海上风机及基础制造技术

本发明专利技术公开了一种海上风机及基础，风机包括风机本体、锚固系统和基础，基础包括多根立柱和多组横梁，立柱为钢筋混凝土结构，在立柱内部的空腔内设置内连接板，在立柱外侧设置外连接板，并用螺栓连接内连接板和外连接板。立柱采用纯钢筋混凝土的结构形式，减小立柱的钢材用量，降低基础的建设成本。设置外连接板和内连接板，并用螺栓将其夹持在立柱上，实现横梁和立柱的可靠连接，横梁和立柱之间的载荷传递路径明确。递路径明确。递路径明确。

【技术实现步骤摘要】
海上风机及基础


[0001]本专利技术涉及一种海上风机及基础，特别是涉及一种半潜式基础和包括半潜式基础的海上风机。

技术介绍

[0002]深远海区域风能储量风能，是海上风电开发重点，使用浮式风机发电是深远海域风电开发的主要技术手段。目前海上风机浮式基础的形式主要有三种：单立柱式、半潜式以及张力腿式，其中半潜式基础在海上有良好的平稳性，应用较多。
[0003]半潜式基础由立柱、横梁、垂荡板和系泊系统等结构组成。通常为三立柱或四立柱的结构形式，基础结构尺寸大，导致用材量大，制造成本高。
[0004]公开号为CN213768914U《海上浮式风机基础》的专利申请公布文件中公开了一种混凝土和钢结构组合的海上风机半潜式基础。如图1所示，其中立柱结构采用混凝土和钢材的组合，由内钢板1
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、外钢板2
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、内外钢板之间填充的混凝土3
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组成，横梁为钢材制成的桁架结构，横梁和立柱的外钢板通过焊接固连。通过采用混凝土和钢材组合的立柱结构，基础的钢材用量有所减小，但由于立柱结构包括外钢板和内钢板，且外钢板和内钢板从上到下完全包夹混凝土，基础的钢材用量依然大，制造成本依然高。混凝土包裹在外钢板内，外钢板和横梁焊接，混凝土和横梁之间的载荷传递路径不明确，连接可靠性欠佳。
[0005]若立柱全部采用混凝土，横梁采用钢材，可以减小钢材用量，但立柱和横梁之间难以实现可靠连接。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中海上风机半潜式基础中混凝土立柱和钢制横梁之间难以实现可靠连接，导致基础钢材用量大、成本高的缺陷，提供一种海上风机及基础。
[0007]本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0008]一种海上风机基础，所述基础包括多根立柱和多组横梁，所述立柱包括立柱本体，所述立柱本体的内部设有空腔，其特征在于，所述立柱为钢筋混凝土结构，所述基础还包括设置在所述空腔内的内连接板，和设置在所述立柱本体外侧的外连接板，所述内连接板和所述外连接板通过紧固件夹持在所述立柱本体上，所述横梁与所述外连接板固定连接，且所述外连接板和所述内连接板的高度与所述横梁的高度相配合。
[0009]在本方案中，基础为半潜式基础，包括多根立柱和多组横梁。立柱采用纯钢筋混凝土的结构形式，立柱钢材需求小，成本低。设置外连接板和内连接板，外连接板设置在立柱本体外侧并与横梁固连，内连接板设置在立柱本体的空腔内，并用螺栓将内、外连接板夹持在立柱本体上，实现横梁和立柱的可靠连接，且横梁和立柱通过外连接板传递载荷，横梁和立柱之间的载荷传递路径明确。外连接板和内连接板不需要包裹混凝土，其尺寸能实现横梁和立柱本体的可靠连接即可，其尺寸小于立柱本体的尺寸，减小内连接板和外连接板的
耗材。
[0010]较佳地，所述横梁和所述外连接板的材料为钢材，所述外连接板和所述横梁通过焊接固定连接。
[0011]在本方案中，横梁和外连接板的材料采用钢材，外连接板和横梁通过焊接固连，焊接是一种常见的钢结构固连方式，连接简单可靠，施工方便。
[0012]较佳地，所述立柱为3根，所述横梁为3组，所述立柱和所述横梁连接形成形状为三角形的平台，3根所述立柱对应所述平台的3个顶点，3组所述横梁对应所述平台得3条边。
[0013]在本方案中，基础采用3立柱的结构形式，3根立柱和3组横梁形成三角形的结构，三角形结构本身具有良好的稳定性，且横梁可以承受水平力矩，可以减小锚固系统钢索上承受的水平力矩，防止基础在海域中倾覆。
[0014]较佳地，所述立柱为4根，其中3根所述立柱沿另一根所述立柱周向设置，且通过所述横梁与另一根所述立柱连接。
[0015]在本方案中，采用4立柱的结构形式，为发散式的结构，一根立柱为中心立柱，另外3根立柱为周向立柱，并沿中心立柱周围均匀分布，风机本体安装在中心立柱上，整个风机结构稳定。
