本发明专利技术涉及一种用于大规模生产的钢筋混凝土浮动风电平台，其中，几何设计为混凝土提供流体静自然预应力，使其在受压状态下工作。提高了平台在最有效模式下工作的结构响应，防止了混凝土中出现裂缝或裂纹，降低了渗透性，并能够减少结构中的钢筋，同时提高了运行安全性。此外，本发明专利技术还提供了一种将锚固线缆锚固在钢筋混凝土桁架结构上的系统，该系统均匀分布锚固应力，最大限度地减少平台上部区域的预应力，并增加由于平台与风力涡轮机塔架之间截面变化而分布剪切力的面积。此外，几何设计还赋予了能够采用低吃水SPAR、半潜式、驳船或浮标方案的多功能性，风力涡轮机在结构上居中或偏心安装，从而适应不同的吃水要求或环境和运输条件。输条件。输条件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】适用于海上风电行业的由钢筋混凝土制成的浮动平台
[0001]本专利技术的应用
是海上风电行业的浮动平台。
[0002]本专利技术包括由钢筋混凝土制成的浮动平台，在该由钢筋混凝土制成的浮动平台上支撑用于在海上用风力发电的风力涡轮机。
技术介绍
[0003]可再生能源的增长创造了一种试图更好地利用这种能源的趋势。特别是关于风力发电，观察到的趋势是在风速比陆地更高(并且湍流更小)的海上安装平台，从而确保更高的发电量。离海岸越远，这些风特性越得到提高。
[0004]然而，这些地点有一个缺点，即在许多情况下，固定平台(已经是经济的且众所周知的平台)没有竞争力，无论是因为海床的不平整，地面类型，还是因为它们位于深度超过60米的地区。这导致现在最可行的解决方案是浮动平台，由于这些解决方案的大小增加，后续成本发生变化，需要锚固系统和锚定到海床的手段，并且导致不同的海上作业，新的不确定性、风险等。此外，由于这些平台不是固定的，它们暴露于由风、波浪和水流引起的运动，涉及风力涡轮机性能的降低、支撑风力涡轮机的结构的增加的疲劳、共振等。因此，浮动平台必须解决一系列影响它们的问题，无论是在它们的运行过程中，还是在它们的建造、运输和安装过程中。
[0005]直到10年前，该行业的趋势是使用钢作为建造浮动平台的结构方案。用钢建造的主要优点是，由于从石油和天然气行业的钢结构固定钢平台以及建筑行业获得的经验，对其行为具有一定程度的了解。然而，钢的使用有一个缺点，即，钢是一种极易受腐蚀的材料(特别是在海上环境中)，其价格波动大，并且与其他材料相比，每吨的采购和处理成本很高。然而，此外，每生产一吨钢，其产物会产生约2吨二氧化碳(一种温室气体)。
[0006]在越来越重视气候变化并且达成减少温室气体排放的协议的社会中，考虑减少排放的其他建筑材料似乎是合乎逻辑的。例如，欧盟委员会的目标是到2050年实际上消除二氧化碳排放。因此，除了倾向于通过可再生方式生产电力的之外，还需要寻找替代材料以达到这些目标。混凝土是全球建筑中使用最广泛的材料。它比钢材具有重要的优势，即，在建造过程中降低二氧化碳排放量，并且降低平台成本。因此，在过去十年中，已经开发了使用混凝土的海上风力方案。
[0007]专利技术专利CN102358402A涉及一种用于生产和储存碳氢化合物的浮动平台。该结构由以蜂窝形式布置的六边形形状的由钢制成的多个主体形成，这些主体中的每一个都是碳氢化合物储罐，并且其中每个罐与六个其他罐共用其六个壁。罐共用壁的事实意味着相邻罐中存在的吃水差异，以及在海上漂浮时与平台实际吃水的差异，导致压力差异，使结构受到一系列力的影响。如果不提供环形和纵向加固以确保平台的结构强度并确保其在运行过程中不会倒塌，这些力与外部因素(例如，波浪)产生的载荷相结合，需要非常厚的壁。由于钢结构比其混凝土薄一个数量级，因此它们更容易发生屈曲。因此，厚度的必要增加使得方案更加昂贵，因为需要大量的钢和面板之间的大量必要焊接。此外，由于暴露的钢表面的增
加，这种结构受到相当显著的腐蚀，使得平台的维护更加昂贵。本专利技术包括以交错方式排列的具有准圆柱形形状的垂直罐，使用钢筋混凝土以防止屈曲，并且在结构的中部具有直接连接到大海的开口。这有利于载荷对称性，无论各个罐的水位如何，结构都能均匀地工作。此外，它在混凝土中实现了自然预应力状态，减少了其中的裂缝或裂纹，提高了平台的密封性，并提高了在不对称荷载(例如，波浪冲击)时的结构强度。
[0008]尽管钢筋混凝土结构在工业中越来越多地使用，因为它们的每吨材料成本低，以及在民用建筑行业中使用混凝土所获得的丰富经验，但混凝土的主要问题之一是在弯曲和张力条件下工作时其结构性能差。为了解决这个问题，大多数方案都是基于在钢筋混凝土结构中使用大量钢筋并对混凝土进行预应力处理。在专利JP2014184863A中，为了给混凝土提供轴向预应力以改善其结构性能，采用了在混凝土主体内以肋的形式布置的钢结构。然而，使用混合钢和混凝土结构增加了成本和二氧化碳排放。此外，使用钢结构作为混凝土加固，需要提供用于控制由海水引起的腐蚀的系统，例如牺牲阳极、外加电流系统等。
