浮式海上風電基礎的製作方法
2023-05-16 17:02:06
浮式海上風電基礎的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出一種新型浮式海上風電基礎，包括用於安裝風機的主浮筒以及兩個尺寸小於主浮筒的次浮筒，所述主浮筒與次浮筒之間通過一級連接杆兩兩相連；所述主浮筒與次浮筒的底部均設置有垂蕩板。本實用新型大小浮筒的設置，提高了海上風電基礎結構重心的對稱性，顯著增加了基礎結構的穩定性，有效改善了基礎結構的運動性能；大小浮筒的設置，有效利用浮筒浮力，避免因浮力過剩而增加基礎結構的加工成本；且採用穩定的三角形結構的固定方式，進一步確保了整個基礎的穩定性。另外，連接處採用了加強固定的結構，提高了本實用新型的結構強度。
【專利說明】浮式海上風電基礎
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於風力發電領域，尤其涉及一種浮式海上風電基礎。
【背景技術】
[0002]隨著世界能源的日益短缺，風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。目前世界上風力發電項目大部分是陸地上的，涉及海上的項目也是在淺海區域。隨著風力發電技術的成熟，風力發電開始從陸地走向海洋，從淺海走向深海。目前的淺海的風力發電大多數採用固定式基礎結構，但是這種結構對於深海風電項目來說並不具有優勢，其主要原因有:(I)隨水深的增加，固定式基礎的成本增加過大；(2)固定式基礎結構的施工成本比浮式基礎結構高；(3)固定式基礎結構的深海打樁難度直線上升。因此，為了使風力發電能從淺海走向深海，迫切需要研究開發浮式海上風電基礎結構。
[0003]為了解決上述存在的問題，人們進行了長期的探索，提出了各式各樣的解決方案。人們通過借鑑目前已有的海洋石油平臺的結構形式，現在已經建成的浮式海上風電的基礎結構有挪威的Hywind,荷蘭的Blue H以及Windf1at三種不同形式的浮式基礎,分別為單立柱式基礎，張力腿形式基礎以及半潛式基礎。然而這類的結構基礎存在重心不對稱或加工成本高或安裝不方便等問題。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是針對上述的基礎存在的重心不對稱，加工成本高，安裝不方便等問題，提出了一種具備良好穩性性能，水動力性能優良，結構強度足夠，安裝方便，經濟實用的浮式海上風電基礎。
[0005]為達到上述目的，本實用新型採用了下列技術方案:一種浮式海上風電基礎，所述浮式海上風電基礎包括用於安裝風機的主浮筒以及兩個尺寸小於主浮筒的次浮筒，所述主浮筒與次浮筒之間通過一級連接杆兩兩相連；所述主浮筒與次浮筒的底部均設置有垂蕩板。
[0006]作為優選，所述主浮筒與次浮筒的內部均為具有若干腔室的分艙結構。
[0007]作為優選，所述主浮筒、次浮筒與所述一級連接杆之間設置有二級連接杆，所述每兩個一級連接杆之間連接有三級連接杆。
[0008]作為優選，所述主浮筒與次浮筒內各有5層艙室，每層艙室高度為5米，每層艙室內設有3個間室，各間室的橫截面形狀為扇形。
[0009]作為優選，一級連接杆包括上下兩層。
[0010]作為優選，所述垂蕩板呈正六邊形，所述垂蕩板與主浮筒和次浮筒之間設有加強肋板。
[0011]作為優選，所述主浮筒的直徑為10m，所述次浮筒的直徑為6m。
[0012]所述主浮筒底部垂蕩板的邊長為Sm，所述次浮筒底部垂蕩板的邊長為5m。所述的連接杆的截面為圓形或方形。
[0013]與現有的技術相比，本實用新型的優點在於:本實用新型大小浮筒的設置，提高了海上風電基礎結構重心的對稱性，顯著增加了基礎結構的穩性，有效改善基礎結構的運動性能，大小浮筒的設置，有效利用浮筒浮力，避免因浮力過剩而增加基礎結構的加工成本，且採用的穩定的三角形結構的固定方式，進一步確保了整個基礎的穩定性。另外，連接處採用了加強固定的結構，提高了本實用新型的結構強度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型實施例使用狀態參考圖；
[0015]圖2為圖1中浮式海上風電基礎的左視圖；
[0016]圖3為圖1中浮式海上風電基礎的俯視圖；
[0017]以上各圖中，1、主浮筒；2、次浮筒；3、一級連接杆；4、垂蕩板；5、二級連接杆；6、三級連接杆；7、加強肋板；8、風機。
【具體實施方式】
[0018]如圖1、圖2、圖3所示，本實施例提出了一種浮式海上風電基礎，包括三個圓柱形浮筒，其中尺寸較大的為用於安裝風機主浮筒1，兩個尺寸較小的為次浮筒2，主浮筒I和次浮筒2之間通過一級連接杆3連接，在主浮筒I和次浮筒2的底部則設置有垂蕩板4。