[0016]较佳地，所述立柱还包括垂荡板，且所述垂荡板通过混凝土浇筑与所述立柱本体形成一体。
[0017]在本方案中，在立柱上设垂荡板，以减缓基础安装在海域后，在海水作用下的垂荡作用，增加基础的稳定性。
[0018]较佳地，所述垂荡板包括上层垂荡板和/或下层垂荡板，所述上层垂荡板位于所述下层垂荡板的上方。
[0019]在本方案中，设置上层垂荡板和/或下层垂荡板，采用一层或多层垂荡板的立柱结构，一层垂荡板结构简单，多层垂荡板对减小海水的垂荡作用效果好。当采用多层垂荡板的立柱结构时，垂荡板之间间隔分布，可有效的减小海水的垂荡作用，增强基础的稳定性。其中，垂荡板的数量根据基础的平衡布置需要设置，不同立柱上的上层垂荡板的数量相同或不同，不同立柱上的下层垂荡板的数量也相同或不同。
[0020]较佳地，所述上层垂荡板和/或所述下层垂荡板上开设有为通孔的阻尼孔。
[0021]在本方案中，上层垂荡板和/或下层垂荡板上开设有阻尼孔，阻尼孔对海水有阻尼效果，海水通过阻尼孔时与阻尼孔摩擦生热，可将海水的一部分动能耗散成为热能，减小海水对垂荡板的垂荡作用，增强基础的稳定性。
[0022]较佳地，所述阻尼孔的两端尺寸大，中部尺寸小。
[0023]在本方案中，阻尼孔采用喇叭口的结构形式，阻尼孔的两端大，中部小，采用该种阻尼孔结构，阻尼孔多海水的阻尼效果好。
[0024]较佳地，所述垂荡板贯穿所述立柱本体，并在所述立柱本体内形成多个所述空腔。
[0025]在本方案中，垂荡板贯穿立柱本体并与立柱本体形成多个空腔，在保证空腔的体积满足基础浮力需求的同时，避免立柱本体内单个空腔承受大的海水压力，加强立柱结构。同时，垂荡板贯穿立柱本体，采用滑模浇筑制造立柱时，可以借助垂荡板进行架模，为施工提供便利。
[0026]较佳地，所述立柱本体内最上面的一个空腔为上部空腔，所述内连接板位于所述
上部空腔内，所述立柱上设有通道，所述通道连通所述上部空腔的内部和所述立柱本体的外侧。
[0027]在本方案中，内连接板设置在上部空腔内，并设置通道连通上部空腔的内部和立柱本体的外侧，方便人员进入上部空腔进行施工或维护。
[0028]较佳地，风机本体安装在所述基础上，并通过锚固系统固定在海域后，所述上层垂荡板与海平面平齐，所述横梁和所述外连接板位于所述上层垂荡板的上方。
[0029]在本方案中，将横梁和外连接板设置在上层垂荡板的上方，使横梁和外连接板高于海平面，减少海水的冲刷腐蚀。且上层垂荡板还有阻挡来自垂荡板底部的海水冲刷垂荡板上方装置的作用。
[0030]较佳地，所述立柱本体的纵向和/或所述垂荡板的径向设有具有拉伸预应力的钢筋。
[0031]在本方案中，设置具有拉伸预应力的钢筋，立柱本体中预应力钢筋为纵向，垂荡板中预应力钢筋为径向，使得混凝土处于受压状态，提高结构的抗疲劳性能，同时能减少混凝土开裂，提高结构的抗腐蚀性能。
[0032]较佳地，所述横梁包括主钢管，所述主钢管中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风机基础，所述基础包括多根立柱和钢制的多组横梁，所述立柱包括立柱本体，所述立柱本体的内部设有空腔，其特征在于，所述立柱为钢筋混凝土结构，所述基础还包括设置在所述空腔内的内连接板，和设置在所述立柱本体外侧的外连接板，所述内连接板和所述外连接板通过紧固件夹持在所述立柱本体上，所述横梁与所述外连接板固定连接，且所述外连接板和所述内连接板的高度与所述横梁的高度相配合。2.如权利要求1所述的海上风机基础，其特征在于，所述横梁和所述外连接板的材料为钢材，所述外连接板和所述横梁通过焊接固定连接。3.如权利要求1或2所述的海上风机基础，其特征在于，所述立柱为3根，所述横梁为3组，所述立柱和所述横梁连接形成形状为三角形的平台，3根所述立柱对应所述平台的3个顶点，3组所述横梁对应所述平台得3条边。4.如权利要求1或2所述的海上风机基础，其特征在于，所述立柱为4根，其中3根所述立柱沿另一根所述立柱周向设置，且通过所述横梁与另一根所述立柱连接。5.如权利要求1所述的海上风机基础，其特征在于，所述立柱还包括垂荡板，且所述垂荡板通过混凝土浇筑与所述立柱本体形成一体。6.如权利要求5所述的海上风机基础，其特征在于，所述垂荡板包括上层垂荡板和/或下层垂荡板，所述上层垂荡板位于所述下层垂荡板的上方。7.如权利要求6所述的海上风机基础，其特征在于，所述上层垂荡板和/或所述下层垂荡板上开设有为通孔的阻尼孔。8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王康世，许移庆，张黎，
申请(专利权)人：上海电气风电集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：