CN217893174U - 一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，包括底座甲板、中央立柱、外斜浮筒、直立浮筒、下垂荡板和上垂荡板，外斜浮筒为多个，均匀分布在中央立柱四周，多个外斜浮筒和中央立柱的下端均固定在底座甲板上，中央立柱设在底座甲板中心处；每个外斜浮筒上端均设有直立浮筒，所述的直立浮筒上端设有上垂荡板；所述的下垂荡板设在对应的外斜浮筒的下方，且下垂荡板的上表面与底座甲板的下表面连接。本实用新型通过降低重心高度与增大平台回转半径来提高平台运动的稳定性，提高了支撑平台整体安全可靠性。

Description

一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台

技术领域

本实用新型属于漂浮式风力风电机组支撑结构领域，具体涉及一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台。

背景技术

世界范围内，80%以上的潜在海上风电资源位于水深大于60m的深水海域。中国深远海 50～70m 处海上风资源约 726.8 GW，水深大于 70m 海上风资源约 542 GW，是近海的2倍多，是陆地风能资源的近7倍。

目前中国的海上风电发展处于快速上升期，海上风电场大部分都还是在近海区域，水深很少超过35m，在此环境下固定式基础相比漂浮式还是有一定的优势，但随着待开发的海域往深海延伸，固定式基础的成本优势逐渐消失，运维安装等方面的劣势将逐渐显现，目前行业内比较认可的临界水深在50m。在水深超过50 m的深海区域，若采用常规固定式基础结构，支撑结构部分造价将大幅增加。浮式风电机组支撑结构在保证性能的前提下，可降低建造、施工安装等环节的费用，可以实现整体拖航运输和整体安装。

漂浮式风电机组支撑平台，由浮式支撑平台与系泊系统两大部分组成，可分为单立柱式、半潜式、张力腿式、驳船式平台四种基本形式及其综合形式。单立柱式基础吃水深，适合100m水深环境，成本高，不利于拖航运输；张力腿式对张力腱要求高，安装工艺复杂、费用高；而半潜式平台虽然存在水线面大、受波浪载荷大的缺点，但其具有应用水深范围大、结构回复力矩大、可在陆上码头实现风电机组安装、只需简易拖轮运输而利于拖航等优点，也是国内外应用最为广泛的平台形式。

浮式平台设计指标主要关注平台运动特性与稳性。平台的垂荡与纵摇位移影响机组发电运行，纵荡影响平台活动范围与系泊载荷。当前应用的半潜式基础其重心较高、稳定性相对较差，若要增大回复力矩，需增大浮筒浮距与尺寸，此做法将大大增加平台的成本。

因此，本技术通过设计一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，通过降低重心高度与增大平台回转半径来提高平台的稳定性，提高支撑平台整体安全可靠性的同时。

实用新型内容

为了克服现有平台重心较高、稳定性相对较差不安全且成本高的问题，本实用新型提供一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，本实用新型提供的该平台可以在不改变底部甲板半径的前提下，通过降低重心高度与增大平台回转半径来提高平台运动的稳定性，提高了支撑平台整体安全可靠性。

本实用新型采用的技术方案是：

一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，包括底座甲板、中央立柱、外斜浮筒、直立浮筒、下垂荡板和上垂荡板，外斜浮筒为多个，均匀分布在中央立柱四周，多个外斜浮筒和中央立柱的下端均固定在底座甲板上，中央立柱设在底座甲板中心处；每个外斜浮筒上端均设有直立浮筒，所述的直立浮筒上端设有上垂荡板；所述的下垂荡板设在对应的外斜浮筒的下方，且下垂荡板的上表面与底座甲板的下表面连接。

所述的中央立柱为下大上小的空心密闭钢筒。

所述的钢筒内设有加劲板。

所述的外斜浮筒与底座甲板连接处采用钢筋混凝土结构或空心钢结构连接，该空心钢结构上开有进出水口。

所述的下垂荡板为钢筋混凝土结构或钢结构。

所述的上垂荡板的外径大于直立浮筒的外径。

所述的下垂荡板的外径大于直立浮筒的外径，且多个下垂荡板通过连接板连接成一体。

所述的底座甲板呈星型结构。

每个外斜浮筒上对应的上垂荡板均位于同一水平面上。

所述的中央立柱上端通过法兰连接有风电机组塔筒。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型将外斜浮筒引入半潜式海上风力发电机组浮式平台，其中部向外倾斜的构件（外斜浮筒），通过外斜浮筒增大惯性半径以增大惯性矩，提高了整个平台的稳定性。

（2）本实用新型通过外斜浮筒的设置，降低了平台整体原有的重心高度，增加吃水深度与排水体积；将外斜浮筒淹没，使得平台有更小水线面积，从而降低波浪所引起的载荷，以便于拖航。

（3）本实用新型中采用了上下垂荡板的布置，进一步的增加了垂荡方向的阻尼，使得平台垂荡运动周期增大，避免高频运动影响引起上部风力机的剧烈震动，保证风力机的正常运行。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本实用新型具有外斜立柱的半潜式深远海浮式风机平台的立体图。

