CN114802622A - 一种双船体型浮式风机基础装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双船体型浮式风机基础装置，包括风机、系泊系统、主船体和箱型垂荡板，系泊系统包括单点设备和若干系泊缆，主船体包括两个相同形状且并排设置的单一船体，且每个单一船体的船底均设置一个导流板，主船体的下方设有箱型垂荡板，风机于两个单一船体的中部架设在所述主船体的上方，单点设备于两个单一船体的中部架设在主船体船艏的前上方，且单点设备与所述系泊系统连接。本发明通过采用单点设备和具有导流板的船型浮式基础，使装置具有风向标效应，提高浮式基础随海洋环境变化而调整其姿态的效率，有效提高风机的发电时间，并通过采用双船体和可压载的箱型垂荡板，可以有效改善浮式基础的运动性能，从而有效提高风机的发电效率。

Description

一种双船体型浮式风机基础装置

技术领域

本发明涉及风能发电和海洋工程技术领域，具体涉及一种双船体型浮式风机基础装置。

背景技术

近年来，国家对于新能源的开发越来越重视，风能因其储量大、分布广的优势而得到了广泛关注。相对于陆地而言，海洋的风资源更加丰富，尤其深远海地区，开发深远海风电以替代传统化石能源成了众多研究人员的一致目标，浮式风机基础作为深远海风电开发的重要装备也因此得到了广泛研究。

然而，深远海地区风场复杂，风向变化频繁，现有浮式风机基础无法跟随风向变化而调整风机姿态，从而导致风机有效发电时间大大缩减，发电效率大打折扣。因此，为提高风机有效发电时间和发电效率，急需设计一种可以跟随风向变化而调整运动姿态的浮式风机基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种双船体型浮式风机基础装置，以解决现有技术中由于浮式风机基础无法跟随风向变化而调整风机姿态，而导致的风机有效发电时间短，发电效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种双船体型浮式风机基础装置，包括风机和系泊系统，所述系泊系统包括单点设备和若干个系泊缆，所述双船体型浮式风机基础装置还包括主船体，所述主船体包括两个相同形状且并排设置的单一船体，在每个所述单一船体的船底均设置一个导流板，所述导流板沿所述单一船体的船艏至船尾走向布置，所述风机于两个所述单一船体的中部架设在所述主船体的上方，所述单点设备于两个所述单一船体的中部架设在所述主船体船艏的前上方，且所述单点设备与所述系泊缆连接。

进一步地，所述单一船体为长型结构，且所述单一船体的船身呈流线型，在所述单一船体的内部分隔有若干个第一水密舱室。

进一步地，两个所述单一船体之间设有横向设置的船体横撑，所述船体横撑的一端固接在其中一个单一船体的内侧船面上，所述船体横撑的另一端水平固接在另一个单一船体的内侧船面上，其中，所述船体横撑沿所述单一船体的长度方向并排设有若干个。

进一步地，所述导流板靠近所述单一船体船艏的一端为圆形倒角结构。

进一步地，所述主船体的下方设有箱型垂荡板，所述箱型垂荡板呈水平设置在两个所述单一船体之间，在所述箱型垂荡板和所述单一船体之间设有竖直的连接杆，所述连接杆的一端固接在所述箱型垂荡板顶板面上，所述连接杆的另一端穿过所述导流板并与所述单一船体的底部连接，两个所述单一船体上均设有连接杆连接所述箱型垂荡板，且每个所述单一船体上沿船长方向分布有若干个连接杆，其中，所述箱型垂荡板的内部分隔有若干个第二水密舱室。

