应用于浅水和深水之间的漂浮式风机制造技术

本发明专利技术提供一种应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，包括上部机组、漂浮基础、张力腿系泊系统以及锚固系统，由所述漂浮基础向所述上部机组提供浮力，使所述上部机组能够始终位于水面上方；而所述张力腿系泊系统连接在所述漂浮基础与所述锚固系统之间，使所述漂浮基础与所述锚固系统之间保持张紧连接；本发明专利技术中，所述漂浮基础仅局部长度没入水中，所述张力腿系泊系统与所述漂浮基础之间的连接位置也位于水面以上。如此设置，名义上增加了张力腿系泊系统的长度，实际效果是增加了漂浮式风机在平面内的顺应性，即增加了风机的纵横荡固有周期(可以达到25s)，良好的避开了波浪固有周期范围和风轮的1P、3P频率范围。

Floating fan applied between shallow water and deep water

The invention provides a floating fan applied between shallow water and deep water, including an upper unit, a floating foundation, a tension leg mooring system and an anchoring system. The floating foundation provides buoyancy to the upper unit so that the upper unit can always be above the water surface; and the tension leg mooring system is connected. Between the floating foundation and the anchoring system, the floating foundation is tightly connected with the anchoring system; in the present invention, the floating foundation is only partially immersed in water, and the connecting position between the tension leg mooring system and the floating foundation is also above the water surface. In this way, the length of the tension leg mooring system is nominally increased, and the practical effect is to increase the compliance of the floating fan in the plane, that is, to increase the inherent period of longitudinal and horizontal motion of the fan (up to 25s), and to avoid the inherent period of wave and the frequency range of 1P and 3P of the wind wheel.

