[發明專利]一種具有仿生分形特性的漂浮式風力機平臺

在審

• 申請號: 202210207030.4
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114810502A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 許子非;繆維跑;劉青松;岳敏楠;歐華浩;肖俊青;李春;黃浩達
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F03D13/25
• 分類號: F03D13/25;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: 梁劍

本發明公開了一種具有仿生分形特性的漂浮式風力機平臺，包括：塔架、與塔架固接的機艙、與所述機艙活動連接的葉片及與所述塔架固接的大王蓮仿生平臺；所述大王蓮仿生平臺包括漂浮件及設置于所述漂浮件遠離塔架的一端面上的分形結構，且所述分形結構外廓形狀與漂浮件的形狀相同。根據本發明，具有較好的減震效果，且可有效提升平臺阻尼、加強能量耗散速率以及降低疲勞載荷，增加了對抗海浪的能力，平臺穩定性明顯增強，減少了材料損耗，同時可提供較大的支撐強度，有效增強了海上風力機漂浮式平臺的結構安全性。

技術領域

本發明涉及漂浮風力機的技術領域，特別涉及一種具有仿生分形特性的漂浮式風力機平臺。

背景技術

海上風電系統屬高聳結構。一般5MW風力機葉片輪轂高出海面約100m，葉片長度約50-60m。為降低度電成本，現代風力機正經歷進一步大型化進程，通過提高風輪掃掠面積以增加風能捕獲量。較之傳統海工石油平臺，大型漂浮式風力機系統重心位置更高、水線面面積矩更小，對波浪激勵更敏感，波浪更加劇了平臺的運動，嚴重時甚至傾覆，漂浮式平臺穩定性仍存在較多問題需要探索。因此，有效提高穩定性是保障風力機穩定運行與長期健康服役的關鍵。

目前，國際上漂浮式風電采用的平臺設計大多借鑒海工石油平臺，根據其結構形式可分為三大類：半潛式平臺、張力腿式平臺和深水浮筒式平臺。

現有平臺設計中：①多借鑒海工石油平臺，自重與工程造價高；②未充分考慮平臺系統所受風、波、流等復雜載荷耦合作用；③漂浮式風力機系統重心位置高、水線面面積矩小，對波浪激勵更敏感，加劇了平臺及系泊的非線性運動，嚴重時將造成系泊斷裂甚至平臺傾覆。

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具有仿生分形特性的漂浮式風力機平臺，具有較好的減震效果，且可有效提升平臺阻尼、加強能量耗散速率以及降低疲勞載荷，增加了對抗海浪的能力，平臺穩定性明顯增強，減少了材料損耗，同時可提供較大的支撐強度，有效增強了海上風力機漂浮式平臺的結構安全性。為了實現根據本發明的上述目的和其他優點，提供了一種具有仿生分形特性的漂浮式風力機平臺，包括：

塔架、與塔架固接的機艙、與所述機艙活動連接的葉片及與所述塔架固接的大王蓮仿生平臺；

所述大王蓮仿生平臺包括漂浮件及設置于所述漂浮件遠離塔架的一端面上的分形結構，且所述分形結構外廓形狀與漂浮件的形狀相同。

優選的，所述漂浮件為一圓柱形臺，且漂浮件一端面上的中心位置固接有塔架，另一端面上固接有大王蓮仿生平臺，所述大王蓮仿生平臺設置于海內。

優選的，分形結構包括多個主脈肋及沿主脈肋徑向分支的多個分支脈肋，其中多個主脈肋一端的交匯點位漂浮件的中心點。

優選的，每兩個分支脈肋之間及分支脈肋與主脈肋之間設置有多個間隔分布的間隔肋，所述間隔肋均沿分支脈肋與主脈肋的長度方向間隔分布。

優選的，多個分支脈肋之間及分支脈肋與主脈肋之間通過間隔肋形成多個格狀凹槽。

本發明與現有技術相比，其有益效果是：

(1)將駁船式平臺改型為底部具有大王蓮腔室的圓形平臺，使其對各方向的海浪均具有較好的減載作用，可極大提高平臺的穩定性。

(2)平臺底部仿生分形結構減少了材料損耗，同時可提供較大的支撐強度，有效增強了海上風力機漂浮式平臺的結構安全性。

(3)采用圓形平臺，也可以在原有駁船式平臺下半部分嵌入圓形大王蓮腔室，或將原有駁船式平臺整體加工具有大王蓮腔室的平臺。

(4)平臺底部仿生分形結構具有較好的減震效果，且可有效提升平臺阻尼、加強能量耗散速率以及降低疲勞載荷，增加了對抗海浪的能力，平臺穩定性明顯增強。

附圖說明