CN115092338A - 一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，包括中心立柱、浮箱机构、撑杆机构以及张力腿机构，浮箱机构包括三组沿中心立柱圆周方向分布的底部浮箱，底部浮箱呈扁平结构，且底部浮箱与中心立柱底部相连接，撑杆机构包括若干个第一撑杆和若干个第二撑杆，相邻底部浮箱之间通过第一撑杆相连接，且底部浮箱与中心立柱之间通过斜向设置的第二撑杆相连接，张力腿机构包括若干个张力筋腱，且张力筋腱连接底部浮箱和海底。本发明通过扁平的底部浮箱，可以在增大风机基础附加质量的同时减少风机基础所受波浪力，通过撑杆机构，可以减少浮式基础的用钢量，以降低成本，通过张力腿机构，可以提高风机基础的稳定性，从而有效提升风机的发电效率。

Description

一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础
技术领域
本发明涉及新能源和海洋工程技术领域，具体涉及一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础。
背景技术
与陆上风资源和浅海风资源开发所需的固定式基础不同，深远海风能资源的开发需要一个浮式风机基础。然而，深远海地区海洋环境恶劣，现有的半潜浮式风机基础运动性能较差且造价较高，导致所发电量无法平价上网，不利于深远海风能资源的开发。因此，为实现深远海风电行业商业化和大规模化运作，急需设计一种运动性能和经济性皆优良的浮式风机基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，以解决现有技术中半潜浮式风机基础运动性能较差且造价较高的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明提供一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，包括：
中心立柱；
浮箱机构，所述浮箱机构包括三组垂直于所述中心立柱的底部浮箱，所述底部浮箱呈扁平结构，且所述底部浮箱的一端与所述中心立柱底部的柱壁相连接，三组所述底部浮箱沿所述中心立柱的圆周方向分布；
撑杆机构，所述撑杆机构包括若干个第一撑杆和若干个第二撑杆，相邻的所述底部浮箱之间通过所述第一撑杆相连接，且所述底部浮箱与所述中心立柱之间通过斜向设置的所述第二撑杆相连接；
张力腿机构，所述张力腿机构包括若干个张力筋腱，所述张力筋腱的一端与所述底部浮箱远离所述中心立柱的端部相连接，且所述张力筋腱的另一端用于连接海底。
进一步地，所述中心立柱包括自上至下依次一体形成的上立柱、过渡立柱以及下立柱，所述底部浮箱的一端与所述下立柱底部的柱壁相连接，且所述第二撑杆的一端固接于所述底部浮箱，另一端固接于所述过渡立柱的柱壁上。
进一步地，所述上立柱和下立柱均为圆柱结构，且所述上立柱的直径大于所述下立柱的直径，所述过渡立柱为圆台结构，且所述过渡立柱底端的直径与所述下立柱的直径一致，所述过渡立柱顶端的直径与所述上立柱的直径一致。
进一步地，所述底部浮箱包括自张力筋腱连接端至中心立柱连接端方向依次一体成型的“T”型浮箱、过渡浮箱以及方形浮箱，所述方形浮箱与所述下立柱底部的柱壁相连接，且所述第二撑杆的底部浮箱连接端固接于所述过渡浮箱上。
进一步地，所述第一撑杆和第二撑杆均为圆杆结构，相邻的所述底部浮箱之间，所述第一撑杆的一端固接于其中一个底部浮箱的过渡浮箱上，且所述第一撑杆的另一端固接于另一个底部浮箱的过渡浮箱上。
进一步地，所述“T”型浮箱包括横向部和纵向部，所述纵向部垂直于所述横向部的中部设置，所述方形浮箱为长条形结构，且所述纵向部的横截面面积大于所述方形浮箱的横截面面积，所述过渡浮箱为棱台结构，且所述过渡浮箱的“T”型浮箱连接端的端面面积与所述纵向部的横截面面积一致，所述过渡浮箱的方形浮箱连接端的端面面积与所述方形浮箱的横截面面积一致。
进一步地，所述底部浮箱的两侧分别设置一根张力筋腱，在所述横向部的两端分别固接有卡桩器，所述卡桩器与所述张力筋腱的顶端相连接，且所述底部浮箱两侧的张力筋腱呈平行设置。
进一步地，三组所述底部浮箱沿所述中心立柱的圆周方向以120度的间隔角度依次布置。
本发明由于采取以上技术方案，其具备以下有益效果：
1、本发明通过采用扁平的底部浮箱，可以在增大风机基础附加质量的同时减少风机基础所受波浪力，从而有效提高风机基础的稳定性和安全性；
2、本发明通过采用撑杆机构，可以减少浮式基础的用钢量，从而有效降低风机基础的总体造价；
3、本发明通过采用张力腿机构，可以提高风机基础的稳定性，从而有效提升风机的发电效率。
