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CN110500223B - 采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础 - Google Patents

采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，支撑基础设于海面以下，支撑基础包括上部横向水平支撑装置、导管架结构支撑装置、侧向张紧系泊装置，在上部横向水平支撑装置上安装有用于固定潮流能水轮机的横向布置的滑道；导管架结构支撑装置和侧向张紧系泊装置的底部固定在海床上；上部横向水平支撑装置的两侧横跨在若干导管架结构支撑装置顶端以形成主体结构，在主体结构两端设置有侧向张紧系泊装置。本发明提供了一种适合于多潮流能水轮机协同工作，可大范围获能的固定式潮流能支撑基础设计，结构简单，设计生产成本低，安装简单，可根据需要配置多类型及多尺寸潮流能水轮机，适用性较强。

Description

采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础
技术领域
本发明涉及潮流发电领域，具体涉及到一种采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础。
背景技术
随着全球传统能源的日益短缺和环境问题的日渐严峻，世界各国对可再生能源的需求不断上升。潮流能作为一种重要的海洋能资源，其储量丰富，开发前景巨大，目前已成为世界各沿海国家可再生能源发展的重点。我国主要近海区域潮流能理论蕴藏量约14GW，资源丰富。然而目前全球整体潮流能发展速度仍受限与其开发技术和装备发展不足，成本较高等因素。
潮流能水轮机作为将潮流能转化为电能的主要装备，主要有水平轴潮流能水轮机和垂直轴潮流能水轮机两种。国际上潮流能水轮机的支撑结构也主要为重力坐底式基础，桩柱式及漂浮式支撑结构。
目前的固定式支撑基础多为桩基式和坐底式结构，桩基式基础多通过使用单桩及导管架式结构。然而这些传统的潮流能水轮机支撑结构多存在基础稳定性不足，经济性不足，获能范围小，获能效率低，获能方向不易调整，建造复杂和电力传输等技术问题。因此需要发展一种高效获能，多层获能及简单经济的潮流能水轮机的支撑结构。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用侧向张紧系泊系统辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，结合传统的导管架结构和张紧系泊系统的优势，通过滑道结构设置多个潮流能水轮机连接基座，实现水下多个潮流能水轮机协同工作的目的；提高了潮流能水轮机支撑基础的稳定性，增强了海洋潮流能的采集率和采集范围，降低了采用传统桩柱式潮流能水轮机支撑基础的潮流能开发成本，减小了潮流能开发装备对海域的影响范围。为了实现上述效果，本发明的具体方案如下：
一种采用侧向张紧系泊系统辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，所述支撑基础设于海面以下，所述支撑基础包括上部横向水平支撑装置、导管架结构支撑装置、侧向张紧系泊装置，在所述上部横向水平支撑装置上安装有用于固定所述潮流能水轮机的横向布置的滑道；
所述导管架结构支撑装置和所述侧向张紧系泊装置的底部固定在海床上；
上部横向水平支撑装置的两侧横跨在若干导管架结构支撑装置顶端以形成主体结构，在所述主体结构两端设置有侧向张紧系泊装置。
进一步的，在所述滑道上布置有一排所述潮流能水轮机，各所述潮流能水轮机通过潮流能水轮机基座固定在所述滑道的下方。
进一步的，所述导管架结构支撑装置为多梯形框架机构，顶部横边为所述上部横向水平支撑装置，在所述导管架结构支撑装置的两侧与倾斜设置的导管斜架顶端固定连接，所述导管斜架底端固定在海床上，两侧的导管斜架底端通过底部横向桁架相连，且在底部横向桁架和上部横向水平支撑装置之间设置有至少一个中部横向桁架与两侧的导管斜架相连。
进一步的，所述导管架结构支撑装置还包括有至少一纵向桁架，各所述纵向桁架纵向布置在两侧的导管斜架之间且与所述底部横向桁架、各所述中部横向桁架固定连接。
进一步的，在上部横向水平支撑装置与中部横向桁架之间、相邻的中部横向桁架之间以及中部横向桁架与底部横向桁架之间还设置有加固桁架，所述加固桁架的顶端固定在所述纵向桁架与所述上部横向水平支撑装置/中部横向桁架的连接节点处，所述加固桁架的底端固定在所述纵向桁架与所述中部横向桁架/底部横向桁架的连接节点处。
