CN222501959U - 一种复合型漂浮式风机基础及风机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海洋工程领域，公开了一种复合型漂浮式风机基础及风机系统，包括主立柱、以主立柱为中心均匀布置的边立柱和系泊系统，所述主立柱和各个边立柱通过撑杆相连，沿所述边立柱外表面布置若干阻尼板；所述主立柱内部安装系泊系统约束装置，所述系泊系统和系泊系统约束装置相连。其兼具Spar型和半潜式浮式基础结构形式的优势，同时具有垂荡幅度小，摇摆运动小的优点，对于水深的适应性较强。

Description

一种复合型漂浮式风机基础及风机系统

技术领域

本实用新型涉及海洋工程领域，特别是涉及一种复合型漂浮式风机基础及风机系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本实用新型相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

近年来，陆上、海上风电资源开发趋于饱和，海上风电从近海走向深远海是一种必然趋势。在深远海的环境条件中，固定式基础劣势明显，漂浮式基础优势突出。常见的海上漂浮式风电基础主要分为张力腿式(TLP:Tension Leg Platform)基础、单柱式(Spar)基础和半潜式基础三大类。TLP式基础缺点在于其安装成本高、易产生高阶弹振、对海床地质要求比较高等。TLP式基础优点在于稳定性高、波浪载荷及运行响应较小。Spar式基础的优势在于较好的水动力性能和对复杂海域适应能力，其缺点主要有结构尺寸跨度过大，从而导致无论是制造还是安装均较困难，且制造成本较高。半潜式基础主要包括立柱、浮筒和连接桁架等，浮筒之间用连接杆相互连接成为一个整体，通过悬链线形式的系泊系统完成定位。现有的半潜式风机基础大多数采用“立柱、浮筒和连接桁架”结构，立柱入水较短，风机整体重心较高，主要用来提供浮力的浮筒的体积较大。这种情况下，作用于基础上的波浪力也较大，容易产生幅度较大的纵、横摇运动，结构稳定性不足。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型第一方面提供了一种复合型漂浮式风机基础，其兼具Spar型和半潜式浮式基础结构形式的优势，同时具有垂荡幅度小，摇摆运动小的优点，对于水深的适应性较强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种复合型漂浮式风机基础，包括主立柱、以主立柱为中心均匀布置的边立柱和系泊系统，所述主立柱和各个边立柱通过撑杆相连，沿所述边立柱外表面布置若干阻尼板；所述主立柱内部安装系泊系统约束装置，所述系泊系统和系泊系统约束装置相连。

进一步地，所述主立柱为底段封闭、上段与外界海域连通的浮筒型结构。

进一步地，所述基础还包括风机安装结构，用于安装风机。

进一步地，所述主立柱自上往下分别为与外界海域连通的电缆舱、中间过渡舱和压载舱；

所述电缆舱上设置电缆孔，风机电缆通过电缆孔进行电力输送；

所述中间过渡舱为空舱，所述压载舱内部灌装压载物。

进一步地，所述主立柱所述系泊系统包括系泊锚和系泊缆，所述系泊缆的上端与系泊系统约束装置连接，下端与海底之间通过所述系泊锚连接。

进一步地，所述边立柱的直径小于主立柱的直径。

进一步地，所述撑杆和边立柱采用空心管结构。

进一步地，所述边立柱内部为全通的空舱；

或，所述边立柱内部焊接一道十字钢板。

本实用新型第二方面提供了一种风机系统，其兼具Spar型和半潜式浮式基础结构形式的优势，同时具有垂荡幅度小，摇摆运动小的优点，对于水深的适应性较强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种风机系统，包括：

风机；及

如第一方面所述的复合型漂浮式风机基础，所述风机安装于所述复合型漂浮式风机基础。

进一步地，所述风机包括塔筒及设于所述塔筒的风机组件，所述塔筒的一端固定于所述复合型漂浮式风机基础，所述风机组件的另一端设于所述塔筒的另一端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

第一，该复合型漂浮式风机基础包括主立柱、以主立柱为中心均匀布置的边立柱和系泊系统，所述主立柱和各个边立柱通过撑杆相连，沿所述边立柱外表面布置若干阻尼板；所述主立柱内部安装系泊系统约束装置，所述系泊系统和系泊系统约束装置相连，兼具Spar型和半潜式两种浮式基础结构形式的优势，可以有效降低浮式基础的垂荡运动和水平方向的转动，对于不同水深的适应性较强。该浮式基础具有结构形式简单、加工便捷、用钢量低、运输安装方便的优点，有利于推动深远海漂浮式风机的平价化和商业化进程。

