本發(fā)明涉及系泊系統(tǒng)的，特別是指一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著海上風(fēng)電朝著大型化、離岸化發(fā)展，漂浮式風(fēng)電已經(jīng)成為海上風(fēng)電的理想選擇。漂浮式風(fēng)電主要由風(fēng)電機組、浮式基礎(chǔ)及系泊系統(tǒng)組成，其中風(fēng)電機組主要用于實現(xiàn)風(fēng)能發(fā)電，浮式基礎(chǔ)主要用于提供浮力及穩(wěn)性，系泊系統(tǒng)主要用于保持系統(tǒng)在有限的偏移范圍之內(nèi)。

2、傳統(tǒng)海洋油氣工程常用的懸鏈線式系泊系統(tǒng)難以提供有效的水平回復(fù)剛度，在極端風(fēng)浪流條件下將引起急劇增大的系泊張力。為了保證系泊結(jié)構(gòu)的可靠性，傳統(tǒng)懸鏈線式系泊系統(tǒng)需要大幅增加系泊長度、系泊直徑、錨鏈尺寸，系泊系統(tǒng)成本高居不下，成為漂浮式風(fēng)電規(guī)?；l(fā)展的重要障礙。

3、現(xiàn)有技術(shù)提出了通過增加配重塊與浮筒、增加彈性索結(jié)構(gòu)、采用高彈性復(fù)合纖維纜、采用共享系泊等優(yōu)化方法，在一定程度上提升了中淺水深系泊系統(tǒng)的回復(fù)力，降低了惡劣風(fēng)浪流環(huán)境下系泊張力響應(yīng)極值。這類方法遵循傳統(tǒng)浮式海洋工程裝備系泊系統(tǒng)“長度固定、張力可變、多纜組合”的設(shè)計理論，只是在材料選用、錨纜組合等方面進行有限的優(yōu)化，無法實現(xiàn)系泊成本的斷崖式下降，難以解決漂浮式風(fēng)電規(guī)?；_發(fā)的降本增效難題。

4、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單點單纜系泊系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單點單纜系泊系統(tǒng)，用于解決中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機系泊系統(tǒng)安裝困難的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，包括：

4、固定錨，固定在海床上，能夠抵抗水平及豎向系泊力；

5、懸垂重塊，位于浮體模塊的內(nèi)部，并能夠沿豎直方向運動；

6、系泊纜，一端與所述固定錨可旋轉(zhuǎn)連接，另一端與懸垂重塊連接。

7、進一步地，所述懸垂重塊設(shè)置在導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)用于引導(dǎo)所述懸垂重塊沿豎直方向運動；所述導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)兩端設(shè)有限位結(jié)構(gòu)。

8、進一步地，所述懸垂重塊兩端設(shè)有彈性儲能結(jié)構(gòu)。

9、進一步地，所述系泊纜通過軸承或套環(huán)結(jié)構(gòu)與固定錨連接。

10、進一步地，所述導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)為豎直布置的導(dǎo)槽或?qū)U。

11、進一步地，所述彈性儲能結(jié)構(gòu)為彈簧。

12、進一步地，所述彈性儲能結(jié)構(gòu)為串/并聯(lián)彈簧組。

13、進一步地，所述懸垂重塊的重量為系泊纜破斷強度的40%-60%，彈性儲能結(jié)構(gòu)的剛度滿足在懸垂重塊的作用下最大壓縮長度不超過2米。

14、進一步地，所述浮體模塊整體呈y形，包括：

15、中心立柱，其頂部用于連接風(fēng)機塔筒；

16、連接浮筒，徑向分布在所述中心立柱外側(cè)；

17、外側(cè)立柱，設(shè)置于所述連接浮筒遠(yuǎn)離中心立柱的一端。

18、進一步地，所述浮體模塊設(shè)有：

19、導(dǎo)纜孔，設(shè)置在浮體模塊上，用于引導(dǎo)所述系泊纜布置路徑；

20、滑輪組，安裝于所述浮體模塊內(nèi)，用于改變所述系泊纜的布置路徑；

21、所述懸垂重塊設(shè)置在中心立柱內(nèi)，導(dǎo)纜孔設(shè)置于其中一個外側(cè)立柱的下方。

22、有益效果

23、本發(fā)明采用單纜系泊結(jié)構(gòu)能夠大幅減少系泊纜數(shù)量，提高系泊纜利用率，降低系泊成本；

24、本發(fā)明采用具有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的固定錨，使得浮體基礎(chǔ)及風(fēng)電機組具有風(fēng)標(biāo)效應(yīng)，能夠降低浮體的環(huán)境載荷，同時大幅降低對風(fēng)電機組偏航裝置的要求；

