CN115864288B - 动态缆组件及动态缆系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动态缆组件及动态缆系统。该动态缆组件包括：动态缆；至少两个配重单元；至少两个浮力单元，浮力单元和配重单元间隔设置在动态缆上；警示提醒单元，警示提醒单元的一端被构造为能够漂浮在水面上，警示提醒单元的另一端与浮力单元连接，警示提醒单元包括警示提醒模块和感应模块，当感应模块在其感应区域范围内感应到船舶时，感应模块能够发出控制信号，以使警示提醒模块发出警报。本发明的技术方案的动态缆组件能够解决现有动态缆在波浪和洋流的作用下发生大范围的漂移，当船舶行驶到动态缆附近时，船上人员无法看清动态缆的位置，船舶可能会与动态缆发生剐蹭，导致动态缆发生破损的问题。

Description

动态缆组件及动态缆系统

技术领域

本发明涉及海上风力发电技术领域，具体而言，涉及一种动态缆组件及动态缆系统。

背景技术

目前，海上风电逐步由浅水向深远海发展，采用漂浮式风机成为获取优质风资源和降低施工成本的有效途径。我国海域近岸水深变化小，水深普遍不超过60m，浮式风机所处海域风资源丰富，但环境通常较为恶劣，在风、浪、流的联合作用下，风机平台会发生非常大的偏移。

现有的动态缆线型主要通过浮力块或配重块将缆体压成“S”或“W”线型，该线型可以满足浮式平台大范围偏移，同时缓解海缆本体上的轴向拉力，保障最小弯曲半径。然而，由于浅水区海况较为恶劣，动态缆经常会在波浪和洋流的作用下发生大范围的漂移，且近岸浅水区船舶活动较为频繁，动态缆在水下，船上人员难以看清动态缆的位置，尤其在夜间，视线极差，当船舶行驶到动态缆附近时，可能会与动态缆发生剐蹭，导致动态缆发生破损。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种动态缆组件及动态缆系统，能够解决现有动态缆在波浪和洋流的作用下发生大范围的漂移，当船舶行驶到动态缆附近时，船上人员无法看清动态缆的位置，船舶可能会与动态缆发生剐蹭，导致动态缆发生破损的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种动态缆组件，包括：动态缆；至少两个配重单元；至少两个浮力单元，浮力单元和配重单元间隔设置在动态缆上；警示提醒单元，警示提醒单元的一端被构造为能够漂浮在水面上，警示提醒单元的另一端与浮力单元连接，警示提醒单元包括警示提醒模块和感应模块，当感应模块在其感应区域范围内感应到船舶时，感应模块能够发出控制信号，以使警示提醒模块发出警报。

进一步地，警示提醒单元还包括安装主体，安装主体被构造为能够漂浮在水面上，安装主体具有密闭的安装腔，感应模块安装在安装腔内，警示提醒模块包括警示灯，警示灯安装在安装主体上，当安装主体漂浮在水面上时，警示灯位于水面上方。

进一步地，警示提醒单元还包括第一连接结构，安装主体包括依次连接的第一安装部和第二安装部，当安装主体漂浮在水面上时，第一安装部的第一端位于水面上方，第二安装部位于水面下方，警示灯安装在第一安装部上，第二安装部远离第一安装部的一端通过第一连接结构与浮力单元连接。

进一步地，动态缆组件还包括光伏单元，光伏单元能够给警示提醒单元供电，光伏单元包括光伏板，光伏板安装在第一安装部的第一端。

进一步地，警示提醒单元还包括转动部，转动部安装在第二安装部的底面上，转动部可相对于第二安装部转动，第一连接结构的一端与转动部固定连接，第一连接结构的另一端与浮力单元固定连接，当第一连接结构发生转动时，转动部能够随第一连接结构转动。