【技术实现步骤摘要】
应用于浅水和深水之间的漂浮式风机
本专利技术涉及一种海上漂浮式风机，特别涉及一种应用于浅水和深水之间的漂浮式风机。
技术介绍
海上风电场根据海域位置可划分为浅海风电场和深海风电场，浅海风电场采用单桩和多桩固定式基础，多为30m以内水深；深海风电场指水深在60m以上海域，存在更多更优质的风资源，要建设开发这些海域风电场，采用固定式风机成本将会直线上升，因此漂浮式风机成为开发深远海风电场方案之一。目前根据深海风电场的需要，相继开发了以Hywind为代表的单立柱式风机(Spar型)，以Windfloat为代表的半潜式风机(Semi型)和以BlueH为代表的张力腿式风机(TLP型)，三种漂浮式风机型式不同，适用海域不同，运动响应不同。而对于水深介于浅海和深海之间的海域，若采用漂浮式风机开发建设，由于水深不大，设计上具有难度。在传统漂浮式风机方案中，其漂浮基础是全部没入水中，而本专利技术应用于浅水和深水之间(即[30m，60m]范围内)的特殊海域，若采用传统漂浮式风机方案，很容易发生共振现象。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的就在于，提供一种应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，使其具有经济实用、结构紧凑、性能优良的特点，并且不容易与海浪、风浪产生共振。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其包括：上部机组、漂浮基础、张力腿系泊系统以及锚固系统，其中：所述上部机组用于收集风力；所述漂浮基础与所述上部机组相连，向所述上部机组提供浮力，使所述上部机组能够始终位于水面上方；所述张力腿系泊系统连接在所述漂浮基础与所述锚固系统之间，使所述漂浮基础与所述锚固系统之间保持张紧连接；所述锚固系统固定在水底，将所述漂浮基础牵引在限定深度位置；其特征在于：所述漂浮基础仅局部长度没入水中，所述张力腿系泊系统与所述漂浮基础之间的连接位置也位于水面以上。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述浅水和深水之间是指水深处于[30m，60m]范围内的水域。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述漂浮基础包括一根竖直的中央立柱以及围绕在中央立柱周围并由下至上向外倾斜的至少三根斜立柱，所述中央立柱与斜立柱均为空心结构并相互固定连接，所述中央立柱的顶端与所述上部机组的底端固定连接；所述张力腿系泊系统的上端与斜立柱的顶部的相接，相接处位于水面以上。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述斜立柱的底端与所述中央立柱的底端相接近并通过下连接结构连接在一起，所述斜立柱的顶端则远离所述中央立柱的顶端，所述斜立柱的顶端通过上连接结构与所述中央立柱的顶端连接在一起。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述上连接结构是圆管形或箱型结构，所述下连接结构是钢管。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述斜立柱采用由下至上渐渐变粗的渐变式截面型式。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述漂浮基础是一根竖直的中央立柱，所述中央立柱为空心结构，所述中央立柱的顶端与所述上部机组的底端固定连接；在中央立柱的顶端固定有至少三个水平延伸的上部支架，所述中央立柱的顶端以及至少三个上部支架均露出水面，所述至少三个上部支架的外伸端与所述张力腿系泊系统的上端固定连接。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述张力腿系泊系统是钢管、钢缆、聚酯缆或锚链。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述张力腿系泊系统的下端垂向向下地连接所述锚固系统。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：所述至少三个上部支架是渐变式箱型结构，或者是桁架式结构。所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其中：还包括控制系统，其采用独立变桨技术，能够实时采集风速、风向和振动信号，并根据漂浮式风机运动响应和塔筒振动特性进行变桨和偏航。与现有技术相比较，本专利技术具有的有益效果是：如此设置，名义上增加了张力腿系泊系统的长度，实际效果是增加了漂浮式风机在平面内的顺应性，即增加了风机的纵横荡固有周期(可以达到25s)，良好的避开了波浪固有周期范围和风轮的1P、3P频率范围。而且，漂浮式风机基础吃水在30m左右，而且漂浮式风机总浮力大于自身重力，从而在张力腿系泊系统中产生很大的预张力，这样使得漂浮式风机在垂向和转动方向具有很大的刚度，因此张力腿式漂浮式风机纵/横摇和垂荡的运动响应很小，频率也高于塔筒的一阶频率。此外，由于斜立柱的原因，相当于增加了漂浮式风机基础水线面积，从而增加了风机的静稳性。附图说明图1是本专利技术提供的四斜立柱张力腿式漂浮式风机的立体结构图；图2是本专利技术提供的四斜立柱张力腿式漂浮式风机的漂浮基础的立体结构图；图3是本专利技术提供的三斜立柱张力腿式漂浮式风机的立体结构图；图4是本专利技术提供的三斜立柱张力腿式漂浮式风机的漂浮基础的立体结构图；图5是本专利技术提供的单立柱张力腿式漂浮式风机的立体结构图；图6是本专利技术提供的单立柱张力腿式漂浮式风机的漂浮基础的立体结构图。附图标记说明：上部机组1；叶片11；轮毂12；机舱13；塔筒14；漂浮基础2；中央立柱21；斜立柱22；下连接结构23；上连接结构24；上部支架25；张力腿系泊系统3；锚固系统4；水面H。具体实施方式如图1、图2所示，本专利技术提供一种四斜立柱张力腿式漂浮式风机，包括：上部机组1、漂浮基础2、张力腿系泊系统3以及锚固系统4，其中：所述上部机组1由叶片11、轮毂12、机舱13和塔筒14组成，用于收集风力；所述漂浮基础2与所述上部机组1相连，向所述上部机组1提供浮力，使所述上部机组能够始终位于水面H上方；所述张力腿系泊系统3连接在所述漂浮基础2与所述锚固系统4之间，使所述漂浮基础2与所述锚固系统4之间保持张紧连接；所述锚固系统4固定在水底，将所述漂浮基础2牵引在限定深度位置。如图1、图2所示，本实施例中的漂浮基础2包括一根竖直的中央立柱21以及围绕在中央立柱21周围并由下至上向外倾斜的四根斜立柱22，所述中央立柱21与斜立柱22均为空心结构并相互固定连接，所述中央立柱21的顶端能够通过法兰盘与所述上部机组1的塔筒14底端固定连接；更具体的来说，所述斜立柱22的底端与所述中央立柱21的底端相接近并通过下连接结构23连接在一起，所述斜立柱22的顶端则远离所述中央立柱21的顶端，所述斜立柱22的顶端通过上连接结构24与所述中央立柱21的顶端连接在一起；所述上连接结构24与下连接结构23在本实施例中是钢管，也可以提供浮力；如图1、图2所示，本实施例中的张力腿系泊系统3可以是钢管、钢缆、聚酯缆或锚链，其上端与斜立柱22的顶部的导缆孔或连接器相接，下端垂向向下地连接所述锚固系统4；所述锚固系统4可以采用桩基型式或者吸力筒型基础。如图1、图2所示，本实施例使用的时候，为了避免产生共振现象，所述漂浮基础2仅局部长度没入水中，即所述中央立柱21与斜立柱22的顶端均露出水面H，而且张力腿系泊系统3与斜立柱22的顶部的连接位置也位于水面H以上。如此设置，名义上增加了张力腿系泊系统3的长度，实际效果是增加了漂浮式风机在平面内的顺应性，即增加了风机的纵横荡固有周期(可以达到25s)，良好的避开了波浪固有周期范围和风轮的1P、3P频率范围。而且，漂浮式风机基础吃水在30m左右，而且漂浮式风机总浮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其包括：上部机组、漂浮基础、张力腿系泊系统以及锚固系统，其中：所述上部机组用于收集风力；所述漂浮基础与所述上部机组相连，向所述上部机组提供浮力，使所述上部机组能够始终位于水面上方；所述张力腿系泊系统连接在所述漂浮基础与所述锚固系统之间，使所述漂浮基础与所述锚固系统之间保持张紧连接；所述锚固系统固定在水底，将所述漂浮基础牵引在限定深度位置；其特征在于：所述漂浮基础仅局部长度没入水中，所述张力腿系泊系统与所述漂浮基础之间的连接位置也位于水面以上。

