CN114735136A - 一种浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，属于系泊系统的技术领域。本发明包括系泊缆索、阻尼器、配重块和浮筒，系泊缆索的一端连接有海面上的漂浮式新能源发电装置，另一端连接有海底上的锚点，靠近漂浮式新能源发电装置的一段为悬浮段，靠近锚点的一段为躺底段，躺底段的长度为悬浮段的长度的3‑6倍；阻尼器至少为一个并设置于悬浮段上；配重块为一个设置于悬浮段上并位于阻尼器的下方；浮筒为等间距排列的多个并设置于躺底段上。本发明提高了系泊缆索的柔性，减小了系泊缆索的刚度，为漂浮式新能源发电装置提供了足够的回复力，有效约束其在水平方向上的水面偏移幅度，特别适用于浅水条件下的漂浮式新能源发电装置。

Description

一种浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统

技术领域

本发明涉及系泊系统的技术领域，特别是指一种浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统。

背景技术

漂浮式新能源发电装置，例如：海上风机发电装置、海上光伏发电装置、海上波浪能发电装置及其混合发电装置等，又称为漂浮式新能源结构物。这种漂浮式新能源发电装置在海上由于受到外界风、浪、流等外界载荷的作用，需要有相应的系泊系统将其与海底相连接，系泊系统为新能源发电装置提供回复力矩，可以有效提高其稳定性，保证其安全在位工作。

海上漂浮式新能源发电装置的系泊系统通常是钢丝绳和钢链。我国黄海、东海、南海沿岸以及岛屿近岸海域的水深较浅，属于浅水环境，这种浅水环境的有效水深较小，漂浮式新能源发电装置的系泊结构在浅水环境下的设计难度较高。在浅水环境下，现有的系泊系统由于锚链悬挂在水中的长度相对较短，很难依靠自身质量形成悬链线效应，很难为海上漂浮式新能源发电装置提供足够的回复力，容易导致发电装置的位移超出安全范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，旨在解决现有技术中海上漂浮式新能源发电装置的系泊系统在浅水环境下由于锚链悬挂在水中的长度相对较短很难为海上漂浮式新能源发电装置提供足够的回复力容易导致发电装置的位移超出安全范围的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的一种浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，包括系泊缆索、阻尼器、配重块和浮筒；所述系泊缆索的一端连接有海面上的漂浮式新能源发电装置，所述系泊缆索的另一端连接有海底的锚点，所述系泊缆索在靠近所述漂浮式新能源发电装置的一段为悬浮段，所述系泊缆索在靠近所述锚点的一段为躺底段，所述躺底段的长度为所述悬浮段的长度的3-6倍；所述阻尼器至少为一个并设置于所述系泊缆索的悬浮段上；所述配重块为一个设置于所述系泊缆索的悬浮段上并位于所述阻尼器的下方；所述浮筒为多个设置于所述系泊缆索的躺底段上，多个所述浮筒等间距排列。

本发明在系泊缆索上依次设置了阻尼器、配重块和浮筒，系泊缆索分为悬浮段和躺底段；阻尼器设置在悬浮段，有效缓冲了系泊缆索张拉力过大时的冲击载荷，提高了系泊系统的柔性；阻尼器的下方设有配重块，配重块也设置在悬浮段，缩短了系泊缆索的长度，改善了系泊缆索的回复力曲线，减小了系泊系统的刚度，提高了系泊系统约束漂浮式新能源发电装置偏移的能力；多个浮筒设置在躺底段，形成一种类似弹簧的回复约束力机构，正常工作状态下，躺底段的长度为悬浮段的长度的3-6倍；当漂浮式新能源发电装置发生大偏移远离锚点时，系泊缆索将发生剧烈变化，大部分躺底段变成悬浮段，浮筒随系泊缆索一起悬垂，改善了系泊缆索的形态；当漂浮式新能源发电装置靠近锚点时，系泊缆索也将发生剧烈变化，悬浮段的一部分变成躺底段，配重块下沉，再次改善了系泊缆索的形态；这种回复约束力机构降低了大位移时系泊缆索的极限张拉力；这种系泊系统减小了系泊缆索的尺寸，结构稳定，可以为漂浮式新能源发电装置提供很好的水平方向约束能力，从而能够在水平方向上约束漂浮式新能源发电装置的水面偏移幅度，特别适用于浅水条件下的漂浮式新能源发电装置。

