具有T形浮体的半潜式浮式风机制造技术

一种系泊漂浮的半潜式海上风机(1)，该平台具有至少三个支撑在成T字形的两个长条状水下浮体上的立柱，其中一个浮体(12)与另一浮体(11)垂直。一种将半潜平台(1)在第一建造地建成船体组件和分段后高效运输至靠近最终海上作业地的第二建造地的方法，在第二建造地将船体组件和分段在码头边以漂浮状态进行组装。平台上至少可以在支撑结构(风塔)(302)上安装一台风机设备(301)，也可以安装两台风机设备，在后面一种情况下，该平台用系泊转塔系泊在海上，以使平台朝向有利的风向。以使平台朝向有利的风向。以使平台朝向有利的风向。

【技术实现步骤摘要】
具有T形浮体的半潜式浮式风机


[0001]本专利技术是关于一种可以利用风能生产电能的一种近海半潜式平台，以及与之相关的组装和运输方法。

技术介绍

[0002]半潜式平台主要用于近海油气资源的勘探和生产行业。用于寻找油气的半潜式钻井平台多数采用双浮体型式，即采用两个长条状的浮体支持多个立柱，以获得在不同钻井位置之间的移动能力，如SE439,913[NO159,362US4,436,050]之所披露。近些年的半潜式油气生产平台多采用环形浮体，因为环形浮体具有优异的结构强度性能。其中有三角环形浮体，如US6,701,861之所披露；或四边形/矩形环形浮体，如SE431,316[NO160,249US4,498,412]和S6,015,245之所披露。
[0003]半潜式平台因其在恶劣海况下的良好运动性能而闻名。然而，在油气行业我们也知道，通过增加合适尺寸的水平板以增加附加质量和运动阻尼，可以改善半潜式平台的运动性能。如SE8,700,263[NO880,277,US4,823,719]之所披露。
[0004]半潜式平台一般在可注水的干船坞中或陆地上建造，然后下水进行最后的舾装工作，一些双浮体的半潜式平台的浮体和与之相连的立柱下部在滑道上建造，然后下水，之后(剩下的)立柱、斜撑、甲板结构在漂浮的浮体上搭建。在这种情况下，通过把半潜平台的两个浮体连接起来的方式来保证作业过程的稳性，以避免因为过程中半潜平台重心过高而失稳。
[0005]随着对可再生能源需求的增加，海上风能正成为此类清洁电能生产的重要组成部分。而随着海上风电行业的发展，为了满足开发利用具有更有利的风力条件、更恶劣海况、更远离海岸、更大水深等的海域的需求，浮式风机的优势也在增长。然而，要使此类海域的浮式风电具有吸引力，生产风电的成本必须保持在一个有吸引力、有竞争力的水平，这就要求与当前的成本水平相比，此类风机平台必须削减建造、运输、组装的成本。
[0006]对于具有浮式平台的浮式风机(或此类把风能转换成电能的类似装置，如竖轴风机)，业界已提出了不同的平台设计方案，例如：半潜式平台、Spar平台、张力腿平台(TLP)，参看参考资料【1】。因为吃水很大(可达100米)，船体结构重、成本高，Spar平台不太具有吸引力，除非在其最终安装位置的附近有大水深的海域(如峡湾)，可以把Spar在水中转正以安装风机设备。而如SE1850590[WO2019/143,283之所披露的TLP平台，具有垂荡、纵摇、横摇幅值小的优点，许多TLP方案由一个半潜平台和张力系泊系统组成，如US5,197,825之所披露；而其他方案的TLP在无系泊的情况下会失稳，因而在拖航和安装过程中需要加装助稳的临时浮体结构。正因为需要复杂的系泊系统，以及在拖航和安装过程中可能需要加装助稳的临时浮体结构，TLP平台在很多情况下也缺少吸引力。Spar平台、TLP平台和系泊系统的缺点和成本因素，使半潜平台在浮式风电中成为一个有吸引力的方案。
[0007]不管采用何种船型，因为在恶劣天气条件下平台和风机设备受到的外力影响，一个安装了风机设备的海上风电平台的拖航是一项复杂且有挑战性的工作。因此，在相对靠