[0009]在专利WO2013155521A1中，其一个实施例描述了一种由混凝土制成的平台，该平台基于围绕同样由混凝土制成的中心圆柱体，并通过不同类型的纵向钢结构附接到其上的同心地布置的多个圆柱形体。多个主体相互连接的这种类型的方案在连接区域需要高强度的局部加固，因为它们是载荷传递区域，对整个组件上产生的力最敏感。加固这些区域涉及装置的更高结构复杂性，将应力集中在分离的区域。本专利技术是结构上更简单的方案，因为其实际上涉及单个主体，消除了额外的附加元件，并且由于避免了结构中的应力集中，其结构性能被优化。此外，它的设计使平台在受压状态下工作，将钢筋混凝土中包含的钢筋降至最低。
[0010]影响具有风力涡轮机的浮动平台，特别是由钢筋混凝土制成的浮动平台的另一个问题是，当主体比平台塔架(platform tower)宽时，在风力涡轮机的塔架向平台的混凝土主体的过渡中存在的平台截面的面积突然变化。力主要集中在这一点上，导致该区域对疲劳失效特别敏感。对于这种类型的平台通常考虑的方案包括布置具有一系列增强件的过渡部件，这些增强件为该区域的截面提供更大的结构刚度，从而抵消面积的突然变化。
[0011]专利US2019264656A1涉及一种浮动平台的钢筋混凝土主体与支撑风力涡轮机的钢塔架之间的过渡部分。过渡部分具有双曲面形状，使塔架和平台主体之间的连接处产生的力更均匀地分布。包括以交错方式布置的具有准圆柱形形状的垂直罐的本专利技术也具有从浮动结构到风力涡轮机的塔架的载荷的均匀分布，但在这种情况下，连接是从中部主体的一个准圆柱形部分实现的，该部分最终将支撑塔架。如果准圆柱形部分和风力涡轮机的塔架具有不同的直径，则准圆柱形部分的延长将具有逐渐减小的直径，直到适应于风力涡轮机的塔架的基部。
[0012]一般来说，混凝土结构遇到的最大问题是这种材料几乎不支持弯曲载荷、拉伸载荷或剪切力。目前业界通常解决这一问题的方式是在混凝土施工中加入大量的钢筋(螺纹钢)。此外，由于混凝土在受压状态下工作良好，如果需要，加入压力时增加混凝土能够承受的弯曲载荷、拉伸载荷或剪切力的预应力钢。此外，这种方法在建造过程中会带来一定的技术难度，从而增加了与建造平台相关的成本。
[0013]专利技术专利US3974789A涉及一种由钢筋混凝土制成的浮动结构，该浮动结构通过连接具有六边形截面并以蜂窝的形式排列的多个主体而形成。六边形主体的内部用于储存碳
氢化合物或压载水。由于面之间的流体和气流的差异，六边形主体的钢筋混凝土壁之间存在的压力差异会在结构上产生一系列的力，这些力需要高的钢含量，以确保组件的结构完整性。本专利技术包括以交错方式布置的具有准圆柱形形状的垂直罐，由于其在结构中部有与大海直接连接的开口，实现了混凝土在受压状态下工作的自然预应力状态，防止了结构因张力和弯曲而失效。由此减少混凝土中所含的钢筋，因此获得了结构上更简本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种适用于海上风电行业的用于支撑风力涡轮机的由钢筋混凝土制成的浮动平台，包括：a)下部主体(1)，包括由钢筋混凝土制成的平面底座；b)单个的中部主体(2)，由钢筋混凝土制成，由水平截面垂直挤压而形成，所述水平截面包括至少五个相邻的准圆(6)的排列，所述准圆(6)之间具有直线接触段并以交错方式排列，每个准圆的内部是密封空间(8)，每三个准圆的内部空间是中空空间(7)并与大海直接相连；c)上部主体(3)，在所述中部主体(2)上，由至少一个塔架(4)形成，所述塔架(4)是所述准圆(6)的延伸并且用作所述风力涡轮机的支撑；以及d)锚固系统，通过锚固线缆(10)将所述平台连接到海底。2.根据权利要求1所述的适用于海上风电行业的用于支撑风力涡轮机的由钢筋混凝土制成的浮动平台，其中，所述中部主体(2)的外壳(5)为圆顶，并且其中，每个圆顶设置在形成由钢筋混凝土制成的所述中部主体(2)的所述截面的所述准圆(6)中的每一个上。3.根据权利要求1所述的适用于海上风电行业的用于支撑风力涡轮机的由钢筋混凝土制成的浮动平台，其中，所述中部主体(2)的外壳(5)为钢筋板或板，并且其中，每个钢筋板或板设置在形成由钢筋混凝土制成的所述中部主体(2)的截面的所述准圆(6)中的每一个上。4.根据权利要求1或2所述的适用于海上风电行业的用于支撑风力涡轮机的由钢筋混凝土制成的浮动平台，其中，每个准圆(6)的内部的所述密封空间(8)...
【专利技术属性】
技术研发人员：S德古兹曼蒙顿，J莫鲁加马佐，M特塞尼奥埃尔南德斯，P洛佩斯维斯卡伊诺，C加西亚梅罗尼奥，S德尔加多佛朗哥，O佩雷斯迪亚兹，A塔博阿达戈萨尔维斯，A内格鲁埃拉伊马尼亚，D冈萨雷斯洛佩兹，M莫鲁穆奈兹，
申请(专利权)人：西普勒斯有限公司，
类型：发明
国别省市：
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