进一步地，配重单元与浮力单元共同限定动态缆的线型，动态缆的线型包括一个第一波谷段、多个波峰段以及至少一个第二波谷段，多个波峰段中的一个与第一波谷段连接，且相邻两个波峰段之间设置有一个第二波谷段，至少一个波峰段上连接有一个警示提醒单元。

进一步地，浮力单元包括多个浮力块，多个浮力块间隔设置在动态缆上，相邻两个浮力块之间的间距相同，位于中部的浮力块上设置有第二连接结构，第一连接结构远离警示提醒单元的一端与第二连接结构连接。

进一步地，第一连接结构包括弹性段，弹性段能够适应动态缆的位移变化。

进一步地，第一安装部呈圆柱状，第二安装部呈倒锥状，第一安装部的中心轴线与第二安装部的中心轴线共线。

根据本发明的另一方面，提供了一种动态缆系统，包括：浮式风机；弯曲加强件；上述的动态缆组件，动态缆的一端通过弯曲加强件与浮式风机连接。

应用本发明的技术方案，设置有配重单元、浮力单元以及警示提醒单元，配重单元和浮力单元固定安装在动态缆上，浮力单元对动态缆施加向上的拉力，配重单元对动态缆施加向下的压力，通过浮力单元和配重单元的配合，能够将动态缆设置成含有多个“驼峰”的线型，以满足一定水深距离偏移量的要求，且当浮式风机偏移时，“驼峰”结构的变形可以缓解动态缆本体上的轴向拉力，保障最小弯曲半径。另外，警示提醒单元中的感应模块能够在一定区域范围内感应到船舶，当船舶驶入感应区域范围内时，感应模块能够感应到船舶的存在，此时，感应模块发出控制信号，警示提醒模块在接收到信号后，发出警报，提醒船舶上的工作人员船舶与动态缆距离较近，工作人员在接到提醒后，使船舶驶离动态缆，避免船舶与动态缆发生剐蹭或者碰撞使动态缆发生损坏，进而能够保证动态缆的工作稳定性，延长动态缆的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的实施例的动态缆系统的整体结构示意图；

图2示出了本发明的实施例的动态缆组件的部分结构示意图；

图3示出了本发明的实施例的配重块的结构示意图；

图4示出了图3中配重块的左视图；

图5示出了本发明的实施例的浮力块的结构示意图；

图6示出了图5中浮力块的左视图；

图7示出了本发明的实施例的弯曲加强件的结构示意图；以及

图8示出了图7中的弯曲加强件的左视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、动态缆；11、第一波谷段；12、波峰段；13、第二波谷段；20、配重单元；21、配重块；30、浮力单元；31、浮力块；311、第二连接结构；40、警示提醒单元；41、安装主体；411、第一安装部；412、第二安装部；42、警示灯；43、第一连接结构；44、转动部；50、光伏板；60、浮式风机；70、弯曲加强件；80、海平面；90、海床；100、绑扎带。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了保证浅水域浮式风电系统能够不间断的发电，动态缆必须具有高度的完整性，动态缆的结构需要保证完好。然而在海况较为恶劣时，动态缆会在波浪和洋流的作用下发生大范围的漂移，动态缆发生大范围漂移后，一方面，动态缆在水中容易被牵拉拉断，另一方面，动态缆容易与往来的船舶发生剐蹭或碰撞而导致失效。

结合参见图1至图8所示，本发明提供了一种动态缆组件，该动态缆组件包括：动态缆10；至少两个配重单元20；至少两个浮力单元30，浮力单元30和配重单元20间隔设置在动态缆10上；警示提醒单元40，警示提醒单元40的一端被构造为能够漂浮在水面上，警示提醒单元40的另一端与浮力单元30连接，警示提醒单元40包括警示提醒模块和感应模块，当感应模块在其感应区域范围内感应到船舶时，感应模块能够发出控制信号，以使警示提醒模块发出警报。

