CN114560050A - 一种海上风电基础 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风电基础，包括：吸力筒；浮力柱，浮力柱的顶部与风电机组连接；万向球，吸力筒的上部具有万向球容置腔，万向球被限制于万向球容置腔内，万向球能够在万向球容置腔内活动，万向球与浮力柱的底部固连，浮力柱从万向球容置腔的腔口穿出，浮力柱与万向球容置腔的腔口间隙配合。在本发明中，吸力筒的安装仅需要依据常规吸力筒的方式采用负压的方法将吸力筒嵌入到水底内。相较于打桩作业，吸力筒的安装作业难度较低，从而降低了人工作业成本。其次，本发明通过一根浮力柱来连接吸力筒和风电机组，吸力筒具有足够的承载力，该承载力通过浮力柱作用在风电机组上，如此便规避了多个锚链的使用，不仅简化了安装，并且节约了成本。

Description

一种海上风电基础

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，更具体地说，涉及一种海上风电基础。

背景技术

现有的海上风电基础包括锚固系统和浮力柱。锚固系统主要包括锚桩和锚链。锚桩被打入到水底。锚链的一端与锚桩连接，另一端与靠近水面的浮力柱连接。浮力柱与风电机组的塔架连接。

打桩作业及其困难，而为了提海上风电基础的稳定性，通常会设置多个锚桩和多条锚链，从而提高了海上风电基础的人力成本。另外，锚链的长度非常长，数量很多，而锚链的价格昂贵，从而提高了海上风电基础的经济成本。

因此，如何降低海上风电基础的作业难度，降低人力成本，同时降低经济成本，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是使燃烧室内的空气得到充分地利用，以提高柴油机的动力性和降低有害物质的排放。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种海上风电基础，包括：

吸力筒，所述吸力筒的下部能够嵌入水底内；

浮力柱，所述浮力柱的顶部与风电机组连接；

万向球，所述吸力筒的上部具有万向球容置腔，所述万向球被限制于所述万向球容置腔内，所述万向球能够在所述万向球容置腔内活动，所述万向球与所述浮力柱的底部固连，所述浮力柱从所述万向球容置腔的腔口穿出，所述浮力柱与所述万向球容置腔的腔口间隙配合。

优选地，沿着从上到下的方向，所述浮力柱的下部逐渐收缩为倒锥状。

优选地，所述万向球容置腔的腔口环绕设置有缓冲环，所述缓冲环用于吸收所述浮力柱的撞击力。

优选地，所述万向球为圆球状，或者为椭球状。

优选地，还包括第一斜拉索，所述第一斜拉索的一端与所述浮力柱连接，另一端与所述吸力筒连接；所述第一斜拉索为多个，多个所述第一斜拉索围绕所述浮力柱设置。

优选地，还包括浮式基础，所述浮式基础与所述浮力柱连接，且所述浮式基础漂浮于水面上。

优选地，还包括第二斜拉索，所述第二斜拉索的一端与所述浮式基础连接，另一端与所述吸力筒连接；所述第二斜拉索为多个，多个所述第二斜拉索围绕所述浮力柱布置。

优选地，所述吸力筒具有上部腔，所述上部腔内设置有隔板，所述隔板环绕形成所述万向球容置腔；所述隔板与所述上部腔的侧壁围成隔腔，所述第一斜拉索和所述第二斜拉索均紧固在所述隔腔的底板上。

优选地，所述隔腔内填充有混凝土。

优选地，所述浮式基础由钢筋和混凝土材料制成，且所述浮式基础为空心结构。

从上述技术方案可以看出，本发明中的海上风电基础具有如下有益效果：

第一、利用吸力筒代替锚桩，从而简化安装步骤，提高承载力。

第二、利用浮力柱代替多个锚索，从而简化海上风电基础的结构，同时节约了成本。

第三、浮力柱通过万向球与吸力筒连接，确保浮力柱的灵活性，规避瞬间应力集中。

第四、万向球容置腔的腔口环绕设置有缓冲环，以吸收浮力柱2的摆动撞击力，对万向球容置腔的腔口形成保护。

第五、第一斜拉索和第二斜拉索具有使浮力柱复位的功能，从而提高浮力柱的稳定性。

第六、第一斜拉索和第二斜拉索的底部被紧固在隔腔内，与万向球相互隔离，从而避免对万向球造成干涉。

第七、隔腔内填充有混凝土，以保护第一斜拉索和第二斜拉索，同时提高吸力筒的重量，提高吸力筒的稳定性。

第八、浮式基础的设置确保浮力柱始终保持竖直状态，以提高浮力柱2的稳定性，同时提高了浮力柱的承载力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，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为本发明一具体实施例提供的海上风电基础处于平衡位置时的结构示意图；

图2为本发明一具体实施例提供的海上风电基础处于偏摆位置时的结构示意图；

图3为本发明一具体实施例提供的吸力筒的结构示意图；

图4为本发明一具体实施例提供的吸力筒与椭球形万向球的装配示意图。

其中，1为吸力筒、2为浮力柱、3为万向球容置腔、4为万向球、5为第一斜拉索、6为第二斜拉索、7为隔腔、8为浮式基础、9为塔架、10为缓冲环、11为腔口、12为隔板、13为隔腔的底板。