近最终工作地点的遮蔽海域安装风机设备是比较理想的选择，从而把拖航时间和距离降到最低。这种情况下，平台可以在靠近风机设备遮蔽安装地的附近建造，也可以从建造地运输至风机工作海域附近的遮蔽安装地。平台从建造地至安装地的运输，可以采用海上漂浮的湿拖方式，也可以采用在运输船上的干拖方式，而受平台和运输船的尺寸限制，干拖往往一次只能运输一个平台。
[0008]目前有多种型式的三立柱或多立柱的半潜式浮式风机平台设计。有加垂荡阻尼板的三立柱式，立柱用横撑相连接，例如Principle Power Windfloat,US9,446,822[WO2009/131,826]，以及Dietswell Trussfloat,FR3,052,195[WO WO2017/207,937]；也有采用星形的设计，如采用星形浮体的OO
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Star,NO334,535[WO2014/031,009]，或采用星形甲板结构的Gusto Tri
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Floater,NL2,010,709[WO2014163501]；另外一种由三菱福岛推出的三立柱平台采用V形浮体设计，见参考资料【3】。也有采用三角环形浮体的半潜式平台设计。
[0009]以上例子的半潜式平台，其上都只能按装一台风机设备。也有一些半潜式平台可以安装多台风机设备。可以安装2台风机设备的半潜式平台如Enerocean
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s W2Power，该型号原基于NO330,058[WO2010110671]，有一台已完成建造，之后该型由Freia Offshore进一步发展为Hexicon SE1,850,064[WO2019/143,282]。这两种双风机的平台都采用3立柱半潜式，安装有垂荡阻尼板，并且立柱用横撑连接。
[0010]双风机半潜平台可能需要随风(旋转)功能对准风向，以使风机设备不受另一台风机叶片滑流的影响。一个系泊浮体绕系泊系统旋转以保持浮体总是迎风的技术在油气工业中广为采用，用在生产型船舶上，例如WO2017/174,665之所描述。
[0011]以上举例的半潜平台有个共同点，即都需要在干船坞或陆地上建造和组装，如参考资料【3】和【4】中所描述。对于用横撑连接立柱的半潜式平台，立柱在正浮状态一般不具有独立的漂浮稳性，并且，因为漂浮状态在水中位置太低，立柱下端的横撑往往不能安装。由于较低的位置以及复杂的外形，一般上不可能利用造船业常用的水套进行水下合拢的方式完成船体连接(例如船体加长时的水下合拢)的方法来实现焊接。用水套在水中完成船体合拢的例子如SE7,411,764之所披露。
[0012]因为半潜式浮式风机平台的尺寸相对较大，只有少数干船坞能容下该类平台。如果在陆地上建造，因为平台的尺寸和重量的原因，要求有大型且费用昂贵的半潜式运输船(如NL2,005,054之所描述)、半潜下水驳、或宽滑道来实现下水。大型浮船坞和宽滑道很稀缺，在靠近风电平台安装位置附近更是如此。因此，往往需要把建造好的平台用半潜船干拖到靠近工作海域的风机设备安装地点。
[0013]用干拖方式运输半潜式浮式风电平台，受平台尺寸限制，往往一次只能运输一个平台。因为半潜运输船的数量有限，运输风电平台至工作地点的费用会占到平台整体成本的一大部分，这成为影响半潜式风电平台竞争力的一个因素。
[0014]本文件重点描述一种半潜式浮式风电平台的设计，该型平台可以在一个有竞争力的建造地(船厂)建造成几个部分，通过在一条运输船上装载多个平台组件的方式，高效运输到最终组装地，在最终作业地附近的遮蔽海域用有限的设施就能完成组装。