第二，撑杆和边立柱都是空心管结构，没有任何分舱，可以直接采用市场上的成品管件，极大地降低了建造成本。绝大部分浮力都是主立柱提供的，撑杆和边立柱并不提供多少浮力，两者的唯一作用就是将阻尼版设置到离主立柱较远的位置，这样可以大幅降低晃动幅值，并明显提高整个风机基础的浮体高度，提升风机基础的稳性性能。

第三，主立柱分舱中，最底部的压载舱提供配重以压低整个浮式风机的重心高度，过渡舱是为了弥补风机基础的不足浮力。这些舱室将所有不必要的功能都剔除了，最大程度降低建造成本。

第四，边立柱内部可以填充不吸水的轻质复合材料，既可以增加防撞性能，使边立柱在碰撞中保持形状稳定，又可以避免边立柱外壁破损后造成浮力丧失，进而导致整个风机倾覆。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型实施例提供的复合型漂浮式风机基础结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的主立柱结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的边立柱剖面图；

图4为本实用新型实施例提供的阻尼板结构示意图；

其中，1、主立柱，2、横杆，3、边立柱，4、阻尼板，5、系泊缆系统，501、系泊缆，502、系泊锚，6、风机，601、塔筒，602、风机组件，7、电缆舱，8、过渡舱，9、压载舱，10、电缆孔，11、边立柱外壁，12、复合材料，13、边立柱十字钢板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要说明的是，本实用新型所是一种构造方案，就其中所涉及的各设备单体而言，其实现各自应实现功能的具体结构在现有技术中已经存在，其之间进行工作处理时所涉及的协议、软件或程序也在现有技术中已经存在，本领域技术人员已充分知晓，本实用新型并不是对各个设备的单体做任何改进，因此并不涉及软件的内容，而是依靠各部件有机的集成、整合成一个整体，即提供了一种构造方案。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种复合型漂浮式风机基础，包括主立柱1、以主立柱为中心均匀布置的边立柱3和系泊系统5，所述主立柱1和各个边立柱通过撑杆2相连，沿所述边立柱3外表面布置若干阻尼板4；所述主立柱内部安装系泊系统约束装置，所述系泊系统5和系泊系统约束装置相连。

该复合型基础兼具Spar型和半潜式浮式基础结构形式的优势，同时具有垂荡幅度小，摇摆运动小的优点，对于水深的适应性较强。所述漂浮式风机基础的周围边柱安装有阻尼板，可以有效降低浮式基础的垂荡运动，提高基础的运动性能和受力性能。所述漂浮式风机基础具有结构形式简单、加工便捷、用钢量低、运输安装方便的优点，成本效益较高，有利于推动深远海漂浮式风机的平价化进程。

如图2所示为主立柱结构示意图，所述主立柱1为底段封闭、上段与外界海域连通的浮筒型结构，所述主立柱1自上往下分别为与外界海域连通的电缆舱7、中间过渡舱8、压载舱9；

所述基础还包括风机安装结构，用于安装风机。

其中，所述电缆舱7上设置电缆孔10，通过电缆孔10与外界环境连通，海水可以进入该舱内，基础上方的风机电缆穿过电缆孔10进行电力输送。

所述中间过渡舱8为空舱，和压载舱9一起为漂浮式风机基础提供大部分浮力。中间过渡舱8内部既可以是一个完整的空舱室，又可以用舱壁分割成多个空舱室。

所述压载舱9内部可以灌装混凝土、海水等作为压载物，降低漂浮式风机基础的重心。

主立柱1分舱中，最底部的压载舱9提供配重以压低整个浮式风机的重心高度，过渡舱8是为了弥补风机基础的不足浮力。这些舱室将所有不必要的功能都剔除了，最大程度降低建造成本。

需要说明的是，所述主立柱1、撑杆2和边立柱3的主要建造材料为钢材。

其中，所述边立柱3以主立柱1为中心进行布置，边立柱3的数量与尺寸根据结构浮力、重心高度等因素进行综合确定。

其中，边立柱3直径小于主立柱1，边立柱内部可以是一个全通的空舱，也可以焊接一道十字钢板13，但没有任何骨材，可以根据实际工况选取。

如图3所示，为示出的其中一种工况，边立柱3内部焊接一道十字钢板13。

边立柱3内部可以填充不吸水的轻质复合材料13，既可以增加防撞性能，使边立柱在碰撞中保持形状稳定，又可以避免边立柱外壁11破损后造成浮力丧失，进而导致整个风机倾覆。