本发明的系泊系统在使用时，若漂浮式新能源发电装置发生偏移，由于系泊缆索的上端和漂浮式新能源发电装置相连，使得系泊缆索也跟随移动；当漂浮式新能源发电装置远离锚点时，系泊缆索上“阻尼器-配重块-多个浮筒”形式的组合结构被拉伸，对漂浮式新能源发电装置的约束载荷变大；而当漂浮式新能源发电装置靠近锚点时，系泊缆索中的张拉力变小，系泊缆索上“阻尼器-配重块-多个浮筒”形式的组合结构收缩。因此，无论漂浮式新能源发电装置如何运动，“阻尼器-配重块-多个浮筒”形式的组合结构中浮筒、配重块和阻尼器之间的空间位置都会跟随调整。这种组合结构，一方面，能够在水平方向上对漂浮式新能源发电装置形成一个朝向锚点方向的回复力，另一方面，当漂浮式新能源发电装置偏移之后，通过自身的空间结构位置的自动调整，一直会提供相应的回复力。

作为一种优选的实施方案，所述阻尼器包括第一外壳、第二外壳和弹簧；所述第一外壳呈筒型设置，所述第一外壳的一端为第一敞口端，所述第一外壳的另一端设有第一固定板，所述第一固定板上滑动连接有第一拉杆，所述第一拉杆呈U型设置并具有第一开口端和第一封闭端，所述第一封闭端位于所述第一外壳的外侧；所述第二外壳套接于所述第一外壳的第一敞口端的内部，所述第二外壳也呈筒型设置，所述第二外壳的一端为第二敞口端，所述第二外壳的另一端设有第二固定板，所述第二固定板上滑动连接有第二拉杆，所述第二拉杆呈U型设置并具有第二开口端和第二封闭端，所述第二封闭端位于所述第二外壳的外侧，所述第二开口端与所述第一固定板固定连接，所述第一开口端与所述第二固定板固定连接；所述弹簧设置于所述第一固定板和所述第二固定板之间，所述弹簧的一端与所述第一固定板固定连接，所述弹簧的另一端与所述第二固定板固定连接。

本发明的阻尼器利用弹簧的机械原理，在系泊缆索张拉力过大时，提供缓冲阻尼，提高系泊系统的柔性，并且，阻尼器的预张力可控，使得整个系泊系统对漂浮式新能源发电装置具有更好的水平方向约束能力。通常情况下，第一拉杆和第二拉杆完全相同，第一拉杆和第二拉杆相对连接，第一拉杆与第二拉杆可以做相向运动也可以做背向运动，从而吸收和缓冲漂浮式新能源发电装置发生偏移所引起的对系泊缆索的冲击力。在初始状态时，弹簧处于一定压缩状态，当系泊缆索受到的张拉力增加时，第一拉杆向着远离第二拉杆的方向运动，第二拉杆向着远离第一拉杆的方向运动，即第一拉杆和第二拉杆背向运动，在第一固定板和第二固定板的作用下，弹簧被压缩的程度增加，使得系泊缆索的总体长度拉长，有效缓冲了系泊缆索受到的张拉力对其的冲击；当系泊缆索受到张拉力减小时，在被压缩的弹簧的作用下，第一拉杆向着靠近第二拉杆的方向运动，第二拉杆向着靠近第一拉杆的方向运动，即第一拉杆和第二拉杆相向运动，在第一固定板和第二固定板的作用下，弹簧被压缩的程度降低，使得系泊缆索的总体长度缩短，以调整对漂浮式新能源发电装置的回复力。这种阻尼器结构简单，缓冲阻尼效果好，有效吸收了系泊缆索的能量。

