CN116161175A - 一种共用基础的锚泊系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种共用基础的锚泊系统，包括：吸力锚结构，吸力锚结构设置有若干个，吸力锚结构包括筒裙和吸力锚顶盖，吸力锚顶盖固接在筒裙顶端，吸力锚顶盖顶端固接有阀门，阀门与筒裙连通；漂浮式风机，漂浮式风机设置有若干个，漂浮式风机包括风机叶片、塔筒、支撑组件和裙板，塔筒固接在支撑组件顶端，风机叶片设置有若干个，若干风机叶片均固接在塔筒顶部，裙板设置有若干个，若干裙板均固接在支撑组件底端；系泊线，筒裙外壁连接有若干系泊线，一裙板与一系泊线远离筒裙的一端连接，且相邻漂浮式风机通过系泊线与同一吸力锚结构连接。本发明能够解决目前漂浮式风电场中锚泊基础建设成本高、花费占总成本比例大的问题。

Description

一种共用基础的锚泊系统

技术领域

本发明属海洋工程基础装备技术领域，尤其涉及一种共用基础的锚泊系统。

背景技术

随着全球能源结构去碳化转型，可再生能源发展迅速，海上风电也在世界范围内得到了发展应用。

海上风机主要有固定式和漂浮式两大类，其中固定基础式风机适用于浅海海域，而漂浮式风机适用于深海海域。目前固定基础式风机已经得到了长足的发展。但据世界银行估计，全球70％以上的可开发海上风电位于深海海域，漂浮式风电在深海海域的应用拓宽了海上风电的使用范围，使海上风电向深海远洋扩展。深海海域的风力更稳定、更强劲，可实现更好的经济效益，与此同时漂浮式风机可减少对渔业区、旅游区以及海洋生物的影响。

然而在漂浮式风机的工作过程中，为提高漂浮式风机的安全性及稳定性，需要极为可靠的锚固基础，以此限制漂浮式风机的大幅运动保证整个系统的正常运转。因此在漂浮式风机的建设安装总成本中，锚固基础的花费占比巨大，并成为限制漂浮式风机大范围推广应用的因素之一。目前亟需高效的锚泊系统设计，使得漂浮式风机系统具有较强的经济竞争力。

发明内容

本发明的目的是提供一种共用基础的锚泊系统，解决目前漂浮式风电场中锚泊基础建设成本高、花费占总成本比例大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种共用基础的锚泊系统，包括：

吸力锚结构，所述吸力锚结构设置有若干个，所述吸力锚结构包括筒裙和吸力锚顶盖，所述吸力锚顶盖固接在所述筒裙顶端，所述吸力锚顶盖顶端固接有阀门，所述阀门与所述筒裙连通；

漂浮式风机，所述漂浮式风机设置有若干个，所述漂浮式风机包括风机叶片、塔筒、支撑组件和裙板，所述塔筒固接在所述支撑组件顶端，所述风机叶片设置有若干个，若干所述风机叶片均固接在所述塔筒顶部，所述裙板设置有若干个，若干所述裙板均固接在所述支撑组件底端；

系泊线，所述筒裙外壁连接有若干所述系泊线，一所述裙板与一所述系泊线远离所述筒裙的一端连接，且相邻所述漂浮式风机通过所述系泊线与同一所述吸力锚结构连接。

优选的，所述支撑组件包括竖直支撑杆、水平支撑杆和斜向支撑杆，所述竖直支撑杆设置有若干个，若干所述竖直支撑杆呈多边形分布，若干所述竖直支撑杆底端均固接有所述裙板，相邻所述竖直支撑杆之间设置有若干所述水平支撑杆，所述水平支撑杆两端分别与相邻所述竖直支撑杆固接，相邻所述水平支撑杆之间倾斜设置有若干所述斜向支撑杆，所述斜向支撑杆两端分别与相邻所述水平支撑杆固接。

优选的，所述吸力锚顶盖外侧壁固接有若干锚链夹持装置，所述锚链夹持装置用于夹持所述系泊线。

优选的，所述筒裙外壁固接有若干系泊耳板，所述系泊线的一端与所述系泊耳板连接。

优选的，所述吸力锚顶盖外侧壁固接有若干吊耳。

优选的，所述系泊线为锚链、钢绞线或合成纤维绳。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

1、本发明结构型式简单，制作方便，只需在原有的系泊系统上加以改造，就可大幅提高系泊系统的工作效益。

2、本发明可靠性高，锚链施加多向荷载的水平向分力可相互抵消，因此相较单个锚链的系泊基础，多个锚链的系泊基础受力不会与其产生较大差距。

3、本发明节约成本，通过减少系泊系统中的用锚数量，最大限度的提高了锚的工作效率，从而极大程度地降低了安装成本。

4、本发明环境友好，相较固定式基础，本发明安装完成后也可减少对渔业区、旅游区以及海洋生物的影响。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明一种共用基础的锚泊系统的结构示意图；

