CN220551196U - 一种漂浮式基础及风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种漂浮式基础以及风力发电机组，该漂浮式基础包括浮体，浮体包括第一壁、第二壁以及连接于第一壁和第二壁之间的侧壁，侧壁的外侧设有破冰结构，破冰结构包括锥形部，锥形部的外侧面能够与冰层碰触。在上述结构中，由于侧壁外周面上设有带有锥形部的破冰结构，锥形部与冰层碰触时，锥形部能够对冰层施加弯曲作用力，以较小的作用力即可破碎冰层，减小了冰层对浮体的载荷，有利于抑制风力发电机组的冰激振动，减小冰层对风力发电机组的影响。

Description

一种漂浮式基础及风力发电机组

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，特别涉及一种漂浮式基础及风力发电机组。

背景技术

随着人们对环境重视程度的不断增加，清洁能源越来越受到人们的重视。风能作为一种清洁能源，格外受到人们的关注。

随着风力发电行业的不断发展，风力发电机组在海洋、沙漠等多种场景均有设置。其中，对于冰区的海上风力发电机组，海冰会作用于风力发电机组的基础，威胁风力发电机组的运行安全，如何减小冰层对风力发电机组的影响受到了本领域技术人员的关注。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供一种漂浮式基础及风力发电机组，该漂浮式基础能够对冰层进行破碎，有利于减小冰层对风力发电机组的影响。

第一方面，本申请提供一种漂浮式基础，该漂浮式基础包括浮体，浮体包括第一壁、第二壁和侧壁，第一壁和第二壁间隔设置，侧壁连接于第一壁和第二壁之间，侧壁的外侧设有破冰结构，破冰结构包括锥形部，所述锥形部的外侧面能够与冰层碰触。

在上述结构中，由于侧壁外周面上设有带有锥形部的破冰结构，锥形部与冰层碰触时，锥形部能够对冰层施加弯曲作用力，以较小的作用力即可破碎冰层，减小了冰层对浮体的载荷，有利于抑制风力发电机组的冰激振动，减小冰层对风力发电机组的影响。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，破冰结构包括两个锥形部，两个锥形部相互连接且沿着背离的方向收缩。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，两个锥形部的大径端连接。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，漂浮式基础还包括锚链，锚链连接于浮体。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，破冰结构包括保护腔，保护腔具有开口，开口能够伸入冰层以下，锚链连接于保护腔的内壁并从开口伸出。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，破冰结构的延伸方向设置为与第一壁和第二壁的间隔方向相交，破冰结构沿自身延伸方向的一端连接于侧壁，另一端设置开口且伸出侧壁外。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，第一壁和第二壁中的一者能够伸入冰层以下，锚链连接于第一壁和第二壁中伸入冰层以下的一者。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，漂浮式基础还包括连接架，浮体设有多个，多个浮体通过连接架连接。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，锥形部绕设于侧壁的外周面上。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，锥形部的锥角范围设置为60°至120°。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，锥形部的外侧面配置为圆锥面。

根据本申请一些实施例所提供的漂浮式基础，锥形部的外侧面配置为弧形锥面。

第二方面，本申请提供一种风力发电机组，该风力发电机组包括塔架和上述任一技术方案所提供的漂浮式基础，塔架连接于漂浮式基础的浮体。

本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

本申请提供了一种漂浮式基础，该漂浮式基础包括浮体，浮体包括第一壁、第二壁以及连接于第一壁和第二壁之间的侧壁，侧壁的外侧设有破冰结构，破冰结构包括锥形部，锥形部的外侧面能够与冰层碰触。在上述结构中，由于侧壁外周面上设有带有锥形部的破冰结构，锥形部与冰层碰触时，锥形部能够对冰层施加弯曲作用力，以较小的作用力即可破碎冰层，减小了冰层对浮体的载荷，有利于抑制风力发电机组的冰激振动，减小冰层对风力发电机组的影响。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本申请一些实施例所提供的漂浮式基础中的第一种浮体的结构示意图；

