一种适应深远海安装的漂浮式风机基础制造技术

本发明专利技术公开了一种适应深远海安装的漂浮式风机基础，其包括多根外围立柱(2)、一根中心立柱(3)、支撑构件(5)及系泊链(6)，所述中心立柱的外围经所述支撑构件安装所述外围立柱，且所述外围立柱向外倾斜安装，所述外围立柱分为上、中、下段，中段的横截面积大于下段的横截面积，所述上段高于水线面设置，所述中段置于水线面中，所述下段低于水线面设置；各所述外围立柱的底部连接浮体(4)，所述浮体的中心与所述中心立柱垂直交叉连接，所述浮体与外围立柱、中心立柱、支撑结构连接成一体。本发明专利技术适应于平均水深100米及以上深远海海域使用，并能搭载16MW及以上大容量风机，还能够有效降低用钢量，建造简单、造价低。造价低。造价低。

【技术实现步骤摘要】
一种适应深远海安装的漂浮式风机基础


[0001]本专利技术涉及海上风电技术，特别是一种适应深远海安装的漂浮式风机基础。

技术介绍

[0002]随着全球近海资源逐渐开发，以及近海区域行业用海需求较高，近海风电总体开发潜力受限，海上风电项目逐渐向深远海发展，海上风机基础结构也伴随水深变化，从固定式支撑结构到漂浮式支撑结构逐步演变。
[0003]漂浮式的海上风机基础结构是将风电机组支撑在海面上的结构。中国现有漂浮式风机基础结构只适应于水深100米以内安装，且搭载风机功率不超过10MW，例如位于广东阳江海域的“三峡引领号”漂浮式海上风电平台结构采用三立柱半潜式浮式基础、底部三角形、顶部Y型组合结构，风机位于其中一个立柱之上，通过压载调平整个系统，搭载5.5MW风机，离岸28公里，安装于水深30米之处；位于湛江海域的“扶摇号”漂浮式海上风电平台结构采用三立柱半潜式浮式基础、顶部与底部都是三角形组合结构，风机位于其中一个立柱之上，通过压载调平整个系统，搭载6.2MW风机，装于离岸平均水深65米左右处。
[0004]平均水深100米以上深远海海域的深远海浮式风机平台设计难度更大：一方面漂浮式风机基础的主尺度设计直接决定了浮体用钢量的大小，是影响整个风机项目经济性的主要因素，也直接导致浮体在深海波浪流、风机载荷、系泊力等联合作用下的响应分析会更困难，结构强度分析难度提高；另一方面对漂浮式风机独有的技术要求，高等级抗台风要求、搭载16MW及以上大容量风机导致风机载荷越来越大，工作技术要求越来越高，对浮体的抗倾覆能力、定位系泊能力、以及稳定性等要求更高。因此亟需设计一型适应于平均水深100米及以上深远海海域使用的漂浮式风机基础。
[0005]中国专利申请CN108146588A公开了一种海上漂浮式风电基础结构，其通过三个立柱、一个中心浮筒及桁架组成Y型结构。这种结构虽然能够通过中心浮筒降低重心，提高结构稳性，并通过立柱提高结构整体的水线面面积，增加水线面刚度，进而降低结构纵荡运动幅度，提高有效发电时间，但是，由于其立柱底部无支撑，三个立柱底部与中心浮筒底部之间的连接结构过于简单，相对于立柱比例偏小，使得其排水体积，特别是压载调整范围和整体结构强度受限，且其立柱垂直于水面安装，并通过较长的中心浮筒提升结构稳性，在风暴天气时，其水线面的面积矩及水线面刚度的增加受限，在一定倾角下的回复力矩较小，不能满足深远海对风机基础的整体强度、稳性要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是，针对平均水深100米及以上深远海海域无合适浮式风机基础的不足，提供一种经济性好、抗倾覆能力强、稳性良好、结构强度大、能搭载16MW及以上大容量风机并适应深远海安装的海上浮式风机基础。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]一种适应深远海安装的漂浮式风机基础，包括多根外围立柱、一根中心立柱、支撑
构件及系泊链，所述中心立柱的外围经所述支撑构件连接所述外围立柱，其中：
[0009]所述外围立柱向外倾斜安装，且所述外围立柱沿其高度方向分为上段、中段和下段，所述中段的横截面积大于所述下段的横截面积，所述上段高于水线面设置，所述中段置于水线面中，所述下段低于水线面设置；
[0010]所述外围立柱的底部连接内部设有压载舱的浮体，所述浮体水平放置，且所述浮体的中心与所述中心立柱垂直交叉连接；
[0011]所述浮体为具有三个分支的Y型结构，所述分支包括连接浮筒和垂荡浮筒，各分支的连接浮筒的一端连接成一体，另一端向外辐射并连接所述垂荡浮筒，所述中心立柱连接各连接浮筒的连接中心，所述外围立柱连接所述垂荡浮筒，且每个分支与其上安装的外围立柱、支撑构件组成一组结构物，各组结构物独立设置并与所述中心立柱连接成一体，相邻组结构物之间呈120
°
旋转对称或者关于其中纵剖面对称。
