[發明專利]一種分形結構的新型雙體漂浮式風力機平臺

在審

• 申請號: 202110087998.3
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112761893A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 岳敏楠;李春;肖俊青;劉青松;許子非;金江濤
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25;F03D9/25;B63B35/44
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 王文娟

本發明公開了一種分形結構的新型雙體漂浮式風力機平臺，包括：葉片、與所述葉片固接的發電機艙、與所述發電機艙固接的支撐柱、與所述支撐柱固接的上部浮艙及與所述上部浮艙通過筋腱連接的下部壓艙；所述上部浮艙包括與所述支撐柱固接的立柱及與所述立柱固接的浮箱，所述浮箱采用空心箱結構且該浮箱底部上開設有分形的華夫格多孔。根據本發明，提高了該平臺的穩定性，具有經濟實用性，且具有良好的水動力穩定性。

技術領域

本發明涉及風力發電的技術領域，特別涉及一種分形結構的新型雙體漂浮式風力機平臺。

背景技術

風力發電已成為全球清潔能源的重要組成部分。海上漂浮式風力機因其適用水深范圍廣、易于大型化、便于移動及靈活拆卸等優點，加之我國海上風電資源豐富，潛力巨大，且靠近以東部經濟發達地區為主的負荷中心，就地消納方便，成為近年該領域重點發展方向之一。

目前，為降低度電成本，海上漂浮式風力機正在經歷大型化甚至是超大型化進程，并不斷向遠海發展。我國海底情況復雜，凹凸不平，起伏較大，隨著離岸距離及水深增加，波浪作用對風力機系統干擾加劇，尤其是遠海高速風載荷顯著，漂浮式風力機系統安全、穩定運行及安裝過程面臨巨大挑戰。目前的漂浮式平臺主要有半潛式平臺、張力腿平臺、以及深水浮筒平臺，現有的半潛式平臺由于浮箱尺度較大，水平方向所承受波浪力較大，平臺縱蕩、橫蕩運動較難控制，且結構重量大、結點復雜制造有一定難度；張力腿平臺(TLP)張力筋腱成本較高，平臺安裝需要特殊安裝船，其安裝成本也較高，張力筋腱較大的剛度導致平臺垂蕩運動固有周期較小，易與波浪中的高階分量發生共振，即高階彈振，同時對上部承重要求較高，承重變化將直接影響張力筋腱預張力，進而影響平臺性能；主流深水浮筒平臺使用單柱浮基(Spar)做主體，水線面面積較小，對波浪激勵不敏感，具有良好的水動力性能，適用于環境惡劣的海域及深海海域，缺點是尺寸跨度過大，制造及安裝較困難，且成本較高，在橫搖縱搖方向上懸鏈線剛度不夠，易造成較大受力。

發明內容

針對現有技術中存在的不足之處，本發明的目的是提供一種分形結構的新型雙體漂浮式風力機平臺，提高了該平臺的穩定性，具有經濟實用性，且具有良好的水動力穩定性。為了實現根據本發明的上述目的和其他優點，提供了一種分形結構的新型雙體漂浮式風力機平臺，包括：

葉片、與所述葉片固接的發電機艙、與所述發電機艙固接的支撐柱、與所述支撐柱固接的上部浮艙及與所述上部浮艙通過筋腱連接的下部壓艙；

所述上部浮艙包括與所述支撐柱固接的立柱及與所述立柱固接的浮箱，所述浮箱采用空心箱結構且該浮箱底部上開設有分形的華夫格多孔。

優選的，所述上部浮艙與下部壓艙之間通過多個筋腱連接，所述筋腱的一端固接于上部浮艙的筋腱上連接點處，另一端固接于下部壓艙的筋腱下連接點處。

優選的，所述上部浮艙與下部壓艙之間通過六個筋腱連接，上部浮艙的每兩個筋腱之間的角度為六十度，下部壓艙上的兩個筋腱之間的角度為一百二十度。

優選的，所述上部浮艙上固接有懸鏈線系件，所述懸鏈線系件用于保持該平臺系泊定位。

優選的，所述懸鏈線系件包括三根索纜，所述索纜固接于上部浮艙且每個兩個索之間的夾角為一百二十度，且索纜的直徑為0.3m。

本發明與現有技術相比，其有益效果是：

(1)通過與上部浮艙和下部壓載艙相連的張力筋腱在上部浮艙拉力及下部壓載艙重力作用下始終處于拉伸狀態，以保證系統相對穩定；

(2)上部浮艙和下部壓載艙通過六根筋腱鏈接，筋腱在上部浮艙連接點兩兩之間的角度為60°，筋腱在下部壓載艙的三個連接點兩兩之間的角度為120°，研究了不同筋腱連接距對平臺穩定性的影響如表2所示。在受到海浪、海風等外力作用下，當上部浮艙發生位移，下部壓載艙的拉力通過與之相連的張力筋腱傳遞至上部浮艙，一方面減小了上部浮艙運動，另一方面加快了上部浮艙恢復至平衡位置的速度，提高了系統的穩定性。