图2为现有锚泊系统与本发明共用基础的锚泊系统的对比图；

图3为安装完成后的吸力锚结构的示意图；

图4为安装前的吸力锚结构的示意图。

其中，1、吸力锚结构；11、筒裙；12、吊耳；13、吸力锚顶盖；14、阀门；15、系泊耳板；16、锚链夹持装置；2、系泊线；3、漂浮式风机；31、竖直支撑杆；32、水平支撑杆；33、斜向支撑杆；34、裙板；35、塔筒；36、风机叶片。

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1、3、4，本发明公开了一种共用基础的锚泊系统，包括：

吸力锚结构1，吸力锚结构1通过自重贯入、负压下沉的方式安装，安装就位后的吸力锚主体位于土体泥面以下，吸力锚结构1设置有若干个，吸力锚结构1包括筒裙11和吸力锚顶盖13，吸力锚顶盖13固接在筒裙11顶端，吸力锚顶盖13顶端固接有阀门14，阀门14用于与水泵进行连接，抽出筒裙11内的空气和水，在吸力锚结构1内外形成压差并以此驱动吸力锚结构1下沉，阀门14与筒裙11连通；

漂浮式风机3，漂浮式风机3浮于水面用于将风力转化为电能，漂浮式风机3设置有若干个，漂浮式风机3包括风机叶片36、塔筒35、支撑组件和裙板34，塔筒35固接在支撑组件顶端，风机叶片36设置有若干个，若干风机叶片36均固接在塔筒35顶部，裙板34设置有若干个，若干裙板34均固接在支撑组件底端；

系泊线2，筒裙11外壁连接有若干系泊线2，一裙板34与一系泊线2远离筒裙11的一端连接，且相邻漂浮式风机3通过系泊线2与同一吸力锚结构1连接。

本发明利用一个锚固基础为多个上部浮式结构提供锚固力，限制上部浮体结构的位移和运动。多个锚链的水平向分力可相互平衡，因此相较一锚一链的基础型式，一个系泊基础上安装多个锚链系泊多个上部结构的型式不会过多增大基础受力，且可以大幅提高锚固基础的工作效率，降低锚固系统的建设安装成本。

进一步的，支撑组件包括竖直支撑杆31、水平支撑杆32和斜向支撑杆33，竖直支撑杆31设置有若干个，若干竖直支撑杆31呈多边形分布，若干竖直支撑杆31底端均固接有裙板34，相邻竖直支撑杆31之间设置有若干水平支撑杆32，水平支撑杆32两端分别与相邻竖直支撑杆31固接，相邻水平支撑杆32之间倾斜设置有若干斜向支撑杆33，斜向支撑杆33两端分别与相邻水平支撑杆32固接。

参照图3、4，进一步的，吸力锚顶盖13外侧壁固接有若干锚链夹持装置16，锚链夹持装置16用于夹持系泊线2，在吸力锚结构1安装下沉阶段夹持部分系泊线2，以免对吸力锚结构1下沉产生过大影响。

参照图3、4，进一步的，筒裙11外壁固接有若干系泊耳板15，系泊线2的一端与系泊耳板15连接。

进一步的，为获得最大承载力，系泊耳板15安装在最佳系泊深度处，最佳系泊深度依据漂浮式风机3的受力及地基承载等条件综合确定。

参照图3、4，进一步的，吸力锚顶盖13外侧壁固接有若干吊耳12，通过将起吊设备的挂钩钩在吊耳12上，可用于起吊吸力锚结构1。

进一步的，系泊线2为锚链、钢绞线或合成纤维绳。

进一步的，系泊线2的具体尺寸及种类选择在实际工程中需依照结构受力、破断力及耐磨性能等多重因素确定。

本发明一种共用基础的锚泊系统的具体实施过程：

S1、将部分系泊线2预先安装在吸力锚结构1的系泊耳板15上，并利用锚链夹持装置16将该段系泊线2进行夹持固定；

S2、使用吊钩将吸力锚结构1吊起并安放在目的海床上，吸力锚结构1在自重作用下贯入土体；

S3、待吸力锚结构1自重下沉结束后，吸力锚结构1内部形成密闭空间，打开阀门14和与阀门14连接的水泵，通过水泵抽出筒裙11内的空气与水，使筒裙11内外形成压力差，在压差的作用下驱动吸力锚结构1继续下沉，当沉放至指定深度时，关闭水泵和阀门14；