[0012]本专利技术在外围立柱的底部及中心立柱上安装浮体，所述浮体为具有三个分支的Y型结构，且每个分支与其上安装的外围立柱、支撑构件组成一组结构物，各组结构物独立设置后与中心立柱连接成一体，相邻组结构物之间无连接构件，同时相邻组结构物之间呈120
°
旋转对称或者关于其中纵剖面对称，内设压载舱配合中心立柱底部压载舱作为主要压载，不仅使本专利技术整体结构强度增加，能搭载16MW及以上大容量风机，而且整体结构简单、紧凑，提高浮体稳定性能，有助于降低漂浮式风机单位兆瓦的用钢量，节省建造成本。
[0013]另外，本专利技术的外围立柱向外倾斜安装，且外围立柱沿其高度方向分为上段、中段和下段，中段的横截面积大于下段的横截面积，使中段凸出于下段，同时上段高于水线面设置，中段置于水线面中，下段低于水线面设置，这样，不仅整体结构呈下窄上宽的Y型空间架构，方便运输、安装和运维，而且使用时，水线面的面积矩随着吃水的增加而增大，有效提高了水线面刚度，有效降低了本专利技术的纵荡运动幅度，提高了有效发电时间，并增大了在一定倾角下的回复力矩，进而能补偿一定倾角后的排水体积缺失，提高整体抗倾覆能力及稳性性能。
[0014]优选地，所述外围立柱的倾斜角度为15
‑
30
°
。
[0015]优选地，所述连接浮筒为矩形浮筒，所述垂荡浮筒为圆柱状浮筒，且所述连接浮筒和所述垂荡浮筒的上表面设置为平台。
[0016]优选地，所述垂荡浮筒的直径大于所述外围立柱的直径。
[0017]优选地，所述支撑构件包括上部支撑构件和下部斜撑构件。
[0018]优选地，所述中段与所述上段或所述下段之间经过渡段连接，所述过渡段的横截面积呈渐变结构。
[0019]优选地，所述系泊链挂在所述外围立柱的中段的水线面以下位置。
[0020]优选地，所述中段的下部处于水线面以下3－5米范围内，所述中段的上部位于水线面以上3米范围内。
[0021]优选地，所述中段的直径是所述上段的直径或所述下段的直径的1.2
‑
1.8倍。
[0022]优选地，所述中心立柱包括从上至下依次设置的第一段、第二段、第三段及第四段，所述第一段为含有外壳和内壳的双壳结构，所述外壳连接所述支撑构件，所述内壳的上端连接风机塔筒,所述内壳的下端连接所述第二段的上端，所述第二段的下端与所述第三段的上端伸缩式连接，所述第三段的下端连接所述第四段，所述第四段的外形尺寸增大形
成浮筒。
[0023]本专利技术主要由多根外围立柱、一根中心立柱、连接外围立柱和中心立柱的支撑构件及底部浮体组成，其中，外围立柱倾斜向外安装在底部浮体上，且外围立柱沿高度方向分为上、中、下三段，外围立柱的中段处于水线面附近，且外围立柱的中段横截面面积大于下段横截面的面积，中段通过过渡段的倒圆结构与上、下段连接；中心立柱竖直向上安装，其顶部设计为双壳结构，并在其顶部安装大容量兆瓦级浮式风机(16MW及以上)，在中心立柱的下部第三段设置为伸缩结构，同时将其第四段的横截面积增大设置为主要压载舱；底部浮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适应深远海安装的漂浮式风机基础，包括多根外围立柱(2)、一根中心立柱(3)、支撑构件(5)及系泊链(6)，所述中心立柱的外围经所述支撑构件连接所述外围立柱，其特征在于：所述外围立柱向外倾斜安装，且所述外围立柱沿其高度方向分为上段(2
‑
1)、中段(2－3)和下段(2－4)，所述中段的横截面积大于所述下段的横截面积，所述上段高于水线面设置，所述中段置于水线面中，所述下段低于水线面设置；各所述外围立柱的底部安装在内部设有压载舱的浮体(4)上，所述浮体水平放置，且所述浮体的中心与所述中心立柱垂直交叉连接；所述浮体为具有三个分支的Y型结构，所述分支包括连接浮筒(4
‑
1)和垂荡浮筒(4
‑
2)各分支的连接浮筒的一端连接成一体，另一端向外辐射并连接所述垂荡浮筒，所述中心立柱连接各连接浮筒的连接中心，所述外围立柱连接所述垂荡浮筒，且每个分支与其上安装的外围立柱、支撑构件组成一组结构物，各组结构物独立设置并与所述中心立柱连接成一体，相邻组结构物之间呈120
°
旋转对称或者关于其中纵剖面对称。2.根据权利要求1所述的适应深远海安装的漂浮式风机基础，其特征在于，所述外围立柱的倾斜角度为15
‑
30
°
。3.根据权利要求1所述的适应深远海安装的漂浮式风机基础，其特征在于，所述连接浮筒为矩形浮筒，所述垂荡浮筒为圆柱状浮筒，且所述连接浮筒和...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭勤静，张晓明，王金光，蒋汀，曾凡权，刘海超，屈志锋，伏亮明，钟耀，糜又晚，杨虎，郝艳峰，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：