进一步地，若干根所述系泊缆以相同间隔角度向外分布，所述单点设备上外接有电缆，且所述电缆与所述风机相联通。

进一步地，所述主船体的上方设有上部连接结构，所述上部连接结构包括四棱锥形桁架和三角形桁架，所述四棱锥形桁架水平架设在两个所述单一船体之间，且所述四棱锥形桁架的顶点朝上，所述风机安装在所述四棱锥形桁架的顶点处，所述三角形桁架是由所述四棱锥形桁架，从其底面向所述主船体的船艏方向水平延伸出构成的，且所述三角形桁架具有于所述主船体的船艏前方并布置于两个所述单一船体间的中心轴线上的前端点，所述单点设备安装在所述三角形桁架的前端点上；其中，所述单点设备为圆柱体结构，所述四棱锥形桁架和三角形桁架均为若干个圆柱形杆件相焊接形成。

进一步地，所述单一船体与所述四棱锥形桁架之间设有竖直的支撑杆，所述支撑杆的一端固定在所述单一船体的甲板上，所述支撑杆的另一端固定在所述四棱锥形桁架的底面架臂上，两个所述单一船体上均设有支撑杆连接所述四棱锥形桁架，且每个所述单一船体上沿单一船体的长度方向分布有若干个所述支撑杆。

进一步地，所述上部连接结构还包括竖直固定在四棱锥形桁架顶点处的连接立柱，所述连接立柱包括自上至下一体的圆台部和圆柱部，所述四棱锥形桁架顶点处的架臂端部均固接在所述圆柱部的柱外壁上，所述圆台部的顶部供风机安装。

进一步地，所述四棱锥形桁架内设有斜向设置于所述连接立柱和所述单一船体之间的第一稳定杆，所述第一稳定杆的一端固接在所述圆柱部的柱外壁上，所述第一稳定杆的另一端固接在所述单一船体的顶船面的内侧边上，两个所述单一船体上均设有第一稳定杆连接所述连接立柱，且每个所述单一船体上沿单一船体的长度方向分布有若干个第一稳定杆；

所述三角形桁架内设有斜向设置于所述单点设备和所述单一船体之间的第二稳定杆，所述第二稳定杆的一端固接在单点设备上，所述第二稳定杆的另一端与所述单一船体的船艏相连接，两个所述单一船体上均设有第二稳定杆连接所述单点设备。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明采用单点设备和船型浮式基础，可以使浮式基础具有风向标效应，从而使风机始终正对于来风方向，有效提高风机的发电时间；同时通过在船底设置导流板，可以提高浮式基础随海洋环境变化而调整其姿态的效率，从而有效提高风机的发电效率；

2、本发明采用双船体，可以在保证造价一定的同时增大浮式基础的宽度，从而提高浮式基础的回复力矩，有效提升浮式基础的运动性能，提高风机的发电效率；

3、本发明采用可压载的箱型垂荡板，可以有效降低浮式基础重心，提高其稳性，同时箱型垂荡板可以有效改善浮式基础的附加质量，改善其运动性能，从而提高风机的发电效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是本发明实施例提供的一种双船体型浮式风机基础装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种双船体型浮式风机基础装置的上部连接结构的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种双船体型浮式风机基础装置的侧视图；

图4是本发明实施例提供的一种双船体型浮式风机基础装置的俯视图；

图5是本发明实施例提供的一种双船体型浮式风机基础装置的正视图。

附图中各标记表示如下：

1、风机；11、塔筒；2、单点设备；3、系泊系统；4、主船体；41、单一船体；5、导流板；6、上部连接结构；61、四棱锥形桁架；62、三角形桁架；63、支撑杆；64、连接立柱；641、圆台部；642、圆柱部；65、第一稳定杆；66、第二稳定杆；7、船体横撑；8、电缆；9、箱型垂荡板；91、连接杆。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

由于传统浮式风机基础无法跟随风向变化而调整风机姿态，而导致的风机有效发电时间短，发电效率低，本发明通过设置双船体型浮式风机基础装置，利用两干个相同形状且并排设置的单一船体，可以有效提升浮式基础的运动性能，并基于单点设备和双船体型浮式基础，可以使浮式基础具有风向标效应，从而使风机始终正对于来风方向，有效提高风机的发电时间，同时通过在船底设置导流板，可以提高浮式基础随海洋环境变化而调整其姿态的效率，从而有效提高风机的发电效率。

