一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]海上風(fēng)力風(fēng)電是綠色清潔和可再生能源，因此，受到世界各國(guó)的高度重視，各國(guó)政府均采用電價(jià)補(bǔ)貼的方式鼓勵(lì)發(fā)展海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)。我國(guó)則更是通過(guò)政策調(diào)控的手段進(jìn)一步推動(dòng)海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此，全國(guó)沿海省份紛紛規(guī)劃了近海風(fēng)電場(chǎng)。由于海上風(fēng)電場(chǎng)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生一定的影響，各國(guó)政府已開始限制近海風(fēng)電場(chǎng)的開發(fā)，而將海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)推向深水(50m)。這意味著浮式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)將是未來(lái)海上風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)的發(fā)展方向。目前，浮式風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要來(lái)自于浮式海洋石油平臺(tái)的概念--Spar、TLP和半潛式。
但是海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的受力與海洋平臺(tái)有較大的區(qū)別一一風(fēng)荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于浪流荷載，且風(fēng)荷載的作用點(diǎn)較高，對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的力矩作用，從而導(dǎo)致浮式結(jié)構(gòu)大幅度的縱、橫搖運(yùn)動(dòng)，而縱橫搖運(yùn)動(dòng)將改變?nèi)~片的空氣動(dòng)力效應(yīng)，降低風(fēng)輪機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。
[0003]水深大于50m后，經(jīng)濟(jì)型海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是浮式結(jié)構(gòu)，目前的浮式結(jié)構(gòu)主要有三種形式——Spar、TLP和半潛式，其中Spar和TLP的吃水較大，因此，適用較深水的海上風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)，而半潛式的吃水較淺，適用的水深范圍較大。但由于風(fēng)機(jī)的風(fēng)荷載力矩較大，導(dǎo)致半潛式結(jié)構(gòu)的縱、橫搖運(yùn)動(dòng)幅度較大，從而降低了風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，使得半潛式結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能遠(yuǎn)不及Spar和TLP，應(yīng)用受到限制。
[0004]目前的半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用三角形結(jié)構(gòu)，如圖1所示，三個(gè)立柱連接在星形或三角形浮箱上，浮箱的上半部分是浮力艙，下半部分是壓載艙，兩種方案中也包括圓形立柱。上述方案不僅造成結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(結(jié)構(gòu)受到不同方向的風(fēng)荷載時(shí)，其運(yùn)動(dòng)性能有較大差異，從而改變了風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率)，同時(shí)，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的底部浮箱使結(jié)構(gòu)的浮心較低，而高聳的風(fēng)機(jī)質(zhì)量使海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)重心較高，這就降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能變差，從而產(chǎn)生較大的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，降低風(fēng)力發(fā)電的效率。
[0005]總之，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn):
[0006]1、浮箱不對(duì)稱，造成不同方向風(fēng)(浪)荷載作用下的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不同，從而使風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)向時(shí)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率不同，對(duì)電網(wǎng)的波動(dòng)影響較大。
