CN114560051A - 浮式立柱连接装置、阵列型漂浮式平台和海上风电系统 - Google Patents

浮式立柱连接装置、阵列型漂浮式平台和海上风电系统 Download PDF

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CN114560051A CN202210365619.7A CN202210365619A CN114560051A CN 114560051 A CN114560051 A CN 114560051A CN 202210365619 A CN202210365619 A CN 202210365619A CN 114560051 A CN114560051 A CN 114560051A
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胡合文
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刘瑞超
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王秋明
胡任亚
杨志文
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杨旭明
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Abstract

本发明公开了一种浮式立柱连接装置、阵列型漂浮式平台和海上风电系统。该浮式立柱连接装置包括结构相同的第一连接组件和第二连接组件，第一连接组件和第二连接组件通过柔性连接件连接；第一连接组件包括第一连接体、第一伸缩件、第二伸缩件、第一环形卡臂和第二环形卡臂，第一伸缩件和第二伸缩件分别转动连接于第一连接体的两侧壁，第一伸缩件与第一环形卡臂铰接，第二伸缩件与第二环形卡臂铰接，第一环形卡臂和第二环形卡臂相对设置且均转动连接于第一连接体。该浮式立柱连接装置能够将相邻两个漂浮式平台间通过柔性连接件间接连接在一起，使锚固基础的数量大幅减少，降低了施工成本。

Description

浮式立柱连接装置、阵列型漂浮式平台和海上风电系统
技术领域
本发明涉及连接装置技术领域，尤其涉及一种浮式立柱连接装置、阵列型漂浮式平台和海上风电系统。
背景技术
将光伏平台设置于深远海域时，通常采用半潜式漂浮平台，以适应深远海域复杂的海况、较深的海水和较高的浪高等特点。
如图1所示，现有的漂浮式平台300通常通过四个锚固基础100和锚链200固定，由于海上风电系统通常将漂浮式平台以阵列排布的形式设置，以增大对海上资源的利用率，每个漂浮式平台均需要设置四个锚固基础和锚链，导致阵列排布的多个漂浮式平台需要的锚固基础数量较多，加重了海上风电系统的施工成本。
因此，如何降低海上风电系统的施工成本，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种浮式立柱连接装置，以降低海上风电系统的施工成本。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种浮式立柱连接装置，包括第一连接组件和第二连接组件，所述第一连接组件和所述第二连接组件的结构相同，并且所述第一连接组件和所述第二连接组件通过柔性连接件连接；
其中，所述第一连接组件包括第一连接体、第一伸缩件、第二伸缩件、第一环形卡臂和第二环形卡臂，所述第一伸缩件和所述第二伸缩件分别转动连接于所述第一连接体的两侧壁，所述第一伸缩件的伸缩端与所述第一环形卡臂铰接，所述第二伸缩件的伸缩端与所述第二环形卡臂铰接，所述第一环形卡臂和所述第二环形卡臂相对设置且均转动连接于所述第一连接体，浮式立柱设有能够与所述第一环形卡臂和所述第二环形卡臂配合的卡接结构。
优选地，在上述浮式立柱连接装置中，所述第一伸缩件和所述第二伸缩件均为液压千斤顶。
优选地，在上述浮式立柱连接装置中，所述柔性连接件为弹簧。
优选地，在上述浮式立柱连接装置中，所述第一连接组件还包括锁紧件，所述锁紧件用于锁紧所述第一环形卡臂远离所述第一连接体的一端和所述第二环形卡臂远离所述第一连接体的一端。