作为一种优选的实施方案，所述第一固定板上设有与所述第二开口端相适配的两个第一安装孔，两个所述第一安装孔所在的直线与所述第一拉杆的径向相垂直，所述第一固定板的外侧设有第一垫片，所述第二开口端依次穿过所述第一安装孔和所述第一垫片并通过第一固定件连接；所述第二固定板上设有与所述第一开口端相适配的两个第二安装孔，两个所述第二安装孔所在的直线与所述第二拉杆的径向相垂直，所述第二固定板的外侧设有第二垫片，所述第一开口端依次穿过所述第二安装孔和所述第二垫片并通过第二固定件连接。

本发明第一拉杆的第一开口端通过第二拉杆上的第二固定板、第二垫片以及第二固定件实现了与第二拉杆的连接，第二拉杆的第二开口端通过第一拉杆上的第一固定板、第一垫片以及第一固定件实现了与第一拉杆的连接；这种第一拉杆与第二拉杆的连接结构简单，结构稳定，弹簧在第一固定板和第二固定板之间运动自如。

作为一种优选的实施方案，所述第一开口端上设有第一定位孔，所述第二固定件为与所述第一定位孔相适配的第二定位销；所述第二开口端上设有第二定位孔，所述第一固定件为与所述第二定位孔相适配的第一定位销。

本发明第一拉杆的第一开口端通过第一定位销与第二拉杆上的第二固定板固定连接，第二拉杆的第二开口端通过第二定位销与第一拉杆上的第一固定板固定连接；这种第一拉杆与第二拉杆的连接方便，成本低。

作为一种优选的实施方案，所述第一固定板的底部设有第一缓冲件，所述第二固定板的顶部设有第二缓冲件，所述第一缓冲件与所述第二缓冲件抵接。

本发明的阻尼器还通过第一缓冲件和第二缓冲件增强了对第一拉杆和第二拉杆相向运动时的缓冲，通常情况下，第一缓冲件和第二缓冲件均为弹性橡胶块；当第一拉杆和第二拉杆相向运动时，在第一固定板和第二固定板的作用下，弹簧进一步被压缩，同时，第一缓冲件的底部挤压第二缓冲件的顶部，在弹簧的反作用力以及第一缓冲件与第二缓冲件之间的挤压作用下，第一拉杆和第二拉杆之间的相向运动得到了有效缓冲，有效保护了阻尼器的结构，使其性能稳定。

作为一种优选的实施方案，所述配重块包括配重壳和设置于所述配重壳内部的填充物，所述配重壳为钢制配重壳，所述填充物为混凝土或含有铁砂的石块。

本发明的配重块可以承担部分系泊缆索重量提供的回复力，改善系泊缆索的回复力曲线，在阻尼器和多个浮筒的配合作用下，提高了约束漂浮式新能源发电装置偏移的能力，减小了系泊系统的整体刚度。配重块采用钢制立方体框架，上部通过锚链连接系泊缆索，内部填充混凝土或大密度石块辅以铁砂填补，降低成本。

作为一种优选的实施方案，所述浮筒呈球形设置，所述浮筒包括壳体，所述壳体的内部为中空设置，所述壳体为钢制壳体或合成塑料壳体。

本发明在系泊缆索的躺底段设置多个浮筒，浮筒在水中受到向上的浮力作用，还受到中间连接的系泊缆索的重力作用，两侧的浮筒一直会有向中间靠近的趋势，形成一种类似弹簧的回复约束力机构；这种回复约束机构具有柔性载荷缓冲功能，能够在水平方向上约束漂浮式新能源发电装置的水面偏移幅度。本发明的浮筒根据躺底段的长度确定合适大小，充分保证初始状态浮筒两侧系泊缆索仍然存在一定长度的躺底段，靠近锚点的浮筒与锚点之间也要存有一定长度的躺底段；浮筒形状采用中空球形，可以采用钢制或合成塑料壳体。

