CN208085960U - 一种半潜-Spar混合式海上风电浮式基础 - Google Patents

一种半潜-Spar混合式海上风电浮式基础 Download PDF

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吕鑫鑫
韩袁昭
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Abstract

本实用新型涉及一种半潜‑Spar混合式海上风电浮式基础,包括上部浮力舱(1)、主动压载舱(2)、底部压载舱(3)和锚泊系统(6),主动压载舱(2)位于上部浮力舱(1)的下方并与其固定连接,其特征在于,在底部压载舱(3)与主动压载舱(2)之间设置有两个以上的垂荡板(5),在底部压载舱(3)周边分布有三个以上的浮筒(4),主动压载舱(2)、底部压载舱(3)、浮筒(4)和垂荡板(5)之间通过桁架来连接。

Description

一种半潜-Spar混合式海上风电浮式基础
技术领域
本实用新型属于海上新能源技术领域,是一种海上风电浮式基础结构。
背景技术
相对于陆地,海上风能的资源相当富裕。其中浅海多采用固定式基础形式,目前应用较多的是单桩式和重力式基础,而在水深大约50到200米的深海海域,需要采用浮式基础。海上风电是我国新能源战略的重要一环,在实施节能减排规划以及发展战略性新兴产业中发挥着重要作用,因此发展海上风电技术,研究开发成本低、更安全的新型风电浮式基础结构对于保证我国社会、经济健康持续发展,具有重要战略意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于设计一种新型半潜-Spar混合式海上风电浮式基础,该基础质量相对较轻,从而在工程上其安装成本较低,经济性较好。本实用新型的浮式基础应用于水深150米左右的5MW水平轴风机,基础的运动响应良好从而保证海上风机在额定海况下能够正常工作,且能够承受极端海况。技术方案如下:
一种半潜-Spar混合式海上风电浮式基础,包括上部浮力舱(1)、主动压载舱(2)、底部压载舱(3)和锚泊系统(6),主动压载舱(2)位于上部浮力舱(1)的下方并与其固定连接,其特征在于,在底部压载舱(3)与主动压载舱(2)之间设置有两个以上的垂荡板(5),在底部压载舱(3)周边分布有三个以上的浮筒(4),主动压载舱(2)、底部压载舱(3)、浮筒(4)和垂荡板(5)之间通过桁架来连接。
本实用新型的突出优点和有益效果是:
1、本实用新型降低了海上风机的吃水,进而扩大了海上风电浮式基础的使用范围。目前浮式基础多用于200米水深,而本浮式基础可以应用于150米左右的水深。
2、上部浮力舱和主动压载舱为圆柱体结构,吃水部位的水线面面积较小,降低了结构受到的波浪力,结构的强度相对提高。此外该基础质量相对较轻,从而在工程上其安装成本较低,经济性较好。
3、主动压载舱、底部压载舱、浮筒和垂荡板通过桁架来连接,桁架结构能减轻基础的重量,且能保持整体的强度。底部和中部垂荡板的设置增大了垂荡方向的阻尼,从而减小了垂荡上的运动响应。
综上所述,本实用新型的质量较轻,从而在工程上其安装成本较低,经济性较好。且运动性能较好从而能够在额定海况下正常工作,且能够承受极端海况保证安全性。可以安装在150米左右的水域,作为5MW水平轴风机的浮式基础。
附图说明
图1为本实用新型半潜-Spar混合式基础的结构示意图;
图2为本实用新型半潜-Spar混合式基础正面示意图;
图3为本实用新型半潜-Spar混合式基础俯视示意图;
图4到图6分为纵荡、垂荡、纵摇响应曲线图;
图中:1、上部浮力舱,2、主动压载舱,3、底部压载舱,4、浮筒,5、垂荡板,6、
锚泊系统,
具体实施方式
为了进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效,配合附图详细说明如下:
如图1所示,本实用新型为适应于水深150米左右的新型半潜-Spar混合式基础海上风电浮式基础,包括上部浮力舱1、在上部浮力舱1下面的主动压载舱2、位于中部的两个垂荡板5、位于下部的底部压载舱3和浮筒4及垂荡板5和锚泊系统6,其中主动压载舱2、底部压载舱3、浮筒4和垂荡板5通过桁架来连接。
上部浮力舱1、主动压载舱2、底部压载舱3、浮筒4和垂荡板5均为圆柱体结构。
系泊系统7采用悬链线式锚链,锚链的导缆孔设置在浮筒下垂荡板的底部的中心,锚链底部与海底连接。
考虑到海上风机的塔柱很高且叶片长度很大,整个上部的重心在水面以上70-80m,且运行过程种受到较大的风载荷。为使风机正常发电,本实用新型在设计的过程中,必须保证基础在风浪流环境中的稳性和极端海况下的安全性。从而在设置底部压载舱和三个浮筒,使基础重心低于浮心,增大基础的初稳性高。
由于水深为150m,需要设置上部浮力舱来提高整体浮心位置从而减小整体吃水。上部浮力舱和主动压载舱均采用圆柱体,吃水部位水线面面积较小,从而降低了结构受到的波浪力,结构的强度相对提高。桁架结构能减轻整个基础的重量,同时保证结构整体的强度。
在中部和浮筒底部设置垂荡板,增加垂荡方向的附加质量和阻尼,从而减小垂荡响应。同时增加整体结构的横摇阻尼和纵摇阻尼,减小了基础横摇和纵摇方向的运动响应。此外,锚泊系统采用三根夹角为120°的悬链线形式锚链,提供回复力来控制基础在横荡和纵荡的运动,而导缆孔设置在浮筒下垂荡板的底部的中心,锚链底部与海底连接。
本实用新型用于为海上大型风机提供浮式基础,可保证风机在正常工作状况下的稳性,基础不同自由度的运动性能较好从而能够在额定海况下正常工作,且能够承受极端海况保证安全性。在具体实施过程中,首先需要把基础拖航至预定地点,再用系泊系统进行定位,最后安装浮式基础及上部风机。

Claims (1)

1.一种半潜-Spar混合式海上风电浮式基础,包括上部浮力舱(1)、主动压载舱(2)、底部压载舱(3)和锚泊系统(6),主动压载舱(2)位于上部浮力舱(1)的下方并与其固定连接,其特征在于,在底部压载舱(3)与主动压载舱(2)之间设置有两个以上的垂荡板(5),在底部压载舱(3)周边分布有三个以上的浮筒(4),主动压载舱(2)、底部压载舱(3)、浮筒(4)和垂荡板(5)之间通过桁架来连接。
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CN108284923A (zh) * 2018-01-12 2018-07-17 天津大学 一种半潜-Spar混合式海上风电浮式基础

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