CN218198751U - 一种半潜型漂浮式风机基础结构 - Google Patents

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赖勉亨
黄鹏
任凤鸣
何正铭
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    • Y02E10/727—Offshore wind turbines

Abstract

本实用新型涉及海上风电工程领域，且公开了一种半潜型漂浮式风机基础结构，包括采用中空夹层钢管轻骨料混凝土结构的浮箱结构、压载舱、垂荡板、连接平台以及海上风力发电组件，浮箱结构的底部设置有压载舱，压载舱的底部与垂荡板连接，浮箱结构通过连接平台连接，海上风力发电组件设置在浮箱结构的顶部，连接平台上设置和海底面连接的系泊系统，该半潜型漂浮式风机基础结构，采用中空夹层钢管轻骨料混凝土结构形式，在保证结构稳定性的同时，能有效降低建造成本，减少浮箱结构受到海浪冲刷造成的疲劳损伤，提高结构承载力和耐久性，延长海上风机结构整体的使用寿命。

Description

一种半潜型漂浮式风机基础结构
技术领域
本实用新型涉及海上风电工程领域，具体为一种半潜型漂浮式风机基础结构。
背景技术
随着全球对清洁的可再生能源日益增长的需求，使得风能成为商业化程度最高的可再生清洁能源，且我国海洋面积广阔，有丰富的海上风力资源，目前并网装机容量达到3亿千瓦，已连续12年稳居全球第一，使得我国风能的发展规模和潜力位居世界第一，这部分风力转化为电力将会带来巨大的经济价值和良好的社会效益。然而复杂的海洋环境导致目前的风力发电行业主要局限于近海，为了将风电工程从近海延伸至远海，也为了获得更优质的风能以及拓展风能发展的空间资源，半潜型漂浮式风机技术近年来得到广泛关注。
目前国内外的海上风电基础的主要形式有单桩式、导管式、半潜型、张力腿式、单立柱式。根据我国海域的环境地理条件，半潜型漂浮式是目前最适合我国海域浮式风电基础的形式。但是半潜型漂浮式风机基础的空间桁架结构异常复杂，耗钢量较大，同时疲劳问题突出。综上所述，如何克服传统海上半潜型风机基础的建造安装复杂，疲劳问题突出，用钢量过多导致整体制作成本高的难关，为此我们提出了一种半潜型漂浮式风机基础结构。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种半潜型漂浮式风机基础结构，解决了上述的问题。
(二)技术方案
为实现上述所述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种半潜型漂浮式风机基础结构，包括采用中空夹层钢管轻骨料混凝土结构的浮箱结构、压载舱、垂荡板、连接平台以及海上风力发电组件，浮箱结构的底部设置有压载舱，压载舱的底部与垂荡板连接，浮箱结构通过连接平台连接，海上风力发电组件设置在浮箱结构的顶部，连接平台上设置和海底面连接的系泊系统。
优选的，所述浮箱结构包括三个呈等边三角形排列的边立柱浮箱以及位于三个边立柱浮箱之间的中心立柱浮箱，边立柱浮箱边立柱浮箱和中心立柱浮箱中心立柱浮箱之间由支撑结构进行连接，边立柱浮箱以及中心立柱浮箱的底部均固定安装压载舱,压载舱的底部固定安装垂荡板。
优选的，所述中心立柱浮箱以及边立柱浮箱均包括外层钢管、内层钢管以及内层钢管，外层钢管和内层钢管之间填充轻骨料混凝土。
优选的，所述压载舱横截面为圆形或者多边形，其横截面积大于中心立柱浮箱以及边立柱浮箱的横截面积，所述压载舱内的压载物为液体如水，所述垂荡板垂荡板为多边形，其横截面大于压载舱横截面。
优选的，所述连接平台包括中心连接平台和边连接平台，中心连接平台和边连接平台横截面为圆形，中心连接平台和边连接平台横截面大于中心立柱浮箱以及边立柱浮箱横截面，边连接平台外周侧上安装有爬梯、靠船设施及防撞设施，边连接平台固定安装在边立柱浮箱顶部，边立柱浮箱安装在中心立柱浮箱的顶部。