作为一种优选的实施方案，所述锚点为拖入式埋置锚或吸力锚。本发明的系泊缆索具有悬浮段和躺底段，即使系泊缆索发生剧烈变化，大部分躺底段变成悬浮段，此时，系泊缆索仍有躺底段；因此，锚点只提供水平承载力，不承受垂向荷载，锚点可采用拖入式埋置锚或吸力锚，这种锚点的稳固性高。

作为一种优选的实施方案，所述系泊缆索为锚链，所述锚链为无档锚链，所述无档锚链为钢制无档锚链。这种锚链具有一定重量，还具有一定的刚性，可以与阻尼器、配重块和多数个浮筒有机配合，从而实现稳定的系泊作用。

作为一种优选的实施方案，所述系泊缆索为多根并对称设置于所述漂浮式新能源发电装置的周向上，多根所述系泊缆索上所述阻尼器的数量、所述配重块的数量、所述浮筒的数量均相等。本发明可以根据漂浮式新能源发电装置的要求和环境载荷的影响，自行设置对应数量的对称分布的系泊缆索；这种对称分布的系泊缆索结构稳定，对漂浮式新能源发电装置具有更好的水平方向约束能力。配重块的重量和系泊缆索自身的重量相互配合，配重块的重量过大，影响系泊缆索的张拉力和形态变化，配重块的重量过小，则改良效用不大。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在系泊缆索上依次设置了阻尼器、配重块和浮筒，系泊缆索分为悬浮段和躺底段；阻尼器设置在悬浮段，有效缓冲了系泊缆索张拉力过大时的冲击载荷，提高了系泊系统的柔性；阻尼器的下方设有配重块，配重块也设置在悬浮段，缩短了系泊缆索的长度，改善了系泊缆索的回复力曲线，减小了系泊系统的刚度，提高了系泊系统约束漂浮式新能源发电装置偏移的能力；多个浮筒设置在躺底段，形成一种类似弹簧的回复约束力机构，通过改善系泊缆索的形态降低了大位移时系泊缆索的极限张拉力；这种系泊系统减小了系泊缆索的尺寸，结构稳定，可以为漂浮式新能源发电装置提供很好的水平方向约束能力，从而能够在水平方向上约束漂浮式新能源发电装置的水面偏移幅度，特别适用于浅水条件下的漂浮式新能源发电装置。

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为本发明所提供的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统一个实施例的主视结构示意图；