优选地，在上述浮式立柱连接装置中，所述锁紧件为弧形锁紧片，所述弧形锁紧片的一端与所述第一环形卡臂转动连接，所述弧形锁紧片的另一端与所述第二环形卡臂通过卡接方式、磁吸方式或者锁扣连接在一起。
优选地，在上述浮式立柱连接装置中，所述第一连接组件还包括连接所述第一环形卡臂和所述弧形锁紧片的拉簧；
所述弧形锁紧片与所述第二环形卡臂处于锁紧状态时，所述拉簧位于所述第一环形卡臂和所述弧形锁紧片的铰接位置靠近所述第二环形卡臂的一侧；所述弧形锁紧片与所述第二环形卡臂处于张开状态时，所述拉簧位于所述第一环形卡臂和所述弧形锁紧片的铰接位置远离所述第二环形卡臂的一侧。
优选地，在上述浮式立柱连接装置中，所述卡接结构为沿所述浮式立柱的外圆周开设的卡槽，并且所述卡槽上设置有缓冲件。
一种阵列型漂浮式平台，包括多个漂浮式子平台和如上任意一项所述的浮式立柱连接装置，多个所述漂浮式子平台阵列排布，且相邻的所述漂浮式子平台通过浮式立柱连接装置连接。
优选地，在上述阵列型漂浮式平台中，还包括锚固基础和锚链，所述锚链连接所述锚固基础和所述阵列型漂浮式平台。
一种海上风电系统，包括如上任意一项所述的浮式立柱连接装置。
使用本发明所提供的浮式立柱连接装置时，由于第一伸缩件和第二伸缩件分别转动连接于第一连接体的两侧壁，第一伸缩件的伸缩端与第一环形卡臂铰接，第二伸缩件的伸缩端与第二环形卡臂铰接，第一环形卡臂和第二环形卡臂相对设置且均转动连接于第一连接体，浮式立柱设有能够与第一环形卡臂和第二环形卡臂配合的卡接结构，因此，通过第一伸缩件相对于第一连接体的转动和第一伸缩件的伸缩端的伸缩运动能够使第一环形卡臂朝向远离第二环形卡臂的一侧运动，亦即执行打开动作，通过第二伸缩件相对于第一连接体的转动和第一伸缩件的伸缩端的伸缩运动能够使第二环形卡臂朝向远离第一环形卡臂的一侧运动，亦即执行打开动作，待第一环形卡臂和第二环形卡臂均打开后，将浮式立柱放置于第一环形卡臂和第二环形卡臂之间；再通过第一伸缩件相对于第一连接体的反向转动和第一伸缩件的伸缩端的伸缩运动带动第一环形卡臂朝向第二环形卡臂运动，亦即执行闭合动作，通过第二伸缩件相对于第一连接体的转动和第一伸缩件的伸缩端的伸缩运动带动第二环形卡臂朝向第一环形卡臂运动，亦即执行闭合动作，以通过第一环形卡臂和第二环形卡臂与浮式立柱上卡接结构的配合使第一连接组件与浮式立柱紧固连接在一起；由于该浮式立柱连接装置包括第一连接组件和第二连接组件，第一连接组件和第二连接组件的结构相同，并且所述第一连接组件和所述第二连接组件通过柔性连接件连接，因此，该浮式立柱连接装置能够通过第一连接组件与漂浮式平台的浮式立柱连接，通过第二连接组件与相邻漂浮式平台的浮式立柱连接，从而将相邻两个漂浮式平台间通过柔性连接件连接在一起，进而将阵列排布的多个漂浮式平台通过柔性连接件连接在一起，此时，多个漂浮式平台组成的整体所需要的锚固基础数量与之前单个漂浮式平台所需要的锚固基础数量相等，使得锚固基础的数量大幅减少，降低了海上风电系统的施工成本，同时，由于锚固基础的数量减少，使得施工周期也相应缩短；并且，由于第一连接组件和第二连接组件通过柔性连接件连接，使得相邻漂浮式平台间接通过柔性连接件间接连接在一起，极大减小了深海海域风浪冲击所引起的漂浮式平台的运动和位移，减小了海浪冲击对漂浮式平台的破坏，延长了漂浮式平台的使用寿命。
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为现有技术所提供的一种漂浮式平台的固定方式示意图；
图2为本发明实施例所提供的一种浮式立柱连接装置的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种浮式立柱连接装置的张开状态示意图；
图4为本发明实施例所提供的一种浮式立柱连接装置的锁紧状态示意图；
图5为本发明实施例所提供的一种浮式立柱连接装置连接相邻漂浮式平台的结构示意图；
图6为本发明实施例所提供的一种阵列型漂浮式平台的固定方式示意图。
其中，100为锚固基础，200为锚链，300为漂浮式平台，400为第一连接组件，401为第一连接体，402为第一伸缩件，403为第二伸缩件，404为第一环形卡臂，405为第二环形卡臂，406为锁紧件，407为拉簧，500为第二连接组件，600为柔性连接件，700为漂浮式子平台。
具体实施方式
有鉴于此，本发明的核心在于提供一种浮式立柱连接装置，以降低海上风电系统的施工成本。
