一种单叶双曲面结构漂浮式基础及海上漂浮式风力机系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单叶双曲面结构漂浮式基础及海上漂浮式风力机系统，包括基础主体以及阻尼器，基础主体整体呈单叶双曲面结构，包括上圆盘平台、中圆盘平台、下圆盘平台、基础支撑、弧形斜撑和倾斜浮筒，上圆盘平台、中圆盘平台和下圆盘平台由上至下依次间隔设置，上圆盘平台与中圆盘平台的中心处通过基础支撑连接，且上圆盘平台的外周与中圆盘平台的外周通过弧形斜撑连接，基础支撑和弧形斜撑之间设有阻尼器，中圆盘平台的外周与下圆盘平台的外周之间沿周向间隔设置有多个倾斜浮筒。本发明专利技术能够有效避免风力机系统纵摇、横摇、垂荡运动响应的增强，有效提高其稳定性，且无需增加基础尺寸和系泊系统长度，经济性好。经济性好。经济性好。

【技术实现步骤摘要】
一种单叶双曲面结构漂浮式基础及海上漂浮式风力机系统


[0001]本专利技术涉及海上风力机的
，尤其是指一种单叶双曲面结构漂浮式基础及海上漂浮式风力机系统。

技术介绍

[0002]当今能源危机日益加剧，风能作为清洁可再生能源，成为新能源开发的热点。根据全球风资源分布，海上风资源丰富，风力机作为风能利用的主要形式之一具有巨大的开发前景。海上风力发电机分为固定式风力机和漂浮式风力机，固定式风力机受到水深和地质条件的影响，在深远海风资源利用受到限制，因此，漂浮式风力机的出现为深远海风资源开发利用提供了解决方案。
[0003]我国现有漂浮式风力机发展较晚，已有样机采用三浮筒半潜形式的漂浮式基础设计，但只适用于近海风资源稳定地区。我国海域属于中等水深，经常伴有台风影响，造成漂浮式风力机会受到风浪流等多因素影响，产生纵摇、横摇、垂荡，增加其变桨和偏航系统疲劳损伤增加，对控制系统的稳定性提出了更高要求，为保证其稳定性，往往需要增加基础尺寸和系泊系统长度，造成经济成本增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单叶双曲面结构漂浮式基础及海上漂浮式风力机系统，通过采用单叶双曲面结构的漂浮式基础，能够有效避免风力机系统纵摇、横摇、垂荡运动响应的增强，有效提高其稳定性，且无需增加基础尺寸和系泊系统长度，经济性好。
[0005]本专利技术的第一个目的在于提供一种单叶双曲面结构漂浮式基础。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种海上漂浮式风力机系统。r/>[0007]本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0008]一种单叶双曲面结构漂浮式基础，包括基础主体以及设于基础主体内部的阻尼器，所述基础主体整体呈单叶双曲面结构，包括上圆盘平台、中圆盘平台、下圆盘平台、基础支撑、弧形斜撑和倾斜浮筒，所述上圆盘平台、中圆盘平台和下圆盘平台由上至下依次间隔设置，所述上圆盘平台与中圆盘平台的中心处通过基础支撑连接，且上圆盘平台的外周与中圆盘平台的外周通过弧形斜撑连接，上圆盘平台、中圆盘平台和弧形斜撑之间构成封闭的腔体，用于作为浮体提供主要浮力，所述基础支撑和弧形斜撑之间设有阻尼器，所述中圆盘平台的外周与下圆盘平台的外周之间沿周向间隔设置有多个倾斜浮筒。
[0009]进一步，所述下圆盘平台为箱式压载舱，采用中空夹层钢
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混凝土结构，并由四个扇形单元连接组成，相邻两个扇形单元之间通过万向节连接，实现多自由度运动，每个扇形单元的外周面均设有两个导缆孔，且其外周面上并位于两个导缆孔之间设有滑轨，每个滑轨内设有滑块，所述滑块通过缆索与水下的锚固装置连接，根据实际需求选择所需的导缆孔并通过缆索与水下的锚固装置连接。
[0010]进一步，所述滑块呈T型结构，其一侧边用于连接缆索，其另一侧边的外侧设置有弹性卡点，所述滑轨为凹型槽结构，其内部形成有与弹性卡点相匹配的卡槽，在风力机系统运动时，与滑块连接的缆索受力使滑块运动到卡槽位置时弹性卡点弹出，进而固定住缆索。
[0011]进一步，所述滑轨的长度为下圆盘平台圆周长度的八分之一。
[0012]进一步，所述倾斜浮筒内设有排水泵，将倾斜浮筒作为动态压载舱，根据风力机系统的受载状态通过排水泵对倾斜浮筒内的压载水进行动态调节。
[0013]进一步，所述上圆盘平台和中圆盘平台均为钢
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混泥土半潜式平台结构。
[0014]进一步，所述基础支撑的横截面呈圆柱型或三棱柱结构。
[0015]本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0016]一种海上漂浮式风力机系统，包括风轮、机舱、塔筒、多根缆索、锚固装置以及上述单叶双曲面结构漂浮式基础，所述风轮与机舱相连接并安装在塔筒的上部，所述塔筒的下部固定于单叶双曲面结构漂浮式基础的上圆盘平台上，所述单叶双曲面结构漂浮式基础的四周分别通过多根缆索与布置于水下的锚固装置连接。
