CN217378978U - 一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统 - Google Patents

Abstract

一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统，其属于风力发电与海水养殖的技术领域。该结构包括单桩基础海上风机、固定钢框架、养殖网箱和升降装置。单桩基础风机由风电机组和风机桩组成；固定钢框架呈正方形，由边桩与风机桩围成，中部设有中心桩，相邻桩之间通过水平梁与斜撑连接，在中心桩与风机桩之间设有调谐惯容阻尼器。养殖网箱包括网箱框架和网衣，网衣布置在网箱框架底部和侧面。网箱框架通过套管套装在桩上，网箱套管上部连接升降钢缆，升降钢缆通过滑轮连接到中心桩顶部卷扬机。将海上风电和海水养殖综合开发利用，实现海上风机为养殖网箱供电，节约传统养殖网箱用电成本，实现海洋资源的集约节约利用，提高整体经济效益。

Description

一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统

技术领域

本发明属于风力发电与海水养殖的技术领域，特别是涉及一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统。

背景技术

海上风电场具有装机容量大，场址离岸距离较远、噪音污染小及不占用陆地资源等优点，近年来得到迅速发展。单桩式海上风机因其成本低、安装方便等优点被广泛使用，在已经安装的海上风机中约86%都是采用的单桩的基础。

由于单桩风机基础安装在海床上，基础所处的地质结构复杂，需要承受海上风、浪和海流等诸多随机荷载作用，且受到地震作用的威胁，使得单桩风机基础，体积庞大，造价昂贵。目前，已经采取了许多措施和努力来降低海上风电的成本，包括减少钢材的使用量和提高运输和安装的效率。即便如此，仅靠发电每年的收入仍远低于风电场的总投资，投资回收较慢。

我国网箱养殖已经有一定的规模，但主要分布在内湾，并且养殖的密度过高水体质量差，受污染情况比较严重，开展远海深海养殖是海水养殖的发展的趋势。但深远海养殖网箱需要持续稳定的供电，存在能源供应问题，限制海水养殖的发展。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统，一方面有利于海洋资源的节约利用，提高整体收益；另一方面，由海上风机为养殖网箱供电，解决深海养殖网箱供电难的问题，有利于水产养殖业的发展。

本发明采用的技术方案为：一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统，它包括单桩基础风机，单桩基础风机包括风机桩和风电机组，所述风机桩的竖直钢套筒上设有固定钢框架，固定钢框架上设置养殖网箱；

所述固定钢框架上还设有中心桩、外侧的三个角上各设置一个边桩，所述风机桩、中心桩以及边桩相邻的两桩之间设有水平梁；风机桩与边桩之间设置斜撑；

所述养殖网箱在网箱框架的外部设置网衣，网箱框架包括底部框架、竖直钢套筒和水平杆，竖直钢套筒分别套装在风机桩、中心桩以及边桩上；水平杆设置在相邻的竖直钢套筒之间；

所述中心桩的顶部设置智能化养殖平台，智能化养殖平台下方水中的中心桩上设置智能化养殖设备；所述智能化养殖平台上还设置升降装置，卷扬机设置在智能化养殖平台上，升降钢缆由卷扬机经滑轮后分别固定连接到所述各桩的竖直钢套筒上；所述滑轮设置在风机桩或边桩上；

所述风机桩与中心桩之间设置调谐惯容阻尼器，调谐惯容阻尼器采用惯性元件与阻尼器并联后与弹簧装置串联。

所述调谐惯容阻尼器设置风机桩与中心桩上部靠近水平梁的位置。

所述网衣通过缆绳固定在网箱框架上。

所述智能化养殖平台上设有养殖人员工作居住室、养殖饲料存放区域、电气设备置放间、维修设备置放间和蓄电池。

所述智能化养殖设备通过风电机组供电或通过蓄电池供电。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

（1）该养殖结构既可以利用海上丰富的风能资源发电，又可以利用海水养殖，实现资源利用最大化，提高经济产出。

（2）采用大直径单桩基础与小直径边桩相连接而成固定钢框架结构刚度大，能够抵抗复杂恶劣的海洋环境荷载，提高风机结构和网箱结构的可靠性。

（3）养殖网箱通过升降装置连接在桩上，可以沿桩中心上下移动，在较大的风浪来临时，可以降低网箱所处水位，减小风浪对网箱内鱼群的影响。在进行捕捞收获和更换维修网箱设备时，可以将网箱升起，方便养殖人员与维修人员操作。