图2为本申请一些实施例所提供的漂浮式基础中的第二种浮体的结构示意图；

图3为本申请一些实施例所提供的漂浮式基础中的第三种浮体与海底连接的结构示意图；

图4为本申请一些实施例所提供的漂浮式基础中的第四种浮体的结构示意图；

图5为本申请一些实施例所提供的漂浮式基础中的第五种浮体的结构示意图；

图6为本申请一些实施例所提供的漂浮式基础中的第六种浮体的结构示意图；

图7为本申请一些实施例所提供的风力发电机组的结构示意图。

具体实施方式中的附图标号如下：

1、浮体；11、破冰结构；111、锥形部；112、保护腔；1121、开口；12、第一壁；13、第二壁；14、侧壁；2、锚链；3、连接架；4、塔架；10、冰层。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请实施例所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

此外，技术术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

随着人们对环境重视程度的不断增加，清洁能源越来越受到人们的重视。风能作为一种清洁能源，格外受到人们的关注，风力发电行业得到了快速发展。

随着风力发电行业的不断发展，风力发电机组在海洋、沙漠等多种场景均有设置。其中，位于冰区的风力发电机组会受到海冰的作用，对风力发电机组产生较大的冲击载荷，还可能引发风力发电机组剧烈的冰激振动，危害风力发电机组结构稳定性。

为了减小冰层对风力发电机组的影响，本申请的一些实施例提供了一种漂浮式基础及风力发电机组，该漂浮式基础包括浮体，浮体包括第一壁、第二壁以及连接于第一壁和第二壁之间的侧壁，侧壁的外侧设有破冰结构，破冰结构包括锥形部，锥形部的外侧面能够与冰层碰触。在上述结构中，由于侧壁外周面上设有带有锥形部的破冰结构，锥形部与冰层碰触时，锥形部能够对冰层施加弯曲作用力，以较小的作用力即可破碎冰层，减小了冰层对浮体的载荷，有利于抑制风力发电机组的冰激振动，减小冰层对风力发电机组的影响。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请所提供的漂浮式基础以及风力发电机组的技术方案。

本申请实施例提供了一种漂浮式基础，该漂浮式基础包括浮体1，如图1至图6所示，浮体1包括第一壁12、第二壁13和侧壁14，第一壁12和第二壁13间隔设置，侧壁14连接于第一壁12和第二壁13之间，侧壁14的外侧设有破冰结构11，破冰结构11包括锥形部111，所述锥形部111的外侧面能够与冰层10碰触。

浮体1可以指漂浮于水面的构件，能够为该漂浮式基础提供浮力，使该漂浮式基础漂浮于水面。浮体1可以通过采用密度小于水的材料制成，使得浮体1不仅能够漂浮于水面，还能够为该漂浮式基础提供浮力。浮体1还可以通过在自身结构中设置空腔结构，使自身所受的重力小于所受到的浮力，以使得浮体1不仅能够漂浮于水面，还能够为该漂浮式基础提供浮力。

第一壁12、第二壁13和侧壁14均可以指浮体1所具有的结构，它们相互连接形成一个整体结构。第一壁12和第二壁13可以是沿着第一方向间隔设置的壁体结构，其中，第一方向可以指该漂浮式基础置于水面时的竖直方向，通过将第一壁12和第二壁13沿着第一方向间隔设置，不仅使得浮体1在第一方向上具有一定的高度，有利于使得浮体1具有足够大的体积，从而使得浮体1能够提供较大的浮力，还使得该漂浮式基础置于水面时，第一壁12和第二壁13中的一者能够位于水面以上，另一者位于水面以下。侧壁14可以是用于将第一壁12和第二壁13连接起来的壁体结构，其连接于第一壁12和第二壁13之间，使得浮体1为牢固的整体结构。

破冰结构11可以是侧壁14上设置的用于对冰层10进行破碎的结构，其对冰层10进行破碎，能够减小冰层10对浮体1的载荷，有利于抑制风力发电机组的冰激振动，减小冰层10对风力发电机组的影响。

