CN219911034U - 一种半潜-Spar混合式风机基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半潜‑Spar混合式风机基础，包括第一立柱和两个第二立柱；所述第一立柱和两个第二立柱呈三角形布置，相邻第一立柱和第二立柱以及两个第二立柱之间均通过浮筒相连，所述第一立柱和两个第二立柱分别通过悬链线系统固定在海床；第一立柱和两个第二立柱的底部均设有第三立柱，所述第一立柱的截面尺寸大于或者等于第二立柱的截面尺寸，第二立柱的截面尺寸大于第三立柱的截面尺寸；在第三立柱底部设置垂荡舱，第三立柱和垂荡舱内部设有空腔且均通过压载物进行压载。本实用新型的半潜‑Spar混合式风机基础，通过结合半潜式和Spar式风机基础的结构特点，可有效降低风机基础的重心，提高稳性，降低成本。

Description

一种半潜-Spar混合式风机基础

技术领域

本实用新型属于漂浮式海上风电技术领域，具体涉及一种半潜-Spar混合式风机基础。

背景技术

“十四五”期间海上风电作为可再生能源的重点领域将进入一个新的发展阶段，发展趋势也出现新的变化。海上风电场从近海向深远海发展，单机建造向风电场大规模单机容量发展，风机基础从固定式向漂浮式发展。漂浮式风机基础类型主要的有：Spar式、半潜式、张力腿式和驳船式，这些型式风机基础各有优缺点。Spar式风机基础重心比浮心低得多，抗倾覆能力和垂荡性能好，基础结构简单便于设计建造，Spar式风机适合深水，但是施工安装困难；半潜式风机基础稳性好，安装简单，运动性能好，水深适应性强；张力腿式风机基础结构型式简单，运动性能好，但受海流影响较大，且张力腿造价昂贵；驳船式水线面面积大、稳性好，结构简单，工艺成熟运输方便，但对海洋环境和垂荡运动波频响应非常敏感。目前海上漂浮式风电多采用半潜式风机基础，但半潜式风机基础受波浪载荷大，用钢量大，成本高，导致漂浮式风电单位兆瓦成本较高。如何降本增效，在降低风机基础成本的同时提升发电性能是当前国内外深远海风电发展亟待解决的难题。

中国实用新型专利授权公告号CN216332633U公开了一种半潜式钢混浮式风机基础，所述半潜式钢混浮式风机基础包括：三个立柱，按照等边形排列；下浮体，将所述三个立柱的底部连接起来；横撑，将所述三个立柱的顶端连接起来；垂荡板，位于下浮体的四周边缘。根据该实用新型的半潜式钢混浮式风机基础，各构件均为中空结构，立柱和下浮体内部设置有舱室，立柱采用圆柱形式，下浮体呈三角环形形状。除横撑采用纯钢结构形式外，其他结构如：立柱、下浮体、垂荡板等均采用钢筋混凝土结构形式。该浮式风机基础能极大的降低建造成本，提高耐久性和耐腐蚀性。但是，该实用新型的风机基础仅从材料上进行优化，而结构设计上没有进行优化，无法提高基础的稳性。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种半潜-Spar混合式风机基础，通过结合半潜式和Spar式风机基础的结构特点，可有效降低风机基础的重心，提高稳性，降低成本。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种半潜-Spar混合式风机基础，其结构特点是：包括第一立柱和两个第二立柱；所述第一立柱和两个第二立柱呈三角形布置，相邻第一立柱和第二立柱以及两个第二立柱之间均通过浮筒相连，所述第一立柱和两个第二立柱分别通过悬链线系统固定在海床；第一立柱和两个第二立柱的底部均设有第三立柱，所述第一立柱的截面尺寸大于或者等于第二立柱的截面尺寸，第二立柱的截面尺寸大于第三立柱的截面尺寸；在第三立柱底部设置垂荡舱，第三立柱和垂荡舱内部设有空腔且均通过压载物进行压载。

第三立柱为传统的漂浮式风机基础类型中Spar式风机基础中的结构，第一立柱和第二立柱为传统的漂浮式风机基础类型中半潜式风机基础中的结构。传统的风机基础中为提高阻尼，通常设置垂荡板，这种类型的垂荡板没有空腔，无法进行压载。本申请中的第三立柱和垂荡舱用于添加永久固定压载，压载物可采用混凝土、岩石等高密度物质，旨在降低风机基础的重心，使得重心低于浮心，为风机基础提供更好地稳性，适合作业于100米水深左右的海域。再满足风机基础稳性的基础上，可以适当减小第一立柱和第二立柱的尺寸或者第一立柱和第二立柱之间跨距，从而减少风机基础的用钢量，降低成本。第一立柱和第二立柱的存在可提高风机基础的水线面刚度，从而可有效地降低风机基础的纵荡和横荡运动，有利于提高风机的定位能力，提高发电效率。在第一立柱和第二立柱的下方设置第三立柱，第三立柱为深吃水立柱，由于第三立柱的截面尺寸小于第二立柱的截面尺寸，可减少流载荷投影面积，降低流载荷对风机基础的影响。其中，流载荷投影面积为海面下垂直于立柱中心线方向的投影面积。在第三立柱底部布置垂荡舱，增加风机基础的运动阻尼，增大垂荡固有周期，减小风机基础运动幅值，改善垂荡运动和纵摇运动耦合引起的纵摇不稳定。

