CN215663907U - 可实现渔业养殖的漂浮式海上风机基础及海上风机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种可实现渔业养殖的漂浮式海上风机基础，包括：半潜式风机基础，其包括至少三个漂浮立柱、连接各漂浮立柱的框架；每个漂浮立柱由上到下依次为：倒圆锥形部、与倒圆锥形部底部相接的圆柱部、位于圆柱部底部的圆盘式的阻尼舱；位于所述三个漂浮立柱中间所形成的区域设置有网箱，网箱由与框架连接的网衣所围成的封闭区域构成。由上，将半潜式风机基础与渔业网箱养殖有机结合起来，充分利用了漂浮式风机基础的优点和深水养殖的优点，既能发展深远海深水渔业养殖，又能缩短漂浮式海上风电的投资回报期，解决了漂浮式海上风电投资成本高、海上风电与渔业养殖用海矛盾的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种海上风电技术领域，特别是指一种可实现渔业养殖的漂浮式海上风机基础及海上风机。
背景技术
目前，海上风电和渔业养殖在现阶段都是我国开发海洋的战略方向，而且都同时面临着从浅海走向深海的技术挑战。
对于海上风电方面，随着其不断的发展，下一步海上风电将逐步走向离岸越来越远，水深越来越深的深远海区域。传统固定式海上风机基础主要包括单桩基础、高桩承台基础、重力式基础、导管架基础等，其主要适用于水深不超过50m的浅水区域，当水深超过50m以后，传统固定式海上风机基础的成本将大幅增加，技术上、施工装备能力上都存在巨大挑战，故一般会采用漂浮式海上风机基础。然而目前漂浮式海上风机技术还不成熟，各种风机基础的概念层出不穷，但真正示范实施的基础类型并不多，达到商业化成熟度的基础型式更是少之又少，同时漂浮式海上风电发展面临最大的问题就是投资成本高、回报周期长的问题。
对于渔业养殖方面，传统养殖大多数网箱为小网箱，抗风浪能力较差，水体交换较差，只适用于近海，而深远海大型网箱是现阶段深水渔业养殖的关键稀缺装备。
因此，如何能提供一种适用于深远海的海上风电与渔业养殖相结合的方案，实现以渔养电和以电养鱼的开发模式，既能发展深远海深水渔业养殖，又能缩短漂浮式海上风电的投资回报期，是本申请所要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种可实现渔业养殖的漂浮式海上风机基础及海上风机，将半潜式风机基础与渔业网箱养殖有机结合起来，充分利用了漂浮式风机基础的优点和深水养殖的优点，既能发展深远海深水渔业养殖，又能缩短漂浮式海上风电的投资回报期，解决了漂浮式海上风电投资成本高、海上风电与渔业养殖用海矛盾的难题。
本申请提供了一种可实现渔业养殖的漂浮式海上风机基础，包括：
半潜式风机基础，其包括至少三个漂浮立柱、连接各漂浮立柱的框架；
每个漂浮立柱由上到下依次为：倒圆锥形部、与倒圆锥形部底部相接的圆柱部、位于圆柱部底部的圆盘式的阻尼舱；
位于所述三个漂浮立柱中间所形成的区域设置有网箱，网箱由与框架连接的网衣所围成的封闭区域构成。
由上，将半潜式风机基础与渔业网箱养殖有机结合起来，充分利用了漂浮式风机基础的优点和深水养殖的优点，既能发展深远海深水渔业养殖，又能缩短漂浮式海上风电的投资回报期，解决了漂浮式海上风电投资成本高、海上风电与渔业养殖用海矛盾的难题。
另一方面，由于漂浮立柱上部分采用了倒圆锥形部，下方的直径较小，相比于全部采用圆柱体的结构，可大幅节约结构建造所用钢材。另一方面，由于水线位于倒圆锥部靠上的部位，因此水线面积较大，这样可提海上高风机基础的稳定性。
