现大范围漂移而发生与浮式风机或浮式风机的锚链发生碰撞导致失效的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”(如果存在)等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种浅水域浮式风电系统用动态缆组件，其特征在于，包括：

动态缆，所述动态缆的第一端用于连接浮式风机，所述动态缆的第二端用于连接静态缆；

多个浮力单元，多个所述浮力单元相互间隔设置在所述动态缆上；

多个连接单元，所述连接单元包括系泊链与弹性索，所述弹性索的底端与海床固定连接，所述弹性索的顶端与所述系泊链的靠近底端的位置固定连接，所述系泊链的顶端与所述动态缆固定连接；

所述连接单元与所述浮力单元共同限定出所述动态缆的线型，所述动态缆的线型包括与所述浮式风机相连的第一波谷段、与所述第一波谷段相连的多个波峰段以及相邻两个所述波峰段之间的第二波谷段；每个所述浮力单元均对应设置在一个所述波峰段的顶端，每个所述连接单元均对应设置在一个所述波峰段远离所述浮式风机的一侧；

所述连接单元还包括监测组件，所述监测组件设置有无线通信模块，所述无线通信模块与远程设备通信连接，所述监测组件的主体部分与所述动态缆固定连接，所述系泊链为所述监测组件的输电线；

所述监测组件的主体部分还包括应力模块、位移模块以及温度模块，所述应力模块用于监测所述动态缆与所述监测组件连接处的受力信息，所述温度模块用于监测所述动态缆与所述监测组件连接处的温度信息，所述位移模块用于监测所述动态缆与所述监测组件连接处的高度信息，所述应力模块、所述位移模块以及所述温度模块通过所述无线通信模块传递信息至所述远程设备，使得远程的工作人员通过所述远程设备了解所述动态缆的状态。

2.根据权利要求1所述的动态缆组件，其特征在于，所述弹性索包括第一连接板、第二连接板以及弹簧，所述第一连接板与所述第二连接板平行并且所述第一连接板位于所述第二连接板的上方，所述弹簧的一端与所述第一连接板固定，所述弹簧的另一端与所述第二连接板固定；所述第一连接板的中部设置有通孔，所述系泊链靠近底端的位置穿设在所述第一连接板的通孔内部并与所述第一连接板固定连接。

3.根据权利要求2所述的动态缆组件，其特征在于，所述连接单元还包括锚固，所述锚固与所述海床固定连接并且所述第二连接板安装在所述锚固的顶端，所述第二连接板的中部设置有通孔，所述锚固的内部设置有电源，所述输电线的底端穿过所述第二连接板的通孔并与所述锚固内部的电源连接。

4.根据权利要求3所述的动态缆组件，其特征在于，所述输电线位于所述第一连接板与所述第二连接板之间的部分长度大于弹簧伸长的最大长度。

5.根据权利要求3所述的动态缆组件，其特征在于，所述监测组件的主体部分与所述动态缆通过限弯卡钳连接，所述限弯卡钳包括夹紧段以及位于所述夹紧段两侧的锥筒段，所述锥筒段由弹性材料制成并且所述锥筒段的大径端与所述夹紧段固定连接；所述动态缆穿设在两个所述锥筒段内，所述夹紧段与所述动态缆位于两个所述锥筒段之间的部分紧固连接；所述监测组件的主体部分与所述夹紧段紧固连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的动态缆组件，其特征在于，所述浮力单元包括多个浮力块，所述浮力块与所述动态缆紧固连接，多个所述浮力块沿所述动态缆的延伸方向间隔设置。

7.根据权利要求6所述的动态缆组件，其特征在于，所述浮力单元中相邻两个所述浮力块之间的间距为所述浮力块长度的1-2倍。

8.根据权利要求1-5任一项所述的动态缆组件，其特征在于，还包括限弯筒，所述限弯筒由弹性材料制成，所述限弯筒形成为锥形结构，所述锥形结构的大径端设置有多个用于与所述浮式风机紧固连接的螺栓，所述动态缆的第一端穿设在所述锥形结构内部并与所述浮式风机固定连接。

9.根据权利要求1-5任一项所述的动态缆组件，其特征在于，还包括配重块，所述配重块与所述动态缆紧固连接，所述配重块安装在所述第一波谷段。

10.一种浅水域浮式风电系统，其特征在于，包括浮式风机、静态缆以及权利要求1-9中任一项所述的动态缆组件；

所述浮式风机漂浮在海面上，所述静态缆固定在海床上，所述动态缆组件中动态缆的一端与所述浮式风机电连接、另一端与所述静态缆电连接。

Images