【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及浮式风电平台，尤其是一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台及安装方法。
技术介绍
1、海上风电作为一种新能源，是发展绿色经济的重要方向。海上风电具有风能资源丰富、风切变及风波动小、不占用陆地空间、对居民影响小等优势。
2、浮式风电平台作为海上风力发电的主要装备与主体结构，对整个海上风电系统工程的安全运行发挥至关重要的作用。当前现有技术中，浮式风电平台基本为半潜平台的构型设计，具有创新设计理念、同时能满足安全要求与功能需求的平台设计方案偏少。因此，针对海上浮式风电平台的现实需求，基于张力腿平台(tlp)和立柱式平台(spar)的设计思路，创新性地设计了一种张力腿式单立柱浮式风电平台，满足海上安全作业需求，兼具了安全性、稳定性以及工程施工的可实现性，目前还未有类似的浮式风电平台构型设计。
技术实现思路
1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台及安装方法，从而采用了张力腿与单立柱式结合的平台构型，基于立柱式平台为主的构型形式，结合张力腿式的定位方式，平台构型简洁，具有优良的水动力性能，结构安全稳定，为海上浮式风力发电工程提供了新型的平台设计方案。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，包括垂直设置的一体式塔筒本体，所述塔筒本体分为上部塔筒和下部塔筒，上部塔筒采用立柱制作，为细长的圆柱体结构，下部塔筒采用圆台式结构；在上部塔筒的顶面安装有风机，风机上设置有三个
4、其进一步技术方案在于：
5、塔筒本体的高度h为146米。
6、上部塔筒的直径为10-15米，下部塔筒的最大直径为20-30米。
7、下部塔筒的高度为35米。
8、下部塔筒的截面积从上至下逐渐递增。
9、十字形浮筒的底部设置有安装槽，单个张力筋键系统的顶面配合固定于安装槽内。
10、单个张力筋键系统的结构为：包括多个间隔的张力筋键本体，相邻两个张力筋键本体之间通过连接段连接，位于最底部的连接段下方安装桩靴锚固基础，桩靴锚固基础固定于海底，位于最顶部的连接段固定于十字形浮筒的底面。
11、所述张力筋键本体采用合成纤维缆制作，所述连接段采用钢管结构制作。
12、一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台的安装方法，包括如下操作步骤：
13、第一步：准备工作；
14、首先准备好各个张力筋键系统，航行至目标海域，将预装好的张力筋键系统利用锚固方式固定在海底；并且通过浮标将每根张力筋键标识于海面位置；
15、第二步：安装工作；
16、将风电平台运输至目标海域，基于海上运输安装技术，辅以海上风电安装及运维船作业，使平台布设于目标海面，再将平台上不同位置的系泊点与每根张力筋键系统连接，完成安装定位。
17、本专利技术的有益效果如下：
18、本专利技术结构紧凑、合理，操作方便，通过独特设计十字形张力腿式结构，从而构成单立柱浮式风电平台的构型，整体平台构型简洁，成本低，并具有优良的水动力性能，结构安全稳定，为海上浮式风力发电工程提供了新型的平台设计方案。另外，本专利技术整体安装简便，也大大降低了安装成本。
19、同时，本专利技术还具备如下优点：
20、(1)本专利技术采用新型的立柱式平台构型具有优良的静稳性。水面以上除风机外，均为立柱结构，能够极大地减少受风面积从而减小风载荷作用；采用立柱式平台(spar)的设计理念，显著降低了浮式风电平台整体的重心位置，有效减小了平台倾覆力矩。
21、(2)本专利技术设计的新型平台构型具有优良的耐波性。平台主体结构采用立柱式构型，浮筒等结构均在水面以下，能够保证浮式风电平台整体一定排水量的基础上，又具有较小的水线面积，使得平台在高海况、高环境载荷条件下保持较低的运动响应。
22、(3)本专利技术采用张力腿式系泊定位方式具有优良的定位能力。应用适用于中等水深海域的张力腿式系泊定位方式，对比传统的悬链线式系泊系统，明显减小了系统定位系统的系泊半径长度，控制了系泊定位系统的成本；同时，基于张力筋键的系泊定位形式，能够满足台风等恶劣海况下浮式风电平台运动幅度以及强度的约束要求。
23、(4)本专利技术设计的新型浮式风电平台构型具有优良的结构特性。采用水面立柱主体与水下浮筒结构相结合的构型，能够支撑重量大、重心高、载荷大的水平轴风机，同时，平台整体构型简洁，可以避免复杂结构导致的局部结构损坏、疲劳等问题。
24、(5)本专利技术设计的新型浮式风电平台具有较好的经济性。对比传统的半潜式平台构型的浮式风电平台，该设计构型能够降低平台自身的整体重量、用钢量，减少了工程建造的成本，符合当前海上浮式风电发展的趋势与要求，具有较好的经济性与应用前景。
25、(6)本专利技术主要适用于海上的浮式风力发电工程中。
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1.一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：包括垂直设置的一体式塔筒本体，所述塔筒本体分为上部塔筒(2)和下部塔筒(4)，上部塔筒(2)采用立柱制作，为细长的圆柱体结构，下部塔筒(4)采用圆台式结构；在上部塔筒(2)的顶面安装有风机，风机上设置有三个叶片(1)，位于上部塔筒(2)的下方安装有十字形浮筒(3)，十字形浮筒(3)位于水线面(6)的下方，十字形浮筒(3)的底面垂直系泊有四个张力筋键系统(5)，每个张力筋键系统(5)的底部固定于海底。
2.如权利要求1所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：塔筒本体的高度H为146米。
3.如权利要求1所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：上部塔筒(2)的直径为10-15米，下部塔筒(4)的最大直径为20-30米。
4.如权利要求1所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：下部塔筒(4)的高度为35米。
5.如权利要求1所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：下部塔筒(4)的截面积从上至下逐渐递增。
6.如
7.如权利要求1所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：单个张力筋键系统(5)的结构为：包括多个间隔的张力筋键本体(501)，相邻两个张力筋键本体(501)之间通过连接段(502)连接，位于最底部的连接段(502)下方安装桩靴锚固基础(503)，桩靴锚固基础(503)固定于海底，位于最顶部的连接段(502)固定于十字形浮筒(3)的底面。
8.如权利要求7所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：所述张力筋键本体(501)采用合成纤维缆制作，所述连接段(502)采用钢管结构制作。
9.一种如权利要求1所述的十字形张力腿式单立柱浮式风电平台的安装方法，其特征在于：包括如下操作步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：包括垂直设置的一体式塔筒本体，所述塔筒本体分为上部塔筒(2)和下部塔筒(4)，上部塔筒(2)采用立柱制作，为细长的圆柱体结构，下部塔筒(4)采用圆台式结构；在上部塔筒(2)的顶面安装有风机，风机上设置有三个叶片(1)，位于上部塔筒(2)的下方安装有十字形浮筒(3)，十字形浮筒(3)位于水线面(6)的下方，十字形浮筒(3)的底面垂直系泊有四个张力筋键系统(5)，每个张力筋键系统(5)的底部固定于海底。
2.如权利要求1所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：塔筒本体的高度h为146米。
3.如权利要求1所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：上部塔筒(2)的直径为10-15米，下部塔筒(4)的最大直径为20-30米。
4.如权利要求1所述的一种十字形张力腿式单立柱浮式风电平台，其特征在于：下部塔筒(4)的高度为35米。
5.如权利要求1所述的一种十字形张力...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴波，程小明，黄如旭，许心愿，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：
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