可选的，所述倒圆锥形部的内部设置有至少一个舱，作为空舱或杂货舱。
由上，可用于存储工具、渔业养殖的饲料等物品。
可选的，所述圆柱部包括至少两层压载舱，该压载舱用于装载水。
由上，由于风机会布置在其中一根漂浮立柱上，为偏置布置，可通过压载水调整整个结构的吃水、重心和倾角从而保证整个装置的稳性，在工作状态下，设置合适的压载水可降低整个装置的重心，提高稳性。
可选的，所述阻尼舱直径大于圆柱部直径，该阻尼舱的内部包括至少两个压载舱，该压载舱用于装载水。
由上，通过阻尼舱可以保证基础的运动性能，减小垂荡运动，阻尼舱内也为分舱设计，并装载压载水，降低整个结构的重心，提高整个装置的稳定性，同时圆盘式的阻尼舱也可为该基础湿拖运输时提供压载。
可选的，所述框架包括连接相邻漂浮立柱间的上下两层的水平横撑，以及斜撑，斜撑包括上层各水平横撑之间的斜撑、上层水平横撑与阻尼舱之间的斜撑。
由上，通过水平横撑以及并设置斜撑，可以提高框架的结构强度，
可选的，其中下层水平横撑端部插入到阻尼舱中进行连接。
由上，通过设置斜撑可提高框架的结构强度
可选的，其中在上层的水平横撑上方，设置有连通相邻的漂浮立柱顶部之间的走廊。
由上，便于维护人员在上走动。
可选的，从每个漂浮立柱上端部连接每组锚缆固定到海底相应的锚固点，所述每组锚缆包括至少三根锚缆。
由上，通过该锚缆实现对半潜式风机基础进行定位。
可选的，所述网衣为双层网衣，外层为铜丝防护网，内层为超高分子量聚乙烯网衣。
由上，可以避免养殖海区漂浮物及大型凶猛动物对渔业养殖的威胁。
本申请还提供了一种海上风机，包括上述任一所述的漂浮式海上风机基础，风机布置在其中一根漂浮立柱上，靠船构件及爬梯设置在该漂浮立柱上。
由上，这样船舶可以通过靠船构件靠泊，并可通过爬梯直接登上半潜式风机基础，便于对风机和塔筒、或半潜式风机基础，或后述的养殖网箱的维护。
总之，本申请将半潜式风机基础与渔业网箱养殖有机结合起来，充分利用了漂浮式风机基础的优点和深水养殖的优点，既能发展深远海深水渔业养殖，又能缩短漂浮式海上风电的投资回报期，解决了漂浮式海上风电投资成本高、海上风电与渔业养殖用海矛盾的难题。有利于早日实现海上风电平价上网的目标，同时可以节约用海，有效具备极高的经济效益和推广性。有利于海上风电与渔业养殖两个行业的持续发展。
本申请的具体效果包括：
充分利用浮式风机基础结构及海域水体，增加渔业养殖功能，提升整体装置经济性。
浮式基础对水深不敏感，当水深增加时，投资成本不会大幅增加，且浮式基础适用的风机单机容量将更大。故漂浮式基础可在下一阶段深海风能资源开发中具有更大优势。
风机偏置布置在一根漂浮立柱上，后续风机运维登乘方便。
漂浮立柱上部采用倒锥形状，减少用钢量，同时能够提高装置的稳性。
漂浮立柱底部采用大圆盘压载舱充当垂荡板，与传统垂荡板相比可有效降低整个浮式基础的重心，增加整个结构装置的稳性，同时可在湿拖运输时仅压载大圆盘垂荡舱即可满足运输稳性要求。
附图说明
图1为安装有风机的漂浮式海上风机基础的结构示意图；
图2为漂浮式海上风机基础的俯视的示意图；
图3为图2的A-A剖面示意图；
图4为图3非剖面的简化示意图；
图5为网衣固定的示意图。
具体实施方式
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三等”或模块A、模块B、模块C等，仅用于区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。