（4）风机桩和设有养殖平台的中心桩之间设有调谐惯质阻尼器，改善了复杂环境荷载作用下风机与网箱结构振动的问题。

附图说明

图1是一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统的结构主视图。

图2是一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统的固定钢框架俯视图。

图3是一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统的养殖网箱结构主视图。

图4是一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统的养殖网箱结构俯视图。

图5是一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统的升降结构示意图。

图6是一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统的调谐惯质阻尼器示意图。

图中：1、单桩基础风机，1a、风电机组，1b、风机桩，2、固定钢框架，2a、边桩，2b、中心桩，2c、水平梁，2d、斜撑，3、养殖网箱，3a、网箱框架，3b、网衣，3a1、竖直钢套筒，3a2、水平杆，3a3、底部框架，4、升降装置，4a、卷扬机，4b、滑轮，4c、升降钢缆，5、智能化养殖平台，6、智能化养殖设备，7、缆绳，8、调谐惯质阻尼器，8a、惯性元件，8b、阻尼器，8c、弹簧装置。

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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1到图6所示，一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统，包括单桩基础风机1，单桩基础风机1包括风机桩1b和风电机组1a，风机桩1b的外周设有固定钢框架2，固定钢框架2设置养殖网箱3。

固定钢框架（2）上还设有中心桩2b、外侧的三个角上各设置一个边桩2a，所述风机桩1b、中心桩2b以及边桩2a相邻的两桩之间设有水平梁2c；风机桩1b与边桩2a之间设置斜撑2d。养殖网箱3在网箱框架3a的外部设置网衣3b，网箱框架3a包括底部框架3a3、竖直钢套筒3a1和水平杆3a2，竖直钢套筒3a1分别套装在风机桩1b、中心桩2b以及边桩2a上；水平杆3a2设置在相邻的竖直钢套筒3a1之间。

中心桩2b的顶部设置智能化养殖平台5，智能化养殖平台5下方水中的中心桩2b上设置智能化养殖设备6；智能化养殖平台5上还设置升降装置4，卷扬机4a设置在智能化养殖平台5上，升降钢缆4c由卷扬机4a经滑轮4b后连接到竖直钢套筒3a1上。

风机桩1b与中心桩2b之间设置调谐惯容阻尼器8，调谐惯容阻尼器8采用惯性元件8a与阻尼器8b并联后与弹簧装置8c串联。调谐惯容阻尼器8设置风机桩1b与中心桩2b上部靠近水平梁2c的位置。

网衣3b通过缆绳7固定在网箱框架3a上。

智能化养殖平台5上设有养殖人员工作居住室、养殖饲料存放区域、电气设备置放间、维修设备置放间和蓄电池。智能化养殖设备6通过风电机组供电或通过蓄电池供电。

采用上述技术方案，本实施例中的基于单桩基础风机的深海养殖结构所处位置水深为30-40m，风机桩1b的直径为8m，边桩2a和中心桩2b的直径为1.0-1.5m，固定钢框架2边长为20-25m。

该结构包括单桩基础海上风机1、固定钢框架2、养殖网箱3和升降装置4。单桩基础风机1由风电机组1a和风机桩1b组成；固定钢框架2呈正方形，由边桩2a与风机桩1b围成，中部设有中心桩2b，相邻桩之间通过水平梁2c与斜撑2d连接。边桩2a和中心桩2b为钢管桩。中心桩22上部设有智能化养殖平台5。中心桩上部设有智能化养殖平台5，中心桩2b与风机桩1b之间设有调谐惯容阻尼器。