25、本發(fā)明在中淺水深條件下采用可抵抗水平及豎向載荷的固定錨，能夠大幅減小系泊纜長度，使得系泊纜在多數(shù)情況下處于張緊或半張緊狀態(tài)，系泊半徑小，浮式基礎(chǔ)水平位移小，系泊回復(fù)剛度大且能夠適用中淺水深潮位變化的情況；

26、本發(fā)明通過系泊纜與懸垂重塊連接，固定錨與導(dǎo)纜孔之間的系泊纜長度可變，實現(xiàn)較大范圍浮式基礎(chǔ)水平位移內(nèi)系泊張力的基本固定；

27、本發(fā)明設(shè)置了位于艙室底部的彈性儲能結(jié)構(gòu)，在溫和海況環(huán)境條件下，能夠?qū)掖怪貕K起支承作用，避免系泊纜長期處于定常張力的張緊狀態(tài)；

28、本發(fā)明設(shè)置了位于限位結(jié)構(gòu)的彈性儲能結(jié)構(gòu)，在極端海況條件下，能夠避免懸垂重塊對艙室結(jié)構(gòu)的沖擊作用，能夠起到進一步的緩沖作用，同時，避免懸垂重塊脫離導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)約束；

29、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，系泊剛度曲線為簡單的三段式形狀，有利于工程設(shè)計及參數(shù)優(yōu)化；

30、本發(fā)明在安裝作業(yè)過程中，位于艙室底部的彈簧結(jié)構(gòu)能夠支承懸垂重塊，系泊纜能夠處于松弛狀態(tài)，對安裝作業(yè)工程船的要求低，作業(yè)方便，且只需要安裝一根系泊纜，安裝成本低，同時，在需要解脫的情況下，本發(fā)明同樣非常容易開展系泊解脫作業(yè)；

31、本發(fā)明可以起到提供較高的回復(fù)力、使平臺具有較小的運動響應(yīng)、保持平臺的平移位移在允許的范圍內(nèi)的作用，適用于水深較淺時浮式風(fēng)機用系泊系統(tǒng)。

32、當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

技術(shù)特征：

1.一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述懸垂重塊設(shè)置在導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)用于引導(dǎo)所述懸垂重塊沿豎直方向運動；所述導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)兩端設(shè)有限位結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述懸垂重塊兩端設(shè)有彈性儲能結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述系泊纜通過軸承或套環(huán)結(jié)構(gòu)與固定錨連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)為豎直布置的導(dǎo)槽或?qū)U。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性儲能結(jié)構(gòu)為彈簧。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性儲能結(jié)構(gòu)為串/并聯(lián)彈簧組。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述懸垂重塊的重量為系泊纜破斷強度的40%-60%，彈性儲能結(jié)構(gòu)的剛度滿足在懸垂重塊的作用下最大壓縮長度不超過2米。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述浮體模塊整體呈y形，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，其特征在于，所述浮體模塊設(shè)有：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及系泊系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種適用于中淺水深條件的漂浮式風(fēng)機單纜單點系泊系統(tǒng)，包括：固定錨，固定在海床上，能夠抵抗水平及豎向系泊力；懸垂重塊，位于浮體模塊的內(nèi)部，并能夠沿豎直方向運動；系泊纜，一端與所述固定錨可旋轉(zhuǎn)連接，另一端與懸垂重塊連接，本發(fā)明采用具有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的固定錨，使得浮體基礎(chǔ)及風(fēng)電機組具有風(fēng)標(biāo)效應(yīng)，能夠降低浮體的環(huán)境載荷，同時大幅降低對風(fēng)電機組偏航裝置的要求。

技術(shù)研發(fā)人員：張明明,鄧燕飛,朱翠芝,張炳夫,馮宇,王夷飛,李賀,廖唯良
受保護的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15