锥形部111可以是锥体中的部分结构，其外侧面能够与冰层10碰触，当锥形部111的外侧面与冰层10接触后，冰层10会沿着锥形部111的外侧面移动弯折，冰层10受到弯曲作用力，由于冰层10的弯曲破碎载荷远小于挤压破碎载荷，破冰结构11以较小的作用力即可破碎冰层10，减小了冰层10对浮体1的载荷，有利于抑制风力发电机组的冰激振动，减小冰层10对风力发电机组的影响。

在一些实施例中，锥形部111可以是棱锥的部分结构，棱锥的侧棱可以设置为朝向冰层10方向，有利于减小冰层10与锥形部111接触的面积，增大冰层10所受的压强，有利于提高破冰效果；锥形部111也可以是圆锥的部分结构，圆锥的外侧面有利于减小水流对浮体1的冲击，有助于降低波浪带来的载荷。

示例性地，浮体1可以通过混凝土固化形成。在一些实施例中，可以通过向模具中浇筑混凝土浆液，待混凝土浆液固化后即可形成浮体1。模具可以指能够围成浮体1形状的空腔的结构，使得模具中灌入预定材料固化后即可形成浮体1。

示例性地，浮体1还可以通过由金属板材经过加工形成的第一壁12、第二壁13和侧壁14拼接组成，使得浮体1具有良好的结构强度。第一壁12、第二壁13和侧壁14可以采用焊接的方式进行连接，使得连接处的材料熔融为一体，不仅有利于提高连接处的连接强度，还有助于提高浮体1的密封性，能够减小浮体1内部进水的可能。

在一些实施例中，如图2所示，破冰结构11包括两个锥形部111，两个锥形部111相互连接且沿着背离的方向收缩。

两个锥形部111沿着背离的方向收缩，可以是两个锥形部111中的一者沿着朝向第一壁12所在的方向收缩，另一者沿着朝向第二壁13所在的方向收缩。通过使破冰结构11包括两个锥形部111，并将两个锥形部111相互连接且沿着背离的方向收缩，使得破冰结构11呈分段式设置，有利于减小破冰结构11整体的外径，从而有助于减小浮体1在水面处的外径，有利于降低波浪带来的载荷。

示例性地，两个锥形部111的大径端连接。

通过使两个锥形部111的大径端连接，使得两个锥形部111的小径端分别朝向第一壁12所在的方向和第二壁13所在的方向，使得浮体1呈现中间向外侧凸出的形状，便于浮体1结构的布置。

在一些实施例中，还可以是两个锥形部111的小径端连接，两个锥形部111的大径端分别朝向第一壁12所在的方向和第二壁13所在的方向。

在一些实施例中，如图3所示，该漂浮式基础还包括锚链2，锚链2连接于浮体1。

锚链2可以指用于固定该漂浮式基础的链条，锚链2的两端分别连接于浮体1和海底，实现浮体1的固定。

示例性地，第一壁12和第二壁13中的一者能够伸入冰层10以下，锚链2连接于第一壁12和第二壁13中伸入冰层10以下的一者。

在浮体1置于水面时，第一壁12和第二壁13中的一者伸入冰层10以下，锚链2中与浮体1连接的端部连接于第一壁12和第二壁13中伸入冰层10以下的一者，使得锚链2不易与冰层10接触，减小了锚链2因受冰层10的冲剪作用而损坏的可能，在不增加额外结构的前提下，实现了对锚链2的保护，有利于降低风力发电机组的维护成本。

示例性地，浮体1置于水面时，第一壁12位于冰层10以上，第二壁13位于冰层10以下，部分侧壁14位于冰层10以上，另一部分侧壁14位于冰层10以下，锚链2的端部连接于第二壁13。在一些实施例中，如图1、图4和图5所示，沿第一壁12和第二壁13的间隔方向，可以是第一壁12的投影面积小于第二壁13的投影面积，此时冰层10的破碎为克服重力弯曲破碎。在另一些实施例中，如图6所示，沿第一壁12和第二壁13的间隔方向，可以是第一壁12的投影面积大于第二壁13的投影面积，此时冰层10的破碎为克服浮力弯曲破碎，有利于进一步减小冰层10破碎时带来的载荷。

