CN113942615A - 一种适用于中等水域的漂浮式风机平台 - Google Patents

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冯森森
李昕
王文华
赵海盛
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Abstract

本发明属于风力发电技术领域，公开了一种适用于中等水域的漂浮式风机平台。包括风力发电机；转子；圆形立柱；斜撑杆；立柱；导缆孔；平台；锚链；挡板；钢链；压载物。风力发电机通过圆形立柱安装固定在平台上部支撑件的中心处，平台上部四个角分别设有导缆孔用于与锚链连接，每个导缆孔分别与两条锚链连接，同一导缆孔处的两条锚链之间夹角为5°，平台下方设有压载物；平台底部四周外边处布设有等宽等厚的挡板；平台底部内侧四个顶点通过钢链与压载物连接。该风机平台结构简单、施工方便，适用水深范围广，能够有效降低平台的垂荡运动响应。

Description

一种适用于中等水域的漂浮式风机平台
技术领域
本发明属于风力发电技术领域，本发明涉及一种适用于中等水域的漂浮式风机平台。
背景技术
由于海上风电通常靠近能源消耗中心且风资源情况优于陆上风电，风电的利用开发正逐渐从陆地转向海洋，正呈现加速发展的态势。
我国海上风资源储量丰富，发展海上风电是我国新能源战略的重要一环，海上风电技术更是代表了当今风电技术的最高水平，因此发展海上风电技术，研究开发高可靠、低成本的新型海上风电浮式基础结构具有重要的战略意义。
目前已有的漂浮式海上风电平台有四种，主要包括立柱式(spar)、张力腿式(TLP)、半潜式和驳船式(barge)。目前，已经在建或者建成的海上漂浮式风机平台，主要是立柱式和半潜式，适用水深超过60米以上。对于40米到60米的中等水深，驳船式平台有较好的适应性，然而运动响应较大，稳定性较差。针对以上不足，本发明提出了一种适用于中等水域的漂浮式风机平台。
发明内容
本发明主要克服的技术问题是平台在海上运动时垂荡运动运动过大，本发明提供一种适用于中等水域的漂浮式风机平台，该风机平台结构简单、施工方便，能够有效降低平台的垂荡运动响应。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种适用于中等水域的漂浮式风机平台；包括风力发电机；转子；圆形立柱；斜撑杆；立柱；导缆孔；平台；锚链；挡板；钢链；压载物。
风力发电机通过圆形立柱安装固定在平台上部支撑件的中心处，平台上部四个角分别设有导缆孔用于与锚链连接，每个导缆孔分别与两条锚链连接，同一导缆孔处的两条锚链之间的夹角为5°；平台下方设有压载物；平台底部四周外边处布设有挡板；平台底部内侧四个顶点处通过钢链与压载物连接。
所述平台中间设有阻尼池。所述圆形立柱为塔筒结构。
所述平台为矩形平台。
所述矩形平台的上部支撑件是由斜撑杆和立柱组成；所述斜撑杆和立柱分别设有四根；四根立柱底部固定在矩形平台的上表面，四根斜撑杆末端分别与四根立柱连接，四根斜撑杆前端交点焊接连接在一起，圆形立柱的底部与四根斜撑杆前端交点中心处固定连接。
所述风力发电机中心处还设有转子。
进一步的，压载物可以是混凝土、矿砂以及砂石压载三种形式中的一种。
进一步的，所述四根立柱宽度和高度相同。
进一步的，所述四根斜撑杆宽度和长度相同。
进一步的，所述平台底部四周设有的挡板，每个挡板宽度和厚度相同。
作为优选所述平台底部内侧四个顶点位置与钢缆连接，用于和压载物相连，增加结构的整体质量。
所述平台底部四周外边处设有等宽的挡板结构，挡板结构材料采用钢材，用于减小平台运动响应。
所述的四根斜撑杆直接连接到四根立柱上，形成一个稳定的支撑结构，用于支撑上端固定连接的圆形立柱和风力发电机。
所述平台为一个矩形的浮体结构，用于和上部四根立柱连接，形成稳定的浮体结构，浮体体积较大，能够提供足够的浮力，平台表面可供维修人员行走作业。
所述平台内部为中空即阻尼池结构，可以利用阻尼池的作用减小平台的运动，抵抗海流的拖曳力。
所述平台上部的四个角分别布置设有导缆孔，所述锚链为系泊缆索；将系泊缆索连接到平台，系泊缆索采用钢缆和铁链组合而成，所述系泊缆索的顶部与所述平台的上部四个角角点的导缆孔固定连接，所述系泊缆索的底部与设置在海底的锚固定连接，通过系泊缆索起到缓冲外界海浪荷载的作用，保护平台整体结构安全。
所述压载物，用混凝土、矿砂或砂石中的一种材料制成，提供足够重力，用以降低重心，能有效减小平台垂向位移，提高平台整体稳性。
本发明的目的在于针对现有的技术不足，提出适用于中等水域的漂浮式风机平台，有效利用浮式平台安装灵活，应用水深范围广的优点。该平台结构简单，实用价值高，可有效推动其在工业上的应用。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
整个浮体结构并非是偏心结构，通过四根立柱和四个斜撑杆的连接，使得圆形立柱塔筒结构始终处于平台中心位置，无需设置过大的压载水来平衡结构的倾覆力矩，保证平台的稳定。