在实际应用时，动态缆10的一端连接至浮式风机60，动态缆10位于海平面80以下，警示提醒单元40漂浮在海平面80上。在本实施例中，配重单元20和浮力单元30均固定安装在动态缆10上，浮力单元30的密度小于海水的密度，浮力单元30对动态缆10施加向上的拉力，配重单元20对动态缆10施加向下的压力，通过浮力单元30和配重单元20的配合，能够将动态缆10设置成含有多个“驼峰”的线型，这种“驼峰”结构能够满足一定水深距离偏移量的要求，当浮式风机60偏移时，“驼峰”结构的变形可以缓解动态缆10本体上的轴向拉力，保障最小弯曲半径。另外，警示提醒单元40的一端与浮力单元30连接，警示提醒单元40的另一端漂浮在水面上，警示提醒单元40中的感应模块能够在一定区域范围内感应到船舶，感应区域范围的设定可根据实际需要进行设置，当船舶驶入感应区域范围内时，感应模块能够感应到船舶的存在，此时，感应模块发出相应的控制信号，警示提醒模块在接收到信号后，发出警报，提醒船舶上的工作人员船舶与动态缆10距离较近，工作人员在接到提醒后，使船舶向远离动态缆10的方向行驶，避免船舶与动态缆10发生剐蹭或者碰撞使动态缆10发生损坏，进而能够保证动态缆10的工作稳定性，延长动态缆10的使用寿命。

需要说明的是，在本发明的一个实施例中，警报可以通过发出声音或者发光进行警报，也可以同时发出声音和光进行警报，并且当警示提醒单元40处于异常状态时，如遭受到冲击或温度异常时，警示提醒模块发出警报，提醒维护人员及时查看警示提醒单元40。

在本发明的一个实施例中，警示提醒单元40还包括小型蓄电池和定位器，小型蓄电池能够为警示提醒模块和感应模块提供电能，这样能够保证在雨雾天气也可以正常使用，而定位器拥有全球定位功能，若连接处断裂，警示提醒单元40丢失，可通过定位系统找回。另外，警示提醒单元40还可搭载不同数据采集仪，采集所处水域的水温、水质以及气象数据。

结合参见图1和图2所示，本发明的一个实施例中，警示提醒单元40还包括安装主体41，安装主体41被构造为能够漂浮在水面上，安装主体41具有密闭的安装腔，感应模块安装在安装腔内，警示提醒模块包括警示灯42，警示灯42安装在安装主体41上，当安装主体41漂浮在水面上时，警示灯42位于水面上方。

在本实施例中，警示提醒模块包括警示灯42，警示灯42露出水面，当感应模块感应到船舶的存在时，此时，船舶距离动态缆10的距离过近，感应模块发出相应的控制信号，警示提醒模块在接收到信号后，使警示灯42亮起，能够提醒船舶上的工作人员，工作人员在接到提醒后，将船舶驶离动态缆10，从而能够避免船舶与动态缆10发生剐蹭或者碰撞，使动态缆10发生损坏，进而能够保证动态缆10的工作稳定性和使用寿命。

在本发明的一个实施例中，警示提醒单元40还包括自动感光单元，在光线较暗时，自动感光单元能够使警示灯42自动亮起。

具体地，在本发明的一个实施例中，感应模块可以为雷达，感应模块还包括无线通信单元，当雷达感应到有船舶靠近时，通过无线通信单元给警示提醒模块传递信号，警示灯42亮起，以对船舶进行警告，特别是在夜间视线较差的情况下，警示灯42发光可以有效警示船舶。另外，警示灯42的设置位置和数量可以根据实际应用情况进行相应的调整。

