CN113753177A - 系泊缆固定结构、浮动式系泊系统以及海上风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种系泊缆固定结构、浮动式系泊系统以及海上风力发电机组，本发明提供的系泊缆固定结构包括支撑座、转动件和固定座。使用本发明提供的系泊缆固定结构，当安装在固定座上的多条系泊缆中若干条发生断裂时，由于固定座受力平衡的现状被打破，固定座在系泊缆的外力的方向发生了变化，在系泊缆新的外力作用下驱动转动件相对于支撑座转动以调整转动件相对于支撑座的角度，新的外力作用下，通过调整角度使得受力重新平衡后，固定座使得转动件相对于支撑座固定。可见，采用本发明提供的系泊缆固定结构能够在若干条系泊缆发生断裂后重新调整受力角度，并重新区域新的平衡，从而提高了抗载荷能力，降低了浮动式系泊系统发生飘走的概率。

Description

系泊缆固定结构、浮动式系泊系统以及海上风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，特别涉及一种系泊缆固定结构、浮动式系泊系统以及海上风力发电机组。

背景技术

目前，浮动式系泊系统采用系泊缆将浮动基础连接到海底，以抵御外部风、浪、流的载荷。但是，当浮动基础局部系泊缆发生断裂时，浮动式系泊系统由于受力不均容易飘走。

因此，如何提高抗载荷能力，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种系泊缆固定结构、浮动式系泊系统以及海上风力发电机组，以提高抗载荷能力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种系泊缆固定结构，包括支撑座、转动件和固定座，其中：

支撑座，支撑座支撑转动件；

转动件，转动件设置在支撑座上，并相对于支撑座转动以调整转动件相对于支撑座的角度；以及

固定座，固定座设置在转动件上，且固定座能够安装多条系泊缆，系泊缆在外力作用下可使转动件相对于支撑座转动以调整转动件相对于支撑座的角度，并在受力平衡后相对于支撑座固定。

优选的，支撑座设置有调节腔体，转动件仅可转动的设置于调节腔体内，且固定座伸出调节腔体的开口。

优选的，转动件与调节腔体之间具有多个滚珠。

优选的，转动件的外周设置有固定架，固定架设置有多个呈球面状的凹槽，滚珠卡在凹槽内。

优选的，调节腔体为圆柱体结构，转动件的转动轴线与调节腔体的轴线重合。

优选的，调节腔体沿着弧线延伸，转动件可相对于调节腔体转动并可沿着调节腔体的延伸方向移动。

优选的，支撑座为一体式结构或者分体式结构。

优选的，支撑座通过焊接或者螺栓安装在浮动基础上。

优选的，固定座通过焊接或者螺栓安装在转动件上。

优选的，固定座为环状结构。

一种浮动式系泊系统，包括浮动基础、系泊缆和如上述结构的系泊缆固定结构，系泊缆固定结构的支撑座安装在浮动基础或者浮动基础的连接区域上，系泊缆安装在系泊缆固定结构的固定座上，固定座安装至少两个系泊缆。

优选的，浮动基础的数量为三个，三个浮动基础呈三角形排布，每个浮动基础安装一个系泊缆固定结构，每个系泊缆固定结构安装两条系泊缆。

优选的，六条系泊缆中每相邻的两条系泊缆之间的夹角为60°。

一种海上风力发电机组，包括风力机组和如上述结构的浮动式系泊系统，风力机组设置在浮动式系泊系统中的浮动基础上或者浮动基础的连接区域上。

从上述技术方案可以看出，使用本发明提供的系泊缆固定结构，通过支撑座将整个系泊缆固定结构安装在浮动基础上，将系泊缆固定在固定座上，并连接在海底，系泊缆受力平衡后，转动件相对于支撑座保持固定位置。当其他安装在固定座上的系泊缆发生断裂时，由于当前固定座受力平衡的现状被打破，固定座在系泊缆的外力的方向发生了变化，在系泊缆新的外力作用下驱动转动件相对于支撑座转动以调整转动件相对于支撑座的角度，新的外力作用下，通过调整角度使得受力重新平衡后，固定座使得转动件相对于支撑座固定。可见，采用本发明提供的系泊缆固定结构能够在若干条系泊缆发生断裂后重新调整受力角度，并重新区域新的平衡，从而提高了抗载荷能力，降低了浮动式系泊系统发生飘走的概率。

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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明实施例提供的一种系泊缆固定结构的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种系泊缆固定结构的爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种系泊缆固定结构安装在浮动基础上的立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种系泊缆固定结构的立体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种系泊缆固定结构的爆炸结构示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种系泊缆固定结构安装在浮动基础上的立体结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种固定座的俯视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的又一种系泊缆固定结构的爆炸结构示意图；