下面通过实施例对本发明的方案进行详细说明。

实施例

如图1和图2所示，本发明提供了一种双船体型浮式风机基础装置，除了包括传统浮式风机所包含的风机1，以及浮式风机基础应用的系泊系统3外，还包括主船体4，其中，系泊系统3包括单点设备2和若干个系泊缆。主船体4包括两个相同形状且并排设置的单一船体41，在每个单一船体41的船底均设置一个导流板5，导流板5沿单一船体41的船艏至船尾走向布置。风机1于两个单一船体41的中部架设在主船体4的上方，单点设备2于两个单一船体41的中部架设在主船体4船艏的前上方，且单点设备2与系泊缆连接。其中，导流板5为布置于单一船体41中间底部的矩形板，其靠近单一船体41船艏的一端为圆形倒角结构。

本发明采用单点设备2和船型浮式基础，可以使浮式基础具有风向标效应，从而使风机1始终正对于来风方向，有效提高风机的发电时间；同时通过在船底设置导流板5，可以提高浮式基础随海洋环境变化而调整其姿态的效率，从而有效提高风机的发电效率。此外，本发明采用双船体，可以在保证造价一定的同时增大浮式基础的宽度，从而提高浮式基础的回复力矩，有效提升浮式基础的运动性能，提高风机的发电效率。

进一步地，两个单一船体41之间设有横向设置的船体横撑7，船体横撑7的横截面为圆形。船体横撑7的一端固接在其中一个单一船体41的内侧船面上，且船体横撑7的另一端水平固接在另一个单一船体41的内侧船面上。其中，船体横撑7沿单一船体41的长度方向并排设有若干个。通过该结构的设置，以稳定连接两个单一船体41，来提高两个单一船体41之间并排的稳定性，从而提高整个主船体4的稳定性。

优选的，结合图3所示，单一船体41为长型结构，且单一船体41的船身呈流线型。在单一船体41的内部分隔有若干个第一水密舱室。通过该结构的设置，以确保单一船体41在任何环境下均能具有足够的浮力和稳定性。

进一步地，在主船体4的上方设有上部连接结构6，上部连接结构6包括四棱锥形桁架61和三角形桁架62。四棱锥形桁架61水平架设在两个单一船体41之间，且四棱锥形桁架61的顶点朝上，使风机1安装在四棱锥形桁架61的顶点处。三角形桁架62是由四棱锥形桁架61，从其底面向主船体4的船艏方向水平延伸出构成的，且三角形桁架62具有于主船体4的船艏前方，布置于两个单一船体41间的中心轴线上的前端点，使单点设备安装在三角形桁架62的前端点上。其中，单点设备2为圆柱体结构，系泊系统3包括与单点设备2相连接的若干根系泊缆，且若干根系泊缆以相同间隔角度向外分布，优选的，若干根系泊缆以相同间隔90度的方向向外分布(参考图4)。在单点设备2上还外接有电缆8，且电缆8沿着上部连接结构6与风机1相联通。通过上部连接结构6的设置，将风机1、单点设备2以及系泊系统3整合在主船体4上，以在确保双船体型浮式风机基础的稳定性前提下，使浮式基础具有风向标效应，有效提高风机的发电效率。

优选的，四棱锥形桁架61和三角形桁架62均为若干个圆柱形杆件相焊接形成。

进一步地，单一船体41与四棱锥形桁架61之间设有竖直的支撑杆63。支撑杆63的一端固定在单一船体41的甲板上，且支撑杆63的另一端固定在四棱锥形桁架61的底面架臂上。两个单一船体41上均设有支撑杆63连接四棱锥形桁架61，且每个单一船体41上沿单一船体41的长度方向分布有若干个支撑杆63。通过该结构的设置，一方面便于风机1和单点设备2的集成式安装，另一方面进一步稳定四棱锥形桁架61和两个单一船体41之间的连接结构。