在以下的描述中，所涉及的表示步骤的标号，如S110、S120……等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互换前后步骤的顺序，或同时执行。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。
半潜式风机基础：一种漂浮式海上风机基础，部分位于水面上，部分位于水面下，故称为半潜式风机基础。
风机基础：指安装风力发电机的支撑平台。
靠船构件，用于承受船舶在靠码头时撞击力和挤靠力的构件。
本申请中，半潜式风机基础的漂浮立柱至少分为两段，其中上半段采用倒锥型结构，一方面可增加水线面面积，从而增加整个基础的稳性，另一方面可减少整个基础结构用钢量，利用半潜型风机基础形成的内部空间，增加设计了网箱养殖的功能。本申请漂浮式海上风机基础稳定性好、抗风浪等级高，且可布置在深远海，水体交换性能较好，更适合于深海鱼类养殖。下面对本申请进行详细说明。
如图1-图5示出了本申请的可实现渔业养殖的漂浮式海上风机基础，主要由半潜式风机基础与网箱组成，下面进行详述。
首先对本申请的半潜式风机基础进行介绍。如图所示，该半潜式风机基础包括三个漂浮立柱11、连接三个漂浮立柱11的框架。在其他实施例中，漂浮立柱11也可以为四个、五个等多个。
每个漂浮立柱11由上到下依次为：倒圆锥形部、与倒圆锥形部底部相接的圆柱部、位于圆柱部底部的圆盘式的阻尼舱12。其中，在其他实施例中，所述倒圆锥部与漂浮立柱11部也可以合并为一个整体呈倒圆锥形部的部件。
漂浮立柱11上部的倒圆锥形部的内部设置为多个舱，可以为空舱或杂货舱，可用于存储工具、渔业养殖的饲料等物品。由于漂浮立柱11上部分采用了倒圆锥形部，下方的直径较小，相比于全部采用圆柱体的结构，可大幅节约结构建造所用钢材。另一方面，由于水线位于倒圆锥部靠上的部位，因此水线面积较大，这样可提海上高风机基础的稳定性。
其中圆柱部为多层压载舱，其中可以为至少两层，压载舱可装载压载水，由于风机21会布置在其中一根漂浮立柱11上，为偏置布置，可通过压载水调整整个结构的吃水、重心和倾角从而保证整个装置的稳性，在工作状态下，设置合适的压载水可降低整个装置的重心，提高稳性。
其中阻尼舱12整体为圆盘形，且直径大于圆柱部直径，内部由多个独立腔体构成分舱，可选的，直径可以大于圆柱部直径的两倍。由于圆柱部底部设置有直径大于圆柱部的圆盘式的阻尼舱12，可以保证基础的运动性能，减小垂荡运动，阻尼舱12内也为分舱设计，并装载压载水，降低整个结构的重心，提高整个装置的稳定性，同时圆盘式的阻尼舱12也可为该基础湿拖运输时提供压载。
所述框架包括连接相邻漂浮立柱11间的上下两层的水平横撑13，以及并设置斜撑14，提高结构强度，其中下层水平横撑13设计为插入到圆盘式的阻尼舱12中进行连接。斜撑14包括上层水平横撑13之间的斜撑14、上层水平横撑13与阻尼舱12之间的斜撑14。其中在上层的水平横撑13上方，设置有连通相邻的漂浮立柱11顶部之间的走廊15，走廊两侧设置栏杆，便于维护人员在上走动。
其中，半潜式风机基础上安装的风机21采用上述偏置型设计，风机21布置在其中一根漂浮立柱11上。具体来说：风机和塔筒设置在半潜式风机基础的一根漂浮立柱11的顶部，靠船构件及爬梯可设置在该漂浮立柱11上，这样船舶可以通过靠船构件靠泊，并可通过爬梯直接登上半潜式风机基础，便于对风机和塔筒、或半潜式风机基础，或后述的养殖网箱的维护。
并且，风机21所在漂浮立柱11上布置J形管16，J形管16下部支撑在漂浮立柱11下方的阻尼舱12上，端部有喇叭口，便于动态海缆22穿过该J形管16连接到风机塔筒上，同时防止动态海缆22疲劳损伤。
