CN203145039U - 海上浮动风机基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种海上浮动风机基础，涉及海上风力发电技术，以有效地减小浮动风机基础受风载、浪载引起的摇摆震动。所述海上浮动风机基础，包括浮箱、立柱及用于连接浮箱和立柱的支撑架，其中，还包括减震装置，减震装置设置在浮箱内部随浮箱一起摆动并吸收浮箱的摆动能量。本实用新型主要应用于支撑浮动式海上风力发电机组。

Description

海上浮动风机基础

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电技术，尤其涉及海上浮动风机基础。

背景技术

在远离大陆的深海区域，有很多优质的风力资源能够被开发利用，市场前景应用广阔。在开发这些深海区域的风力资源时，如果按照目前浅海区域的海上风力发电机组普遍采用的做法，则需要使用固定在海底的各种贯穿桩结构来固定海上风机基础，由于随着海水深度的增加，海上风力发电机组的固定式风机基础成本直线上升，因此使固定式海上风力发电机组的施工成本相比浮动式海上风力发电机更高。

因此，为了使海上风力发电机组的建设可以向深海区域发展，需要开发经济实用的浮动式海上风力发电机组，其中要求浮动式海上风力发电机组的风机基础结构紧凑、经济实用。

现有的浮动式海上风力发电机组的风机基础(简称浮动风机基础)包括浮箱、立柱和支撑架。浮箱通过支撑架与立柱相连，立柱用于固定支撑海上风力发电机组。其中，浮动风机基础通过浮箱漂浮在海上。由于海上风高、浪大的恶劣环境，使浮动风机基础受到风载、浪载的冲击而发生摇摆震动，易使浮动风机基础损坏；同时，浮动风机基础摇摆震动会传到海上风力发电机组上，同样易对海上风力发电机组造成较大损坏。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供一种海上浮动风机基础，以有效地减小浮动风机基础受风载、浪载引起的摇摆震动。

为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

一种海上浮动风机基础，包括浮箱、立柱及用于连接浮箱和立柱的支撑架，还包括减震装置，减震装置设置在浮箱内部随浮箱一起摆动并吸收浮箱的摆动能量。

本实用新型实施例提供的减震装置的结构有多种，一种优选的结构为所述减震装置包括摇摆块，摇摆块与浮箱内壁之间存在有间隙，且摇摆块和浮箱之间连接有至少两个阻尼伸缩器。

具体而言，摇摆块上设有第一支座，浮箱内壁上设有第二支座，阻尼伸缩器一端与第一支座铰接、另一端与第二支座铰接。

优选地，所述阻尼伸缩与第一支座、第二支座铰接的方式为球铰或虎克铰。

为了使减震装置更加有效地减小浮动风机基础在水平和竖直方向受到的冲击力，所述阻尼伸缩器与浮箱内壁及摇摆块之间存在一定夹角。

优选地，在浮动风机基础位于静态状态时，所述夹角均为45度。

为了使摇摆块受力均匀、摇摆震动平稳，所述至少两个阻尼伸缩器均匀对称分布。

为了避免浮动风机基础与海上风载、浪载发生共振，所述摇摆块的摆动频率小于或大于海上风载、浪载的固有频率。

为了使摇摆块受力更加均匀、摇摆震动更加平稳，所述阻尼伸缩器的数目为4个。

优选地，摇摆块为长方体结构，所述阻尼伸缩器设置在其上表面。

本实用新型实施例提供的海上浮动风机基础中，由于在浮箱内部设有减震装置，且浮动风机基础通过浮箱在海上所产生的浮力漂浮在海上，因此海上风载、浪载冲击浮动风机基础时，浮动风机基础中的浮箱会发生摇摆震动，从而设在浮箱内部的减震装置随浮箱一起摇摆震动，同时该减震装置能够有效地吸收震动能量，减小了浮箱的摇摆震动程度，从而减小了浮动风机基础受风载、浪载引起的摇摆震动，防止浮动风机基础及海上风力发电机组被损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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。

图1为本实用新型实施例提供的海上浮动风机基础结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的浮箱内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的减震装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型实施例提供一种海上浮动风机基础，如图1和图2所示，该海上浮动风机基础包括浮箱11、立柱12及用于连接浮箱11和立柱12的支撑架13，其中，该海上浮动风机基础还包括减震装置21，减震装置21设置在浮箱11内部随浮箱11一起摆动并吸收浮箱11的摆动能量。