进一步的，导管架结构支撑装置与上部横向水平支撑装置的连接端设置加固构件和系缆点。
进一步的，导管架结构支撑装置底部设置防冲刷装置。
进一步的，侧向张紧系泊装置为两根对称设置在导管架结构支撑装置两端的锚线，锚线与海床夹角为30°-60°。
本发明的有益效果在于：
(1)提供了一种适合于多潮流能水轮机协同工作，可大范围获能的固定式潮流能支撑基础设计；
(2)增加了潮流能装置的获能范围，提高了其获能效率；
(3)结构简单，设计生产成本低，安装简单，可多模块联合使用；
(4)适用于多类型潮流能水轮机，可根据需要配置多类型及多尺寸潮流能水轮机，适用性较强；
(5)降低了采用传统桩柱式垂直轴潮流能水轮机支撑基础的潮流能开发成本，减小了潮流能开发装备对海域的影响范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一实施例中，本发明提供的一种采用侧向张紧系泊系统辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础的主视图；
图2为一实施例中，导管架结构支撑装置的侧视图。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明提供了一种采用侧向张紧系泊系统辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，如图1-2所示，支撑基础设于海面以下，包括上部横向水平支撑装置1、导管架结构支撑装置4、侧向张紧系泊装置5，在上部横向水平支撑装置1上安装有用于固定潮流能水轮机6的横向布置的滑道2；导管架结构支撑装置4和侧向张紧系泊装置5的底部固定在海床上；上部横向水平支撑装置1的两侧横跨在若干导管架结构支撑装置4顶端以形成主体结构，在主体结构两端设置有侧向张紧系泊装置5。
在一可选的实施例中，在滑道2上布置有一排潮流能水轮机6，各潮流能水轮机6通过潮流能水轮机基座3固定在滑道2的下方，可满足水平轴和垂直轴水轮机安装需要。
请参阅附图2，该图为一可选实施例中的导管架结构支撑装置4结构图，导管架结构支撑装置4为多梯形框架机构，顶部横边为上部横向水平支撑装置1，在导管架结构支撑装置4的两侧与倾斜设置的导管斜架41顶端固定连接，导管斜架41底端固定在海床上，两侧的导管斜架41底端通过底部横向桁架43相连，且在底部横向桁架43和上部横向水平支撑装置1之间设置有至少一个中部横向桁架42与两侧的导管斜架41相连。图2示出了在上部横向水平支撑装置1和底部横向桁架43之间设置有一根中部横向桁架42，因此该结构为双梯形框架机构，该双梯形框架机构仅仅作为本发明说明书示范性的说明，在实际应用中可以采用其他类似结构，在此不予赘述。
进一步可选的，导管架结构支撑装置4还包括有至少一纵向桁架44，各纵向桁架44纵向布置在两侧的导管斜架41之间且与底部横向桁架43、各中部横向桁架42固定连接。
进一步可选的，在上部横向水平支撑装置1与中部横向桁架42之间、相邻的中部横向桁架42之间以及中部横向桁架42与底部横向桁架43之间还设置有加固桁架45，加固桁架45的顶端固定在纵向桁架44与上部横向水平支撑装置1/中部横向桁架42的连接节点处，加固桁架45的底端固定在纵向桁架44与中部横向桁架42/底部横向桁架43的连接节点处。加固桁架45起到三角形支撑，进一步提高了导管架结构支撑装置4的整体强度。
导管架结构支撑装置4采用上述的结构，稳定性较强，同时不影响滑道2上的潮流能水轮机2的工作。
在一可选的实施例中，上述的上部横向水平支撑装置1从俯视角度看边框为矩形，且在矩形的边框内设置交错分布的连接桁架(例如网状)，以保证其整体强度。优选的，滑道2通过钢管焊接在上部横向水平支撑装置1上。
在一可选的实施例中，导管架结构支撑装置4与上部横向水平支撑装置1的连接端设置加固构件和系缆点，以与主体结构两端侧向张紧系泊装置5紧密连接。
在一可选的实施例中，导管架结构支撑装置4底部设置防冲刷装置，避免海床底部被海水冲刷从而将保护导管架结构支撑装置4底部固定桩8裸露出来，提高了导管架结构支撑装置4在海床固定的稳定性。
在一可选的实施例中，侧向张紧系泊装置5为两根对称设置在导管架结构支撑装置4两端的锚线，锚线与海床夹角为30°-60°，优选为60°，采用该角度可以对导管架结构支撑装置4施加一侧向的拉力，进一步提升导管架结构支撑装置4在海床上固定的稳定性。