另外，从每个漂浮立柱11上端部连接每组至少三根锚缆17，各组锚缆17发散状布设、且固定到海底相应的锚固点，该锚固点避开了圆盘式的阻尼舱12。通过该锚缆17实现对半潜式风机基础进行定位。
下面对所述网箱进行介绍：
该网箱包括：焊接在框架上的工装18，如焊接在连接三个漂浮立柱11横撑上的工装18，每个工装18包括可为具有通孔的钢结构件；与所述工装18布置连接的网箱，通过所述工装18布置所述网箱，该网箱为围成的一封闭的养殖空间。
具体来说，该网箱如图所示，主要包括张紧绳、纲线和网衣19。其中，张紧绳包括顶部张紧绳及底部张紧绳，端部均固定在上述钢结构上。纲线分为横纲、竖纲和底纲，其中竖纲和底纲为同一条绳索，交点与底部张紧绳连接，竖纲上端连接顶部张紧绳。纲线上连接有网衣19，网衣19为双层网衣，外层采用铜丝网衣，可以为大网目铜丝防护网，内层采用超高分子量聚乙烯网衣。通过设置外层网衣，可以避免养殖海区漂浮物及大型凶猛动物对渔业养殖的威胁。
其中，所布置的网衣19所围成空间大小与漂浮立柱11之间的距离、高度有关。设计时可根据需求设计半潜式风机基础尺寸，包括漂浮立柱11之间的距离、高度，从而满足不同的养殖空间需求。图5示出的图中，网衣上部通过张紧绳连接在三个漂浮立柱11上层水平横撑上的工装上，下部通过张紧绳连接在下层水平横撑上的工装上。
由上构成了本申请的结构。本申请将半潜式风机基础与渔业网箱养殖有机结合起来，充分利用了漂浮式风机基础的优点和深水养殖的优点，既能发展深远海深水渔业养殖，又能缩短漂浮式海上风电的投资回报期，解决了漂浮式海上风电投资成本高、海上风电与渔业养殖用海矛盾的难题。有利于早日实现海上风电平价上网的目标，同时可以节约用海，有效具备极高的经济效益和推广性。有利于海上风电与渔业养殖两个行业的持续发展。
下面在对本申请的一具体实施方式进行说明：
该实施例中，三个漂浮立柱11跨距70米，漂浮立柱11上部的倒圆锥形部的顶部直径14米，底部直径12米，高9.5米，圆柱部高度12米，圆盘式阻尼舱12直径设计为25米，高度2.5米。风机的塔架高度98米，浮式基础设计吃水深度约18米，用钢量约2100吨，总排水量约7000吨。
养殖网衣19上下工装18设置于漂浮立柱11间连接的横撑上，网衣19边缘距横撑中心约1.8米，即可形成面积1600平方米，有效养殖高度15.9米(从阻尼舱12顶部至设计吃水)的养殖有效空间，该养殖区域的水体体积约25000立方米。
网箱设置双层网，外层设置大网目铜丝防护网。内层网衣的材质选用超高分子量聚乙烯网衣，采用防护涂层降低海生物附着速度，网目可选择4～6厘米，养殖一年期以上的中等鱼苗。
该实施方式中，养殖为智能化养殖，配置有自动投喂系统，且可远程控制进行饵料投喂，饵料补给周期为10～15天。另外，还设置有水质监测系统，可实时监测养殖海域温度、盐度、溶解氧、PH值等各项关键参数。由于属于外海养殖，水体交换很好，一般无需使用鱼药。还配置自动洗网机，设置在网箱中心位置，可利用高压泵驱动清洗转盘产生高压水柱，且旋转送水，对网衣19上的附着物进行清洗，该清洗转盘外有支撑架保护，避免转盘与网衣19或其他被清洁物直接接触，无需任何化学物质和摩擦行为，对环境和网衣19起到保护作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)
1.一种可实现渔业养殖的漂浮式海上风机基础，其特征在于，包括：
半潜式风机基础，其包括至少三个漂浮立柱、连接各漂浮立柱的框架；所述框架包括连接相邻漂浮立柱间的上下两层的水平横撑，以及斜撑，斜撑包括上层各水平横撑之间的斜撑、上层水平横撑与阻尼舱之间的斜撑；