图2为本实用新型具有外斜立柱的半潜式深远海浮式风机平台的主视图。

图3为本实用新型具有外斜立柱的半潜式深远海浮式风机平台的俯视图。

图中，附图标记为：1、底座甲板；2、中央立柱；3、外斜浮筒；4、直立浮筒；5、下垂荡板；6、上垂荡板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型进行详细描述，所述的实施例有助于对本实用新型的理解和实施，并非构成对本实用新型的限制。

实施例1：

为了克服现有平台重心较高、稳定性相对较差不安全且成本高的问题，本实用新型提供如图1-3所示的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，本实用新型提供的该平台可以在不改变底部甲板半径的前提下，通过降低重心高度与增大平台回转半径来提高平台运动的稳定性，提高了支撑平台整体安全可靠性。

一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，包括底座甲板1、中央立柱2、外斜浮筒3、直立浮筒4、下垂荡板5和上垂荡板6，外斜浮筒3为多个，均匀分布在中央立柱2四周，多个外斜浮筒3和中央立柱2的下端均固定在底座甲板1上，中央立柱2设在底座甲板1中心处；每个外斜浮筒3上端均设有直立浮筒4，所述的直立浮筒4上端设有上垂荡板6；所述的下垂荡板5设在对应的外斜浮筒3的下方，且下垂荡板5的上表面与底座甲板1的下表面连接。

本实用新型中，底部甲板1连同下垂荡板5为可采用钢筋混凝土结构，也可采用钢结构，若采用钢筋混凝土结构可以利用其自身重力压载重量，以压低重心；若采用钢结构可通过注水进入钢结构的空腔内提供压载。中央立柱2为空心密闭钢筒，其内部设置加劲板和加强构造，增强立柱的抗弯性能，传递风力机底部载荷。外斜浮筒3与底座甲板1连接处可采用钢筋混凝土结构或钢结构连接，其余部分为空心可调节压载舱钢筒，以提供足够的浮力，同时可注水提供加载，提高稳定性。直立浮筒4由空心密闭钢筒制成，并与外斜浮筒3顶部相连，提供部分浮力。上垂荡板6采用大于直立浮筒4直径的钢制圆形薄板，代替传统半潜式平台的混凝土附加质量块，增大垂向横截面积的同时，大大降低浮式平台整体质量，避免重心上移。

如图1至3所示，三个外斜浮筒3围绕中央立柱2形成星型结构与底座甲板1焊接（以三个外斜浮筒为例进行说明，但不作为限制，外斜浮筒数量可根据需要设置为四根、五根等，围绕中央立柱间隔对称排布，并相应增加直立浮筒、垂荡板的数量）。底座甲板1的底部与下垂荡板5连接，分别位于三个端点位置，中央立柱2焊接于底座甲板1的中心位置，直立浮筒4其与三个外斜浮筒3焊接连接。上垂荡板6分别与对应的直立浮筒4顶部连接。中央立柱2上部通过法兰与风电机组塔筒相连，用以传递上部风机受到外部环境作用运行时所产生的载荷，同时便于装卸。

本实用新型中采用了上下垂荡板的布置，进一步的增加了垂荡方向的阻尼，使得平台垂荡运动周期增大，避免高频运动影响引起上部风力机的剧烈震动，保证风力机的正常运行。

本实用新型通过设置外斜浮筒3增大平台惯性半径来增大惯性矩，提高了整个平台的稳定性。通过外斜浮筒3的设置，降低了平台整体原有的重心高度，增加吃水深度与排水体积，将外斜浮筒淹没，使得平台有更小水线面积，从而降低波浪所引起的载荷，以便于拖航。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的中央立柱2为下大上小的空心密闭钢筒。

本实用新型中，中央立柱2底部尺寸大于顶部尺寸。顶部为直段，底部为变径段，直段的高度根据需求进行设定。

优选的，所述的钢筒内设有加劲板。

本实用新型中，中央立柱2焊接于底座甲板1的中心位置，中央立柱2内部设置加劲板和加强构件，通过加劲板和加强构件增强中央立柱2的抗弯性能，传递风力机底部载荷。

优选的，所述的中央立柱2上端通过法兰连接有风电机组塔筒。

本实用新型中，中央立柱2上部通过法兰与风电机组塔筒相连，用以传递上部风机受到外部环境作用运行时所产生的载荷，同时便于装卸。

优选的，所述的外斜浮筒3与底座甲板1连接处采用钢筋混凝土结构或空心钢结构连接，该空心钢结构上开有进出水口。

本实用新型中，外斜浮筒3与底座甲板1连接处可采用钢筋混凝土结构或钢结构连接，外斜浮筒3的其余部分为空心可调节压载舱钢筒，以提供足够的浮力，同时可注水提供加载，提高稳定性。