[0007]2、浮心較低，重心較高，結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能較差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開了本實(shí)用新型提出了一種對(duì)稱性和水動(dòng)力性能較好的浮式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在保持其吃水較淺的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)，通過(guò)降低重心和提高浮心兩個(gè)主要措施來(lái)改善它的水動(dòng)力性能。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0010]一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括壓載艙，所述壓載艙的邊緣垂直設(shè)置有多個(gè)立柱，壓載艙的中心垂直設(shè)置有中心立柱，所述多個(gè)立柱對(duì)稱分布在壓載艙的邊緣，多個(gè)立柱及中心立柱均設(shè)置在壓載艙的同一個(gè)平面上，每個(gè)立柱均通過(guò)水面浮箱與中心立柱相連。
[0011]所述多個(gè)立柱中相鄰兩個(gè)立柱之間的壓載艙上設(shè)置有多個(gè)圓孔。
[0012]所述每個(gè)立柱與中心立柱之間還設(shè)置有起到支撐作用的撐桿，所述撐桿對(duì)稱分布在水面浮箱的上方及下方。
[0013]所述壓載艙為圓盤形壓載艙。
[0014]所述立柱為圓柱形立柱。
[0015]所述圓孔的個(gè)數(shù)為三個(gè)。
[0016]所述立柱的個(gè)數(shù)為三個(gè)，三個(gè)立柱對(duì)稱布置在壓載艙上。
[0017]所述多個(gè)立柱為結(jié)構(gòu)相同的立柱。
[0018]本申請(qǐng)的壓載艙采用圓盤形壓載艙，因?yàn)?如果采用方形壓載艙，則應(yīng)采用四個(gè)立柱，即方形的每個(gè)角上設(shè)置一個(gè)立柱，如果采用三立柱，則方形壓載艙一定有兩個(gè)角懸空，易產(chǎn)生彎曲振動(dòng)。
[0019]本申請(qǐng)的圓柱形立柱，采用圓柱形立柱的水動(dòng)力荷載優(yōu)于方形立柱。
[0020]本申請(qǐng)的圓孔數(shù)量可以大于三個(gè)，但總的開孔面積不能大于壓載艙面積的20 %。
[0021]安裝時(shí)，壓載艙浮于水面。工作時(shí)，壓載艙浸于水下，平臺(tái)吃水滿足穩(wěn)性要求。
[0022]圓盤形壓載艙是軸對(duì)稱的，結(jié)構(gòu)對(duì)水動(dòng)力荷載沒(méi)有選擇性。
[0023]本實(shí)用新型的有益效果:
[0024]本申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能對(duì)稱；浮心高；重心低。圓盤型壓載艙的作用是改善結(jié)構(gòu)水動(dòng)力性能的對(duì)稱性，降低結(jié)構(gòu)的重心，增加結(jié)構(gòu)的垂蕩阻尼；水面浮箱的作用是提高浮心，浮心的提高和重心的降低能夠大大提高浮式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)性，結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和垂蕩阻尼能夠大大地改善了結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能。壓載艙上的圓孔是通孔以減小結(jié)構(gòu)升沉運(yùn)動(dòng)的阻力，圓形壓載艙上表面安裝四個(gè)立柱，其中三個(gè)立柱設(shè)置在壓載艙的邊緣，呈等邊三角形布置，中心立柱設(shè)置在壓載艙中心，三個(gè)立柱分別與中心立柱由水面浮箱和撐桿相連，所有構(gòu)件之間采用焊接連接。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1現(xiàn)有的半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2本實(shí)用新型的半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中，1、斜撐桿，2、塔筒，3、水平撐桿，4、立柱，5、浮箱，6、撐桿，7、圓柱形立柱，8、中心立柱，9、圓孔，1、壓載艙，11、水面浮箱。
【具體實(shí)施方式】
:
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0029]現(xiàn)有的半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，具體包括:斜撐桿1，塔筒2，水平撐桿3，立柱4，浮箱5，立柱4之間通過(guò)浮箱5相連，塔筒2設(shè)置在多個(gè)立柱4圍成的中心位置上，立柱4與塔筒之2間通過(guò)斜撐桿I以及水平撐桿3進(jìn)行支撐，現(xiàn)有的浮箱5位于平臺(tái)的龍骨處，即立柱4的底端。存在的缺點(diǎn)是:浮箱5不對(duì)稱，造成不同方向風(fēng)(浪)荷載作用下的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不同，從而使風(fēng)機(jī)在不同風(fēng)向時(shí)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率不同，對(duì)電網(wǎng)的波動(dòng)影響較大。浮心較低，重心較高，結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能較差。