每个漂浮立柱由上到下依次为：倒圆锥形部、与倒圆锥形部底部相接的圆柱部、位于圆柱部底部的圆盘式的阻尼舱；
位于所述三个漂浮立柱中间所形成的区域设置有网箱，网箱由与框架连接的网衣所围成的封闭区域构成；
焊接在连接三个漂浮立柱横撑上的工装，每个工装包括具有通孔的钢结构件；所述网箱与所述工装连接；
所述网箱包括张紧绳、纲线和所述网衣，其中：
所述张紧绳包括顶部张紧绳及底部张紧绳，端部均固定在所述钢结构件上；
所述纲线分为横纲、竖纲和底纲，其中竖纲和底纲为同一条绳索，交点与所述底部张紧绳连接，竖纲上端连接所述顶部张紧绳，纲线上连接有所述网衣；
所述网衣为双层网衣，外层为铜丝防护网，内层为超高分子量聚乙烯网衣；
所述网衣上部通过张紧绳连接在三个漂浮立柱上层水平横撑上的工装上，下部通过张紧绳连接在下层水平横撑上的工装上。
2.根据权利要求1所述的漂浮式海上风机基础，其特征在于，所述倒圆锥形部的内部设置有至少一个舱，作为空舱或杂货舱。
3.根据权利要求1所述的漂浮式海上风机基础，其特征在于，所述圆柱部包括至少两层压载舱，该压载舱用于装载水。
4.根据权利要求1所述的漂浮式海上风机基础，其特征在于，所述阻尼舱直径大于圆柱部直径，该阻尼舱的内部包括至少两个压载舱，该压载舱用于装载水。
5.根据权利要求1所述的漂浮式海上风机基础，其特征在于，其中下层水平横撑端部插入到阻尼舱中进行连接。
6.根据权利要求1所述的漂浮式海上风机基础，其特征在于，其中在上层的水平横撑上方，设置有连通相邻的漂浮立柱顶部之间的走廊。
7.根据权利要求1所述的漂浮式海上风机基础，其特征在于，从每个漂浮立柱上端部连接每组锚缆固定到海底相应的锚固点，所述每组锚缆包括至少三根锚缆。
8.一种海上风机，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的可实现渔业养殖的漂浮式海上风机基础，风机布置在其中一根漂浮立柱上，靠船构件及爬梯设置在该漂浮立柱上。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN114604383A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-10 | 蓝洁丰仑海洋科技(上海)有限公司 | 一种拖航浮箱装置、升降式网箱装置及其使用方法 |
| CN115465419A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-12-13 | 山东宏洲海洋工程有限公司 | 一种带有海上牧场的半潜坐底式安装平台及作业工法 |
| CN115517206A (zh) * | 2022-09-26 | 2022-12-27 | 浙江大学 | 基于气幕拦阻装置的海上风电场围栏养殖装置实现方法 |
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2020
- 2020-12-16 CN CN202023029646.2U patent/CN215663907U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114604383A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-06-10 | 蓝洁丰仑海洋科技(上海)有限公司 | 一种拖航浮箱装置、升降式网箱装置及其使用方法 |
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