在一些实施例中，该该漂浮式基础还包括固定桩。

固定桩可以指用于对该漂浮式基础起到固定作用的桩体，其设置于预定区域的海底，与海底的岩石连接，锚链2远离浮体1的端部通过固定桩连接于海底。固定桩能够通过锚链2对漂浮式基础提供较大的作用力，使得该漂浮式基础被限制于预定区域。

在一些实施例中，如图3所示，破冰结构11包括保护腔112，保护腔112具有开口1121，开口1121能够伸入冰层10以下，锚链2连接于保护腔112的内壁并从开口1121伸出。

保护腔112可以是破冰结构11中开设的空腔结构，其可以作为锚链2的通道，以便锚链2伸入水中。开口1121可以是保护腔112用于与外界连通的结构，其可以作为锚链2进出保护腔112的通道，通过将开口1121设置为能够伸入冰层10以下，使得锚链2从开口1121伸出后能够位于冰层10以下，使得锚链2不易与冰层10接触，减小了锚链2因受冰层10的冲剪作用而损坏的可能，使得锚链2对风力发电机组的限位可靠。

在一些实施例中，锚链2可以设置为金属链条，具有较强的强度，能够为该漂浮式基础提供足够的固定作用力。示例性地，锚链2上涂覆有抗腐蚀涂层，能够减小海水对锚链2的腐蚀，有利于延长锚链2的使用寿命。

在一些实施例中，破冰结构11的延伸方向设置为与第一壁12和第二壁13的间隔方向相交，破冰结构11沿自身延伸方向的一端连接于侧壁14，另一端设置开口1121且伸出侧壁14外。

通过将破冰结构11的延伸方向设置为与第一壁12和第二壁13的间隔方向相交，使得破冰结构11沿自身延伸方向的一端能够连接于侧壁14，另一端能够设置开口1121且伸出侧壁14外，使得破冰结构11上形成锥形部111的外侧面能够较好地对冰层10施加弯曲作用力，使得破冰结构11以较小的作用力即可破碎冰层10。

在一些实施例中，浮体1可以设置为圆柱体结构，第一壁12和第二壁13分别形成圆柱体结构的两个端面，侧壁14形成圆柱体结构的外周面。破冰结构11可以为一端连接于侧壁14的管体结构，管体结构的内腔可以作为保护腔112，能够对锚链2进行保护。

在一些实施例中，如图7所示，漂浮式基础还包括连接架3，浮体1设有多个，多个浮体1通过连接架3连接。

连接架3可以是用于将多个浮体1进行连接的架体结构，其通过将多个浮体1相互固定连接，使得多个浮体1组成一个整体结构来为风力发电机组提供浮力，有利于提高该漂浮式基础所能提供的浮力。

示例性地，连接架3除了用于将多个浮体1连接起来，还可以将各个浮体1与塔架4连接，使得该漂浮式基础中的各个浮体1均能够通过连接件与塔架4连接，有利于提高该漂浮式基础对于风力发电机组的支撑作用，使得该漂浮式基础具有良好的支撑稳定性。

在一些实施例中，连接架3可以通过混凝土固化形成。具体可以通过向模具中浇筑混凝土浆液，待混凝土浆液固化后即可形成连接架3。模具可以指能够围成连接架3形状的空腔的结构，使得模具中灌入预定材料固化后即可形成连接架3。

示例性地，连接架3还可以通过由金属梁经过切割、焊接等加工方法形成的多个支架拼接组成，使得连接架3具有良好的结构强度。多个支架可以采用焊接的方式进行连接，使得连接处的材料熔融为一体，有利于提高连接处的连接强度；多个支架还可以采用螺栓连接进行连接，不仅使得连接架3能够拆分运输，还使得连接架3的组装方便。

在一些实施例中，锥形部111绕设于侧壁14的外周面上。

锥形部111在侧壁14的外周面上绕设，可以是侧壁14的整个外周面上均设有锥形部111，锥形部111绕设于侧壁14的外周面上，使得整个浮体1呈圆台形结构，使得从各个方向冲击来的冰层10均能够在锥形部111的作用下被弯曲破碎。