本实用新型实施例提供的海上浮动风机基础中，由于在浮箱内部设有减震装置，且浮动风机基础通过浮箱在海上所产生的浮力漂浮在海上，因此海上风载、浪载冲击浮动风机基础时，浮动风机基础中的浮箱会发生摇摆震动，从而设在浮箱内部的减震装置随浮箱一起摇摆震动，同时该减震装置能够有效地吸收震动能量，减小了浮箱的摇摆震动程度，从而减小了浮动风机基础受风载、浪载引起的摇摆震动，防止浮动风机基础及海上风力发电机组被损坏。

如图3所示，在上述实施例描述的海上浮动风机基础中，减震装置21包括摇摆块31，摇摆块31与浮箱11内壁之间存在有间隙，且摇摆块31和浮箱11之间连接有至少两个阻尼伸缩器32。在海上的风载、浪载使浮动风机基础发生摇摆震动时，使得浮箱11发生摇摆震动，由于摇摆块31与浮箱11之间通过阻尼伸缩器32连接，则在该摇摆块31随浮箱11一起摇摆震动时，会带动阻尼伸缩器32产生伸缩运动，来吸收震动能量，同时将该震动能量转化为热量，从而使浮箱11的摇摆震动转化为摇摆块31的震动及阻尼伸缩器32的伸缩运动，从而减小了浮动风机基础的摇摆震动，最后摇摆块31的摇摆震动通过阻尼伸缩器32来减小。当然，阻尼伸缩器32可以采用弹簧型、橡胶型或其它形式的伸缩器。

其中，为了保证摇摆块31有一定的空间来产生摇摆震动，则摇摆块31与浮箱11内壁之间存在有间隙，通常该间隙同时能够保证摇摆块31在摇摆震动时不与浮箱11内部发生碰撞而破坏浮箱11，造成不必要的损失。另外，为了保证摇摆块31能够持续的摇摆震动，则摇摆块31和浮箱11之间至少需要连接有两个阻尼伸缩器。

此处需要明确的是，由于浮动式海上风力发电机机组的浮动风机基础中的浮箱多为刚体结构，且其材质一般也是刚性的，因此在浮箱受风载、浪载而摇摆震动时，浮箱将会发生整体地摇摆震动，不会向其内部传递作用力，因此，单纯依靠在浮箱内壁之间连接阻尼伸缩器或其它减震装置来吸收浮箱的摇摆震动能量是无法实现的，通过设置摇摆块及阻尼伸缩器能够有效地减小浮动风机基础的摇摆震动。

如图3所示，摇摆块31上设有第一支座33，浮箱11内壁上设有第二支座34，阻尼伸缩器32一端可以与第一支座33铰接、另一端可以与第二支座34铰接。阻尼伸缩器32与第一支座33及第二支座34铰接，保证摇摆块31的自由度，便于摇摆块31在多个方向上发生摇摆震动。

具体可以为，阻尼伸缩器32与第一支座33、第二支座34铰接的方式可以为球铰或虎克铰。在图3中，采用球铰方式连接，能够使连接端在各个方向转动，保证摇摆块31充分地摇摆震动，当然，阻尼伸缩器32与第一支座33及第二支座34铰接也可以为其他铰接方式。

如图3所示，阻尼伸缩器32与浮箱11内壁及摇摆块31之间可以存在一定夹角。对于浮动风机基础而言，主要受到来自风载、浪载产生的水平方向的冲击力及海上风力发电机组产生的竖直方向的冲击力。则通过设置阻尼伸缩器32使其与浮箱11内壁及摇摆块31之间存在一定夹角，使阻尼伸缩器32发生伸缩运动时，能够分解为沿水平方向的运动及沿竖直方向的运动，则对于水平方向的冲击力，摇摆块31能够左右摇摆震动同时使阻尼伸缩器32做伸缩运动，减小了水平方向的冲击力，对于竖直方向的冲击力，摇摆块31能够上下运动，同时阻尼伸缩器32做伸缩运动，减小了竖直方向的冲击力。另外，由于海上环境的不确定因素很多，则浮动风机基础的摇摆震动方向多变，阻尼伸缩器32的该种设置能够适应摇摆块31沿其他方向的摇摆震动。

如图3所示，上述实施例描述的浮动风机基础中，在浮动风机基础位于静态状态时，夹角可以均为45度。其中，静态状态指浮箱11未发生摇摆震动，同时摇摆块31相对于浮箱11未发生相对运动时浮动风机基础所处的状态，另外，本实施例采用的45角度为多次模拟试验后得到的摇摆块31摇摆震动的较佳角度，当然也可以为其它大小的角度。