在本发明的一个实施例中，安装主体41可以采用玻璃微珠或发泡材料等。

结合参见图1和图2所示，本发明的一个实施例中，警示提醒单元40还包括第一连接结构43，安装主体41包括依次连接的第一安装部411和第二安装部412，当安装主体41漂浮在水面上时，第一安装部411的第一端位于水面上方，第二安装部412位于水面下方，警示灯42安装在第一安装部411上，第二安装部412远离第一安装部411的一端通过第一连接结构43与浮力单元30连接。第一连接结构43包括弹性段，弹性段能够适应动态缆10的位移变化。

在本实施例中，第二安装部412通过第一连接结构43与浮力单元30连接，第一连接结构43包括弹性段，当动态缆10在波浪、洋流或者风力的作用下发生偏移或者下沉时，弹性段能够在动态缆10和警示提醒单元40之间起到缓冲作用，弹性段能够发生一定的形变以适应动态缆10的位移变化，从而保证动态缆组件整体结构的稳定性。

在本发明的一个实施例中，第一连接结构43为具有弹性的缆绳，且缆绳的长度具有余量，当动态缆10下沉时，能够保证警示提醒单元40不会被动态缆10拖入水中。

结合参见图1和图2所示，本发明的一个实施例中，动态缆组件还包括光伏单元，光伏单元能够给警示提醒单元40供电，光伏单元包括光伏板50，光伏板50安装在第一安装部411的第一端。

在本实施例中，第一安装部411的第一端指的是第一安装部411露出水面的一端，当警示提醒单元40漂浮在海面上时，光伏板50可以直接受到阳光直射，为警示提醒单元40提供电力，无需额外设置电源，从而能够提高动态缆组件的适用性。

结合参见图1和图2所示，本发明的一个实施例中，警示提醒单元40还包括转动部44，转动部44安装在第二安装部412的底面上，转动部44可相对于第二安装部412转动，第一连接结构43的一端与转动部44固定连接，第一连接结构43的另一端与浮力单元30固定连接，当第一连接结构43发生转动时，转动部44能够随第一连接结构43转动。

在本实施例中，第一连接结构43的一端与转动部44固定连接，当动态缆10在波浪、洋流或者风力的作用下发生偏移使第一连接结构43发生一定角度的转动时，转动部44能够随着第一连接结构43转动，从而能够避免第一连接结构43过度扭转发生损坏。

结合参见图1至图6所示，本发明的一个实施例中，配重单元20与浮力单元30共同限定动态缆10的线型，动态缆10的线型包括一个第一波谷段11、多个波峰段12以及至少一个第二波谷段13，多个波峰段12中的一个与第一波谷段11连接，且相邻两个波峰段12之间设置有一个第二波谷段13，至少一个波峰段12上连接有一个警示提醒单元40。浮力单元30包括多个浮力块31，多个浮力块31间隔设置在动态缆10上，相邻两个浮力块31之间的间距相同，位于中部的浮力块31上设置有第二连接结构311，第一连接结构43远离警示提醒单元40的一端与第二连接结构311连接。

在本实施例中，第一波谷段11的一端与浮式风机60连接，第一波谷段11的另一端与波峰段12相连接，“驼峰”结构由相邻两个波峰段12和位于相邻两个波峰段12之间的第二波谷段13构成。其中，配重单元20和浮力单元30沿着动态缆10的长度延伸方向间隔排布，配重单元20包括多个配重块21，浮力单元30包括多个浮力块31，浮力块31和配重块21的大小、数量、相邻两个浮力块31之间的间距以及相邻两个配重块21之间的间距，需要计算分析进行确定，以保证将浮力块31和配重块21安装在动态缆10上，能够构造形成“驼峰”结构，以满足浮式风机60的大范围偏移，同时能够缓解动态缆10本体上的轴向拉力，保障最小弯曲半径。

需要说明的是，在实际应用过程中，波峰段12、第二波谷段13的数量以及警示提醒单元40的数量均可根据实际需要进行调节，且通过对“驼峰”结构的适应性调整，能够满足2倍以上水深距离偏移量的要求。

