[發(fā)明專利]深吃水多立柱海上浮動(dòng)式風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410131508.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN103925171A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永生;何炎平;楊建民;顧敏童
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F03D11/04
• 分類號(hào): F03D11/04
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種海洋新能源利用設(shè)備的安裝基礎(chǔ)，具體涉及一種適用于海上風(fēng)力機(jī)的深吃水多立柱浮動(dòng)式基礎(chǔ)。

背景技術(shù)

風(fēng)能是目前發(fā)展最迅速、最具潛力的可再生能源，全球可利用的風(fēng)能資源非常豐富，風(fēng)能總量比地球上可開發(fā)利用的水能總量大10倍以上，其中大部分高品質(zhì)的風(fēng)能資源集中在海上深水區(qū)域。海上風(fēng)能大國(guó)如：美國(guó)、中國(guó)、日本、挪威等的風(fēng)能資源都集中在水深超過30m的非淺水區(qū)域。深水浮動(dòng)式風(fēng)力機(jī)作為一種替代傳統(tǒng)固定式風(fēng)機(jī)的新裝備具有廣闊的應(yīng)用前景，已成為國(guó)外海上風(fēng)能研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。美國(guó)、歐洲和日本等對(duì)此進(jìn)行了比較廣泛的研究，紛紛提出了新型的浮式風(fēng)機(jī)概念，目前處于不同的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證階段。

浮動(dòng)式風(fēng)力機(jī)主要由三部分組成，即位于頂部的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、底部的浮式基礎(chǔ)和用以連接二者的塔筒結(jié)構(gòu)。底部的浮式基礎(chǔ)與海洋石油平臺(tái)下浮體相似，可劃分為三種主要類型：?jiǎn)沃狡脚_(tái)，半潛式平臺(tái)和張力腿式平臺(tái)。單柱式平臺(tái)通過壓載使重心高度遠(yuǎn)低于浮心高度以獲得穩(wěn)性和優(yōu)良的垂蕩性能，但由于水線面面積慣性矩過小，其縱搖和橫搖運(yùn)動(dòng)不佳。半潛式平臺(tái)通過合理布置水線面以取得較大的水線面慣性矩，從而獲得穩(wěn)性和較好的運(yùn)動(dòng)性能。張力腿式平臺(tái)通過設(shè)置張力腿預(yù)張力以獲得穩(wěn)性和優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，美國(guó)國(guó)家新能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）于2010年5月發(fā)布的研究報(bào)告NREL/TP-500-47535中公開了一種5MW海上單立柱浮動(dòng)式風(fēng)力機(jī)，其單立柱浮動(dòng)基礎(chǔ)主體型深120m，直徑9.4m,排水量8235m³，平臺(tái)重量包括固定壓載約為7466t，浮心位置位于水面下約60m處，重心位置位于水面下約90m處。該技術(shù)目前處于技術(shù)驗(yàn)證階段，若實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用，則發(fā)電成本較高，因此實(shí)用性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有海上風(fēng)力機(jī)浮動(dòng)基礎(chǔ)的上述不足和缺陷，提供一種深吃水多立柱海上浮動(dòng)式風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)，不僅具有優(yōu)良的運(yùn)動(dòng)性能，又能較好地傳遞風(fēng)機(jī)工作載荷，進(jìn)一步減少結(jié)構(gòu)重量，從而有效降低建造成本，更好地滿足處于外海深水區(qū)域的海上風(fēng)力機(jī)正常運(yùn)行的需要。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種深吃水多立柱海上浮動(dòng)式風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)，其包括風(fēng)輪、機(jī)艙、塔筒、塔筒過渡結(jié)構(gòu)、上周向立柱組、下周向立柱組、周向立柱過渡結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、硬艙、垂蕩板結(jié)構(gòu)、軟艙和系泊系統(tǒng)，其中，風(fēng)輪連接于機(jī)艙的前部，風(fēng)輪和機(jī)艙安裝在塔筒的上部，塔筒的下部與塔筒過渡結(jié)構(gòu)的上部相連，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)用以連接上周向立柱組的上部，上周向立柱組位于水線面處，其上部通過周向立柱過渡結(jié)構(gòu)連接于塔筒過渡結(jié)構(gòu)的下部，硬艙的上部和下部通過周向立柱過渡結(jié)構(gòu)分別連接于上周向立柱組的下部和下周向立柱組的上部，軟艙通過周向立柱過渡結(jié)構(gòu)連接于下周向立柱組的底部，垂蕩板結(jié)構(gòu)上下等間距地布置在下周向立柱組上，系泊系統(tǒng)的上端與硬艙相連接且下端與海底連接。

進(jìn)一步地，所述的上周向立柱組和下周向立柱組各包括若干周向立柱，該周向立柱為空心圓柱或空心方柱形結(jié)構(gòu)，沿環(huán)周均勻布置。

進(jìn)一步地，所述的周向立柱的內(nèi)部設(shè)置有浮力儲(chǔ)存艙。

進(jìn)一步地，所述的垂蕩板結(jié)構(gòu)為數(shù)層板式結(jié)構(gòu)，上面均勻開設(shè)有減輕孔。

進(jìn)一步地，所述的塔筒為圓錐形殼體式結(jié)構(gòu)，塔筒過渡結(jié)構(gòu)為圓轉(zhuǎn)方形殼體式結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述的硬艙為圓柱形殼體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置有浮力儲(chǔ)存艙。

進(jìn)一步地，所述的軟艙為殼體式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有固定壓載。

進(jìn)一步地，所述的系泊系統(tǒng)為懸鏈?zhǔn)交驈埦o式。

進(jìn)一步地，所述的風(fēng)輪包含葉片和輪轂，機(jī)艙的內(nèi)部設(shè)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。

本發(fā)明通過吸收和融合現(xiàn)有海洋工程深吃水多立柱式浮動(dòng)基礎(chǔ)的優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合風(fēng)力機(jī)塔筒的結(jié)構(gòu)型式，優(yōu)化浮動(dòng)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效地降低了建造成本，并能更好地滿足海上風(fēng)力機(jī)正常運(yùn)行的需要，尤其適用于外海深水區(qū)域。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1）塔筒過渡結(jié)構(gòu)將塔筒與上周向立柱組相連接，有效地傳遞了塔筒根部的彎矩和剪力，避免了應(yīng)力集中，提高了該處結(jié)構(gòu)的疲勞壽命；2）設(shè)置了周向立柱結(jié)構(gòu)，有效地減小了水線面面積，從而減小了波浪載荷，同時(shí)又能提供部分穩(wěn)性回復(fù)力矩；3）設(shè)置了垂蕩板結(jié)構(gòu)，有效地增加了浮動(dòng)基礎(chǔ)的垂蕩附加質(zhì)量和垂蕩阻尼，從而有效地抑制了浮動(dòng)基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的主視圖。

圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。

圖3是本發(fā)明的俯視圖。

圖4是本發(fā)明的立體圖。