[0019]主浮筒I和次浮筒2高度相同但直徑不同，本實施例主浮筒I的直徑為10米，次浮筒2的直徑為6米，主浮筒I和次浮筒2之間通過一級連接杆3構成正三角形，當然，主、次筒的規格可根據實際需求而定。本實施例採用大小不同的兩種浮筒的設計，使得基礎總體構成不對稱結構，這樣的結構形式使主浮筒在安裝風機以後，有效克服了結構重心的不對稱性，特別是在風速或者波浪過大的情況之下能保持一定的穩定性不傾覆，同時使得結構擁有良好的運動性能。為了方便後期調整整個基礎的平衡，本實施例主浮筒I和次浮筒2的內部則均採用分艙結構的處理，即在主浮筒I和次浮筒2內設置若干艙室，本實施例主浮筒I和次浮筒2內各上下設置5層艙室，每層艙室高度為5米，每層又均勻設置3個間室(圖中未示出)，每個間室均為扇形，即各間室的橫截面積為扇形，扇形中心角為120°。本實施例多分艙的設計可以更加靈活地根據不同工作海況，調節基礎結構的壓載，從而調整本實用新型的重心，保證足夠的破艙穩性，起到穩定的作用。
[0020]主浮筒I和次浮筒2之間通過一級連接杆3連接，為了增強穩固性，共設兩層一級連接杆，即主浮筒I和次浮筒2之間上、下端均通過一級連接杆實現兩兩連接。同樣，為了增強整體結構的穩固性，本實施例共設三級連接杆，在一級連接杆3和主浮筒I或次浮筒2之間則設置了用於加固的二級連接杆5(即如圖2當中，一級連接杆和次浮筒之間的二級連接杆5)，每兩個一級連接杆3之間則設置了用於加固的三級連接杆6 (即如圖3所示的所標註的6)。一、二、三級連接杆3的截面可以為圓形或者方形；二級連接杆有效確保了結構連接之間的可靠性和穩定性；三級連接杆可提高一級連接杆的軸向和側向剛度，確保其不易彎曲。本實施例各連接杆之間以及連接杆與主、次浮筒之間的連接方式為焊接。
[0021]垂蕩板4設置在主浮筒I或次浮筒的2底部，相對於主浮筒I或次浮筒的2做垂蕩運動，參考圖4，垂蕩板4的形狀為多邊形或圓形，在本實施中，主、次浮筒下的垂蕩板4均採用的正六邊形的設計，主浮筒下的垂蕩板的邊長為8m，次浮筒下的垂蕩板的邊長為5m，且在垂蕩板和主浮筒或次浮筒之間均設置了加強肋板7。參考圖2及圖3，加強肋板7沿主浮筒或次浮筒圓周方向設置，可以為三角形或梯形，本實施例加強肋板7呈直角三角形，其中一直角邊固定在主浮筒或次浮筒的外周壁上，另一直角邊固定在垂蕩板的上表面。三角形的加強肋板結構增加了垂蕩板與主浮筒或次浮筒之間的穩定性，同時此加強肋板也可以起到減搖的作用，可有效減少基礎結構的縱搖和橫搖運動，使整個基礎更加的穩定。
[0022]綜上，本實用新型提出一種結構簡單可靠的海上風電基礎，通過不對稱浮筒的設計提高了海上風電基礎結構重心的對稱性，符合DNV規範對於半潛式結構的要求設計，基礎結構在穩性上有很大的保證，運動性能優良，能支撐5MW及以上的風機。
[0023]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型作舉例說明。本實用新型所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。
[0024]儘管本文較多地使用了 1、主浮筒；2、次浮筒；3、一級連接杆；4、垂蕩板；5、二級連接杆；6、三級連接杆；7、加強肋板；8、風機等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。
【權利要求】
1.一種浮式海上風電基礎，其特徵在於，所述浮式海上風電基礎包括用於安裝風機的主浮筒以及兩個尺寸小於主浮筒的次浮筒，所述主浮筒與次浮筒之間通過一級連接杆兩兩相連；所述主浮筒與次浮筒的底部均設置有垂蕩板。
2.根據權利要求1所述的浮式海上風電基礎，其特徵在於，所述主浮筒與次浮筒的內部均為具有若干腔室的分艙結構。
3.根據權利要求2所述的浮式海上風電基礎，其特徵在於，所述主浮筒、次浮筒與所述一級連接杆之間設置有二級連接杆，所述每兩個一級連接杆之間連接有三級連接杆。
4.根據權利要求3所述的浮式海上風電基礎，其特徵在於，所述主浮筒與次浮筒內各有5層艙室，每層艙室高度為5米，每層艙室內設有3個間室，各間室的橫截面形狀為扇形。
5.根據權利要求4所述的浮式海上風電基礎，其特徵在於，一級連接杆包括上下兩層。
6.根據權利要求1-4任一項所述的浮式海上風電基礎，其特徵在於，所述垂蕩板呈正六邊形，所述垂蕩板與主浮筒和次浮筒之間設有加強肋板。
7.根據權利要求1所述的浮式海上風電基礎，其特徵在於，所述主浮筒的直徑為10m，所述次浮筒的直徑為6m。
8.根據權利要求1所述的浮式海上風電基礎，其特徵在於，所述主浮筒底部垂蕩板的邊長為8m，所述次浮筒底部垂蕩板的邊長為5m。
9.根據權利要求6所述的浮式海上風電基礎，其特徵在於，所述的連接杆的截面為圓形或方形。
【文檔編號】B63B38/00GK204110335SQ201420254295
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】王樹青, 艾勇, 高葉盾, 宋憲倉, 張曼, 張元盛 申請人:中國海洋大學