【技术特征摘要】
1.一种应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其包括：上部机组、漂浮基础、张力腿系泊系统以及锚固系统，其中：所述上部机组用于收集风力；所述漂浮基础与所述上部机组相连，向所述上部机组提供浮力，使所述上部机组能够始终位于水面上方；所述张力腿系泊系统连接在所述漂浮基础与所述锚固系统之间，使所述漂浮基础与所述锚固系统之间保持张紧连接；所述锚固系统固定在水底，将所述漂浮基础牵引在限定深度位置；其特征在于：所述漂浮基础仅局部长度没入水中，所述张力腿系泊系统与所述漂浮基础之间的连接位置也位于水面以上。2.根据权利要求1所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其特征在于：所述浅水和深水之间是指水深处于[30m，60m]范围内的水域。3.根据权利要求1所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其特征在于：所述漂浮基础包括一根竖直的中央立柱以及围绕在中央立柱周围并由下至上向外倾斜的至少三根斜立柱，所述中央立柱与斜立柱均为空心结构并相互固定连接，所述中央立柱的顶端与所述上部机组的底端固定连接；所述张力腿系泊系统的上端与斜立柱的顶部的相接，相接处位于水面以上。4.根据权利要求3所述的应用于浅水和深水之间的漂浮式风机，其特征在于：所述斜立柱的底端与所述中央立柱的底端相接近并通过下连接结构连接在一起，所述斜立柱的顶端则远离所述中央立柱的顶端，所述斜立柱的顶端通过上连接结构与所述中央立柱的顶端连接在一起。5.根据权利要求4所述的应用于浅水和深水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张开华，张智伟，李力森，吴俊辉，黄强，陈永军，
申请(专利权)人：上海绿色环保能源有限公司，华锐风电科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31