优选的，所述支撑结构包括上支撑结构、下支撑结构以及斜支撑结构，所述中心连接平台和边连接平台之间通过上支撑结构连接，多个压载舱之间通过下支撑结构进行连接，边连接平台与压载舱之间通过交叉的斜支撑结构连接，上支撑结构上设置有人行栈桥。
优选的，所述系泊系统包括系泊链和系泊锚，所述系泊链的一端固定连接在对应的边连接平台上，边连接平台另一端连接锚定于海底的系泊锚系泊锚。
优选的，所述海上风力发电组件包括塔筒、电机组件、桨叶组件以及塔筒连接件，所述塔筒连接件固定连接在中心连接平台上，塔筒固定连接在塔筒连接件上，电机组件安装在塔筒的顶端上，桨叶组件与电机组件的输出端连接在一起。
(三)有益效果
与现有技术相比，本实用新型提供了一种半潜型漂浮式风机基础结构，具备以下有益效果：
1、该半潜型漂浮式风机基础结构，采用中空夹层钢管轻骨料混凝土结构形式，在保证结构稳定性的同时，能有效降低建造成本，减少浮箱结构受到海浪冲刷造成的疲劳损伤，提高结构承载力和耐久性，延长海上风机结构整体的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型的示意图；
图3为本实用新型的组件连接示意图；
图4为本实用新型的正视图；
图5为本实用新型的俯视图。
图中：1、中心立柱浮箱；2、边立柱浮箱；3、压载舱；4、垂荡板；5、中心连接平台；6、边连接平台；7、上支撑结构；8、斜支撑结构；9、下支撑结构；10、系泊链；11、系泊锚；12、塔筒连接件；13、塔筒；14、电机组件；15、桨叶组件；16、外层钢管；17、内层钢管；18、轻骨料混凝土。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-5，一种半潜型漂浮式风机基础，包括浮箱结构、压载舱3、垂荡板4、连接平台以及海上风力发电组件，浮箱结构的底部设置有压载舱3，压载舱3的底部与垂荡板4连接，浮箱结构通过连接平台连接，海上风力发电组件设置在浮箱结构的顶部，连接平台上设置和海底面连接的系泊系统。
进一步的，浮箱结构包括三个呈等边三角形排列的边立柱浮箱2以及位于三个边立柱浮箱2之间的中心立柱浮箱1，边立柱浮箱边立柱浮箱2和中心立柱浮箱中心立柱浮箱1之间由支撑结构进行连接，边立柱浮箱2以及中心立柱浮箱1的底部均固定安装压载舱3,压载舱3的底部固定安装垂荡板4，能够通过调节压载舱3内压载液体量来调节结构的吃水，从而实现较好的水深适应性能，垂荡板4用于大幅减小结构的垂荡响应。
进一步的，浮箱结构、压载舱3以及连接平台均采用中空夹层钢管轻骨料混凝土结构形式，具有建造成本低、承载力高、抗侧刚度大、稳定性强、延性好等优势。
进一步的，中心立柱浮箱1以及边立柱浮箱2为中空夹层柱体结构，横截面为中空夹层圆形，中心立柱浮箱1以及边立柱浮箱2均包括外层钢管16、内层钢管17以及内层钢管17，外层钢管16和内层钢管17之间填充轻骨料混凝土18。
进一步的，压载舱3横截面为圆形或者多边形，其横截面积大于中心立柱浮箱1以及边立柱浮箱2的横截面积，压载舱3内的压载物为液体如水，垂荡板垂荡板4为多边形，其横截面大于压载舱3横截面，垂荡板4的尺寸可根据漂浮风机基础运动性能垂荡幅值进行调整，使结构的垂荡幅值达到最优。
进一步的，连接平台包括中心连接平台5和边连接平台6，中心连接平台5和边连接平台6横截面为圆形，中心连接平台5和边连接平台6横截面大于中心立柱浮箱1以及边立柱浮箱2横截面，边连接平台6外周侧上安装有爬梯、靠船设施及防撞设施，边连接平台6固定安装在边立柱浮箱2顶部，边立柱浮箱2安装在中心立柱浮箱1的顶部。
进一步的，支撑结构包括上支撑结构7、下支撑结构9以及斜支撑结构8，中心连接平台5和边连接平台6之间通过上支撑结构7连接，多个压载舱3之间通过下支撑结构9进行连接，边连接平台6与压载舱3之间通过交叉的斜支撑结构8连接，上支撑结构7上设置有人行栈桥，斜支撑结构8加强整体性，斜支撑结构8横截面为矩形，采用固定连接，以增加基础结构的稳定性。