图2为图1的俯视结构示意图；

图3为图1的局部结构放大示意图；

图4为图1中阻尼器的透视结构示意图；

图5为图4中去掉第一外壳和第二外壳后的结构示意图；

图中：10-漂浮式新能源发电装置；20-系泊缆索；30-锚点；40-海面；50-海底；

21-阻尼器；22-配重块；23-浮筒；

211-第一外壳；212-第二外壳；213-弹簧；

2111-第一固定板；2112-第一拉杆；2113-第一垫片；

2121-第二固定板；2122-第二拉杆；2123-第二垫片。

具体实施方式

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作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。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4和附图5，本发明提供了一种浅水条件下漂浮式新能源发电装置10用系泊系统，这种系泊系统是适用于浅水条件下的漂浮式新能源发电装置10的系泊系统。这种浅水条件下漂浮式新能源发电装置10用系泊系统包括系泊缆索20、阻尼器21、配重块22和浮筒23；系泊缆索20的一端连接有海面40上的漂浮式新能源发电装置10，系泊缆索20的另一端连接有海底50的锚点30，系泊缆索20在靠近漂浮式新能源发电装置10的一段为悬浮段，系泊缆索20在靠近锚点30的一段为躺底段，躺底段的长度为悬浮段的长度的3-6倍；阻尼器21至少为一个并设置于系泊缆索20的悬浮段上；配重块22为一个设置于系泊缆索20的悬浮段上并位于阻尼器21的下方；浮筒23为多个设置于系泊缆索20的躺底段上，多个浮筒23等间距排列。系泊缆索20形成悬链线结构，在海面40以下具有悬浮段，在海底50处存在躺底段，躺底段占据整体系泊缆索20的大部分；阻尼器21设置在悬浮段，有效缓冲了系泊缆索20张拉力过大时的冲击载荷，提高了系泊系统的柔性；阻尼器21的下方设有配重块22，配重块22也设置在悬浮段，缩短了系泊缆索20的长度，改善了系泊缆索20的回复力曲线，减小了系泊系统的刚度，提高了系泊系统约束漂浮式新能源发电装置10偏移的能力；多个浮筒23设置在躺底段，形成一种类似弹力簧的回复约束力机构，当漂浮式新能源发电装置10发生大偏移远离锚点30时，系泊缆索20将发生剧烈变化，大部分躺底段变成悬浮段，浮筒23随系泊缆索20一起悬垂，改善了系泊缆索20的形态；当漂浮式新能源发电装置10靠近锚点30时，系泊缆索20也将发生剧烈变化，悬浮段的一部分变成躺底段，配重块22下沉，再次改善了系泊缆索20的形态；这种回复约束力机构降低了大位移时系泊缆索20的极限张拉力；这种系泊系统减小了系泊缆索20的尺寸，结构稳定，可以为漂浮式新能源发电装置10提供很好的水平方向约束能力，从而能够在水平方向上约束漂浮式新能源发电装置10的水面偏移幅度，特别适用于浅水条件下的漂浮式新能源发电装置10。