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。
如图2至图6所示，本发明实施例公开了一种浮式立柱连接装置，包括第一连接组件400和第二连接组件500，第一连接组件400和第二连接组件500的结构相同，并且第一连接组件400和第二连接组件500通过柔性连接件600连接。
其中，第一连接组件400包括第一连接体401、第一伸缩件402、第二伸缩件403、第一环形卡臂404和第二环形卡臂405，第一伸缩件402和第二伸缩件403分别转动连接于第一连接体401的两侧壁，第一伸缩件402的伸缩端与第一环形卡臂404铰接，第二伸缩件403的伸缩端与第二环形卡臂405铰接，第一环形卡臂404和第二环形卡臂405相对设置且均转动连接于第一连接体401，浮式立柱设有能够与第一环形卡臂404和第二环形卡臂405配合的卡接结构。
使用本发明所提供的浮式立柱连接装置时，由于第一伸缩件402和第二伸缩件403分别转动连接于第一连接体401的两侧壁，第一伸缩件402的伸缩端与第一环形卡臂404铰接，第二伸缩件403的伸缩端与第二环形卡臂405铰接，第一环形卡臂404和第二环形卡臂405相对设置且均转动连接于第一连接体401，浮式立柱设有能够与第一环形卡臂404和第二环形卡臂405配合的卡接结构，因此，通过第一伸缩件402相对于第一连接体401的转动和第一伸缩件402的伸缩端的伸缩运动能够使第一环形卡臂404朝向远离第二环形卡臂405的一侧运动，亦即执行打开动作，通过第二伸缩件403相对于第一连接体401的转动和第一伸缩件402的伸缩端的伸缩运动能够使第二环形卡臂405朝向远离第一环形卡臂404的一侧运动，亦即执行打开动作，待第一环形卡臂404和第二环形卡臂405均打开后，将浮式立柱放置于第一环形卡臂404和第二环形卡臂405之间；再通过第一伸缩件402相对于第一连接体401的反向转动和第一伸缩件402的伸缩端的伸缩运动带动第一环形卡臂404朝向第二环形卡臂405运动，亦即执行闭合动作，通过第二伸缩件403相对于第一连接体401的转动和第一伸缩件402的伸缩端的伸缩运动带动第二环形卡臂405朝向第一环形卡臂404运动，亦即执行闭合动作，以通过第一环形卡臂404和第二环形卡臂405与浮式立柱上卡接结构的配合使第一连接组件400与浮式立柱紧固连接在一起；由于该浮式立柱连接装置包括第一连接组件400和第二连接组件500，第一连接组件400和第二连接组件500的结构相同，并且所述第一连接组件400和所述第二连接组件500通过柔性连接件600连接，因此，该浮式立柱连接装置能够通过第一连接组件400与漂浮式平台的浮式立柱连接，通过第二连接组件500与相邻漂浮式平台的浮式立柱连接，从而将相邻两个漂浮式平台间接通过柔性连接件600连接在一起，进而将阵列排布的多个漂浮式平台通过柔性连接件600连接在一起，此时，多个漂浮式平台组成的整体所需要的锚固基础100数量与之前单个漂浮式平台所需要的锚固基础100数量相等，使得锚固基础100的数量大幅减少，降低了海上风电系统的施工成本，同时，由于锚固基础100的数量减少，使得施工周期也相应缩短；并且，由于第一连接组件400和第二连接组件500通过柔性连接件600连接，使得相邻漂浮式平台间通过柔性连接件600间接连接在一起，极大减小了深海海域风浪冲击所引起的漂浮式平台的运动和位移，减小了海浪冲击对漂浮式平台的破坏，延长了漂浮式平台的使用寿命。
需要说明的是，上述第一伸缩件402和第二伸缩件403均可以是液压千斤顶、螺旋千斤顶、电动伸缩杆或者气动伸缩件等类型，只要是能够满足使用要求的类型均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的第一伸缩件402和第二伸缩件403均为液压千斤顶，能够产生较大的推力，且推动运动时相对平稳。
另外，本发明对上述第一环形卡臂404和第二环形卡臂405的内径尺寸、弧长和厚度等尺寸参数不作具体限定，实际应用中，可以根据浮式立柱的外径尺寸，以及浮式立柱连接装置的力学性能要求等因素适应性调整上述尺寸参数，只要是能够满足使用要求的参数均属于本发明保护范围内。