进一步的，系泊系统包括系泊链10和系泊锚11，系泊链10的一端固定连接在对应的边连接平台6上，边连接平台6另一端连接锚定于海底的系泊锚系泊锚11，从而通过系泊系统将整个基础结构固定于海平面上，并确保基础结构稳定在海域内的相对位置。
进一步的，海上风力发电组件包括塔筒13、电机组件14、桨叶组件15以及塔筒连接件12，塔筒连接件12固定连接在中心连接平台5上，塔筒13固定连接在塔筒连接件12上，电机组件14安装在塔筒13的顶端上，桨叶组件15与电机组件14的输出端连接在一起。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种半潜型漂浮式风机基础结构，其特征在于，包括采用中空夹层钢管轻骨料混凝土结构的浮箱结构、压载舱(3)、垂荡板(4)、连接平台以及海上风力发电组件，浮箱结构的底部设置有压载舱(3)，压载舱(3)的底部与垂荡板(4)连接，浮箱结构通过连接平台连接，海上风力发电组件设置在浮箱结构的顶部，连接平台上设置和海底面连接的系泊系统。
2.根据权利要求1所述的一种半潜型漂浮式风机基础结构，其特征在于：所述浮箱结构包括三个呈等边三角形排列的边立柱浮箱(2)以及位于三个边立柱浮箱(2)之间的中心立柱浮箱(1)，边立柱浮箱边立柱浮箱(2)和中心立柱浮箱中心立柱浮箱(1)之间由支撑结构进行连接，边立柱浮箱(2)以及中心立柱浮箱(1)的底部均固定安装压载舱(3),压载舱(3)的底部固定安装垂荡板(4)。
3.根据权利要求2所述的一种半潜型漂浮式风机基础结构，其特征在于：所述中心立柱浮箱(1)以及边立柱浮箱(2)均包括外层钢管(16)、内层钢管(17)以及内层钢管(17)，外层钢管(16)和内层钢管(17)之间填充轻骨料混凝土(18)。
4.根据权利要求2所述的一种半潜型漂浮式风机基础结构，其特征在于：所述压载舱(3)横截面为圆形或者多边形，其横截面积大于中心立柱浮箱(1)以及边立柱浮箱(2)的横截面积，所述压载舱(3)内的压载物为液体如水，所述垂荡板垂荡板(4)为多边形，其横截面大于压载舱(3)横截面。
5.根据权利要求2所述的一种半潜型漂浮式风机基础结构，其特征在于：所述连接平台包括中心连接平台(5)和边连接平台(6)，中心连接平台(5)和边连接平台(6)横截面为圆形，中心连接平台(5)和边连接平台(6)横截面大于中心立柱浮箱(1)以及边立柱浮箱(2)横截面，边连接平台(6)外周侧上安装有爬梯、靠船设施及防撞设施，边连接平台(6)固定安装在边立柱浮箱(2)顶部，边立柱浮箱(2)安装在中心立柱浮箱(1)的顶部。
6.根据权利要求5所述的一种半潜型漂浮式风机基础结构，其特征在于：所述支撑结构包括上支撑结构(7)、下支撑结构(9)以及斜支撑结构(8)，所述中心连接平台(5)和边连接平台(6)之间通过上支撑结构(7)连接，多个压载舱(3)之间通过下支撑结构(9)进行连接，边连接平台(6)与压载舱(3)之间通过交叉的斜支撑结构(8)连接，上支撑结构(7)上设置有人行栈桥。
7.根据权利要求5所述的一种半潜型漂浮式风机基础结构，其特征在于：所述系泊系统包括系泊链(10)和系泊锚(11)，所述系泊链(10)的一端固定连接在对应的边连接平台(6)上，边连接平台(6)另一端连接锚定于海底的系泊锚系泊锚(11)。
8.根据权利要求5所述的一种半潜型漂浮式风机基础结构，其特征在于：所述海上风力发电组件包括塔筒(13)、电机组件(14)、桨叶组件(15)以及塔筒连接件(12)，所述塔筒连接件(12)固定连接在中心连接平台(5)上，塔筒(13)固定连接在塔筒连接件(12)上，电机组件(14)安装在塔筒(13)的顶端上，桨叶组件(15)与电机组件(14)的输出端连接在一起。
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