上述实施例描述的浮动风机基础中，至少两个阻尼伸缩器32可以均匀对称分布。均匀对称分布的至少两个阻尼伸缩器32，使摇摆块31受到的沿阻尼伸缩器32方向的力也均匀对称分布，则保证了摇摆块31在水平或竖直方向平稳运动

上述各实施例描述的海上浮动风机基础中，摇摆块31的摆动频率小于或大于海上风载、浪载的固有频率。海上风载、浪载的固有频率若与摇摆块31的摆动频率相同，则会发生共振效果，使浮动风机基础受风载、浪载作用摇摆震动程度越来越剧烈，无法起到吸收浮箱11震动能量的作用，且易破坏浮动风机基础和海上风力发电机组，因此，摇摆块31的摆动频率应避开海上风载、浪载的固有频率。

其中，摇摆块31的摆动频率可以根据摇摆块31的重量及阻尼伸缩器32的刚度大小，并通过多次试验来确定。

如图3所示，阻尼伸缩器32的数目可以为4个。相应地，第一支座33及第二支座34的个数也均为4个，且均匀对称分布，则充分地使摇摆块31在水平或竖直方向平稳运动。当然，也可以是更多个阻尼伸缩器32，来确保摇摆块31的运动平稳性。

如图3所示，摇摆块31可以为长方体结构，阻尼伸缩器32可以设置在其上表面。长方体结构为一个质地均匀的结构体，使摇摆块31运动时更加平稳，另外，长方体的表面平滑，便于与阻尼伸缩器32连接，其中，阻尼伸缩器32设置在摇摆块31的上表面，是根据摇摆块31在摇摆震动时的受力分析而得到的最佳受力位置，使浮动风机基础的摇摆震动充分转化为摇摆块31的摇摆震动。

另外，在实际应用海上浮动风机基础时，支撑架13主要用于连接浮箱11与立柱12，其中，支撑架13分别与浮箱11及立柱12的连接方式可以为焊接、螺栓连接、铰接或其它连接方式，同时支撑架的结构也可以为多种，例如柱状体，板状体。如图1所示，在本实用新型实施例中，支撑架13为板状体，该板状体结构能够增大支撑架13与浮箱11及立柱12的接触面积，便于连接；同时 板状体的表面面积大，间接地增大了浮动风机基础的浮力，便于支撑海上风力发电机组。

另外，也可以在相邻的浮箱11之间增加支撑架，防止浮动风机基础由于风载、浪载而发生浮箱11的脱离或移位。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种海上浮动风机基础，包括浮箱、立柱及用于连接浮箱和立柱的支撑架，其特征在于，还包括减震装置，减震装置设置在浮箱内部随浮箱一起摆动并吸收浮箱的摆动能量。

2.根据权利要求1所述的海上浮动风机基础，其特征在于，所述减震装置包括摇摆块，摇摆块与浮箱内壁之间存在有间隙，且摇摆块和浮箱之间连接有至少两个阻尼伸缩器。

3.根据权利要求2所述的海上浮动风机基础，其特征在于，摇摆块上设有第一支座，浮箱内壁上设有第二支座，阻尼伸缩器一端与第一支座铰接、另一端与第二支座铰接。

4.根据权利要求3所述的海上浮动风机基础，其特征在于，所述阻尼伸缩器与第一支座、第二支座铰接的方式为球铰或虎克铰。

5.根据权利要求2或3所述的海上浮动风机基础，其特征在于，所述阻尼伸缩器与浮箱内壁及摇摆块之间存在一定夹角。

6.根据权利要求5所述的海上浮动风机基础，其特征在于，在浮动风机基础位于静态状态时，所述夹角均为45度。

7.根据权利要求2或3所述的海上浮动风机基础，其特征在于，所述至少两个阻尼伸缩器均匀对称分布。

8.根据权利要求2或3所述的海上浮动风机基础，其特征在于，所述摇摆块的摆动频率小于或大于海上风载、浪载的固有频率。

9.根据权利要求2或3所述的海上浮动风机基础，其特征在于，所述阻尼伸缩器的数目为4个。

10.根据权利要求9所述的海上浮动风机基础，其特征在于，摇摆块为长方体结构，所述阻尼伸缩器设置在其上表面。

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