CN114104216A - 一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,将双机头风机通过风机支撑桁架安装在三立柱半潜型浮式平台的顶部,三立柱半潜型浮式平台设有网衣以构成一个开口向上的网箱,同时三立柱半潜型浮式平台的底部通过与单点系泊系统可转动式连接固定在海床上,依靠风向标效应,三立柱半潜型浮式平台以及安装在三立柱半潜型浮式平台的顶部的双机头风机能够通过绕系泊转盘转动以平衡环境载荷和系泊载荷;本发明采用的单点系泊系统利用风向标效应实现双机头风机在无需偏航机构的情况下的自动对风,改善了整个系统的总体载荷;单点系泊系统与双机头风机的分侧布置,能够更好的通过系泊重力抵抗双机头风机叶轮的风倾力矩。
Description
技术领域
本发明涉及风电机组及海洋资源综合开发的技术领域,尤其是指一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统。
背景技术
现阶段的海上风电迎来平价时代,降低海上风电的平准化度电成本成为海上风电发展亟待解决的难题。同时,深远海域的风资源和渔业养殖资源都有着得天独厚的优势,海上风电产业和海上渔业养殖产业正从近岸的浅水海域向离岸的深远海域进军。但单独开发漂浮式的海上风电和深海网箱项目都需要花费巨额的成本,其中漂浮式结构物的成本集中在浮式平台和定位系泊系统。为降低漂浮式风机和网箱养殖项目开发成本,提高海洋资源的利用率,增强集约节约用海效率,本发明提供了一种单点系泊定位的浮式风机和浮式网箱综合系统,通过一个三立柱半潜型浮式平台和一套单点系泊系统同时满足风力机的支撑定位平台要求和实现网箱养殖功能。
发明内容
本发明目的在于为解决现有技术中的不足,提供了一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,将双机头风机通过风机支撑桁架安装在三立柱半潜型浮式平台的顶部,三立柱半潜型浮式平台设有网衣以构成一个开口向上的网箱,同时三立柱半潜型浮式平台的底部通过与单点系泊系统可转动式连接固定在海床上,依靠风向标效应,三立柱半潜型浮式平台以及安装在三立柱半潜型浮式平台的顶部的双机头风机能够通过绕系泊转盘转动以平衡环境载荷和系泊载荷。
为实现上述目的,本发明所提供的技术方案为:一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,包括双机头风机、风机支撑桁架、三立柱半潜型浮式平台、网衣和单点系泊系统;所述双机头风机通过风机支撑桁架安装在三立柱半潜型浮式平台的第一立柱和第二立柱的顶部,所述网衣通过网衣工装和钢绳固定在三立柱半潜型浮式平台的各个侧面及底部,构成一个开口向上的网箱,所述单点系泊系统包括系泊转盘、系泊线、系泊重块和拖曳锚,所述系泊转盘转动式安装在三立柱半潜型浮式平台的第三立柱的底部,所述系泊线有多根均分为多组设置在系泊转盘处,每根系泊线配备有用于增加系泊重力的系泊重块,并通过设置在系泊线末端的拖曳锚固定在海床上,三立柱半潜型浮式平台以及安装在三立柱半潜型浮式平台的顶部的双机头风机能够通过绕系泊转盘转动以平衡环境载荷和系泊载荷。
进一步,所述三立柱半潜型浮式平台包括第一立柱、第二立柱、第三立柱、压载浮筒、垂荡板、水平横撑和斜撑;其中,所述第一立柱与第二立柱的高度相等,所述第三立柱的高度大于第一立柱和第二立柱,所述第一立柱、第二立柱和第三立柱之间保持相同的距离并保持底端对齐,形成等边三角形布置,两两立柱的底端之间通过压载浮筒连接,两两立柱之间还设置有水平横撑,所有水平横撑均位于同一水平面上,所述斜撑的两端分别与压载浮筒以及水平横撑连接,所述垂荡板呈水平固定在压载浮筒的底部,用于增加三立柱半潜型浮式平台的垂荡阻尼。
进一步,所述第三立柱的高度根据实际海况的气隙值设定,所述第三立柱的顶部安装有渔业养殖工作平台,所述渔业养殖工作平台上集成有养殖设备、集控系统和生活设施,所述养殖设备、集控系统和生活设施均与双机头风机电连接,由双机头风机对其进行供电。
进一步,所述水平横撑和斜撑的截面均为圆形截面,所述压载浮筒的截面为矩形截面。
进一步,所述风机支撑桁架包括横杆、第一斜杆、第二斜杆和辅助支撑杆,所述第一斜杆的底端固定在第一立柱的顶部,所述第二斜杆的底端固定在第二立柱的顶部,所述横杆的两端分别与第一斜杆和第二斜杆的顶端连接,构成一个向外倾斜延伸的倒梯形支撑架,用于保证安装双机头风机的安全距离;所述辅助支撑杆有多根分别设置在横杆和第一立柱之间、横杆和第二立柱之间、水平横撑和第一斜杆之间以及水平横撑和第二斜杆之间,用于辅助支撑倒梯形支撑架。
进一步,所述双机头风机为无偏航机构的下风向双机头风机,其包括机舱和叶轮,所述机舱有两个呈对称布置在风机支撑桁架的第一斜杆和第二斜杆的顶端,每个机舱安装有配套的叶轮,且其内部设有半直驱电力系统,能够依靠风向标效应实现自动对风。
