[發明專利]一種索加強型組合式海上風力機支撐結構體系

在審

• 申請號: 201711347497.4
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109931227A
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 郭佳民;陳寧;楊蓉;吳炯良;樊婧;劉光眾;熊志鑫;吳恭興;侯先瑞;黃建永
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種索加強型組合式海上風力機支撐結構體系。它以現有的張力腿式海上風力機概念為基礎，加裝了Spar筒，并在浮筒與塔筒之間增設了一道加強拉索；索加強型組合式海上風力機支撐結構體系是由塔筒、浮筒、Spar筒、張力鍵和加強索組成。其中，Spar筒設置在塔筒下方，通過裝載壓載重量，進行結構施工的扶正與結構重心高度的調整；加強拉索使浮筒、塔筒與張力鍵形成整體，加強索的存在平衡了張力鍵產生的豎向拉力，使浮筒的彎矩值得到降低，加強索的成組對稱布置也降低了塔筒的最大彎矩值，提高了浮筒與塔筒的工作效率。本發明形成了一種結構質量輕、穩性高、受力性能好、施工安裝便捷的組合式海上風力機支撐結構體系。

所屬技術領域

本發明涉及一種新型海上風力機支撐結構體系，具體地說是對傳統張力腿式海上風力機支撐結構體系的一種結構優化，通過Spar筒與加強索的增設，提高了整個支撐結構體系的穩性，也降低了塔筒與浮筒的彎矩改善了結構的受力性能。

背景技術

相比陸上風電而言，海上風電具有風場廣闊、風力穩定、風電機組單機容量大、受噪音標準限制小、可節約土地資源、利于實現規?；葍瀯荨埩ν仁胶Ｉ巷L力機(TensionLeg Platform Wind Turbine，TLPWT)由張力腿平臺演變而來，適用于中等水深的海域，它采用直立式張力鍵系泊固定，在風力機的塔筒底部安裝浮筒結構，一般為3到4個，截面形狀多為圓形或方形，起到為整體結構提供浮力的作用。張力鍵兩端分別與浮筒和海底錨固端相連，在正常服役時，張力鍵處于張緊的狀態。因為結構簡單，張力腿式海上風力機具有廣闊的應用和推廣前景。但是，張力腿式海上風力機在浮筒與塔筒連接處由于各自構件均有較大的彎矩存在，所以會產生較大的局部拉應力，使得該部位極易發生破壞。傳統張力腿式風力機在風浪流作用下張力鍵發生斷裂失效后，風力機將發生整體側翻。海上風力機往往成片分布，側翻的風力機發生漂移后將撞擊風場內其他在役的風力機?？傮w來說，現有海上風力機基本存在如下幾點不足之處：

1)、張力腿式海上風力機在浮筒與塔筒連接處產生較大的局部拉應力，使得該部位極易發生破壞。

2)、風力機在較大的風浪流作用下，處于張緊狀態的張力鍵一旦發生破斷失效，整個風力機結構將發生整體側翻，并有可能在風場內發生漂移危及其他在役風力機的正常服役，最終將會對風場造成巨大的損失。

針對上述不足，本發明提出了一種索加強型組合式海上風力機支撐結構體系，改進了傳統張力腿式風力機結構中張力鍵的連接方式，張力鍵一端與海底錨固結構連接，另外一端與浮筒(5)一端固定連接并向上延伸與塔筒(2)相連形成加強索(3)；加強索(3)的設置可有效平衡張力鍵(4)的豎向拉力，使得浮筒(5)由受彎構件轉變為受壓構件，有效提高了浮筒(5)的工作效率，同時也有效降低了浮筒(5)與塔筒(2)連接處的連接應力；加強索(3)將張力鍵(4)、塔筒(2)與浮筒(5)連接成為整體協調受力體系，從而將塔筒(2)與浮筒(5)的彎矩大幅降低；同時，在塔筒(2)正下方加裝Spar筒(6)用來調節結構的重心高度，改善結構的穩性，同時方便結構安裝過程中的扶正與張力鍵的裝配、張緊施工。

發明內容

本發明提供了一種索加強型組合式海上風力機支撐結構體系。加強索(3)與Spar筒(6)的增設改良了風力機支撐結構體系的受力性能，同時提高了整體結構的穩性，結構在風浪流作用下，風力機能夠自動進行浮態的調整。

為了達到上述功能，本發明提供了一種索加強型組合式海上風力機支撐結構體系，它由傳統的張力腿式海上風力機結構優化形成，在張力腿式海上風力機的塔筒(2)底部加裝了Spar筒(6)，Spar筒(6)內可裝載壓艙重物。同時，將直立式張力鍵(4)一端與海底錨固結構連接，另外一端與浮筒(5)一端固定連接并向上延伸與塔筒(2)相連形成加強索(3)，加強索(3)將塔筒(2)、浮筒(5)與張力鍵(4)形成一個整體受力體系，提高了塔筒(2)與浮筒(5)的工作效率。