智能化养殖平台5设有养殖人员工作居住室、养殖饲料存放区域，电器设备置放间、维修设备置放间和蓄电池。风电机组11工作运行时可直接为电器设备供电，为蓄电池充电。

养殖网箱3包括网箱框架3a和网衣3b，网箱框架3a由竖直钢套筒3a1，水平杆3a2和底部框架3a2组成，竖直钢套筒3a1嵌套于边桩3、中心桩1b和风机桩2上，水平杆3a2与竖直钢套管3a1和底部框架3a2固定连接。

网衣3b通过缆绳7与网箱框架3a系缚连接，网衣5布置网箱框架1c顶部、底部和侧向形成密闭稳定的养殖空间。本实施例中网衣和缆绳都采用超高分子聚乙烯材质。

养殖网箱3中部设有智能化养殖设备6，且智能化养殖设备6在风电机组正常运行时可通过风电机组1a直接供电，在风电机组1a因故障或在恶劣海况下停机时也可以通过蓄电池供电。

升降装置4包括卷扬机4a、滑轮4b和升降钢缆4c。卷扬机4a布置在中心桩2b顶部，滑轮4b布置在边桩顶部及相同高度处的风机桩内侧，升降钢缆4c一端与网箱竖直钢套管3a1连接，一端通过滑轮4b与卷扬机4a连接。

调谐惯容阻尼器8包括惯性元件8a，阻尼器8b与弹簧装置8c，惯性元件8a与阻尼器8b并联后与弹簧装置8c串联，调谐惯容阻尼器8两端分别与中心桩2b与风机桩1b连接。在中心桩2b与风机桩1b之间发生相对位移后，即调谐惯质阻尼器8两端产生相对位移后，调谐惯质阻尼器8生成控制力作用于两端的中心桩2b与风机桩1b上，从而减轻结构的在复杂环境荷载作用下的振动。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种融合海水养殖结构的单桩基础海上风机系统，它包括单桩基础风机（1），单桩基础风机（1）包括风机桩（1b）和风电机组（1a），其特征在于：所述风机桩（1b）的竖直钢套筒（3a1）上设有固定钢框架（2），固定钢框架（2）上设置养殖网箱（3）；

所述固定钢框架（2）上还设有中心桩（2b）、外侧的三个角上各设置一个边桩（2a），所述风机桩（1b）、中心桩（2b）以及边桩（2a）相邻的两桩之间设有水平梁（2c）；风机桩（1b）与边桩（2a）之间设置斜撑（2d）；

所述养殖网箱（3）在网箱框架（3a）的外部设置网衣（3b），网箱框架（3a）包括底部框架（3a3）、竖直钢套筒（3a1）和水平杆（3a2），竖直钢套筒（3a1）分别套装在风机桩（1b）、中心桩（2b）以及边桩（2a）上；水平杆（3a2）设置在相邻的竖直钢套筒（3a1）之间；

所述中心桩（2b）的顶部设置智能化养殖平台（5），智能化养殖平台（5）下方水中的中心桩（2b）上设置智能化养殖设备（6）；所述智能化养殖平台（5）上还设置升降装置（4），卷扬机（4a）设置在智能化养殖平台（5）上，升降钢缆（4c）由卷扬机（4a）经滑轮（4b）后分别固定连接到各桩的竖直钢套筒（3a1）上；所述滑轮（4b）设置在风机桩（1b）或边桩（2a）上；

所述风机桩（1b）与中心桩（2b）之间设置调谐惯容阻尼器（8），调谐惯容阻尼器（8）采用惯性元件（8a）与阻尼器（8b）并联后与弹簧装置（8c）串联；

所述调谐惯容阻尼器（8）设置风机桩（1b）与中心桩（2b）上部靠近水平梁（2c）的位置。

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