一种具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台制造技术

本发明专利技术公开了一种具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台，包括中心立柱、倾斜侧柱、垂荡板和支撑架，倾斜侧柱围绕中心立柱放置，倾斜侧柱间以及倾斜侧柱与中心立柱间通过支撑架连接，垂荡板与倾斜侧柱底部连接；所述倾斜侧柱为顶部与底部直立，中部向外倾斜的构件，通过增大惯性半径以增大惯性矩，提高稳定性；所述垂荡板为直径大于倾斜侧柱底部直径的圆形薄板，通过增大柱面横截面积，提高稳定性。提高稳定性。提高稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台


[0001]本专利技术涉及浮式平台，具体涉及一种具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台。

技术介绍

[0002]海上风能作为全球风能产业的一个重要组成部分越来越受到关注。一般情况下，0-50米水深的浅海区域，多采用固定式风机；50米以上水深的深海区域，风力资源更加丰富且稳定，但固定式风机不再适用，需开发与水深范围相适应的浮式平台。我国属于大陆架国家，水深200米以上海域距离海岸较远，因此，开发适用于水深范围50-200米的浮式平台更符合我国海上风能发展的国情。
[0003]目前主流的浮式平台有Spar式、张力腿式、半潜式等。Spar式浮式平台水线面积小、受波浪荷载影响小，但水下结构吃水深，不适用于水深100米以下的海域；半潜式浮式平台适用水深合理，水线面积大，回复力矩大，稳定性好，但易受到波浪载荷的影响，产生非定常运动。因此，可将两种结构结合，制备水线面积小且回复力矩大的浮式平台，用于目标水深范围海域。
[0004]CN106759454A公开了一种全潜分离式风机基础，由潜浮式基础和风机体系组成，所述潜浮式基础包括套筒、支撑架、潜浮筒、张紧线和悬链线，套筒、支撑架、潜浮筒通过张紧线和悬链线固定于海面以下，结合了Spar式风机较小的水线面积，塔筒受波浪荷载小，采用了半潜式基础回复力矩大的优点，并通过张力线把浮筒拉入水中，具有较高的竖直与水平稳定性。但是张力线与海底锚固点的连接安装困难，而且张力线需要时刻紧绷以提供张力抵消多余浮力，而产生疲劳载荷，需要定期更换，增加了安装与材料成本。
[0005]因此，可在现有的全潜式平台结构基础上进行改进，通过自身结构增大惯性半径和柱面横截面积，以提高稳定性，避免张力线的使用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台，该浮式平台引入倾斜侧柱和垂荡板，通过增大惯性矩和增大柱面横截面积的方式，提高浮式平台各向运动的稳定性。
[0007]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台包括中心立柱、倾斜侧柱、垂荡板和支撑架，倾斜侧柱围绕中心立柱放置，倾斜侧柱间以及倾斜侧柱与中心立柱间通过支撑架连接，垂荡板与倾斜侧柱底部连接；所述倾斜侧柱为顶部与底部直立，中部向外倾斜的构件，通过增大惯性半径以增大惯性矩，提高稳定性；所述垂荡板为直径大于倾斜侧柱底部直径的圆形薄板，通过增大柱面横截面积，提高稳定性。
[0008]优选的，所述支撑架包括水平浮筒，水平圆形截面横撑，矩形截面横撑和圆形截面横撑，所述水平浮筒连接倾斜侧柱底部，所述水平圆形截面横撑连接水平浮筒和中心立柱底部，所述矩形截面横撑连接倾斜侧柱顶部和中心立柱中部，所述圆形截面横撑连接倾斜
侧柱顶部和中心立柱上部，通过支撑架结构降低倾斜侧柱与中心立柱连接处的应力和疲劳载荷。
[0009]优选的，所述具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台包括一个中心立柱、三个倾斜侧柱、三个垂荡板、三个水平浮筒、三个水平圆形截面横撑、三个矩形截面横撑和三个圆形截面斜撑。所述三根倾斜侧柱围绕中心立柱形成三角结构，其底部分别位于三角形的三个端点位置，端点间分别通过水平浮筒焊接连接，并分别通过三个水平圆形截面横撑焊接连接水平浮筒和中心立柱底部；其顶部通过三个矩形截面横撑与中心立柱中部焊接连接，并通过三个圆形截面斜撑与中心立柱上部焊接连接。
[0010]优选的，所述倾斜侧柱顶部和中部均为中空的密闭钢筒，以提供足够的浮力，底部为混凝土重块，以提供压载重量，降低平台整体重心，提高稳定性；所述水平浮筒和矩形截面横撑为中空的密闭钢筒，增加浮式平台排水体积，提供部分浮力；所述水平圆形截面横撑和圆形截面斜撑为钢制圆柱，提供部分重力；通过浮力和重力的调节达到全潜平衡状态。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1）本专利技术将倾斜侧柱引入全潜式海上风机浮式平台，其中部向外倾斜的构件，通过增大惯性半径以增大惯性矩，提高稳定性；并在倾斜侧柱底部安装垂荡板，通过增大柱面横截面积进一步提高稳定性。