示例性地，锥形部111的锥角范围设置为60°至120°。

通过将锥形部111的锥角范围可以设置为60°至120°，使得破冰结构11的锥形部111具有良好的碎冰效果，有利于减小冰层10对浮体1的载荷，能够有效抑制风力发电机组的冰激振动。

在一些实施例中，锥形部111的锥角范围可以设置为75°至105°。示例性地，锥形部111的锥角可以设置为80°、90°或100°，使得破冰结构11的锥形部111能够较为容易地对冰层10进行破碎。

在一些实施例中，如图4所示，锥形部111的外侧面配置为圆锥面。

通过将锥形部111的外侧面配置为圆锥面，有利于减小锥形部111所受到的风浪冲击，有利于减小漂浮式基础所受到的风浪载荷。

在一些实施例中，如图5所示，锥形部111的外侧面配置为弧形锥面。

锥形部111的外侧面配置为弧形锥面，可以是，沿着第一壁12和第二壁13的间隔方向分布的截面与锥形部111的外侧面的交线为弧线，使得锥形部111的外侧面与冰层10碰触时，能够更好地受到弯曲作用力的作用。

本申请一些实施例还提供一种风力发电机组，如图7所示，其包括塔架4和上述技术方案所提供的漂浮式基础，塔架4连接于漂浮式基础的浮体1。

通过漂浮式基础的浮体1与塔架4连接，使得漂浮式基础能够对塔架4进行牢固支撑。由于该风力发电机组包括上述技术方案所提供的漂浮式基础，该风力发电机组能够对冰层10进行破碎，其受冰层10的影响较小。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (13)

1.一种漂浮式基础，其特征在于，包括浮体，所述浮体包括第一壁、第二壁和侧壁，所述第一壁和所述第二壁间隔设置，所述侧壁连接于所述第一壁和所述第二壁之间，所述侧壁的外侧设有破冰结构，所述破冰结构包括锥形部，所述锥形部的外侧面能够与冰层碰触。

2.根据权利要求1所述的漂浮式基础，其特征在于，所述破冰结构包括两个所述锥形部，两个所述锥形部相互连接且沿着背离的方向收缩。

3.根据权利要求2所述的漂浮式基础，其特征在于，两个所述锥形部的大径端连接。

4.根据权利要求1所述的漂浮式基础，其特征在于，所述漂浮式基础还包括锚链，所述锚链连接于所述浮体。

5.根据权利要求4所述的漂浮式基础，其特征在于，所述破冰结构包括保护腔，所述保护腔具有开口，所述开口能够伸入所述冰层以下，所述锚链连接于所述保护腔的内壁并从所述开口伸出。

6.根据权利要求5所述的漂浮式基础，其特征在于，所述破冰结构的延伸方向设置为与所述第一壁和所述第二壁的间隔方向相交，所述破冰结构沿自身延伸方向的一端连接于所述侧壁，另一端设置所述开口且伸出所述侧壁外。

7.根据权利要求4所述的漂浮式基础，其特征在于，所述第一壁和所述第二壁中的一者能够伸入所述冰层以下，所述锚链连接于所述第一壁和所述第二壁中伸入所述冰层以下的一者。

8.根据权利要求1所述的漂浮式基础，其特征在于，所述漂浮式基础还包括连接架，所述浮体设有多个，多个所述浮体通过所述连接架连接。

9.根据权利要求1所述的漂浮式基础，其特征在于，所述锥形部绕设于所述侧壁的外周面上。

10.根据权利要求1所述的漂浮式基础，其特征在于，所述锥形部的锥角范围设置为60°至120°。

11.根据权利要求1所述的漂浮式基础，其特征在于，所述锥形部的外侧面配置为圆锥面。

12.根据权利要求1所述的漂浮式基础，其特征在于，所述锥形部的外侧面配置为弧形锥面。

13.一种风力发电机组，其特征在于，包括塔架和如权利要求1至12任一项所述的漂浮式基础，所述塔架连接于所述漂浮式基础的浮体。