具体实施方式

本发明公开了一种海上风电基础，该海上风电基础能够降低安装难度，从而降低人工成本，同时还能够降低经济成本。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”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设备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。

本发明公开了一种海上风电基础，包括：吸力筒1、浮力柱2、万向球4。其中吸力筒1分为上部和下部，吸力筒1的下部依据常规吸力筒方式采用负压的方法嵌入泥内。浮力柱2的顶部与风电机组连接，浮力柱2的底部设置有万向球4。吸力筒1的上部具有万向球容置腔3，万向球4被限制在万向球容置腔3内。万向球4能够在万向球容置腔3内自由活动。浮力柱2从万向球容置腔3内伸出，并且浮力柱2与万向球容置腔3的腔口11间隙配合。

浮力柱2的顶部可以通过法兰盘与风电机组的塔架9连接。

在本发明中，吸力筒1的安装仅需要依据常规吸力筒的方式采用负压的方法将吸力筒1嵌入到水底内。相较于打桩作业，吸力筒1的安装作业难度较低，从而降低了人工作业成本。其次，本发明通过一根浮力柱2来连接吸力筒1和风电机组，吸力筒1具有足够的承载力，该承载力通过浮力柱2作用在风电机组上，如此便规避了多个锚链的使用，不仅简化了安装，并且节约了成本。并且，浮力柱2通过万向球4与吸力筒1连接，因此浮力柱2能够在任意方向小范围摆动，从而提高了浮力柱2的灵活性，规避了瞬时应力集中。

关于万向球4与吸力筒1的连接结构：万向球容置腔3的腔口11的直径小于万向球4的直径，同时大于浮力柱2的下部的直径。如此，万向球4被限制在万向球容置腔3内，而浮力柱2的下部从万向球容置腔3的腔口11穿出。并且，浮力柱2与万向球容置腔3的腔口11间隙配合，以利于浮力柱2发生任意方向的摆动。

浮力柱2的下部设置为倒锥状，即从浮力柱2的下部的某一位置开始沿着从上到下的方向，逐渐缩小浮力柱2的直径，从而形成倒锥状，以利于浮力柱2的下部通过万向球容置腔3的腔口11。

在本发明一具体实施例中，浮力柱2的倒锥状部的小直径为大直径的二分之一。万向球4的直径为倒锥状部的小直径的1.5～2.5倍。

由上文描述可知浮力柱2的下部与万向球容置腔3的腔口11间隙配合，以利于浮力柱2在任意方向的摆动。但是，浮力柱2在摆动时的摆动冲击力往往很大。为了削弱摆动冲击力，本发明在万向球容置腔3的腔口11处设置了缓冲环10，缓冲环10环绕万向球容置腔3的腔口11布置。在浮力柱2摆动时如果碰触到缓冲环10，浮力柱2的摆动冲击力会被缓冲环10吸收，如此便对万向球容置腔3的腔口11形成了有效保护。

缓冲环10的材质为橡胶，具体地，可以利用报废的轮胎。

万向球4可以为圆球状，也可以为椭球状。如果万向球4的直径较大，那么为了减少吸力筒1的高度，可以将万向球4设置为椭球状。

万向球4可以为实心的，也可以为空心的。对于空心的万向球4，还可以在内部填充材料，比如混凝土。

本发明中的海上风电基础还包括第一斜拉索5。第一斜拉索5的一端与浮力柱2连接，另一端与吸力筒1连接。第一斜拉索5为多个，多个第一斜拉索5围绕浮力柱2设置。第一斜拉索5的主要作用为当浮力柱2受到外部载荷而偏摆时，与摆动方向相对侧的第一斜拉索5能够为浮力柱2提供拉力，以使浮力柱2复位，从而提高海上风电基础的稳定性。

另外，在安装第一斜拉索5时，会对第一斜拉索5施加一定的预应力，如此便可以提高浮力柱2的承载力，增加浮力柱2的刚度，保持浮力柱2的稳定性。

需要说明的是：当浮力柱2受到外部载荷作用时，浮力柱2会随着受力方向运动，受力方向侧的第一斜拉索5会降低预应力，而反向的第一斜拉索5将会增加预拉力，从而将浮力柱2拉回平衡位置。

还需要说明的是：由于吸力筒1具有足够的承载力，因此不必设置过多的第一斜拉索5，仅需使第一斜拉索5具备使浮力柱2复位的功能即可。在本发明一具体实施例中，将第一斜拉索5的个数设置为4-8个。