进一步,所述系泊线为钢链系泊线,所述系泊线有九根均分为三组间隔120°布置在系泊转盘处。
进一步,所述网衣工装为可调张力的网衣工装,能够通过调节钢绳张力维持网衣容积率。
本发明与现有技术相比,具有如下优点与有益效果:
1、本发明采用的单点系泊系统利用风向标效应实现双机头风机在无需偏航机构的情况下的自动对风,三立柱半潜型浮式平台以及安装在三立柱半潜型浮式平台的顶部的双机头风机能够通过绕系泊转盘转动以平衡环境载荷和系泊载荷,改善了整个系统的总体载荷;单点系泊系统与双机头风机的分侧布置,能够更好的通过系泊重力抵抗双机头风机叶轮的风倾力矩;
2、本发明采用由风机支撑桁架固定的下风向双机头风机,无需偏航机构,降低了机舱的重量,节省机舱的空间,减小了风机支撑桁架的载荷;并且风机支撑桁架相对塔筒的物料成本更低,气动载荷更小,对叶轮尺度的约束更小;此外,双机头风机能够在平台空间的约束下,实现更大的风能捕获;
3、本发明将双机头风机与漂浮式网箱高度集成,共享三立柱半潜型浮式平台和单点系泊系统,双机头风机能够直接为渔业养殖供电,极大地降低了项目开发成本,提升项目的经济性;
4、本发明采用的三立柱半潜型浮式平台的每一根立柱都提供了支撑、系泊、浮力、稳性等功能,使整个系统高度集成、紧凑,增强了系统的经济性,并且三立柱形式的半潜型浮式平台是现阶段浮式风机平台预研的主流形式,和浮式网箱的结合有着良好的迁移性;
5、本发明采用矩形截面的压载浮筒结合垂荡板的联合设计形式,改善平台垂荡和俯仰运动的动态响应性能;
6、本发明能够使海上风电与网箱渔业养殖摆脱水深的束缚,并且单点系泊系统有着良好的适用性,不受海床地形与土质的约束。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构侧视图。
图3为本发明的结构正视图。
图4为本发明的结构俯视图。
图5为系泊转盘与系泊线的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参见图1至图5所示,为本实施例所提供的单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,包括双机头风机2、风机支撑桁架3、三立柱半潜型浮式平台1、网衣7和单点系泊系统4;
所述双机头风机2通过风机支撑桁架3安装在三立柱半潜型浮式平台1的第一立柱和第二立柱的顶部,所述网衣7通过网衣工装6和钢绳固定在三立柱半潜型浮式平台1的各个侧面及底部,构成一个开口向上的网箱,所述网衣工装6为可调张力的网衣工装,能够通过调节钢绳张力维持网衣容积率,所述单点系泊系统4包括系泊转盘41、系泊线42、系泊重块43和拖曳锚44,所述系泊转盘41转动式安装在三立柱半潜型浮式平台1的第三立柱12的底部,所述系泊线42为钢链系泊线,所述系泊线42有九根均分为三组间隔120°布置在系泊转盘41处,每根系泊线42配备有用于增加系泊重力的系泊重块43,抵抗双机头风机的风倾力矩,并通过设置在系泊线42末端的拖曳锚44固定在海床上,三立柱半潜型浮式平台1以及安装在三立柱半潜型浮式平台1的顶部的双机头风机2能够通过绕系泊转盘41转动以平衡环境载荷和系泊载荷。
其中,所述三立柱半潜型浮式平台1包括第一立柱和第二立柱11、第三立柱12、压载浮筒13、垂荡板16、水平横撑14和斜撑15;其中,所述第一立柱与第二立柱的高度相等,所述第三立柱12的高度大于第一立柱和第二立柱,所述第一立柱、第二立柱和第三立柱12之间保持相同的距离并保持底端对齐,形成等边三角型布置,三个立柱之间的间距根据风力机的主尺度功率需求以及网箱养殖水体要求进行综合优化确定,两两立柱的底端之间通过压载浮筒13连接,两两立柱之间还设置有水平横撑14,所有水平横撑14均位于同一水平面上,所述斜撑15的两端分别与压载浮筒13以及水平横撑14连接,形成倒V型布置,所述垂荡板16呈水平固定在压载浮筒13的底部,用于增加三立柱半潜型浮式平台1的垂荡阻尼,所述水平横撑14和斜撑15的截面均为圆形截面,所述压载浮筒13的截面为矩形截面。其中,所述第三立柱12的高度根据实际海况的气隙值设定,所述第三立柱12的顶部安装有渔业养殖工作平台5,所述渔业养殖工作平台5上集成有养殖设备、集控系统和生活设施,所述养殖设备、集控系统和生活设施均与双机头风机2电连接,由双机头风机2对其进行供电。
