抗冰装置及其海上风力发电机组制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种抗冰装置及其海上风力发电机组。所述抗冰装置包括多个抗冰构件，其中，所述多个抗冰构件环绕所述结构主体，且包括朝向所述结构主体的外侧突出的破冰部，所述多个抗冰构件以预定间隔沿所述结构主体的轴向布置，且所述多个抗冰构件的布置范围覆盖所述结构主体的潮位区间。根据本实用新型专利技术的抗冰装置，可对海冰造成裂纹损伤，最大限度的降低海冰强度，从而可以减小静冰载以及动冰载。而且考虑冬季潮位影响，设置具有多层的抗冰装置，从而可以避免海冰高程随潮位改变带来的影响。而且，与已有抗冰装置相比，材料更省，成本更低，并且不会带来额外的波浪载荷增加。

【技术实现步骤摘要】
抗冰装置及其海上风力发电机组
本技术属于抗冰
，更具体地，涉及一种抗冰装置及其海上风力发电机组。
技术介绍
由于海上风力发电机组的基础处于海上，因此位于高纬度海域的海上风力发电机组的结构基础会遭受海冰的冲击作用。由于海冰冲击力较大且动冰载作用模式多样，导致海冰会对海上风力发电机组的结构极限以及疲劳造成较大的影响。因此，有必要对风力发电机组的结构进行抗冰设计。现有技术中常见的抗冰装置主要包括加装抗冰锥，增加阻尼器以及在结构外部增加纵向冰刃。图1示意性地示出了现有技术的包括抗冰锥结构的风力发电机组，图2示意性地示出了现有技术的包括纵向冰刃结构的风力发电机组。在图1和图2中，101指塔筒，102指机舱，103指叶轮轮毂。参照图1，抗冰锥104设置在海上风力发电机组100的冬季水面处，其通过改变海冰破坏形式(由挤压破坏变为弯曲破坏)的方法来减小冰载。该方法虽然起到了降低冰载的作用，但是对于风力发电机组而言周期性冰载的问题依旧存在。此外，由于抗冰锥104的结构尺寸较大，会引起较大的波浪载荷。另外，由于抗冰锥104的质量大，因此其也不是一种经济的结构设计。阻尼器通常设置在风力发电机组的机舱内，也可以设置在塔筒内。阻尼器通过被调谐为其频率与风力发电机组的自振频率一致并改变结构的动态响应以转换冰载的作用模式(由频率锁定变为随机振动)，使其能够吸收结构的振动能量，从而改变结构与海冰的相对速度，转换海冰与结构的相互作用模式，以达到减小冰载的目的。设置阻尼器的方法对于减小结构一阶频率锁定的动态冰载荷放大问题效果显著，但对于二阶频率锁定以及准静态冰载放大问题没有作用，且无法降低均值冰载。此外，阻尼器的使用对机舱或塔筒的空间布置造成了较多的额外工作，并且也会造成额外的成本问题。参照图2，纵向冰刃105沿高度方向设置在海上风力发电机组100的桩基水面处，并且在水平面各个方向上辐射。纵向冰刃105通过设置在海上风力发电机组100的桩基水面处能够击碎海冰，从而减小冰载。但纵向冰刃105目前仅适应于高刚度大尺度的桩基结构，例如高桩承台，重力式结构等。此外，对于纵向冰刃105的安装，也会造成额外的波浪载荷。
技术实现思路
本技术的技术构思从海冰破碎机理入手，通过在结构外部采用使海冰弱化的抗冰装置，使海冰在与结构主体接触前内部产生裂纹，从而降低强度以起到降低冰载荷的作用。根据本技术的一个方面，提供了一种抗冰装置，所述抗冰装置围绕结构主体设置，所述抗冰装置包括多个抗冰构件，其中，所述多个抗冰构件环绕所述结构主体，且包括朝向所述结构主体的外侧突出的破冰部，所述多个抗冰构件以预定间隔沿所述结构主体的轴向布置，且所述多个抗冰构件的布置范围覆盖所述结构主体的潮位区间。根据本技术的示例性实施例，所述多个抗冰构件可以具有等腰三角形截面，截面的顶点朝向所述结构主体的外侧。根据本技术的示例性实施例，所述多个抗冰构件可以相互平行设置，或者可以呈螺旋状。根据本技术的示例性实施例，在所述结构主体的轴向上相邻的抗冰构件之间的距离可以在50mm至300mm之间。根据本技术的示例性实施例，所述多个抗冰构件中的至少一个抗冰构件可以包括彼此间隔开的多个段。根据本技术的示例性实施例，所述抗冰构件与水平面的夹角可以小于或等于30°。根据本技术的示例性实施例，所述抗冰构件锥角可以在30°至60°之间。根据本技术的示例性实施例，所述抗冰构件在所述结构主体的轴向上的跨度可以在8mm至12mm之间。根据本技术的示例性实施例，所述抗冰装置还可以包括在相邻的所述抗冰构件之间沿所述结构主体的轴向延伸的至少一个抗冰刀，且在所述抗冰构件和/或所述抗冰刀上可以形成有防腐层。根据本技术的示例性实施例，根据本技术的另一方面，提供了一种海上风力发电机组，所述海上风力发电机组的单桩基础包括如上所述的抗冰装置。以上简要地描述了本技术的技术构思。本技术的技术方案至少能够产生但不限于以下的有益技术效果：1、对海冰造成裂纹损伤，可最大限度的降低海冰强度，从而减小静冰载以及动冰载。