[0030]如圖2所示，本申請(qǐng)的一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括壓載艙10，所述壓載艙10的邊緣垂直設(shè)置有多個(gè)圓柱形立柱7，壓載艙10的中心垂直設(shè)置有中心立柱8，所述多個(gè)圓柱形立柱7對(duì)稱分布在壓載艙10的邊緣，多個(gè)圓柱形立柱7及中心立柱8均設(shè)置在壓載艙10的同一個(gè)平面上，每個(gè)圓柱形立柱7均通過(guò)水面浮箱11與中心立柱8相連。
[0031]多個(gè)圓柱形立柱7中相鄰兩個(gè)立柱之間的壓載艙10上設(shè)置有多個(gè)圓孔9。
[0032]每個(gè)圓柱形立柱7與中心立柱8之間還設(shè)置有起到支撐作用的撐桿6，所述撐桿6對(duì)稱分布在水面浮箱11的上方及下方。壓載艙10為圓盤形壓載艙。圓孔9的個(gè)數(shù)為三個(gè)。圓柱形立柱7的個(gè)數(shù)為三個(gè)，三個(gè)圓柱形立柱7呈等邊三角形的頂點(diǎn)布置在壓載艙10上。
[0033]本申請(qǐng)的結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能對(duì)稱；浮心高；重心低。圓盤型壓載艙的作用是改善結(jié)構(gòu)水動(dòng)力性能的對(duì)稱性，降低結(jié)構(gòu)的重心，增加結(jié)構(gòu)的垂蕩阻尼；水面浮箱11的作用是提尚浮心，浮心的提尚和重心的降低能夠大大提尚浮式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)性，結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和垂蕩阻尼能夠大大地改善了結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能。壓載艙10上的圓孔9是通孔以減小結(jié)構(gòu)升沉運(yùn)動(dòng)的阻力，圓形壓載艙上表面安裝四個(gè)立柱，其中三個(gè)立柱設(shè)置在壓載艙10的邊緣，呈等邊三角形布置，中心立柱8設(shè)置在壓載艙10中心，三個(gè)立柱分別與中心立柱8由水面浮箱11和撐桿6相連，所有構(gòu)件之間采用焊接連接。
[0034]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征是，包括壓載艙，所述壓載艙的邊緣垂直設(shè)置有多個(gè)立柱，壓載艙的中心垂直設(shè)置有中心立柱，所述多個(gè)立柱對(duì)稱分布在壓載艙的邊緣，多個(gè)立柱及中心立柱均設(shè)置在壓載艙的同一個(gè)平面上，每個(gè)立柱均通過(guò)水面浮箱與中心立柱相連。2.如權(quán)利要求1所述的一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征是，所述多個(gè)立柱中相鄰兩個(gè)立柱之間的壓載艙上設(shè)置有多個(gè)圓孔。3.如權(quán)利要求1所述的一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征是，所述每個(gè)立柱與中心立柱之間還設(shè)置有起到支撐作用的撐桿，所述撐桿對(duì)稱分布在水面浮箱的上方及下方。4.如權(quán)利要求1所述的一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征是，所述壓載艙為圓盤形壓載艙。5.如權(quán)利要求1所述的一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征是，所述立柱為圓柱形立柱。6.如權(quán)利要求2所述的一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征是，所述圓孔的個(gè)數(shù)為三個(gè)。7.如權(quán)利要求1所述的一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征是，所述立柱的個(gè)數(shù)為三個(gè)，三個(gè)立柱對(duì)稱布置在壓載艙上。8.如權(quán)利要求1所述的一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其特征是，所述多個(gè)立柱為結(jié)構(gòu)相同的立柱。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種半潛式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，包括壓載艙，所述壓載艙的邊緣垂直設(shè)置有多個(gè)立柱，壓載艙的中心垂直設(shè)置有中心立柱，所述多個(gè)立柱對(duì)稱分布在壓載艙的邊緣，多個(gè)立柱及中心立柱均設(shè)置在壓載艙的同一個(gè)平面上，每個(gè)立柱均通過(guò)水面浮箱與中心立柱相連。圓盤型壓載艙的作用是改善結(jié)構(gòu)水動(dòng)力性能的對(duì)稱性，降低結(jié)構(gòu)的重心，增加結(jié)構(gòu)的垂蕩阻尼；水面浮箱的作用是提高浮心，浮心的提高和重心的降低能夠大大提高浮式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)性，結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和垂蕩阻尼能夠大大地改善了結(jié)構(gòu)的水動(dòng)力性能。
【IPC分類】E02D27/42, E02D27/52
【公開號(hào)】CN204753618
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520291810
【發(fā)明人】孫文, 劉超, 張平, 張積樂(lè)
【申請(qǐng)人】山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?br>【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年5月7日