下面对本发明提供的一种采用侧向张紧系泊系统辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础的安装施工步骤进行简要的说明：
步骤1、在陆上预制主体结构进行水下安装，即将上部横向水平支撑装置1、导管架结构支撑装置4安装在一起，并将滑道2安装在上部横向水平支撑装置1上。
步骤2、将主体结构底部通过固定桩8固定在海床上，以及侧向张紧系泊装置5底部通过固定桩7固定在海床上。
步骤3、进行潮流能水轮机基座3位置调整，同时潮流能水轮机6就位。
步骤4、潮流能水轮机6安装及输电系统调试。
本发明的有益效果在于：
(1)提供了一种适合于多潮流能水轮机协同工作，可大范围获能的固定式潮流能支撑基础设计；
(2)增加了潮流能装置的获能范围，提高了其获能效率；
(3)结构简单，设计生产成本低，安装简单，可多模块联合使用；
(4)适用于多类型潮流能水轮机，可根据需要配置多类型及多尺寸潮流能水轮机，适用性较强；
(5)降低了采用传统桩柱式垂直轴潮流能水轮机支撑基础的潮流能开发成本，减小了潮流能开发装备对海域的影响范围。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，所述支撑基础设于海面以下，其特征在于，所述支撑基础包括上部横向水平支撑装置(1)、导管架结构支撑装置(4)、侧向张紧系泊装置(5)，在所述上部横向水平支撑装置(1)上安装有用于固定所述潮流能水轮机(6)的横向布置的滑道(2)；
所述导管架结构支撑装置(4)和所述侧向张紧系泊装置(5)的底部固定在海床上；
上部横向水平支撑装置(1)的两侧横跨在若干导管架结构支撑装置(4)顶端以形成主体结构，在所述主体结构两端设置有侧向张紧系泊装置(5)；
所述导管架结构支撑装置(4)为多梯形框架机构，顶部横边为所述上部横向水平支撑装置(1)，在所述导管架结构支撑装置(4)的两侧与倾斜设置的导管斜架(41)顶端固定连接，所述导管斜架(41)底端固定在海床上，两侧的导管斜架(41)底端通过底部横向桁架(43)相连，且在底部横向桁架(43)和上部横向水平支撑装置(1)之间设置有至少一个中部横向桁架(42)与两侧的导管斜架(41)相连。
2.如权利要求1所述的采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，其特征在于，在所述滑道(2)上布置有一排所述潮流能水轮机(6)，各所述潮流能水轮机(6)通过潮流能水轮机基座(3)固定在所述滑道(2)的下方。
3.如权利要求1所述的采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，其特征在于，所述导管架结构支撑装置(4)还包括有至少一纵向桁架(44)，各所述纵向桁架(44)纵向布置在两侧的导管斜架(41)之间且与所述底部横向桁架(43)、各所述中部横向桁架(42)固定连接。
4.如权利要求3所述的采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，其特征在于，在上部横向水平支撑装置(1)与中部横向桁架(42)之间、相邻的中部横向桁架(42)之间以及中部横向桁架(42)与底部横向桁架(43)之间还设置有加固桁架(45)，所述加固桁架(45)的顶端固定在所述纵向桁架(44)与所述上部横向水平支撑装置(1)/中部横向桁架(42)的连接节点处，所述加固桁架(45)的底端固定在所述纵向桁架(44)与所述中部横向桁架(42)/底部横向桁架(43)的连接节点处。
5.如权利要求1项所述的采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，其特征在于，导管架结构支撑装置(4)与上部横向水平支撑装置(1)的连接端设置加固构件和系缆点。
6.如权利要求1所述的采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，其特征在于，导管架结构支撑装置(4)底部设置防冲刷装置。
7.如权利要求1所述的采用侧向张紧辅助的潮流能水轮机导管架式支撑基础，其特征在于，侧向张紧系泊装置(5)为两根对称设置在导管架结构支撑装置(4)两端的锚线，锚线与海床夹角为30°-60°。
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