图9为本发明实施例提供的转动件的立体结构示意图；

图10为本发明实施例提供的又一种系泊缆固定结构的爆炸结构示意图；

图11为本发明实施例提供的转动件的立体结构示意图；

图12为本发明实施例提供的又一种浮动式系泊系统的立体结构示意图；

图13为本发明实施例提供的又一种浮动式系泊系统的俯视结构示意图；

图14至图16为图12和图13中的一种浮动式系泊系统的原理示意图；

图17为本发明实施例提供的一种浮动式系泊系统的立体结构示意图；

图18为本发明实施例提供的一种浮动式系泊系统的俯视结构示意图；

图19至图22为图17和图18中的一种浮动式系泊系统的原理示意图；

图23为本发明实施例提供的一种海上风力发电机组的立体结构示意图；

图24为本发明实施例提供的另一种海上风力发电机组的立体结构示意图。

其中，100为系泊缆固定结构、200为浮动基础、300为系泊缆、400为风力机组、101为支撑座、102为转动件、103为固定座、104为滚珠、105为固定架、201为第一浮动基础、202为第二浮动基础、203为第三浮动基础、301为第一系泊缆、302为第二系泊缆、303为第三系泊缆、304为第四系泊缆、305为第五系泊缆、306为第六系泊缆、101-为调节腔体、105-1为凹槽。

具体实施方式

基于以上各种因素本发明的技术核心就是提供一种系泊缆固定结构、浮动式系泊系统以及海上风力发电机组，以提高抗载荷能力。

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做出创造性劳动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。

请参阅图1-图11，本发明的一些实施例中公开的系泊缆固定结构100，可包括支撑座101、转动件102和固定座103，其中：支撑座101，支撑座101支撑转动件102；转动件102，转动件102设置在支撑座101上，并相对于支撑座101转动以调整转动件102相对于支撑座101的角度；以及固定座103，固定座103设置在转动件102上，且固定座103能够安装多条系泊缆300，系泊缆300在外力作用下可使转动件102相对于支撑座101转动以调整转动件102相对于支撑座101的角度，并在受力平衡后相对于支撑座101固定。

使用本发明提供的系泊缆固定结构100，通过支撑座101将整个系泊缆固定结构100安装在浮动基础200上，将系泊缆300固定在固定座103上，并连接在海底，系泊缆300受力平衡后，转动件102相对于支撑座101保持固定位置。当安装在固定座103上的多条系泊缆300中若干条发生断裂时，由于固定座103受力平衡的现状被打破，固定座103在系泊缆300的外力的方向发生了变化，在系泊缆300新的外力作用下驱动转动件102相对于支撑座101转动以调整转动件102相对于支撑座101的角度，新的外力作用下，通过调整角度使得受力重新平衡后，固定座103使得转动件102相对于支撑座101固定。可见，采用本发明提供的系泊缆固定结构100能够在若干条系泊缆300发生断裂后重新调整受力角度，并重新区域新的平衡，从而提高了抗载荷能力，降低了浮动式系泊系统发生飘走的概率。

需要说明的是，上述支撑座101的作用是支撑转动件102，支撑座101可焊接在浮动基础200上，也可通过螺栓连接在浮动基础200上，只要能够实现支撑座101安装在浮动基础200上的结构均在本发明的保护范围内。支撑座101为一体式结构或者分体式结构，分体式结构可通过焊接或螺纹连接。

转动件102可套设在支撑座101上，或者支撑座101可套设在转动件102上，只要能够实现转动件102相对于支撑座101转动设置的结构均在本发明的保护范围内。本发明以支撑座101套设在转动件102上的结构为例：

该支撑座101设置有调节腔体，转动件102仅可转动的设置于调节腔体内，且固定座103伸出调节腔体的开口。该调节腔体仅由支撑座101围成，或者该调节腔体由支撑座101和被安装的浮动基础200共同围成。

如图2和图5所示，调节腔体为圆柱体结构，转动件102的转动轴线与调节腔体的轴线重合。系泊缆300带动固定座103时，转动件102围绕自身轴线旋转以调节系泊缆300的角度。如图7所示，调节腔体沿着弧线延伸，转动件102可相对于调节腔体转动并可沿着调节腔体的延伸方向移动。系泊缆300带动固定座103时，转动件102既可以围绕自身轴线旋转以调节系泊缆300的角度，又可以沿着调节腔体的延伸方向滑动进一步调节系泊缆300的角度。