在本发明的一个实施例中，第二连接结构311可相对于浮力块31转动，第一连接结构43远离警示提醒单元40的一端与第二连接结构311固定连接，当第一连接结构43发生转动时，第二连接结构311能够随第一连接结构43转动，这样能够防止第一连接结构43过度扭转发生损坏。另外，浮力块31的外周通过防磨耐腐蚀绑扎带100将其绑紧，这样能够防止其发生滑移。

在浅水域内，贝壳、海藻等海洋生物较多，常常会附着在动态缆10上，导致动态缆10线型被压垮，动态缆10重量加大，有与海床90剐蹭的风险。在本发明的一个实施例中，在浮力块31的外层涂有环保型防海生物附着涂层，涂层在浮力块31表面均匀分布，涂层厚度可以为3mm，涂层厚度可根据实际情况进行调整，通过上述设置能够降低海洋生物的附着能力，减少动态缆10与海床90剐蹭的风险，从而提高动态缆10的使用寿命。

需要说明的是，在实际应用过程中，浮力块31的数量和位置可根据实际需要进行调节。

结合参见图1和图2所示，本发明的一个实施例中，第一安装部411呈圆柱状，第二安装部412呈倒锥状，第一安装部411的中心轴线与第二安装部412的中心轴线共线。

在本实施例中，第二安装部412呈倒锥状，且第二安装部412全部位于水面以下，锥形结构能够具有不易倾翻的优点，通过上述设置，能够保证警示提醒单元40的结构稳定性。

需要说明的是，在实际应用过程中，第一安装部411和第二安装部412的形状和尺寸可进行相应的调整。

根据本发明的另一方面，提供了一种动态缆系统，包括：浮式风机60；弯曲加强件70；上述的动态缆组件，动态缆10的一端通过弯曲加强件70与浮式风机60连接。

在本实施例中，动态缆10的一端通过弯曲加强件70与浮式风机60连接，动态缆10作为传输电路中重要的组成部分，常常会遭遇各种动态载荷，包括浮式风机60的运动和海洋中多变工况。在动态缆10中，最容易失效的位置为动态缆10与浮式风机60的连接处，因此在连接处设置弯曲加强件70，能够限制动态缆10的弯曲半径，避免其过度弯曲产生应力集中，导致动态缆10本身受损，功能单元失效，另外，弯曲加强件70的设置还可以增加动态缆10的抗疲劳性能，提高动态缆10的使用寿命，节约后续维护的成本。

需要说明的是，浮式风机60的位置、大小以及与动态缆10的连接位置可根据实际情况进行调节。

具体地，在本发明的一个实施例中，弯曲加强件70由金属嵌件和聚氨酯材料构成，其长度的设置可根据水动力分析来确定，从而进行有效弯曲保护。

动态缆系统中的动态缆组件具有上述动态缆组件的全部优点，此处不再赘述。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：设置有配重单元、浮力单元以及警示提醒单元，配重单元和浮力单元固定安装在动态缆上，浮力单元对动态缆施加向上的拉力，配重单元对动态缆施加向下的压力，通过浮力单元和配重单元的配合，能够将动态缆设置成含有多个“驼峰”的线型，以满足一定水深距离偏移量的要求，且当浮式风机偏移时，“驼峰”结构的变形可以缓解动态缆本体上的轴向拉力，保障最小弯曲半径。另外，警示提醒单元中的感应模块能够在一定区域范围内感应到船舶，当船舶驶入感应区域范围内时，感应模块能够感应到船舶的存在，此时，感应模块发出控制信号，警示提醒模块在接收到信号后，发出警报，提醒船舶上的工作人员船舶与动态缆距离较近，工作人员在接到提醒后，使船舶驶离动态缆，避免船舶与动态缆发生剐蹭或者碰撞使动态缆发生损坏，进而能够保证动态缆的工作稳定性，延长动态缆的使用寿命。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种动态缆组件，其特征在于，包括：

