CN114313124A

CN114313124A - 一种圆环式海上风机浮式基础

Info

Publication number: CN114313124A
Application number: CN202111671897.7A
Authority: CN
Inventors: 闯振菊; 宋新媛; 常欣; 刘诗琪; 何朕; 张海佃; 刘红祥
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2021-12-31
Filing date: 2021-12-31
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明提供一种圆环式海上风机浮式基础，包括外平台和中心立柱，所述外平台呈圆环形，所述中心立柱位于所述外平台的中心，所述外平台与所述中心立柱之间设有多个浮箱，所述中心立柱的顶部用于连接风机结构的塔筒。本发明提供的浮式基础是中间镂空的结构，外平台内部海水与外围海水相互贯通，遭遇风浪时，可以有效减缓风浪对基础结构的冲击，整体水线面面积较小的同时还能起到阻尼作用，降低波浪载荷，从而改善整体运动性能，即使在极端条件下也能优化浮式风电机组的稳定性和性能。

Description

一种圆环式海上风机浮式基础

技术领域

本发明涉及海上风机浮式基础技术领域，具体而言是一种圆环式海上风机浮式基础。

背景技术

随着全球化石能源日益枯竭，作为清洁能源之一的风能正在成为世界关注要点，海上风电机组的建设更是我国近年来的关注重点。海上浮式风力机平台基础，作为浮式风电机组的重要组成部分，直接影响海上浮式风电场的经济性和大规模推广。在水深大于50m的海域，浮式基础相较固定式基础更具经济性优势，是深远海风能开发的必然选择。

目前常用的半潜式风机基础多采用“3立柱”或“3立柱+中间立柱”的布置方案，这类浮式基础不能有效的分布载荷，并易受到极端波浪条件的影响。为了进一步降低浮式基础结构的成本，并提高其适应性、稳定性和安全性，需要一种新形式的浮式风力机基础结构。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种圆环式海上风机浮式基础。

本发明采用的技术手段如下：

一种圆环式海上风机浮式基础，包括外平台和中心立柱，外平台呈圆环形，中心立柱位于外平台的中心，外平台与中心立柱之间设有多个浮箱，中心立柱的顶部用于连接风机结构的塔筒。

外平台的内沿连接有多个锚链。

多个浮箱围绕中心立柱的轴线均匀分布，

外平台与中心立柱之间设有多个横撑，多个横撑围绕中心立柱的轴线均匀分布，横撑的两端分别与外平台和中心立柱的外壁固定连接，横撑呈杆状。

横撑位于浮箱的上方，且横撑与浮箱交错设置。

中心立柱和外平台的内部均为中空状，且浮箱的两端分别与中心立柱和外平台的内部连通，形成压载水舱。

浮箱呈矩形。

外平台采用空心圆环式外形，并设计较大的外径，为风电机组提供浮力支撑。圆环式外形设计结构较常见方形、三角形浮式基础结构更加稳定，增加结构阻尼，同时降低波浪载荷，使结构具有较高的安全性能。

整个浮式基础设计以混凝土为主要建筑材料，内部区域互相连通，设置为压载水舱，用于吃水控制，调整重心位置。

本浮式基础应用于水深50米以上的深水海域的大功率风电机组。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本浮式基础充分利用混凝土及其所依赖的水泥的柔韧性和强度，可以最大限度降低成本，捕获远海风能，且混凝土基础比钢制基础更低碳。

2、圆环式外形设计结构较常见浮式基础结构更加稳定，使结构具有较高的安全性能。

3、浮式基础是中间镂空的结构，外平台内部海水与外围海水相互贯通，遭遇风浪时，可以有效减缓风浪对基础结构的冲击，整体水线面面积较小的同时还能起到阻尼作用，降低波浪载荷，从而改善整体运动性能，即使在极端条件下也能优化浮式风电机组的稳定性和性能。

4、在外平台内圈部分均匀设置多根张紧式锚链固定上层风电系统，与浮式基础压载水舱相互配合，共同调整结构浮态，以应对多种工况，保证在海上恶劣环境中风电机组平稳运行。

基于上述理由本发明可在浮式基础等领域广泛推广。

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做以简单地介绍，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为本发明具体实施方式中一种圆环式海上风机浮式基础三维视图。

图2为本发明具体实施方式中一种圆环式海上风机浮式基础俯视图。

图3为本发明具体实施方式中一种圆环式海上风机浮式基础侧视图。

图4为本发明具体实施方式中浮箱及横撑示意图。

图中：1、外平台；2、中立柱；3、横撑；4、浮箱；5、锚链；6、塔筒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1～4所示，一种圆环式海上风机浮式基础，包括外平台1和中心立柱2，外平台1呈圆环形，其外径为70m，内径为50m，中心立柱2位于外平台1的中心，其外径为15m，外平台1与中心立柱2之间设有四个浮箱4，四个浮箱4围绕中心立柱2的轴线均匀分布，浮箱4呈矩形。中心立柱2和外平台1的内部均为中空状，且浮箱4的两端分别与中心立柱2和外平台1的内部连通，形成压载水舱，用于吃水控制，调整整个浮式基础的重心位置。浮箱4还间接增加了整个浮式基础的强度。

中心立柱2的顶部用于连接风机结构的塔筒6。

外平台1的内沿连接有八个锚链5，锚链5为张紧式锚链。

外平台1与中心立柱2之间设有多个横撑3，多个横撑3围绕中心立柱2的轴线均匀分布，横撑3的两端分别与外平台1和中心立柱2的外壁固定连接，横撑3呈杆状。横撑3位于浮箱4的上方，且横撑3与浮箱4交错设置。横撑3的设置可以增加整个浮式基础的强度。

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

1.一种圆环式海上风机浮式基础，其特征在于，包括外平台和中心立柱，所述外平台呈圆环形，所述中心立柱位于所述外平台的中心，所述外平台与所述中心立柱之间设有多个浮箱，所述中心立柱的顶部用于连接风机结构的塔筒。

2.根据权利要求1所述的一种圆环式海上风机浮式基础，其特征在于，所述外平台的内沿连接有多个锚链。

3.根据权利要求1所述的一种圆环式海上风机浮式基础，其特征在于，多个所述浮箱围绕所述中心立柱的轴线均匀分布。

4.根据权利要求1所述的一种圆环式海上风机浮式基础，其特征在于，所述外平台与所述中心立柱之间设有多个横撑，多个所述横撑围绕所述中心立柱的轴线均匀分布，所述横撑的两端分别与所述外平台和所述中心立柱的外壁固定连接，所述横撑呈杆状。

5.根据权利要求4所述的一种圆环式海上风机浮式基础，其特征在于，所述横撑位于所述浮箱的上方，且所述横撑与所述浮箱交错设置。

6.根据权利要求1所述的一种圆环式海上风机浮式基础，其特征在于，所述中心立柱和所述外平台的内部均为中空状，且所述浮箱的两端分别与所述中心立柱和所述外平台的内部连通，形成压载水舱。

7.根据权利要求1所述的一种圆环式海上风机浮式基础，其特征在于，所述浮箱呈矩形。