本发明所提供的柔性连接件600可以是弹簧或者柔性橡胶接头等类型零件，只要是能够将第一连接组件400和第二连接组件500柔性连接的零件均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的柔性连接件600为高弹性模量的弹簧，以协调相邻漂浮式平台受到风浪作用时的运动和位移，减小海浪冲击对漂浮式平台的破坏，延长了漂浮式平台的使用寿命。
具体地，在相邻漂浮式平台受到风浪作用做互相远离运动时，弹簧发生拉伸变形，弹簧的拉伸形变力阻止相邻漂浮式平台做远离运动，并使漂浮式平台复位，提高漂浮式平台的稳定性；在相邻漂浮式平台受到风浪作用互相靠近运动时，弹簧发生压缩变形，弹簧的压缩形变力阻止相邻漂浮式平台做靠近运动，并推动漂浮式平台复位，提高漂浮式平台的稳定性。
进一步地，第一连接组件400还包括锁紧件406，锁紧件406用于锁紧第一环形卡臂404远离第一连接体401的一端和第二环形卡臂405远离第一连接体401的一端，以提高连接稳定性。
应当理解，上述锁紧件406可以是扣压式卡扣或者是弧形锁紧片等类型零件，只要是能够满足使用要求的类型均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的锁紧件406为弧形锁紧片，弧形锁紧片的一端与第一环形卡臂404转动连接，弧形锁紧片的另一端与第二环形卡臂405通过卡接方式、磁吸方式或者锁扣连接在一起，以便于在需要锁紧第一环形卡臂404和第二环形卡臂405时，将弧形锁紧片远离第一环形卡臂404的一端转动至第二环形卡臂405的端部位置，使弧形锁紧片通过卡接方式、磁吸方式或者锁扣等连接方式与第二环形卡臂405连接，实现弧形锁紧片对第一环形卡臂404和第二环形卡臂405的锁紧，提高连接稳定性。
更进一步地，第一连接组件400还包括连接第一环形卡臂404和弧形锁紧片的拉簧407，第一环形卡臂404上设置有第一安装结构，弧形锁紧片设置有第二安装结构，以将拉簧407的一端安装于第一安装结构，拉簧407的另一端安装至第二安装结构，实现拉簧407对第一环形卡臂404和弧形锁紧片的连接，使弧形锁紧片能够稳定保持在锁紧状态或者打开状态。
具体地，如图3和图4所示，弧形锁紧片与第二环形卡臂405处于锁紧状态时，拉簧407位于第一环形卡臂404和弧形锁紧片的铰接位置靠近第二环形卡臂405的一侧，以使拉簧407的拉力作用线位于铰接位置靠近第二环形卡臂405的一侧，从而将弧形锁紧片拉紧在锁紧状态，进一步提高连接稳定性；弧形锁紧片与第二环形卡臂405处于张开状态时，拉簧407位于第一环形卡臂404和弧形锁紧片的铰接位置远离第二环形卡臂405的一侧，以使拉簧407的拉力作用线位于铰接位置远离第二环形卡臂405的一侧，从而将弧形锁紧片拉紧在打开状态，使第一环形卡臂404和第二环形卡臂405顺利卡在浮式立柱的外侧，提高连接的便捷性和工作效率。
应当理解，上述卡接结构可以直接利用浮式立柱的外壁，也可以是在浮式立柱的外壁加工出的环槽或者防滑纹等结构，只要是能够满足使用要求的结构均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的卡接结构为沿浮式立柱的外圆周开设的卡槽，并且卡槽上设置有缓冲件，以减少第一连接组件400和浮式立柱之间的刚性接触，减弱浮式立柱和第一连接组件400的疲劳损伤，延长该浮式立柱连接装置和浮式立柱的使用寿命。
上述缓冲件可以是橡胶垫、毛毡或者泡沫塑料等材料类型，只要是能够起到缓冲作用的材料均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的缓冲件为橡胶垫。
此外，本发明还公开了一种阵列型漂浮式平台，包括多个漂浮式子平台700和如上任意一项所述的浮式立柱连接装置，多个漂浮式子平台700阵列排布，且相邻的漂浮式子平台700通过浮式立柱连接装置连接，以将多个漂浮式子平台700连接为一个整体式的阵列型漂浮式平台，减少锚固基础100的数量，降低了海上风电系统的施工成本，同时，由于锚固基础100的数量减少，使得施工周期也相应缩短；并且，由于浮式立柱连接装置的第一连接组件400和第二连接组件500通过柔性连接件600连接，使得相邻漂浮式子平台700之间通过柔性连接件600间接连接在一起，极大减小了深海海域风浪冲击所引起的漂浮式子平台700的运动和位移，减小了海浪冲击对漂浮式子平台700的破坏，延长了漂浮式子平台700的使用寿命。