S4、待吸力锚结构1安装完成一段时间，土体强度逐渐恢复后，通过遥控无人潜水器将系泊线2下端与预先安装在吸力锚结构1上的部分系泊线2进行连接；

S5、系泊线2的上端穿插在漂浮式风机3的裙板34上，并与之紧密连接；

S6、通过锚链张紧器对系泊线2进行预张拉，使土体中的系泊线2呈现反悬链线形状。

在本发明的一个实施例中：

本实施例中针对漂浮式风机3采用三点系泊型式，漂浮式风机3为单机容量3MW的半潜式风机；

筒裙11为经过防腐处理的筒形薄壁钢制结构，筒裙11的直径为15m，筒裙11的壁厚为0.03m，筒裙11的长度为30m，安装完成后的吸力锚结构1入泥深度为30m；

吸力锚顶盖13的厚度为0.2m，吸力锚顶盖13为混凝土材质；

吸力锚顶盖13外侧壁沿周向等间隔设置6个吊耳12，吊耳12的材质为Q355钢材；

在筒裙11上的最佳系泊点处焊接有3个系泊耳板15，3个系泊耳板15沿周向等间隔设置，系泊耳板15距土体表面的距离为0.7倍筒裙11长度，系泊耳板15采用Q355钢割制，为保证系泊耳板15焊接牢固，焊接处母材强度大于耳板强度，焊缝高度大于1/2系泊耳板15厚度，焊缝无开口，无夹碴咬边；

系泊线2选用有档锚链，其寿命长、免维护、耐磨性能好，单链环直径为0.04m，链环外长为0.24m，链环外宽为0.144m；

当系泊8台漂浮式风机3时，参照图2左侧采用传统的一锚一链的系泊方式需要24个吸力锚结构1，而参照图2右侧采用本发明的共用系泊基础的方式时，系泊8台漂浮式风机3所需吸力锚结构1的数量降为14，通过减少吸力锚结构1的用量，实现浮式风电场建设安装成本的大幅降低。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种共用基础的锚泊系统，其特征在于，包括：

吸力锚结构(1)，所述吸力锚结构(1)设置有若干个，所述吸力锚结构(1)包括筒裙(11)和吸力锚顶盖(13)，所述吸力锚顶盖(13)固接在所述筒裙(11)顶端，所述吸力锚顶盖(13)顶端固接有阀门(14)，所述阀门(14)与所述筒裙(11)连通；

漂浮式风机(3)，所述漂浮式风机(3)设置有若干个，所述漂浮式风机(3)包括风机叶片(36)、塔筒(35)、支撑组件和裙板(34)，所述塔筒(35)固接在所述支撑组件顶端，所述风机叶片(36)设置有若干个，若干所述风机叶片(36)均固接在所述塔筒(35)顶部，所述裙板(34)设置有若干个，若干所述裙板(34)均固接在所述支撑组件底端；

系泊线(2)，所述筒裙(11)外壁连接有若干所述系泊线(2)，一所述裙板(34)与一所述系泊线(2)远离所述筒裙(11)的一端连接，且相邻所述漂浮式风机(3)通过所述系泊线(2)与同一所述吸力锚结构(1)连接。

2.根据权利要求1所述的一种共用基础的锚泊系统，其特征在于：所述支撑组件包括竖直支撑杆(31)、水平支撑杆(32)和斜向支撑杆(33)，所述竖直支撑杆(31)设置有若干个，若干所述竖直支撑杆(31)呈多边形分布，若干所述竖直支撑杆(31)底端均固接有所述裙板(34)，相邻所述竖直支撑杆(31)之间设置有若干所述水平支撑杆(32)，所述水平支撑杆(32)两端分别与相邻所述竖直支撑杆(31)固接，相邻所述水平支撑杆(32)之间倾斜设置有若干所述斜向支撑杆(33)，所述斜向支撑杆(33)两端分别与相邻所述水平支撑杆(32)固接。

3.根据权利要求1所述的一种共用基础的锚泊系统，其特征在于：所述吸力锚顶盖(13)外侧壁固接有若干锚链夹持装置(16)，所述锚链夹持装置(16)用于夹持所述系泊线(2)。

4.根据权利要求1所述的一种共用基础的锚泊系统，其特征在于：所述筒裙(11)外壁固接有若干系泊耳板(15)，所述系泊线(2)的一端与所述系泊耳板(15)连接。

5.根据权利要求1所述的一种共用基础的锚泊系统，其特征在于：所述吸力锚顶盖(13)外侧壁固接有若干吊耳(12)。

6.根据权利要求1所述的一种共用基础的锚泊系统，其特征在于：所述系泊线(2)为锚链、钢绞线或合成纤维绳。

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