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漂浮式风机基础的安装结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种漂浮式风机基础的整体结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种漂浮式风机基础的俯视图。
附图中各标记表示如下：
1、中心立柱；11、上立柱；12、过渡立柱；13、下立柱；2、浮箱机构； 21、底部浮箱；211、“T”型浮箱；2111、横向部；2112、纵向部；212、过渡浮箱；213、方形浮箱；3、撑杆机构；31、第一撑杆；32、第二撑杆；4、张力腿机构；41、张力筋腱；42、卡桩器；5、风机；51、塔筒。
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。
由于现有半潜浮式风机基础存在运动性能较差且造价较高的问题。本发明提供一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，通过在中心立柱的基础上，分别设置浮箱机构、撑杆机构以及张力腿机构，由三组沿中心立柱圆周方向分布的扁平底部浮箱，可以在增大风机基础附加质量的同时减少风机基础所受波浪力，并利用底部浮箱与底部浮箱之间，以及底部浮箱与中心立柱之间分别通过支撑杆连接，在提高风机基础结构稳定性的同时，可以减少浮式基础的用钢量，从而有效降低风机基础的总体造价，此外结合张力筋腱的设置，提高风机基础的稳定性，并提升风机的发电效率。
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所示，本发明提供一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，包括中心立柱1、浮箱机构2、撑杆机构3以及张力腿机构4，具体设置如下：
结合图2所示，中心立柱1呈竖直设置，其用于风机5的安装。浮箱机构2 包括三组垂直于中心立柱1的底部浮箱21。底部浮箱21呈扁平结构，且底部浮箱21的一端与中心立柱1底部的柱壁相连接。三组底部浮箱21沿中心立柱1 的圆周方向分布，且优选的，三组底部浮箱21沿中心立柱1的圆周方向以120 度的间隔角度依次布置。撑杆机构3包括若干个第一撑杆31和若干个第二撑杆 32。相邻的底部浮箱21之间通过第一撑杆31相连接，且底部浮箱21与中心立柱1之间通过斜向设置的第二撑杆32相连接。张力腿机构4包括若干个张力筋腱41。张力筋腱41的一端与底部浮箱21远离中心立柱1的端部相连接，且张力筋腱41的另一端用于连接海底。
进一步地，中心立柱1包括自上至下依次一体形成的上立柱11、过渡立柱 12以及下立柱13。底部浮箱21的一端与下立柱13底部的柱壁相连接，且第二撑杆31的一端固接于底部浮箱21，另一端固接于过渡立柱12的柱壁上。其中，上立柱11和下立柱13均为圆柱结构，且上立柱11的直径大于下立柱13的直径。过渡立柱12为圆台结构，且过渡立柱12底端的直径与下立柱13的直径一致，过渡立柱12顶端的直径与上立柱11的直径一致。通过该中心立柱1的结构设置，可结合撑杆机构3具有较强的支撑性能，并适应于风机5的安装。
其中，风机5包括塔筒51和机舱，塔筒51竖直设置，并安装在上立柱11 的顶端。
进一步地，底部浮箱21包括自张力筋腱41连接端至中心立柱1连接端方向依次一体成型的“T”型浮箱211、过渡浮箱212以及方形浮箱213。方形浮箱213与下立柱13底部的柱壁相连接，且第二撑杆32的底部浮箱21连接端固接于过渡浮箱212上。其中，第一撑杆31和第二撑杆32均为圆杆结构，相邻的底部浮箱21之间，第一撑杆31的一端固接于其中一个底部浮箱21的过渡浮箱212上，且第一撑杆31的另一端固接于另一个底部浮箱21的过渡浮箱212 上。此时若干个第一撑杆31和若干个第二撑杆32构成的撑杆机构3呈棱锥结构的支撑架，可以减少浮式基础的用钢量，从而有效降低风机基础的总体造价。
如上所述，结合图3所示，“T”型浮箱211呈“T”字形结构，包括横向部2111和纵向部2112。纵向部2112垂直于横向部2111的中部设置。方形浮箱 213为长条形结构，且纵向部2112的横截面面积大于方形浮箱213的横截面面积，即“T”型浮箱211的宽度和高度均大于方形浮箱213的宽度和高度。过渡浮箱212为棱台结构，且过渡浮箱212的“T”型浮箱211连接端的端面面积与纵向部2112的横截面面积一致，过渡浮箱212的方形浮箱213连接端的端面面积与方形浮箱213的横截面面积一致。通过该底部浮箱21的结构设置，可以在增大风机基础附加质量的同时减少风机基础所受波浪力，从而有效提高风机基础的稳定性和安全性。并且利用相邻底部浮箱21的过渡浮箱212之间通过第一撑杆31连接，以及中心立柱1的过渡立柱12和底部浮箱21的过渡浮箱212之间通过第二撑杆32连接，基于其结构的特性，能够提供较好的受力性能，从而提高其支撑性能，确保风机基础的稳定性。