进一步地，上部连接结构6还包括竖直固定在四棱锥形桁架61顶点处的连接立柱64。连接立柱64包括自上至下一体的圆台部641和圆柱部642(参考图5)。四棱锥形桁架61顶点处的架臂端部均固接在圆柱部642的柱外壁上，使圆台部642的顶部供风机1安装(风机1包括塔筒11和机舱，塔筒11安装在圆台部642的顶端)。通过该结构的设置，配合四棱锥形桁架61的结构，使该结构具有较强的承载和承压性能，以便于本发明的双船体型浮式风机基础装置能够随海洋环境变化而稳定的调整其姿态。

进一步地，四棱锥形桁架61内设有斜向设置于连接立柱64和单一船体41之间的第一稳定杆65。第一稳定杆65的一端固接在圆柱部642的柱外壁上，且第一稳定杆65的另一端固接在单一船体41的顶船面的内侧边上。两个单一船体41上均设有第一稳定杆65连接上述的连接立柱64，且每个单一船体41上沿单一船体41的长度方向分布有若干个第一稳定杆65；

三角形桁架62内设有斜向设置于单点设备2和单一船体41之间的第二稳定杆66。第二稳定杆66的一端固接在单点设备2上，且第二稳定杆66的另一端与单一船体41的船艏相连接。两个单一船体41上均设有第二稳定杆66连接上述的单点设备2。

通过上述结构的设置，进一步加强风机1和单点设备2与单一船体41之间的连接结构，使本发明的双船体型浮式风机基础装置结构紧凑，稳定性更强。

进一步地，在主船体4的下方设有箱型垂荡板9，且箱型垂荡板9的横截面为矩形。箱型垂荡板9呈水平设置在两个单一船体41之间。在箱型垂荡板9和单一船体41之间设有竖直的连接杆91。连接杆91的一端固接在箱型垂荡板9顶板面上，且连接杆91的另一端穿过导流板5并与单一船体41的底部连接。两个单一船体41上均设有连接杆91连接箱型垂荡板9，且每个单一船体41上沿船长方向分布有若干个连接杆91。通过该结构的设置，采用可压载的箱型垂荡板9，可以有效降低浮式基础重心，提高其稳性，同时箱型垂荡板9可以有效增加浮式基础的附加质量，改善其运动性能，从而提高风机的发电效率。其中，箱型垂荡板9的内部分隔有若干个第二水密舱室，以确保主船体4在任何环境下均能具有足够的浮力和稳定性。

优选的，本发明的双船体型浮式风机基础装置所有构件材质均为钢制材料。

本发明的双船体型浮式风机基础装置具有如下优点：

1、本发明采用单点设备2和船型浮式基础，可以使浮式基础具有风向标效应，从而使风机1始终正对于来风方向，有效提高风机1的发电时间；同时通过在船底设置导流板5，可以提高浮式基础随海洋环境变化而调整其姿态的效率，从而有效提高风机的发电效率；

2、本发明采用双船体，可以在保证造价一定的同时增大浮式基础的宽度，从而提高浮式基础的回复力矩，有效提升浮式基础的运动性能，提高风机1的发电效率。

3、本发明采用可压载的箱型垂荡板9，可以有效降低浮式基础重心，提高其稳性，同时箱型垂荡板9可以有效增加浮式基础的附加质量，改善其运动性能，从而提高风机的发电效率。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种双船体型浮式风机基础装置，包括风机和系泊系统，所述系泊系统包括单点设备和若干个系泊缆，其特征在于：所述双船体型浮式风机基础装置还包括主船体，所述主船体包括两个相同形状且并排设置的单一船体，在每个所述单一船体的船底均设置一个导流板，所述导流板沿所述单一船体的船艏至船尾走向布置，所述风机于两个所述单一船体的中部架设在所述主船体的上方，所述单点设备于两个所述单一船体的中部架设在所述主船体船艏的前上方，且所述单点设备与所述系泊缆连接。