[0012]2）本专利技术通过支撑架结构连接倾斜侧柱与中心立柱，并减少因倾斜侧柱增大惯性半径而导致的支撑结构应力和疲劳荷载增大的问题。
[0013]3）本专利技术通过中心立柱、倾斜侧柱、支撑架材料调节浮力和重力达到全潜平衡状态，避免使用张力线的使用。
[0014]4）本专利技术通过结构优化和材料选择，减少用钢量，相比于半潜式平台节约了制造成本；相比于Spar式浮式平台，节约了运输、安装成本。
附图说明
[0015]图1为本专利技术具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台的立体图；图2为本专利技术具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台的俯视图；图3为本专利技术具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台的左视图；图4（a）为本专利技术与半潜式浮式平台、Spar式浮式平台时域6自由度运动响应图（纵荡）；图4（b）为本专利技术与半潜式浮式平台、Spar式浮式平台时域6自由度运动响应图（横荡）；图4（c）为本专利技术与半潜式浮式平台、Spar式浮式平台时域6自由度运动响应图（垂荡）；图4（d）为本专利技术与半潜式浮式平台、Spar式浮式平台时域6自由度运动响应图（横摇）；图4（e）为本专利技术与半潜式浮式平台、Spar式浮式平台时域6自由度运动响应图（纵摇）；图4（f）为本专利技术与半潜式浮式平台、Spar式浮式平台时域6自由度运动响应图（首摇）；图5为本专利技术与半潜式浮式平台、Spar式浮式平台性能对比图。
[0016]其中，1-中心立柱，2-倾斜侧柱，3-水平浮筒，4-水平圆形截面横撑，5-垂荡板，6-矩形截面横撑，7-圆形截面横撑。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述，所述的实施例有助于对本
专利技术的理解和实施，并非构成对本专利技术的限制。
[0018]实施例1如图1至3所示，一种具有倾斜侧柱的新型海上风机浮式平台，包括中心立柱1、倾斜侧柱2、水平浮筒3、水平圆形截面横撑4、垂荡板5、矩形截面横撑6与圆形截面斜撑7。三根倾斜侧柱2围绕中心立柱1形成三角结构（以三根倾斜侧柱为例进行说明，但不作为限制，倾斜侧柱数量可根据需要设置为四根、五根等，围绕中心立柱等距排布，并相应增加水平浮筒、水平圆形截面横撑、垂荡板、矩形截面横撑与圆形截面斜撑的数量）。三根倾斜侧柱2的底部与垂荡板5连接，分别位于三角形的三个端点位置，端点间分别通过水平浮筒3焊接连接，形成闭合的三角形。中心立柱1竖直位于三角形的中心位置，其与三个水平浮筒3间分别通过三个水平圆形截面横撑4与中心立柱1底部焊接连接。三根倾斜侧柱2的顶部分别通过三个矩形截面横撑6与中心立柱1中部焊接连接。三个圆形截面斜撑7 分别焊接连接三根倾斜侧柱2的顶部和中心立柱1上部。中心立柱1上部通过法兰与风电机组塔筒相连，用以传递上部风机受到外部环境作用运行时所产生的载荷，同时便于装卸。
[0019]倾斜侧柱2的上部与中部为空心密闭钢筒，以提供足够的浮力，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台，其特征在于，包括中心立柱、倾斜侧柱、垂荡板和支撑架，倾斜侧柱围绕中心立柱放置，倾斜侧柱间以及倾斜侧柱与中心立柱间通过支撑架连接，垂荡板与倾斜侧柱底部连接；所述倾斜侧柱为顶部与底部直立，中部向外倾斜的构件；所述垂荡板为直径大于倾斜侧柱底部直径的圆形薄板。2.如权利要求1所述的具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台，其特征在于，所述支撑架包括水平浮筒，水平圆形截面横撑，矩形截面横撑和圆形截面横撑；所述水平浮筒连接倾斜侧柱底部，所述水平圆形截面横撑连接水平浮筒和中心立柱底部，所述矩形截面横撑连接倾斜侧柱顶部和中心立柱中部，所述圆形截面横撑连接倾斜侧柱顶部和中心立柱上部。3.如权利要求2所述的具有倾斜侧柱的全潜式海上风机浮式平台，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪建，蔡新，郭兴文，许波峰，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：