本发明还设置了浮式基础8，浮式基础8为盘状。浮式基础8漂浮在水面上，浮式基础8与浮力柱2连接。浮式基础8对浮力柱2形成向上的拉力，以确保浮力柱2保持竖直状态。

浮式基础8的设置提高了浮力柱2的承载力，因此可以将浮力柱2的直径设计的较小一些，从而减少了浮力柱2的钢质材料，节约了成本。

浮式基础8通过连接架或者法兰与浮力柱2之间建立连接。

浮式基础8由钢筋和混凝土材料制成。并且，本发明将浮式基础8设置为了空心结构，其目的是保证浮力不变的情况下，减小浮式基础8的重量。

本发明还设置了第二斜拉索6，第二斜拉索6的一端与浮式基础8连接，另一端与吸力筒1连接。第二斜拉索6为多个，多个第二斜拉索6围绕浮力柱2设置。第二斜拉索6与第一斜拉索5的作用相同，均是起到使浮力柱2复位、提高浮力柱2的承载力的作用。第二斜拉索6的作用可以参照第一斜拉索5，在此不再赘述。

接下来继续介绍吸力筒1的上部结构：吸力筒1具有上部腔，上部腔内设置有隔板12，该隔板12为环形板，隔板12围合形成万向球容置腔3。隔板12与上部腔的侧壁围成隔腔7。第一斜拉索5的底部以及第二斜拉索6的底部均紧固在隔腔7的底板13上。由于隔板12的设置，将万向球4与第一拉索、第二拉索分离开，以防止第一拉索和第二拉索在浮力柱2发生摆动式对万向球4造成干涉。

另外，本发明还在隔腔7内填充了混凝土，填充混凝土不仅能够增加吸力筒1的重量，确保吸力筒1的稳定性，同时还对第一斜拉索5和第二斜拉索6形成保护。

海上风电基础的安装过程如下：a、采用运输船将浮力柱2和吸力筒1运输到机位点。b、采用吊机将浮力柱2和吸力筒1下放到机位点，采用负压方式将吸力筒1平稳贯入水底内。c、将浮式基础8套在浮力柱2上并固定。d、连接第一斜拉索5和第二斜拉索6，并施加预应力。e、向万向球4和吸力筒1贯入混凝土。

综上所述，本发明中的海上风电基础具有如下有益效果：

第一、利用吸力筒1代替锚桩，从而简化安装步骤，提高承载力。

第二、利用浮力柱2代替多个锚索，从而简化海上风电基础的结构，同时节约了成本。

第三、浮力柱2通过万向球4与吸力筒1连接，确保浮力柱2的灵活性，规避瞬间应力集中。

第四、万向球容置腔3的腔口11环绕设置有缓冲环10，以吸收浮力柱2的摆动撞击力，对万向球容置腔3的腔口11形成保护。

第五、第一斜拉索5和第二斜拉索6具有使浮力柱2复位的功能，从而提高浮力柱2的稳定性。

第六、第一斜拉索5和第二斜拉索6的底部被紧固在隔腔7内，与万向球4相互隔离，从而避免对万向球4造成干涉。

第七、隔腔7内填充有混凝土，以保护第一斜拉索5和第二斜拉索7，同时提高吸力筒1的重量，提高吸力筒1的稳定性。

第八、浮式基础8的设置确保浮力柱2始终保持竖直状态，以提高浮力柱2的稳定性，同时提高了浮力柱2的承载力。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

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 (10)

1.一种海上风电基础，其特征在于，包括：

吸力筒，所述吸力筒的下部能够嵌入水底内；

浮力柱，所述浮力柱的顶部与风电机组连接；

万向球，所述吸力筒的上部具有万向球容置腔，所述万向球被限制于所述万向球容置腔内，所述万向球能够在所述万向球容置腔内活动，所述万向球与所述浮力柱的底部固连，所述浮力柱从所述万向球容置腔的腔口穿出，所述浮力柱与所述万向球容置腔的腔口间隙配合。

2.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，沿着从上到下的方向，所述浮力柱的下部逐渐收缩为倒锥状。

3.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述万向球容置腔的腔口环绕设置有缓冲环，所述缓冲环用于吸收所述浮力柱的撞击力。

4.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，所述万向球为圆球状，或者为椭球状。

5.根据权利要求1所述的海上风电基础，其特征在于，还包括第一斜拉索，所述第一斜拉索的一端与所述浮力柱连接，另一端与所述吸力筒连接；所述第一斜拉索为多个，多个所述第一斜拉索围绕所述浮力柱设置。

6.根据权利要求5所述的海上风电基础，其特征在于，还包括浮式基础，所述浮式基础与所述浮力柱连接，且所述浮式基础漂浮于水面上。

7.根据权利要求6所述的海上风电基础，其特征在于，还包括第二斜拉索，所述第二斜拉索的一端与所述浮式基础连接，另一端与所述吸力筒连接；所述第二斜拉索为多个，多个所述第二斜拉索围绕所述浮力柱布置。

8.根据权利要求7所述的海上风电基础，其特征在于，所述吸力筒具有上部腔，所述上部腔内设置有隔板，所述隔板环绕形成所述万向球容置腔；所述隔板与所述上部腔的侧壁围成隔腔，所述第一斜拉索和所述第二斜拉索均紧固在所述隔腔的底板上。

9.根据权利要求8所述的海上风电基础，其特征在于，所述隔腔内填充有混凝土。

10.根据权利要求6所述的海上风电基础，其特征在于，所述浮式基础由钢筋和混凝土材料制成，且所述浮式基础为空心结构。

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