参阅附图4和附图5，作为一种优选的实施方案，阻尼器21包括第一外壳211、第二外壳212和弹簧213；第一外壳211呈筒型设置，第一外壳211的一端为第一敞口端，第一外壳211的另一端设有第一固定板2111，第一固定板2111上滑动连接有第一拉杆2112，第一拉杆2112呈U型设置并具有第一开口端和第一封闭端，第一封闭端位于第一外壳211的外侧；第一外壳211包括第一固定板2111和设置于第一固定板2111周向上并向下延伸的第一周壁，第一外壳211上滑动连接有同方向设置的第一拉杆2112，第一敞口端和第一开口端朝向同一个方向；第二外壳212套接于第一外壳211的第一敞口端的内部，第二外壳212也呈筒型设置，第二外壳212的一端为第二敞口端，第二外壳212的另一端设有第二固定板2121，第二固定板2121上滑动连接有第二拉杆2122，第二拉杆呈U型设置并具有第二开口端和第二封闭端，第二封闭端位于第二外壳212的外侧；第二外壳212包括第二固定板2121和设置于第二固定板2121周向上并向上延伸的第二周壁，第二外壳212上滑动连接有同方向设置的第二拉杆2122，第二敞口端和第二开口端朝向同一个方向；第二开口端与第一固定板2111固定连接，第一开口端与第二固定板2121固定连接；弹簧213设置于第一固定板2111和第二固定板2121之间，弹簧213的一端与第一固定板2111固定连接，弹簧213的另一端与第二固定板2121固定连接。这种阻尼器21利用了弹簧213的机械原理，在系泊缆索20张拉力过大时，提供缓冲阻尼，提高系泊系统的柔性，并且，这种阻尼器21的预张力可控，使得整个系泊系统对漂浮式新能源发电装置10具有更好的水平方向约束能力。通常情况下，第一拉杆2112和第二拉杆2122完全相同，第一拉杆2112和第二拉杆2122相对连接，第一拉杆2112与第二拉杆2122可以做相向运动也可以做背向运动，在第一拉杆2112和第二拉杆2122的运动作用下，第一外壳211和第二外壳212也做相向运动也可以做背向运动，从而使得弹簧213不断调整被压缩的程度。在初始状态时，弹簧213处于一定压缩状态，当系泊缆索20受到张拉力增加时，第一拉杆2112向着远离第二拉杆2122的方向运动，第二拉杆2122向着远离第一拉杆2112的方向运动，即第一拉杆2112和第二拉杆2122背向运动，在第一固定板2111和第二固定板2121的作用下，第一外壳211和第二外壳212也做背向运动，弹簧213继续被压缩，使得系泊缆索20的总体长度拉长，有效缓冲了系泊缆索20受到的张拉力对其自身的冲击；当系泊缆索20受到的张拉力减小时，在被压缩的弹簧213的作用下，第一拉杆2112向着靠近第二拉杆2122的方向运动，第二拉杆2122向着靠近第一拉杆2112的方向运动，即第一拉杆2112和第二拉杆2122相向运动，在第一固定板2111和第二固定板2121的作用下，第一外壳211和第二外壳212也做相向运动，弹簧213被压缩的程度下降，使得系泊缆索20的总体长度缩短，以调整对漂浮式新能源发电装置10的回复力。这种阻尼器21结构简单，缓冲阻尼效果好，有效吸收了系泊缆索20的能量。进一步地，第一固定板2111上设有与第二开口端相适配的两个第一安装孔，两个第一安装孔所在的直线与第一拉杆2112的径向相垂直，第一固定板2111的外侧设有第一垫片2113，第二开口端依次穿过第一安装孔和第一垫片2113并通过第一固定件连接；第二固定板2121上设有与第一开口端相适配的两个第二安装孔，两个第二安装孔所在的直线与第二拉杆2122的径向相垂直，第二固定板2121的外侧设有第二垫片2123，第一开口端依次穿过第二安装孔和第二垫片2123并通过第二固定件连接。第一拉杆2112的第一开口端通过第二拉杆2122上的第二固定板2121、第二垫片2123以及第二固定件实现了与第二拉杆2122的连接，第二拉杆2122的第二开口端通过第一拉杆2112上的第一固定板2111、第一垫片2113以及第一固定件实现了与第一拉杆2112的连接；这种第一拉杆2112与第二拉杆2122实现了相向垂直连接，连接结构简单，结构稳定，弹簧213在第一固定板2111和第二固定板2121之间运动自如。具体地，第一开口端上设有第一定位孔，第二固定件为与第一定位孔相适配的第二定位销；第二开口端上设有第二定位孔，第一固定件为与第二定位孔相适配的第一定位销。第一拉杆2112的第一开口端通过第一定位销与第二拉杆2122上的第二固定板2121固定连接，第二拉杆2122的第二开口端通过第二定位销与第一拉杆2112上的第一固定板2111固定连接；这种第一拉杆2112与第二拉杆2122的连接方便，成本低。进一步地，第一固定板2111的底部设有第一缓冲件，第二固定板2121的顶部设有第二缓冲件，第一缓冲件与第二缓冲件抵接。第一缓冲件和第二缓冲件增强了对第一拉杆2112和第二拉杆2122相向运动时的缓冲，通常情况下，第一缓冲件和第二缓冲件均为弹性橡胶块；当第一拉杆2112和第二拉杆2122相向运动时，在第一固定板2111和第二固定板2121的作用下，弹簧213进一步被压缩，同时，第一缓冲件的底部挤压第二缓冲件的顶部，在弹簧213的反作用力以及第一缓冲件与第二缓冲件之间的挤压作用下，第一拉杆2112和第二拉杆2122之间的相向运动得到了有效缓冲，有效保护了阻尼器21的结构，使其性能稳定。

参阅附图1、附图2和附图3，作为一种优选的实施方案，配重块22包括配重壳和设置于配重壳内部的填充物，配重壳为钢制配重壳，填充物为混凝土或含有铁砂的石块。配重块22可以承担部分系泊缆索20重量提供的回复力，改善系泊缆索20的回复力曲线，在阻尼器21和多个浮筒23的配合作用下，提高了约束漂浮式新能源发电装置10偏移的能力，减小了系泊系统的整体刚度。配重块22采用钢制立方体框架，上部通过锚链连接系泊缆索20，内部填充混凝土或大密度石块辅以铁砂填补，降低成本。优选地，浮筒23呈球形设置，浮筒23包括壳体，壳体的内部为中空设置，壳体为钢制壳体或合成塑料壳体。浮筒23在水中受到向上的浮力作用，还受到中间连接的系泊缆索20的重力作用，两侧的浮筒23一直会有向中间靠近的趋势，形成一种类似弹力簧的回复约束力机构；这种回复约束机构具有柔性载荷缓冲功能，能够在水平方向上约束漂浮式新能源发电装置10的水面偏移幅度。浮筒23根据躺底段的长度确定合适大小，充分保证初始状态浮筒23两侧系泊缆索20仍然存在一定长度的躺底段，靠近锚点30的浮筒23与锚点30之间也要存有一定长度的躺底段；浮筒23形状采用中空球形，可以采用钢制或合成塑料壳体。