例如，填充不吸水的轻质复合材料12为由中空颗粒(如空心玻璃微珠、复合材料空心球等)及聚合物粘合剂组成的复合泡沫材料。其微观结构为由诸多闭合孔隙组成的多孔材料，具有密度低、强度高、吸水少、耐腐蚀及老化等诸多优点，适用于深海浮力材料等应用领域。

其中，所述撑杆2和边立柱3采用空心管结构，没有任何分舱，撑杆2和边立柱3采用较大直径钢管，内部不设置骨材与舱室，以提高施工便捷性，缩短加工周期，降低用钢量。

这样设置的目的是：绝大部分浮力由主立柱1提供，撑杆2和边立柱3并不提供多少浮力，两者的唯一作用就是将阻尼版4设置到离主立柱1较远的位置，这样可以大幅降低晃动幅值，并明显提高整个风机基础的浮体高度，提升风机基础的稳性性能。

图1中，沿所述边立柱3外表面布置有一定数量的阻尼板4，以减小所述漂浮式风机基础的垂荡运动和水平方向的转动，提高基础的运动稳定性。

本实施例中，所述阻尼板4的结构为：如图4所示的一块与立柱外表面呈一定夹角的钢板。

可以理解的是，边立柱3可以为竖直的，也可以为倾斜的。

上述技术方案的优势在于，该复合型基础兼具Spar型和半潜式两种浮式基础结构形式的优势，可以有效降低浮式基础的垂荡运动和水平方向的转动，对于不同水深的适应性较强。该浮式基础具有结构形式简单、加工便捷、用钢量低、运输安装方便的优点，有利于推动深远海漂浮式风机的平价化和商业化进程。

实施例2

本实施例提供一种风机系统，包括：

风机；及

如实施例1所述的复合型漂浮式风机基础，所述风机安装于所述复合型漂浮式风机基础。

其中，如图1所示，所述风机6包括塔筒601及设于所述塔筒的风机组件602，所述塔筒601的一端固定于所述复合型漂浮式风机基础，所述风机组件602设于所述塔筒的另一端。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合型漂浮式风机基础，其特征是，包括主立柱、以主立柱为中心均匀布置的边立柱和系泊系统，所述主立柱和各个边立柱通过撑杆相连，沿所述边立柱外表面布置若干阻尼板；所述主立柱内部安装系泊系统约束装置，所述系泊系统和系泊系统约束装置相连。

2.如权利要求1所述的一种复合型漂浮式风机基础，其特征是，所述主立柱为底段封闭、上段与外界海域连通的浮筒型结构。

3.如权利要求1所述的一种复合型漂浮式风机基础，其特征是，所述基础还包括风机安装结构，用于安装风机。

4.如权利要求3所述的一种复合型漂浮式风机基础，其特征是，所述主立柱自上往下分别为与外界海域连通的电缆舱、中间过渡舱、压载舱；

所述电缆舱上设置电缆孔，风机电缆通过电缆孔进行电力输送；

所述中间过渡舱为空舱，所述压载舱内部灌装压载物。

5.如权利要求1所述的一种复合型漂浮式风机基础，其特征是，所述主立柱所述系泊系统包括系泊锚和系泊缆，所述系泊缆的上端与系泊系统约束装置连接，下端与海底之间通过所述系泊锚连接。

6.如权利要求1所述的一种复合型漂浮式风机基础，其特征是，所述边立柱的直径小于主立柱的直径。

7.如权利要求1所述的一种复合型漂浮式风机基础，其特征是，所述撑杆和边立柱采用空心管结构。

8.如权利要求1所述的一种复合型漂浮式风机基础，其特征是，所述边立柱内部为全通的空舱；

或，所述边立柱内部焊接一道十字钢板。

9.一种风机系统，其特征是，包括：

风机；及

如权利要求1-8任一项所述的复合型漂浮式风机基础，所述风机安装于所述复合型漂浮式风机基础。

10.如权利要求9所述的一种风机系统，其特征是，所述风机包括塔筒及设于所述塔筒的风机组件，所述塔筒的一端固定于所述复合型漂浮式风机基础，所述风机组件设于所述塔筒的另一端。