所述风机支撑桁架3包括横杆、第一斜杆、第二斜杆和辅助支撑杆,所述第一斜杆的底端固定在第一立柱的顶部,所述第二斜杆的底端固定在第二立柱的顶部,所述横杆的两端分别与第一斜杆和第二斜杆的顶端连接,构成一个向外倾斜延伸的倒梯形支撑架,用于保证保证叶轮21与风机支撑桁架3之间的安全距离以及两个叶轮21之间的安全距离;由于风向标效应,风机支撑桁架的载荷方向相对单一固定,只需在单方向增加强化加固支撑,所述辅助支撑杆有多根分别设置在横杆和第一立柱之间、横杆和第二立柱之间、水平横撑14和第一斜杆之间以及水平横撑14和第二斜杆之间,用于辅助支撑倒梯形支撑架。
所述双机头风机2为无偏航机构的下风向双机头风机,其包括机舱22和叶轮21,所述机舱22有两个呈对称并排布置在风机支撑桁架3的第一斜杆和第二斜杆的顶端,每个机舱22安装有配套的叶轮21,且其内部设有半直驱电力系统,能够依靠风向标效应实现自动对风。
以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例,并非以此限制本发明的实施范围,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,其特征在于:包括双机头风机、风机支撑桁架、三立柱半潜型浮式平台、网衣和单点系泊系统;所述双机头风机通过风机支撑桁架安装在三立柱半潜型浮式平台的第一立柱和第二立柱的顶部,所述网衣通过网衣工装和钢绳固定在三立柱半潜型浮式平台的各个侧面及底部,构成一个开口向上的网箱,所述单点系泊系统包括系泊转盘、系泊线、系泊重块和拖曳锚,所述系泊转盘转动式安装在三立柱半潜型浮式平台的第三立柱的底部,所述系泊线有多根均分为多组设置在系泊转盘处,每根系泊线配备有用于增加系泊重力的系泊重块,并通过设置在系泊线末端的拖曳锚固定在海床上,三立柱半潜型浮式平台以及安装在三立柱半潜型浮式平台的顶部的双机头风机能够通过绕系泊转盘转动以平衡环境载荷和系泊载荷。
2.根据权利要求1所述的一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,其特征在于:所述三立柱半潜型浮式平台包括第一立柱、第二立柱、第三立柱、压载浮筒、垂荡板、水平横撑和斜撑;其中,所述第一立柱与第二立柱的高度相等,所述第三立柱的高度大于第一立柱和第二立柱,所述第一立柱、第二立柱和第三立柱之间保持相同的距离并保持底端对齐,形成等边三角形布置,两两立柱的底端之间通过压载浮筒连接,两两立柱之间还设置有水平横撑,所有水平横撑均位于同一水平面上,所述斜撑的两端分别与压载浮筒以及水平横撑连接,所述垂荡板呈水平固定在压载浮筒的底部,用于增加三立柱半潜型浮式平台的垂荡阻尼。
3.根据权利要求2所述的一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,其特征在于:所述第三立柱的高度根据实际海况的气隙值设定,所述第三立柱的顶部安装有渔业养殖工作平台,所述渔业养殖工作平台上集成有养殖设备、集控系统和生活设施,所述养殖设备、集控系统和生活设施均与双机头风机电连接,由双机头风机对其进行供电。
4.根据权利要求2所述的一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,其特征在于:所述水平横撑和斜撑的截面均为圆形截面,所述压载浮筒的截面为矩形截面。
5.根据权利要求2所述的一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,其特征在于:所述风机支撑桁架包括横杆、第一斜杆、第二斜杆和辅助支撑杆,所述第一斜杆的底端固定在第一立柱的顶部,所述第二斜杆的底端固定在第二立柱的顶部,所述横杆的两端分别与第一斜杆和第二斜杆的顶端连接,构成一个向外倾斜延伸的倒梯形支撑架,用于保证安装双机头风机的安全距离;所述辅助支撑杆有多根分别设置在横杆和第一立柱之间、横杆和第二立柱之间、水平横撑和第一斜杆之间以及水平横撑和第二斜杆之间,用于辅助支撑倒梯形支撑架。
6.根据权利要求1所述的一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,其特征在于:所述双机头风机为无偏航机构的下风向双机头风机,其包括机舱和叶轮,所述机舱有两个呈对称布置在风机支撑桁架的第一斜杆和第二斜杆的顶端,每个机舱安装有配套的叶轮,且其内部设有半直驱电力系统,能够依靠风向标效应实现自动对风。
7.根据权利要求1所述的一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,其特征在于:所述系泊线为钢链系泊线,所述系泊线有九根均分为三组间隔120°布置在系泊转盘处。
8.根据权利要求1所述的一种单点系泊定位的海上风电和渔业养殖综合系统,其特征在于:所述网衣工装为可调张力的网衣工装,能够通过调节钢绳张力维持网衣容积率。
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