如图6所示，在本发明一具体实施例中，漂浮式子平台700的数量为九个，呈3行3列形式排布，每个漂浮式子平台700的下方均设置有四个浮式立柱，通过本发明所提供的浮式立柱连接装置连接相邻的浮式立柱，使得相邻的漂浮式子平台700连接在一起，形成该阵列型漂浮式平台的整体，使该阵列型漂浮式平台较九个漂浮式子平台700分别设置锚固基础的形式，大大减少了锚固基础的数量，降低了海上风电系统的施工成本，同时，由于锚固基础的数量减少，使得施工周期也相应缩短。
进一步地，该阵列型漂浮式平台还包括锚固基础100和锚链200，锚链200连接锚固基础100和阵列型漂浮式平台，以对该阵列型漂浮式平台进行定位。
应当理解，本发明对上述锚固基础100和锚链200的具体数量以及安装位置、排布形式等不作具体限定，只要是能够满足使用要求的设置方式均属于本发明保护范围内；可选地，本发明实施例所提供的锚固基础100的数量为四个，分别设置在阵列型漂浮式平台的四个角部，并且位于阵列型漂浮式平台四个角部的三个浮式立柱均通过锚链200连接，汇集到同一个锚固基础100上，以增加锚链200提供给整体平台的约束力，提高整体刚度，减少该阵列型漂浮式平台的移动。
此外，本发明还公开了一种海上风电系统，包括如上任意一项所述的浮式立柱连接装置，因此兼顾了上述浮式立柱连接装置的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
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 (10)

1.一种浮式立柱连接装置，其特征在于，包括第一连接组件和第二连接组件，所述第一连接组件和所述第二连接组件的结构相同，并且所述第一连接组件和所述第二连接组件通过柔性连接件连接；
其中，所述第一连接组件包括第一连接体、第一伸缩件、第二伸缩件、第一环形卡臂和第二环形卡臂，所述第一伸缩件和所述第二伸缩件分别转动连接于所述第一连接体的两侧壁，所述第一伸缩件的伸缩端与所述第一环形卡臂铰接，所述第二伸缩件的伸缩端与所述第二环形卡臂铰接，所述第一环形卡臂和所述第二环形卡臂相对设置且均转动连接于所述第一连接体，浮式立柱设有能够与所述第一环形卡臂和所述第二环形卡臂配合的卡接结构。
2.根据权利要求1所述的浮式立柱连接装置，其特征在于，所述第一伸缩件和所述第二伸缩件均为液压千斤顶。
3.根据权利要求1所述的浮式立柱连接装置，其特征在于，所述柔性连接件为弹簧。
4.根据权利要求1所述的浮式立柱连接装置，其特征在于，所述第一连接组件还包括锁紧件，所述锁紧件用于锁紧所述第一环形卡臂远离所述第一连接体的一端和所述第二环形卡臂远离所述第一连接体的一端。
5.根据权利要求4所述的浮式立柱连接装置，其特征在于，所述锁紧件为弧形锁紧片，所述弧形锁紧片的一端与所述第一环形卡臂转动连接，所述弧形锁紧片的另一端与所述第二环形卡臂通过卡接方式、磁吸方式或者锁扣连接在一起。
6.根据权利要求5所述的浮式立柱连接装置，其特征在于，所述第一连接组件还包括连接所述第一环形卡臂和所述弧形锁紧片的拉簧；
所述弧形锁紧片与所述第二环形卡臂处于锁紧状态时，所述拉簧位于所述第一环形卡臂和所述弧形锁紧片的铰接位置靠近所述第二环形卡臂的一侧；所述弧形锁紧片与所述第二环形卡臂处于张开状态时，所述拉簧位于所述第一环形卡臂和所述弧形锁紧片的铰接位置远离所述第二环形卡臂的一侧。
7.根据权利要求1所述的浮式立柱连接装置，其特征在于，所述卡接结构为沿所述浮式立柱的外圆周开设的卡槽，并且所述卡槽上设置有缓冲件。
8.一种阵列型漂浮式平台，其特征在于，包括多个漂浮式子平台和如权利要求1至7任意一项所述的浮式立柱连接装置，多个所述漂浮式子平台阵列排布，且相邻的所述漂浮式子平台通过浮式立柱连接装置连接。
9.根据权利要求8所述的阵列型漂浮式平台，其特征在于，还包括锚固基础和锚链，所述锚链连接所述锚固基础和所述阵列型漂浮式平台。
10.一种海上风电系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的浮式立柱连接装置。
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