上述转动件102为圆柱体结构或者球体结构，其中，图1至图3中转动件102为圆柱体结构，图4至图6中转动件102为球体结构。

如图8至图10所示，为了减小转动件102在转动过程中的阻力，转动件102与调节腔体之间具有多个滚珠104。进一步的，为了方便滚珠104的固定，转动件102的外周设置有固定架105，固定架105设置有多个呈球面状的凹槽，滚珠104卡在凹槽内，如图9和图11所示。

而固定座103通过焊接或者螺栓安装在转动件102上，只要能够实现固定座103固定在转动件102上的结构均在本发明的保护范围内。另外，固定座103用于安装系泊缆300，只要能够实现安装系泊缆300的结构均可以理解为固定座103。其中，固定座103为环状结构，该固定座103为一体式结构或者分体式结构，本发明优选的采用一体式结构，一体式结构强度相对较高。

请参阅图12至图22，本发明实施例公开的浮动式系泊系统，包括浮动基础200、系泊缆300和如上述结构的系泊缆固定结构100，系泊缆固定结构100的支撑座101安装在浮动基础200或者浮动基础200的连接区域上，系泊缆300安装在系泊缆固定结构100的固定座103上，固定座103安装至少两个系泊缆300。

通常情况下，浮动基础200的数量为三个，三个浮动基础200呈三角形排布，每个浮动基础200安装一个系泊缆固定结构100，每个系泊缆固定结构100安装至少一条系泊缆300。六条系泊缆300中每相邻的两条系泊缆300之间的夹角为60°，当然本发明中并不局限于60°，其中，图12至图16中，同一系泊缆固定结构100设置两条系泊缆300，两条系泊缆300平行设置。图17至图22中，同一系泊缆固定结构100设置一条系泊缆300，相邻两条系泊缆300夹角为60°。

图12和图13中浮动基础200有三个分别为第一浮动基础201、第二浮动基础202和第三浮动基础203，相邻的浮动基础通过连接区域连接，每个浮动基础上设置有一个系泊缆固定结构，其中，第一浮动基础201上设置第一系泊缆固定结构100a，第二浮动基础202上设置第二系泊缆固定结构100b，第三浮动基础203上设置第三系泊缆固定结构100c，每个系泊缆固定结构的固定座上安装两条系泊缆，分别为第一系泊缆301、第二系泊缆302、第三系泊缆303、第四系泊缆304、第五系泊缆305和第六系泊缆306。

图14为系泊缆无断裂时的情况：第一系泊缆301、第二系泊缆302、第三系泊缆303、第四系泊缆304、第五系泊缆305和第六系泊缆306的受力分别为f1、f2、f3、f4、f5和f6，F为所受外力，其中:f1＝f2＝f3＝f4＝f5＝f6＝F。

图15为系泊缆断裂一条时的情况：F为所受外力，以第二系泊缆断裂302为例，f1＝f2＝f3＝f4＝f5＝f6＝F。

图16为同一个系泊缆固定结构两条系泊缆断裂时的情况：F为所受外力，整个浮动式系泊系统在外力F作用下，第三系泊缆303、第四系泊缆304、第五系泊缆305和第六系泊缆306相对于系泊缆固定结构角度进行调整，以防止浮动式系泊系统飘走。

图17和图18中浮动基础有三个分别为第一浮动基础201、第二浮动基础202和第三浮动基础203，相邻的浮动基础通过连接区域连接，每个浮动基础上设置有一个系泊缆固定结构，浮动基础连接区域分别安装有一个系泊缆固定结构，其中，第一浮动基础201上设置一个系泊缆固定结构100a，第一浮动基础201和第二浮动基础202之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构，第二浮动基础202上设置一个系泊缆固定结构，第二浮动基础202和第三浮动基础203之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构，第三浮动基础203上设置一个系泊缆固定结构，第三浮动基础203和第一浮动基础201之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构。每个系泊缆固定结构的固定座上安装一条系泊缆，分别为第一系泊缆301、第二系泊缆302、第三系泊缆303、第四系泊缆304、第五系泊缆305和第六系泊缆306。

图19为系泊缆无断裂时的情况：第一系泊缆301、第二系泊缆302、第三系泊缆303、第四系泊缆304、第五系泊缆305和第六系泊缆306的受力分别为f1、f2、f3、f4、f5和f6，F为所受外力，其中:f1＝f2＝f3＝f4＝f5＝f6＝0.5F。

图20为系泊缆断裂一条时的情况：F为所受外力，以第二系泊缆断裂302为例，f1＝f2＝f3＝f4＝f5＝f6＝F。

图21和图22为同一个系泊缆固定结构两条系泊缆断裂时的情况：F为所受外力，整个浮动式系泊系统在外力F作用下，第三系泊缆303、第四系泊缆304、第五系泊缆305和第六系泊缆306相对于系泊缆固定结构角度进行调整，重新形成新的受力体系，不会失效。