[0017]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
[0018]1、本专利技术的漂浮式基础整体呈单叶双曲面结构，并由上、中、下三层圆盘平台组成，具有水线面面积小和初稳性高等特点，其纵摇固有频率较低；同时，采用分层设计无须再额外布置垂荡板，结构简单，提高整机经济性；通过单叶双曲面结构的漂浮式基础，其内部还布置阻尼器，实现对漂浮式基础整体频率的调节，可以有效降低纵摇、横摇、垂荡运动响应，减弱变桨和偏航系统疲劳损伤增加，提高使用寿命。
[0019]2、本专利技术的下圆盘平台体积较大，能够有效增加粘性阻尼，其作为箱式压载舱，通过压载水增加附加质量，降低基础重心，增强基础结构稳定性；其采用中空夹层钢
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混凝土结构，并由四个扇形单元连接组成，相邻两个扇形单元之间通过万向节连接，实现多自由度运动；其外周通过导缆孔和滑轨的设计，可减少一部分缆索以及锚固装置的受力，避免了系泊系统的疲劳，提高使用寿命，提高风力机系统的稳定性，提高整机的经济性。
[0020]3、本专利技术的中圆盘平台和下圆盘平台之间沿周向间隔设置有多个倾斜浮筒，每个倾斜浮筒配置排水泵，从而能够根据风力机系统的受载状态对倾斜浮筒内的压载水进行动态调节，将倾斜浮筒作为动态压载舱使用，增强了风力机系统的环境适应性，同时通过调节压载水，可以调整漂浮式基础的频率，避免造成纵摇、横摇运动响应的增强。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的单叶双曲面结构漂浮式基础及海上漂浮式风力机系统的整体结构示意图。
[0022]图2为本专利技术的下圆盘平台的俯视图。
[0023]图3为本专利技术的滑轨的结构示意图。
[0024]图4为本专利技术的滑轨的剖视图。
[0025]图5为本专利技术的滑块的结构示意图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例
中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1至图5所示，本实施例提供了一种单叶双曲面结构漂浮式基础，包括基础主体以及设于基础主体内部的阻尼器，所述基础主体整体呈单叶双曲面结构，包括上圆盘平台1、中圆盘平台2、下圆盘平台3、基础支撑4、弧形斜撑5和倾斜浮筒6，所述上圆盘平台1、中圆盘平台2和下圆盘平台3由上至下依次间隔设置，所述上圆盘平台1与中圆盘平台2的中心处通过基础支撑4连接，且上圆盘平台1的外周与中圆盘平台2的外周通过弧形斜撑5连接，上圆盘平台1、中圆盘平台2和弧形斜撑5之间构成封闭的腔体，用于作为浮体提供主要浮力，一般情况下中圆盘平台2位于海平面水线位置，中圆盘平台2的体积最小，从而减小基础的水线面面积，提高其初稳性，其纵摇固有频率较低；其中，所述基础支撑4和弧形斜撑5之间设有阻尼器7(包括但不限于弹簧阻尼器等)，阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单叶双曲面结构漂浮式基础，其特征在于：包括基础主体以及设于基础主体内部的阻尼器，所述基础主体整体呈单叶双曲面结构，包括上圆盘平台、中圆盘平台、下圆盘平台、基础支撑、弧形斜撑和倾斜浮筒，所述上圆盘平台、中圆盘平台和下圆盘平台由上至下依次间隔设置，所述上圆盘平台与中圆盘平台的中心处通过基础支撑连接，且上圆盘平台的外周与中圆盘平台的外周通过弧形斜撑连接，上圆盘平台、中圆盘平台和弧形斜撑之间构成封闭的腔体，用于作为浮体提供主要浮力，所述基础支撑和弧形斜撑之间设有阻尼器，所述中圆盘平台的外周与下圆盘平台的外周之间沿周向间隔设置有多个倾斜浮筒。2.根据权利要求1所述的单叶双曲面结构漂浮式基础，其特征在于：所述下圆盘平台为箱式压载舱，采用中空夹层钢
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混凝土结构，并由四个扇形单元连接组成，相邻两个扇形单元之间通过万向节连接，实现多自由度运动，每个扇形单元的外周面均设有两个导缆孔，且其外周面上并位于两个导缆孔之间设有滑轨，每个滑轨内设有滑块，所述滑块通过缆索与水下的锚固装置连接，根据实际需求选择所需的导缆孔并通过缆索与水下的锚固装置连接。3.根据权利要求2所述的单叶双曲面结构漂浮式基础，其特征在于：所述滑块呈T型结构，其一侧边用...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊凯，王赢政，瞿沐淋，王伟，卢军，
申请(专利权)人：明阳智慧能源集团股份公司，
类型：发明
国别省市：