参阅附图1、附图2和附图3，作为一种优选的实施方案，锚点30为拖入式埋置锚或吸力锚。系泊缆索20具有悬浮段和躺底段，即使系泊缆索20发生剧烈变化，大部分躺底段变成悬浮段，此时，系泊缆索20仍有躺底段；因此，锚点30只提供水平承载力，不承受垂向荷载，锚点30可采用拖入式埋置锚或吸力锚，这种锚点30的稳固性高。优选地，系泊缆索20为锚链，锚链为无档锚链，无档锚链为钢制无档锚链。这种锚链具有一定重量，还具有一定的刚性，可以与阻尼器21、配重块22和多数个浮筒23有机配合，从而实现稳定的系泊作用。另外，系泊缆索20为多根并对称设置于漂浮式新能源发电装置10的周向上，多根系泊缆索20上阻尼器21的数量、配重块22的数量、浮筒23的数量均相等。根据漂浮式新能源发电装置10的要求和环境载荷的影响，自行设置对应数量的对称分布的系泊缆索20；这种对称分布的系泊缆索20结构稳定，对漂浮式新能源发电装置10具有更好的水平方向约束能力。配重块22的重量和系泊缆索20自身的重量相互配合，配重块22的重量过大，影响系泊缆索20的张拉力和形态变化，配重块22的重量过小，则改良效用不大。

本发明的系泊系统在使用时，若漂浮式新能源发电装置10发生偏移，由于系泊缆索20的上端和漂浮式新能源发电装置10相连，使得系泊缆索20也跟随移动；当漂浮式新能源发电装置10远离锚点30时，系泊缆索20上“阻尼器21-配重块22-多个浮筒23”形式的组合结构被拉伸，对漂浮式新能源发电装置10的约束载荷变大；而当漂浮式新能源发电装置10靠近锚点30时，系泊缆索20中的张拉力变小，系泊缆索20上“阻尼器21-配重块22-多个浮筒23”形式的组合结构收缩。因此，无论漂浮式新能源发电装置10如何运动，“阻尼器21-配重块22-多个浮筒23”形式的组合结构中浮筒23、配重块22和阻尼器21之间的空间位置都会跟随调整。这种组合结构，一方面，能够在水平方向上对漂浮式新能源发电装置10形成一个朝向锚点30方向的回复力，另一方面，当漂浮式新能源发电装置10偏移之后，通过自身的空间结构位置的自动调整，一直会提供相应的回复力。

因此，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在系泊缆索20上依次设置了阻尼器21、配重块22和浮筒23，系泊缆索20分为悬浮段和躺底段；阻尼器21设置在悬浮段，有效缓冲了系泊缆索20张拉力过大时的冲击载荷，提高了系泊系统的柔性；阻尼器21的下方设有配重块22，配重块22也设置在悬浮段，缩短了系泊缆索20的长度，改善了系泊缆索20的回复力曲线，减小了系泊系统的刚度，提高了系泊系统约束漂浮式新能源发电装置10偏移的能力；多个浮筒23设置在躺底段，形成一种类似弹力簧的回复约束力机构，通过改善系泊缆索20的形态降低了大位移时系泊缆索20的极限张拉力；这种系泊系统减小了系泊缆索20的尺寸，结构稳定，可以为漂浮式新能源发电装置10提供很好的水平方向约束能力，从而能够在水平方向上约束漂浮式新能源发电装置10的水面偏移幅度，特别适用于浅水条件下的漂浮式新能源发电装置10。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于，包括：