技术实现思路

[0015]本专利技术是关于一种利用风能生产电能的半潜式海上平台的设计，以及该型平台的
建造、运输、和组装方法。
[0016]更具体的说，本专利技术介绍了一种半潜浮式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定位于水中的半潜式平台(1)，利用风能生产电能，该半潜式平台(1)的组成包括：一个可下潜的水下船体，三个或更多有水下船体所支撑和相互连接的，并突出于水面的立柱(201,202,203)，当半潜平台(1)定位与水中时：上述立柱中至少3个立柱(201,202,203)是稳性浮性立柱，至少一台风能利用装置(301)安装在位于一个立柱(201,202,203)上的支撑结构(302)上，其特征在于：水下船体由至少两个长条状的浮体(11,12)组成；第一浮体的两端支撑和连接两个稳性立柱(202,203)的下端；第二浮体(12)与第一浮体(11)大致垂直，连接与第一浮体的长度中间处；第二浮体(12)的外端(与第一浮体相交端的对面)支持和连接第三个稳性立柱(201)的下端。2.根据权利要求1所述的半潜式平台(1)，其特征在于：它的两个浮体(11,12)具有大致四边形的横剖面，有两个侧面，一个底面和一个甲板面。3.根据权利要求2所述的半潜式平台(1)，其特征在于：它的两个浮体(11,12)在其相接处具有大致相等的高度。4.根据权利要求3所述的半潜式平台(1)，其特征在于：在第二浮体(12)与第一浮体(11)相交端的两侧，各设置一个大致与两个浮体(11,12)等高的三角形浮体结构(131)。5.根据上述权利要求所述的半潜式平台(1)，其特征在于：立柱(201,202,203)的顶端由上横撑(241)相连，横撑延伸至立柱内部。6.根据权利要求5所述的半潜式平台(1)，其特征在于：第一浮体(11)和第二浮体(12)之间通过两个下横撑(141)相连，横撑一端连接第一浮体(11)的两个外端，横撑另一端连接第二浮体(12)的外端，下横撑位置远低于上横撑(241)。7.根据权利要求6所述的半潜式平台(1)，其特征在于：所述两个水平下横撑(141)位于两个浮体(11,12)的甲板高度。8.根据权利要求6所述的半潜式平台(1)，其特征在于：每个立柱(201,202,203)内部设置有与水平横撑(141)对准的、并将上下水平横撑(141,241)连接起来的垂直舱壁212。9.根据上述任一权利要求所述的半潜式平台(1)，其特征在于：三个稳性浮性立柱(201,202,203)的中心大致形成一个等边三角形。10.根据上述任一权利要求所述的半潜式平台(1)，其特征在于：三个稳性浮性立柱(201,202,203)具有圆形横剖面。11.根据权利要求10所述的半潜式平台(1)，其特征在于：三个稳性浮性立柱(201,202,203)的外表面向下延伸到两个浮体(11,12)的底部，在浮体外端形成圆形端部。12.根据权利要求11所述的半潜式平台(1)，其特征在于：第一和第二浮体(11,12)浮体的宽度，大致上等于稳性浮性立柱(201,202,203)直径乘以2分之3的平方根(B＝D*√3/2)。13.根据权利要求11所述的半潜式平台(1)，其特征在于：第一浮体(11)的宽度大致等
于其上所支撑的稳性立柱(202,203)直径乘以2分之3的平方根第二浮体(12)的宽度大致等于其上所支撑的稳性立柱(201)直径的一半(B2＝D1/2)。14.根据权利要求1所述的半潜式平台(1)，其特征在于：增加附加质量和运动阻尼的水平板(118)位于第一浮体(11)两端的底部。15.根据权利要求14所述的半潜式平台(1)，其特征在于：在第一浮体两端的增加附加质量和运动阻尼的水平板(118)安装在第一浮体(11)靠向第二浮体的同一侧，从而使增加附加质量和运动阻尼的水平板(118)不会明显增加第一浮体(11)的长度。16.根据权利要求15所述的半潜式平台(1)，其特征在于：第一浮体(11)上增加附加质量和运动阻尼的水平板(118)与第二浮体(12)或三角形浮体结构(131，如有)的距离，至少应等于第二浮体(12)的宽度。17.根据权利要求1所述的半潜式平台(1)，其特征在于：在靠近第二浮体(12)的外端部处，安装增加附加质量和运动阻尼的水平板(128)。18.根据权利要求1
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17所述的半潜式平台(1)，其特征在于：在两个立柱(201,221)之一上的竖直支撑结构上安装一台风能利用装置(301)，该立柱可以是稳性浮性立柱。19.根据权利要求18所述的半潜式平台(1)，其特征在于：该平台(1)在一个悬链式系泊系统的系泊下漂浮。20.根据权利要求18所述的半潜式平台(1)，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：BASSOE科技公司，
类型：发明
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