进一步地，底部浮箱21的两侧分别设置一根张力筋腱41。在横向部2111 的两端分别固接有卡桩器42，卡桩器42与张力筋腱41的顶端相连接，且底部浮箱21两侧的张力筋腱41呈平行设置。通过该结构的设置，利用张力筋腱41 连接底部浮箱21和海底，可以提高风机基础的稳定性，从而有效提升风机的发电效率。
本发明的一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，通过在中心立柱1的基础上，分别设置浮箱机构2、撑杆机构3以及张力腿机构4，由三组沿中心立柱 1圆周方向分布的扁平底部浮箱21，可以在增大风机基础附加质量的同时减少风机基础所受波浪力，并利用底部浮箱21与底部浮箱21之间，以及底部浮箱 21与中心立柱1之间分别通过支撑杆连接，在提高风机基础结构稳定性的同时，可以减少浮式基础的用钢量，从而有效降低风机基础的总体造价，此外结合张力筋腱41的设置，提高风机基础的稳定性，并提升风机的发电效率。
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 (8)

1.一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，其特征在于，所述漂浮式风机基础包括：
中心立柱；
浮箱机构，所述浮箱机构包括三组垂直于所述中心立柱的底部浮箱，所述底部浮箱呈扁平结构，且所述底部浮箱的一端与所述中心立柱底部的柱壁相连接，三组所述底部浮箱沿所述中心立柱的圆周方向分布；
撑杆机构，所述撑杆机构包括若干个第一撑杆和若干个第二撑杆，相邻的所述底部浮箱之间通过所述第一撑杆相连接，且所述底部浮箱与所述中心立柱之间通过斜向设置的所述第二撑杆相连接；
张力腿机构，所述张力腿机构包括若干个张力筋腱，所述张力筋腱的一端与所述底部浮箱远离所述中心立柱的端部相连接，且所述张力筋腱的另一端用于连接海底。
2.根据权利要求1所述的一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，其特征在于：所述中心立柱包括自上至下依次一体形成的上立柱、过渡立柱以及下立柱，所述底部浮箱的一端与所述下立柱底部的柱壁相连接，且所述第二撑杆的一端固接于所述底部浮箱，另一端固接于所述过渡立柱的柱壁上。
3.根据权利要求2所述的一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，其特征在于：所述上立柱和下立柱均为圆柱结构，且所述上立柱的直径大于所述下立柱的直径，所述过渡立柱为圆台结构，且所述过渡立柱底端的直径与所述下立柱的直径一致，所述过渡立柱顶端的直径与所述上立柱的直径一致。
4.根据权利要求2所述的一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，其特征在于：所述底部浮箱包括自张力筋腱连接端至中心立柱连接端方向依次一体成型的“T”型浮箱、过渡浮箱以及方形浮箱，所述方形浮箱与所述下立柱底部的柱壁相连接，且所述第二撑杆的底部浮箱连接端固接于所述过渡浮箱上。
5.根据权利要求4所述的一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，其特征在于：所述第一撑杆和第二撑杆均为圆杆结构，相邻的所述底部浮箱之间，所述第一撑杆的一端固接于其中一个底部浮箱的过渡浮箱上，且所述第一撑杆的另一端固接于另一个底部浮箱的过渡浮箱上。
6.根据权利要求4所述的一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，其特征在于：所述“T”型浮箱包括横向部和纵向部，所述纵向部垂直于所述横向部的中部设置，所述方形浮箱为长条形结构，且所述纵向部的横截面面积大于所述方形浮箱的横截面面积，所述过渡浮箱为棱台结构，且所述过渡浮箱的“T”型浮箱连接端的端面面积与所述纵向部的横截面面积一致，所述过渡浮箱的方形浮箱连接端的端面面积与所述方形浮箱的横截面面积一致。
7.根据权利要求6所述的一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，其特征在于：所述底部浮箱的两侧分别设置一根张力筋腱，在所述横向部的两端分别固接有卡桩器，所述卡桩器与所述张力筋腱的顶端相连接，且所述底部浮箱两侧的张力筋腱呈平行设置。
8.根据权利要求1所述的一种采用张力腿系泊的漂浮式风机基础，其特征在于：三组所述底部浮箱沿所述中心立柱的圆周方向以120度的间隔角度依次布置。
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