[發(fā)明專利]一種具有高度自穩(wěn)性的浮式風機平臺

在審

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• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110712724A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設計）人: 劉海笑;陳映宇;張玉明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63B35/44
• 分類號: B63B35/44;B63B21/50;F03D13/25
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 曹玉平

本發(fā)明公開了一種具有高度自穩(wěn)性的浮式風機平臺，包括風機、浮力艙、壓載艙和系泊系統(tǒng)，浮力艙與風機之間連接有過渡段，過渡段為圓柱，風機固定于過渡段的頂部，過渡段的底部與浮力艙的頂部固定。浮力艙為頂部直徑大于底部直徑的空心圓臺，壓載艙為實心圓盤；浮力艙通過其形狀，提高了浮式風機平臺的浮心，壓載艙布置于浮力艙以下，降低了平臺的重心進而減小了壓載艙重量，同時圓盤形的壓載艙減小了平臺的垂蕩響應和縱搖響應，通過過渡段可與任意型號的浮式風機相連。本發(fā)明的浮式風機平臺增加了平臺的自穩(wěn)性，其既能在惡劣海況中具有優(yōu)秀的響應性能，又具有優(yōu)良的經濟性，在任意水深下皆可適用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種風能發(fā)電設施，尤其涉及一種具有高度自穩(wěn)性的浮式風機平臺。

背景技術

隨著人類開發(fā)能源的步伐逐漸邁向海洋領域，涌現(xiàn)出了很多新型的浮式海洋平臺，目前平臺已經被廣泛應用于人類開發(fā)海洋資源的事業(yè)中，擔負了鉆探、生產、海上原油處理、風力發(fā)電等各種工作。現(xiàn)有技術的平臺使用范圍受限于相應的水深條件，單類型的平臺難以推廣至任意水深。為了解決上述困難，需要開發(fā)一款適用于任意水深的、同時穩(wěn)定性優(yōu)良的新型浮式風機平臺。

發(fā)明內容

現(xiàn)有的單一類型的浮式風機平臺受限于相應的水深條件，不具備普適性。針對現(xiàn)有技術存在的這一問題，本發(fā)明提出一種適用于任意水深的具有高度自穩(wěn)性的浮式風機平臺。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出的一種具有高度自穩(wěn)性的浮式風機平臺，包括風機、浮力艙、壓載艙和系泊系統(tǒng)，所述浮力艙設置在所述壓載艙的上方，所述風機設置在所述浮力艙的上方，所述浮力艙與所述風機之間連接有過渡段，所述過渡段為圓柱，所述風機固定于所述過渡段的頂部，所述過渡段的底部與所述浮力艙的頂部固定。

進一步講，本發(fā)明所述的具有高度自穩(wěn)性的浮式風機平臺，所述浮力艙為頂部直徑大于底部直徑的圓臺；所述壓載艙為圓盤；所述過渡段的底面與所述浮力艙的頂面貼合，所述浮力艙頂部直徑大于所述過渡段的直徑；所述浮力艙的底面與所述壓載艙的頂面貼合，所述壓載艙的直徑大于所述浮力艙底部的直徑，所述過渡段、浮力艙和壓載艙的中心軸線重合，所述系泊系統(tǒng)的系泊纜繩的一端固定于壓載艙的底部，其另一端固定于海底。

所述過渡段、浮力艙和壓載艙均采用鋼筋混凝土材料制成。

所述浮力艙為空心結構，所述壓載艙為實心結構。

該浮式風機平臺中，所述風機包括轉子、機艙和塔柱，所述風機的總質量為m₂，所述風機中心所受水平風力為F_w，所述風機最大風傾力矩為M_w，風機重心距塔柱底部的距離為H₄，風機輪轂中心距塔柱底部的距離為H₅，浮式風機平臺的傾斜角度為α，浮式風機平臺整體重心至浮力艙底部的距離為SK，浮式風機平臺整體浮心至浮力艙底部的距離為PK；過渡段的高度為H₁，浮力艙的高度為H₂，浮式風機平臺總體質量m₁滿足：

其中，ρ_c為混凝土密度，ρ_w為海水密度；過渡段的高度H₁滿足：其中，h_f為浮式風機平臺的垂蕩幅值；過渡段的直徑D₁大于風機底部的直徑；浮力艙的高度H₂滿足：H₂≤h-H₁-H₃-h_f-h_k-0.25h，其中，h為水深；h_k為壓載艙傾斜時的垂向變化高度，h_k＝0.5D₂sinα；D₂為壓載艙的直徑，H₃為壓載艙的高度；浮力艙頂部直徑d₁與底部直徑d₂之比為Q；浮式風機平臺縱搖固有頻率ω為：