2、考虑冬季潮位影响，设置具有多层的抗冰装置，从而避免海冰高程随潮位改变带来的影响。3、考虑不同海域海冰厚度，设置间距，优化结构尺寸，从而确保海冰在弱化前不会直接接触结构主体并达到最佳弱化海冰强度的效果。4、与抗冰锥结构相比，相同直径下，材料更省，成本更低，并且不会带来额外的波浪载荷增加。5、与阻尼器相比，抗冰作用更明显，并且能应对多种模式的冰激振动，成本更低，且不会存在空间布置的问题。6、与纵向冰刃相比，该装置可以用于更多的海上风电桩基(如：单桩，导管架等)，并且不会带来额外的波浪载荷。附图说明图1示意性地示出了现有技术的包括抗冰锥结构的风力发电机组；图2示意性地示出了现有技术的包括纵向冰刃结构的风力发电机组；图3示意性地示出了根据本技术的一个示例性实施例的抗冰装置的主视图；图4示意性地示出了根据本技术的一个示例性实施例的抗冰装置的俯视图；图5示出了图3的A部分的放大图；图6示意性地示出了根据本技术的另一个示例性实施例的抗冰装置的主视图；图7示意性地示出了根据本技术的另一个示例性实施例的抗冰装置的俯视图；图8示意性地示出了根据本技术的又一个示例性实施例的抗冰装置的主视图。具体实施方式提供以下具体实施方式，以帮助读者获得对本技术的全面理解。然而，在理解了本申请的公开内容后，在此所描述的实施例的各种改变、变型及等同物将是显而易见的。此外，为了增加清楚性和简洁性，可能会省略本领域中已知的特征的描述。为克服现有技术的不足，在下面的示例性实施例中，提供了一种抗冰装置。根据本技术的示例性实施例的抗冰装置可以应用于海上风力发电机组。然而，本技术的示例性实施例不限于此，也就是说，在本技术的技术构思的教导下，根据本技术的示例性实施例的抗冰装置可以适用于其它装置的抗冰环境，诸如水上钻井平台等。以下，将结合附图来描述根据本技术的示例性实施例的抗冰装置的示例性结构。根据本技术的示例性实施例的抗冰装置围绕结构主体设置，并且包括多个抗冰构件，其中的每个抗冰构件环绕结构主体，且包括朝向结构主体的外侧突出的破冰部，多个抗冰构件以预定间隔沿结构主体的轴向布置，且多个抗冰构件的布置范围覆盖结构主体的潮位区间。根据本技术的示例性实施例的抗冰装置设置在结构主体的外侧，这里使用的术语“结构主体”可以指风力发电机组的风电桩基，例如，单桩基础(指大直径桶型结构基础，该结构通常为圆环型截面，壁厚很厚，是将塔底载荷传递到土壤的主要结构之一)、导管架等，并且本领域技术人员在领会本技术的技术构思之后也可以将术语“结构主体”理解为其它可应用本技术的抗冰装置的基础结构。因此，在下文中，为了便于理解，以单桩基础作为示例来描述“结构主体”。潮位区间指结构主体上的最高潮位HAT与最低潮位LAT之间的区域，由于海冰浮在水面上，因此根据潮位的变化，海冰与结构主体碰撞的位置也会不同，通过在使抗冰构件覆盖整个潮位区间，可有效地应对冰载。如图3至图5中所示，根据本技术的示例性实施例的抗冰装置20可以与单桩基础10一体地形成，或者可以至少部分地用较为坚硬的材料(例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗冰装置，所述抗冰装置围绕结构主体设置，其特征在于，所述抗冰装置包括多个抗冰构件(21)，其中，所述多个抗冰构件(21)环绕所述结构主体，且包括朝向所述结构主体的外侧突出的破冰部，所述多个抗冰构件(21)以预定间隔沿所述结构主体的轴向布置，且所述多个抗冰构件(21)的布置范围覆盖所述结构主体的潮位区间。

【技术特征摘要】
1.一种抗冰装置，所述抗冰装置围绕结构主体设置，其特征在于，所述抗冰装置包括多个抗冰构件(21)，其中，所述多个抗冰构件(21)环绕所述结构主体，且包括朝向所述结构主体的外侧突出的破冰部，所述多个抗冰构件(21)以预定间隔沿所述结构主体的轴向布置，且所述多个抗冰构件(21)的布置范围覆盖所述结构主体的潮位区间。2.如权利要求1所述的抗冰装置，其特征在于，所述多个抗冰构件(21)具有等腰三角形截面，截面的顶点朝向所述结构主体的外侧。3.如权利要求1或2所述的抗冰装置，其特征在于，所述多个抗冰构件相互平行设置，或者呈螺旋状。4.如权利要求1所述的抗冰装置，其特征在于，在所述结构主体的轴向上相邻的抗冰构件(21)之间的距离在50mm至300mm之间。5.如权利要求1所述的抗冰装置，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭泓，李荣富，方建丰，
申请(专利权)人：江苏金风科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32