动态缆(10)；

至少两个配重单元(20)；

至少两个浮力单元(30)，所述浮力单元(30)和所述配重单元(20)间隔设置在所述动态缆(10)上；

警示提醒单元(40)，所述警示提醒单元(40)的一端被构造为能够漂浮在水面上，所述警示提醒单元(40)的另一端与所述浮力单元(30)连接，所述警示提醒单元(40)包括警示提醒模块和感应模块，当所述感应模块在其感应区域范围内感应到船舶时，所述感应模块能够发出控制信号，以使所述警示提醒模块发出警报；

所述警示提醒单元(40)还包括安装主体(41)，所述安装主体(41)被构造为能够漂浮在水面上，所述安装主体(41)具有密闭的安装腔，所述感应模块安装在所述安装腔内，所述警示提醒模块包括警示灯(42)，所述警示灯(42)安装在所述安装主体(41)上，当所述安装主体(41)漂浮在所述水面上时，所述警示灯(42)位于所述水面上方；

所述警示提醒单元(40)还包括第一连接结构(43)，所述安装主体(41)包括依次连接的第一安装部(411)和第二安装部(412)，当所述安装主体(41)漂浮在所述水面上时，所述第一安装部(411)的第一端位于所述水面上方，所述第二安装部(412)位于所述水面下方，所述警示灯(42)安装在所述第一安装部(411)上，所述第二安装部(412)远离所述第一安装部(411)的一端通过所述第一连接结构(43)与所述浮力单元(30)连接。

2.根据权利要求1所述的动态缆组件，其特征在于，所述动态缆组件还包括光伏单元，所述光伏单元能够给所述警示提醒单元(40)供电，所述光伏单元包括光伏板(50)，所述光伏板(50)安装在所述第一安装部(411)的第一端。

3.根据权利要求1所述的动态缆组件，其特征在于，所述警示提醒单元(40)还包括转动部(44)，所述转动部(44)安装在所述第二安装部(412)的底面上，所述转动部(44)可相对于所述第二安装部(412)转动，所述第一连接结构(43)的一端与所述转动部(44)固定连接，所述第一连接结构(43)的另一端与所述浮力单元(30)固定连接，当所述第一连接结构(43)发生转动时，所述转动部(44)能够随所述第一连接结构(43)转动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的动态缆组件，其特征在于，所述配重单元(20)与所述浮力单元(30)共同限定所述动态缆(10)的线型，所述动态缆(10)的线型包括一个第一波谷段(11)、多个波峰段(12)以及至少一个第二波谷段(13)，多个所述波峰段(12)中的一个与所述第一波谷段(11)连接，且相邻两个所述波峰段(12)之间设置有一个所述第二波谷段(13)，至少一个所述波峰段(12)上连接有一个所述警示提醒单元(40)。

5.根据权利要求4所述的动态缆组件，其特征在于，所述浮力单元(30)包括多个浮力块(31)，多个所述浮力块(31)间隔设置在所述动态缆(10)上，相邻两个所述浮力块(31)之间的间距相同，位于中部的所述浮力块(31)上设置有第二连接结构(311)，所述第一连接结构(43)远离所述警示提醒单元(40)的一端与所述第二连接结构(311)连接。

6.根据权利要求1所述的动态缆组件，其特征在于，所述第一连接结构(43)包括弹性段，所述弹性段能够适应所述动态缆(10)的位移变化。

7.根据权利要求1所述的动态缆组件，其特征在于，所述第一安装部(411)呈圆柱状，所述第二安装部(412)呈倒锥状，所述第一安装部(411)的中心轴线与所述第二安装部(412)的中心轴线共线。

8.一种动态缆系统，其特征在于，包括：

浮式风机(60)；

弯曲加强件(70)；

权利要求1至7中任一项所述的动态缆组件，所述动态缆(10)的一端通过所述弯曲加强件(70)与所述浮式风机(60)连接。