系泊缆索，所述系泊缆索的一端连接有海面上的漂浮式新能源发电装置，所述系泊缆索的另一端连接有海底的锚点，所述系泊缆索在靠近所述漂浮式新能源发电装置的一段为悬浮段，所述系泊缆索在靠近所述锚点的一段为躺底段，所述躺底段的长度为所述悬浮段的长度的3-6倍；

阻尼器，所述阻尼器至少为一个并设置于所述系泊缆索的悬浮段上；

配重块，所述配重块为一个设置于所述系泊缆索的悬浮段上并位于所述阻尼器的下方；

浮筒，所述浮筒为多个设置于所述系泊缆索的躺底段上，多个所述浮筒等间距排列。

2.根据权利要求1所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于，所述阻尼器包括：

第一外壳，所述第一外壳呈筒型设置，所述第一外壳的一端为第一敞口端，所述第一外壳的另一端设有第一固定板，所述第一固定板上滑动连接有第一拉杆，所述第一拉杆呈U型设置并具有第一开口端和第一封闭端，所述第一封闭端位于所述第一外壳的外侧；

第二外壳，所述第二外壳套接于所述第一外壳的第一敞口端的内部，所述第二外壳也呈筒型设置，所述第二外壳的一端为第二敞口端，所述第二外壳的另一端设有第二固定板，所述第二固定板上滑动连接有第二拉杆，所述第二拉杆呈U型设置并具有第二开口端和第二封闭端，所述第二封闭端位于所述第二外壳的外侧，所述第二开口端与所述第一固定板固定连接，所述第一开口端与所述第二固定板固定连接；

弹簧，所述弹簧设置于所述第一固定板和所述第二固定板之间，所述弹簧的一端与所述第一固定板固定连接，所述弹簧的另一端与所述第二固定板固定连接。

3.根据权利要求2所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于：

所述第一固定板上设有与所述第二开口端相适配的两个第一安装孔，两个所述第一安装孔所在的直线与所述第一拉杆的径向相垂直，所述第一固定板的外侧设有第一垫片，所述第二开口端依次穿过所述第一安装孔和所述第一垫片并通过第一固定件连接；

所述第二固定板上设有与所述第一开口端相适配的两个第二安装孔，两个所述第二安装孔所在的直线与所述第二拉杆的径向相垂直，所述第二固定板的外侧设有第二垫片，所述第一开口端依次穿过所述第二安装孔和所述第二垫片并通过第二固定件连接。

4.根据权利要求3所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于：

所述第一开口端上设有第一定位孔，所述第二固定件为与所述第一定位孔相适配的第二定位销；

所述第二开口端上设有第二定位孔，所述第一固定件为与所述第二定位孔相适配的第一定位销。

5.根据权利要求2所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于：

所述第一固定板的底部设有第一缓冲件，所述第二固定板的顶部设有第二缓冲件，所述第一缓冲件与所述第二缓冲件抵接。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于：

所述配重块包括配重壳和设置于所述配重壳内部的填充物，所述配重壳为钢制配重壳，所述填充物为混凝土或含有铁砂的石块。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于：

所述浮筒呈球形设置，所述浮筒包括壳体，所述壳体的内部为中空设置，所述壳体为钢制壳体或合成塑料壳体。

8.根据权利要求1-5中任意一项所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于：

所述锚点为拖入式埋置锚或吸力锚。

9.根据权利要求1-5中任意一项所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于：

所述系泊缆索为锚链，所述锚链为无档锚链，所述无档锚链为钢制无档锚链。

10.根据权利要求1所述的浅水条件下漂浮式新能源发电装置用系泊系统，其特征在于：

所述系泊缆索为多根并对称设置于所述漂浮式新能源发电装置的周向上，多根所述系泊缆索上所述阻尼器的数量、所述配重块的数量、所述浮筒的数量均相等。

Images