优选的，所述的下垂荡板5为钢筋混凝土结构或钢结构。

优选的，所述的上垂荡板6的外径大于直立浮筒4的外径。

本实用新型中，上垂荡板6采用大于直立浮筒4直径的钢制圆形薄板，代替传统半潜式平台的混凝土附加质量块，增大垂向横截面积的同时，大大降低浮式平台整体质量，避免重心上移。

优选的，所述的下垂荡板5的外径大于直立浮筒4的外径，且多个下垂荡板5通过连接板连接成一体。

优选的，所述的底座甲板1呈星型结构。

本实用新型中，底部甲板1连同下垂荡板5均可采用钢筋混凝土结构，也可采用空心密封钢结构，采用钢筋混凝土结构可以利用其自身重力压载重量，以压低重心；采用钢结构可通过注水进入空心的钢结构空腔从而提供压载。

优选的，每个外斜浮筒3上对应的上垂荡板6均位于同一水平面上。

如图2所示，每个外斜浮筒3上对应的上垂荡板6高度位置一致，保证整个平台的平整及稳定。

本实用新型中，直立浮筒4采用钢制圆柱，一方面可以将上垂荡板6与外斜浮筒3进行有效的连接，另一方面还可以通过在直立浮筒4内注水，提供部分重力。

本实用新型中，直立浮筒4由空心密闭钢筒制成，并与外斜浮筒3顶部相连，提供部分浮力。空心密闭钢筒制成的直立浮筒4上开有进出水口，根据需求可对直立浮筒4内注水或排水。

如图1所示，本实用新型中外斜浮筒3优选为三个，如图3所示，三个外斜浮筒3围绕中央立柱间隔120度布置。该平台基础形成三浮筒立柱带中央立柱的结构形式。中央立柱2与外斜浮筒3均连接与底座甲板1上，三个外斜浮筒3围绕中央立柱1间隔布置，下垂荡板5与底部甲板1连接，直立浮筒4同外斜浮筒3顶部连接。上垂荡板6优选为圆形薄板。

本实用新型中，中央立柱1、外斜浮筒3的形状根据需求进行选择，其截面为方形或圆形截面，或者其他形状。

本实用新型中，外斜浮筒3倾斜设置，其向外倾斜。根据设计得到外斜浮筒3的倾斜角度，通过外斜浮筒3倾斜设置实现在不改变底座甲板1半径的条件下，增大平台的惯性半径进而增大平台惯性矩，提高平台稳定性。

本实用新型中，直立浮筒4与外斜浮筒3通径尺寸相同，所述上垂荡板6横截面尺寸大于直立浮筒4横截面尺寸；所述下垂荡板5直径与宽度均大于底座甲板1，以此增大平台在垂荡方向上的阻力，抑制垂荡方向的运动。

本实用新型中，底座甲板1采用星型连接结构，底座甲板1与外斜浮筒3连接底面可根据设计工艺需求变换为半圆形或矩形。下垂荡板5与底座甲板1连接处可采用腹板加强，提高垂荡板强度，降低应力与疲劳载荷。中央立柱2位于底座甲板1连线中心处，整个平台布置呈多轴对称，保证重心位置水平居中。

以上举例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实用新型中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。

Claims (10)

1.一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：包括底座甲板（1）、中央立柱（2）、外斜浮筒（3）、直立浮筒（4）、下垂荡板（5）和上垂荡板（6），外斜浮筒（3）为多个，均匀分布在中央立柱（2）四周，多个外斜浮筒（3）和中央立柱（2）的下端均固定在底座甲板（1）上，中央立柱（2）设在底座甲板（1）中心处；每个外斜浮筒（3）上端均设有直立浮筒（4），所述的直立浮筒（4）上端设有上垂荡板（6）；所述的下垂荡板（5）设在对应的外斜浮筒（3）的下方，且下垂荡板（5）的上表面与底座甲板（1）的下表面连接。

2.根据权利要求1所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：所述的中央立柱（2）为下大上小的空心密闭钢筒。

3.根据权利要求2所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：所述的钢筒内设有加劲板。

4.根据权利要求1所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：所述的外斜浮筒（3）与底座甲板（1）连接处采用钢筋混凝土结构或空心钢结构连接，该空心钢结构上开有进出水口。

5.根据权利要求1所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：所述的下垂荡板（5）为钢筋混凝土结构或钢结构。

6.根据权利要求1所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：所述的上垂荡板（6）的外径大于直立浮筒（4）的外径。

7.根据权利要求1所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：所述的下垂荡板（5）的外径大于直立浮筒（4）的外径，且多个下垂荡板（5）通过连接板连接成一体。

8.根据权利要求1所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：所述的底座甲板（1）呈星型结构。

9.根据权利要求1所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：每个外斜浮筒（3）上对应的上垂荡板（6）均位于同一水平面上。

10.根据权利要求1所述的一种外斜立柱型半潜式深远海浮式风电机组支撑平台，其特征在于：所述的中央立柱（2）上端通过法兰连接有风电机组塔筒。

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