请参阅图23和图24，一种海上风力发电机组，包括风力机组和如上述结构的浮动式系泊系统，风力机组400设置在浮动式系泊系统中的浮动基础上或者浮动基础的连接区域上。

图23中，浮动基础有三个分别为第一浮动基础201、第二浮动基础202和第三浮动基础203，相邻的浮动基础通过连接区域连接，每个浮动基础上设置有一个系泊缆固定结构，浮动基础连接区域分别安装有一个系泊缆固定结构，其中，第一浮动基础201上设置一个系泊缆固定结构100a，第一浮动基础201和第二浮动基础202之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构，第二浮动基础202上设置一个系泊缆固定结构，第二浮动基础202和第三浮动基础203之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构，第三浮动基础203上设置一个系泊缆固定结构，第三浮动基础203和第一浮动基础201之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构。

图24中，浮动基础有三个分别为第一浮动基础201、第二浮动基础202和第三浮动基础203，相邻的浮动基础通过连接区域连接，每个浮动基础上设置有一个系泊缆固定结构，浮动基础连接区域分别安装有一个系泊缆固定结构，其中，第一浮动基础201上设置一个系泊缆固定结构100a，第一浮动基础201和第二浮动基础202之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构，第二浮动基础202上设置一个系泊缆固定结构，第二浮动基础202和第三浮动基础203之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构，第三浮动基础203上设置一个系泊缆固定结构，第三浮动基础203和第一浮动基础201之间的连接区域设置有一个系泊缆固定结构。每个系泊缆固定结构的固定座上安装一条系泊缆，分别为第一系泊缆301、第二系泊缆302、第三系泊缆303、第四系泊缆304、第五系泊缆305和第六系泊缆306。

需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关申请本发明相关的部分。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应当理解，本申请中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种系泊缆固定结构，其特征在于，包括支撑座、转动件和固定座，其中：

支撑座，所述支撑座支撑所述转动件；

转动件，所述转动件设置在所述支撑座上，并相对于支撑座转动以调整所述转动件相对于所述支撑座的角度；以及

固定座，所述固定座设置在所述转动件上，且所述固定座能够安装系泊缆，所述系泊缆在外力作用下可使所述转动件相对于所述支撑座转动以调整所述转动件相对于所述支撑座的角度，并在受力平衡后相对于所述支撑座固定。

2.如权利要求1所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述支撑座设置有调节腔体，所述转动件仅可转动的设置于所述调节腔体内，且所述固定座伸出所述调节腔体的开口。

3.如权利要求2所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述转动件与所述调节腔体之间具有多个滚珠。

4.如权利要求3所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述转动件的外周设置有固定架，所述固定架设置有多个呈球面状的凹槽，所述滚珠卡在所述凹槽内。

5.如权利要求2至4中任一项所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述调节腔体为圆柱体结构，所述转动件的转动轴线与所述调节腔体的轴线重合。

6.如权利要求2至4中任一项所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述调节腔体沿着弧线延伸，所述转动件可相对于所述调节腔体转动并可沿着所述调节腔体的延伸方向移动。

7.如权利要求1所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述支撑座为一体式结构或者分体式结构。

8.如权利要求1所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述支撑座通过焊接或者螺栓安装在所述浮动基础上。

9.如权利要求1所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述固定座通过焊接或者螺栓安装在所述转动件上。

10.如权利要求1所述的系泊缆固定结构，其特征在于，所述固定座为环状结构。

11.一种浮动式系泊系统，其特征在于，包括浮动基础、系泊缆和如权利要求1至10中任一项所述的系泊缆固定结构，所述系泊缆固定结构的支撑座安装在所述浮动基础或者所述浮动基础的连接区域上，所述系泊缆安装在所述系泊缆固定结构的固定座上，所述固定座安装至少两个所述系泊缆。

12.如权利要求11所述的浮动式系泊系统，其特征在于，所述浮动基础的数量为三个，三个所述浮动基础呈三角形排布，每个所述浮动基础安装一个所述系泊缆固定结构，每个所述系泊缆固定结构安装至少一条所述系泊缆。

13.如权利要求12所述的浮动式系泊系统，其特征在于，六条所述系泊缆中每相邻的两条所述系泊缆之间的夹角为60°。

14.一种海上风力发电机组，其特征在于，包括风力机组和如权利要求11至13中任一项所述的浮动式系泊系统，所述风力机组设置在所述浮动式系泊系统中的浮动基础上或者所述浮动基础的连接区域上。

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