平台采用大体积、且平台中部设阻尼池的结构，能够提供较大的阻尼，有效的把浮式基础重心调低调稳，使得海上发电基础能否抵御更强大的抵抗风浪的能力。平台下部连接有压载重物，降低平台重心，有效降低结构的垂荡运动响应。平台底部四周连接等宽的挡板，能够增大平台的粘滞阻尼效应，减小平台的运动响应。
本发明提供的平台是具有施工简单，维修成本低，平台运动响应小，结构合理。提高了平台的经济性，具有较好的使用价值。
附图说明
图1是本发明一种适用于中等水域的漂浮式风机平台结构示意图。
图2是平台和压载物分布图。
图中：1.风力发电机；2.转子；3.圆形立柱；4.斜撑；5.立柱；6.导缆孔；7.平台；8.锚链；9.挡板；10.钢链；11.压载物。
具体实施方式
下面通过具体实施例详述本发明，但不限制本发明的保护范围。如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从商业途径获得。
实施例1
一种适用于中等水域的漂浮式风机平台；如图1-图2所示，包括风力发电机1；转子2；圆形立柱3；斜撑杆4；立柱5；导缆孔6；平台7；锚链8；挡板9；钢链10；压载物11。
风力发电机1通过圆形立柱3安装固定在平台7上部支撑件的中心处，平台7上部四个角分别设有导缆孔6用于与锚链8连接，每个导缆孔6分别与两条锚链8连接，同一导缆孔6处的两条锚链8之间的夹角为5°；平台7下方设有压载物11；平台7底部四周外边处布设有挡板9，平台7底部内侧四个顶点处通过钢链10与压载物11连接。
所述平台7中间设有阻尼池。所述圆形立柱3为塔筒结构。
所述平台7为矩形平台7。
所述矩形平台7的上部支撑件是由斜撑杆4和立柱5组成；所述斜撑杆4和立柱5分别设有四根；四根立柱5底部固定在矩形平台7的上表面，四根斜撑杆4末端分别与四根立柱5连接，四根斜撑杆4前端交点焊接连接在一起，圆形立柱3的底部与四根斜撑杆4前端交点中心处固定连接。
斜撑杆4和立柱5共同组成了矩形平台7上部的支撑件，保证整体风机平台结构始终处于一个不偏心的状态，无需采用较大的压载水来平衡结构自身产生的倾覆力矩(图2)。
所述风力发电机1中心处还设有转子2。
在矩形平台7下方布置固定压载物11，主要用于降低重心，减小平台7运动响应，压载物11可以是混凝土、矿砂以及砂石压载三种形式中的一种。
矩形平台7采用大体积(>160000立方米)且在中间位置设阻尼池的形式，并在底部四周外边处布置挡板，提高了结构的粘滞阻尼效应，大大减小波浪作用力，提高了整个结构的稳性。
在岸边拼装时，先将挡板9固定焊接在矩形平台7底部的四周外边处，依靠矩形平台7的浮力支撑整个浮式风力发电机1，然后把四个立柱5固定在矩形平台7的上表面，将斜撑杆4固定在四个立柱5上。在目标海域正常运行情况下，下部重物11提供足够的重量使得平台达到目标吃水，既降低了整个浮式风机基础的重心，又提高了稳定性和耐波性，然后利用锚链8将整体平台系泊在海床上。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的全部实施例。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于中等水域的漂浮式风机平台，其特征是，包括风力发电机(1)；转子(2)；圆形立柱(3)；斜撑杆(4)；立柱(5)；导缆孔(6)；平台(7)；锚链(8)；挡板(9)；钢链(10)；压载物(11)；
风力发电机(1)通过圆形立柱(3)安装固定在平台(7)上部支撑件的中心处，平台(7)上部四个角分别设有导缆孔(6)用于与锚链(8)连接，每个导缆孔(6)分别与两条锚链(8)连接，平台(7)下方设有压载物(11)；平台(7)底部四周外边处布设有挡板(9)，平台(7)底部内侧四个顶点处通过钢链(10)与压载物(11)连接；所述平台(7)中间设有阻尼池。
2.如权利要求1所述的一种适用于中等水域的漂浮式风机平台，其特征是，所述平台(7)的上部支撑件是由斜撑杆(4)和立柱(5)组成；所述斜撑杆(4)和立柱(5)分别设有四根；四根立柱(5)底部固定在平台(7)的上表面，四根斜撑杆(4)末端分别与四根立柱(5)连接，四根斜撑杆(4)前端交点焊接连接在一起，圆形立柱(3)的底部与四根斜撑杆(4)前端交点中心处固定连接。
3.如权利要求2所述的一种适用于中等水域的漂浮式风机平台，其特征是，所述圆形立柱(3)为塔筒结构。
4.如权利要求3所述的一种适用于中等水域的漂浮式风机平台，其特征是，压载物(11)可以是混凝土、矿砂以及砂石压载三种形式中的一种。
5.如权利要求4所述的一种适用于中等水域的漂浮式风机平台，其特征是，所述四根立柱(5)宽度和高度相同。
6.如权利要求5所述的一种适用于中等水域的漂浮式风机平台，其特征是，所述四根斜撑杆(4)宽度和长度相同。
7.如权利要求6所述的一种适用于中等水域的漂浮式风机平台，其特征是，所述风力发电机(1)中心处还设有转子(2)。
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