2.根据权利要求1所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：所述单一船体为长型结构，且所述单一船体的船身呈流线型，在所述单一船体的内部分隔有若干个第一水密舱室。

3.根据权利要求1所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：两个所述单一船体之间设有横向设置的船体横撑，所述船体横撑的一端固接在其中一个单一船体的内侧船面上，所述船体横撑的另一端水平固接在另一个单一船体的内侧船面上，其中，所述船体横撑沿所述单一船体的长度方向并排设有若干个。

4.根据权利要求1所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：所述导流板靠近所述单一船体船艏的一端为圆形倒角结构。

5.根据权利要求1所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：所述主船体的下方设有箱型垂荡板，所述箱型垂荡板呈水平设置在两个所述单一船体之间，在所述箱型垂荡板和所述单一船体之间设有竖直的连接杆，所述连接杆的一端固接在所述箱型垂荡板顶板面上，所述连接杆的另一端穿过所述导流板并与所述单一船体的底部连接，两个所述单一船体上均设有连接杆连接所述箱型垂荡板，且每个所述单一船体上沿船长方向分布有若干个连接杆，其中，所述箱型垂荡板的内部分隔有若干个第二水密舱室。

6.根据权利要求1所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：若干根所述系泊缆以相同间隔角度向外分布，所述单点设备上外接有电缆，且所述电缆与所述风机相联通。

7.根据权利要求1所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：所述主船体的上方设有上部连接结构，所述上部连接结构包括四棱锥形桁架和三角形桁架，所述四棱锥形桁架水平架设在两个所述单一船体之间，且所述四棱锥形桁架的顶点朝上，所述风机安装在所述四棱锥形桁架的顶点处，所述三角形桁架是由所述四棱锥形桁架，从其底面向所述主船体的船艏方向水平延伸出构成的，且所述三角形桁架具有于所述主船体的船艏前方并布置于两个所述单一船体间的中心轴线上的前端点，所述单点设备安装在所述三角形桁架的前端点上；其中，所述单点设备为圆柱体结构，所述四棱锥形桁架和三角形桁架均为若干个圆柱形杆件相焊接形成。

8.根据权利要求7所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：所述单一船体与所述四棱锥形桁架之间设有竖直的支撑杆，所述支撑杆的一端固定在所述单一船体的甲板上，所述支撑杆的另一端固定在所述四棱锥形桁架的底面架臂上，两个所述单一船体上均设有支撑杆连接所述四棱锥形桁架，且每个所述单一船体上沿单一船体的长度方向分布有若干个所述支撑杆。

9.根据权利要求7或8所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：所述上部连接结构还包括竖直固定在四棱锥形桁架顶点处的连接立柱，所述连接立柱包括自上至下一体的圆台部和圆柱部，所述四棱锥形桁架顶点处的架臂端部均固接在所述圆柱部的柱外壁上，所述圆台部的顶部供风机安装。

10.根据权利要求9所述的一种双船体型浮式风机基础装置，其特征在于：所述四棱锥形桁架内设有斜向设置于所述连接立柱和所述单一船体之间的第一稳定杆，所述第一稳定杆的一端固接在所述圆柱部的柱外壁上，所述第一稳定杆的另一端固接在所述单一船体的顶船面的内侧边上，两个所述单一船体上均设有第一稳定杆连接所述连接立柱，且每个所述单一船体上沿单一船体的长度方向分布有若干个第一稳定杆；

所述三角形桁架内设有斜向设置于所述单点设备和所述单一船体之间的第二稳定杆，所述第二稳定杆的一端固接在单点设备上，所述第二稳定杆的另一端与所述单一船体的船艏相连接，两个所述单一船体上均设有第二稳定杆连接所述单点设备。

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