优选的，第一立柱水上高度占总高度3/8～2/5。

具体的，所述第一立柱的截面尺寸等于第二立柱的截面尺寸，所述第一立柱和两个第二立柱呈等边三角形布置。

具体的，所述第一立柱的截面尺寸是第二立柱的截面尺寸的1.05～1.15倍，所述第一立柱和两个第二立柱呈等腰三角形布置，所述第一立柱设置在等腰三角形的顶角上。

优选的，所述第三立与第一立柱和第二立柱均通过销轴可拆卸固定相连。

优选的，第一立柱、第二立柱和第三立柱的截面形状为圆形或带圆倒角的四边形。

优选的，所述第三立柱和垂荡舱的空腔被多个垂荡板划分为多个舱室。第三立柱和垂荡舱内设置舱室可方便压载物的添加。

具体的，相邻第一立柱和第二立柱以及两个第二立柱的上端和下端均通过浮筒相连。

具体的，在第一立柱顶部设置风机。

具体的，所述第一立柱和第二立柱均采用钢制材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型的半潜-Spar混合式风机基础，可降低风机基础的重心，提高基础的稳性。

2、本实用新型的半潜-Spar混合式风机基础，在满足稳性的基础上，风机基础的尺寸和重量具有更大的优化范围，从而降低成本，提高经济性。

3、本实用新型的半潜-Spar混合式风机基础，在第一立柱和第二立柱的下方设置第三立柱，第三立柱为深吃水立柱，由于第三立柱的截面尺寸小于第二立柱的截面尺寸，减少了流载荷投影面积，降低流载荷对风机基础的影响。

附图说明

图1为本实用新型的半潜-Spar混合式风机轴测图；

图2为图1的中风机基础结构示意图；

图3为图2的左视结构示意图；

图4为图2的主视结构示意图；

图5为图2的俯视结构示意图；

图6为图2中第一立柱或第二立柱与第三立柱连接结构示意图。

在图中

1-第一立柱；2-第二立柱；3-第三立柱；4-浮筒；5-垂荡舱；6-销轴。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1和图5所示，一种半潜-Spar混合式风机基础，包括第一立柱1和两个第二立柱2，第一立柱1和第二立柱2均采用钢制材料制成。所述第一立柱1和两个第二立柱2呈等腰三角形布置，第一立柱1设置在该等腰三角形的顶角上，在第一立柱1顶部设置风机。相邻第一立柱1和第二立柱2以及两个第二立柱2的上端和下端均通过浮筒4相连，所述第一立柱1和两个第二立柱2分别通过悬链线系统固定在海床。如图2、图3和图4所示，第一立柱1和两个第二立柱2的底部均设有第三立柱3，在第三立柱3底部设置垂荡舱5。第一立柱1、第二立柱2和第三立柱3的截面形状均为圆形，所述第一立柱1的截面尺寸比第二立柱2的截面尺寸大2m左右，第二立柱2的截面尺寸大于第三立柱3的截面尺寸，第一立柱1水上高度约为15m～18m。如图6所示，所述第三立柱3与第一立柱1和第二立柱2均通过销轴6固定相连。第三立柱3和垂荡舱5内部设有空腔，空腔内设置垂荡板和加强筋，垂荡板将第三立柱3和垂荡舱5分为多个舱室，便于添加永久固定压载物。压载物采用混凝土、岩石等高密度物质，旨在降低风机基础的重心，使重心低于浮心，为风机基础提供更好地稳性，从而降低上部第一立柱1和第一立柱2的尺寸，减少用钢量。

本实用新型的半潜-Spar混合式风机基础安装时，将第一立柱1和第二立柱2安装就位后，第三立柱3灌水后移至第一立柱1和第二立柱2下方，然后通过销轴固定。当需要降低风机基础吃水深度时，可以对第三立柱3进行排载。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本实用新型所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：包括第一立柱(1)和两个第二立柱(2)；所述第一立柱(1)和两个第二立柱(2)呈三角形布置，相邻第一立柱(1)和第二立柱(2)以及两个第二立柱(2)之间均通过浮筒(4)相连，所述第一立柱(1)和两个第二立柱(2)分别通过悬链线系统固定在海床；第一立柱(1)和两个第二立柱(2)的底部均设有第三立柱(3)，所述第一立柱(1)的截面尺寸大于或者等于第二立柱(2)的截面尺寸，第二立柱(2)的截面尺寸大于第三立柱(3)的截面尺寸；在第三立柱(3)底部设置垂荡舱(5)，第三立柱(3)和垂荡舱(5)内部设有空腔且均通过压载物进行压载。

2.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：第一立柱(1)水上高度占总高度3/8～2/5。

3.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：所述第一立柱(1)的截面尺寸等于第二立柱(2)的截面尺寸，所述第一立柱(1)和两个第二立柱(2)呈等边三角形布置。

4.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：所述第一立柱(1)的截面尺寸是第二立柱(2)的截面尺寸的1.05～1.15倍，所述第一立柱(1)和两个第二立柱(2)呈等腰三角形布置，所述第一立柱(1)设置在等腰三角形的顶角上。

5.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：所述第三立柱(3)与第一立柱(1)和第二立柱(2)均通过销轴(6)可拆卸固定相连。

6.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：第一立柱(1)、第二立柱(2)和第三立柱(3)的截面形状为圆形或带圆倒角的四边形。

7.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：所述第三立柱(3)和垂荡舱(5)的空腔内被多个垂荡板划分为多个舱室。

8.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：相邻第一立柱(1)和第二立柱(2)以及两个第二立柱(2)的上端和下端均通过浮筒(4)相连。

9.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：在第一立柱(1)顶部设置风机。

10.根据权利要求1所述的半潜-Spar混合式风机基础，其特征在于：所述第一立柱(1)和第二立柱(2)均采用钢制材料制成。