一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台
文献发布时间:2023-06-19 13:48:08
技术领域
本发明涉及海上浮式风电平台技术领域,具体而言,涉及一种立柱外斜的 半潜式浮式风电平台。
背景技术
风电是实现碳中和目标的重要途径,由于深远海范围更广、风能资源更丰 富、风速更稳定,且不会与海上渔场、航线等发生冲突,因此伴随着陆上乃至 潮间带、近海机位的逐渐饱和,风电场建设走向深远海已成为必然趋势,且正 呈现加速发展的态势。在此背景下,海上漂浮式风电技术必将迎来快速发展的 机遇期。
浮式风电平台目前主要有四类,分别为驳船式、半潜式、单柱式和张力腿 式。其中单柱式适用于100米以上水深,且立柱长度过大导致制造、安装及运 维难度大;张力腿式对高频二阶力敏感,筋腱承受载荷较大,张力腿系泊系统 安装工艺复杂、费用高;驳船式重量极大,极端天气下稳性欠佳,波频响应敏 感;半潜式建造结构性对复杂,但适用水深范围广,40米以上水深均适用、结 构重量轻、安装与运维方便,且运行可靠。
根据海上浮式风电平台的特点,本发明提供主尺度较小、结构形式相对简 单且运动性能优良的一种半潜式浮式风电平台。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决上述技术问题。
有鉴于此,本发明提供了一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台,该立柱外 斜的半潜式浮式风电平台能够有效降低浮式平台重心,改善稳性,减小浮式平 台主尺度,降低建造用钢量。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种立柱外斜的半潜式浮式风电平 台,包括三个外斜立柱、中间立柱、箱型旁通、三根斜撑,三个所述外斜立柱 呈等边三角形分布,所述中间立柱设置在三个所述外斜立柱之间,所述中间立 柱顶部通过所述三根斜撑与每个所述外斜立柱连接,所述中间立柱底部通过箱 型旁通连接三个所述外斜立柱。
进一步,所述中间立柱采用圆筒形结构。
进一步,所述底部旁通为箱型结构。
进一步,三个所述外斜立柱和所述箱型旁通内设有压载舱。
进一步,所述中间立柱底部外侧布置系泊系统连接件。
进一步,所述中间立柱顶部设置有舱口盖。
本发明的技术效果在于:(1)浮式风电平台边立柱采用外斜式设计,部 分底部压载舱采用钢砂等高密度固定压载物,能够有效降低浮式平台重心,改 善稳性,减小浮式平台主尺度,降低建造用钢量;
(2)相较于垂直立柱设计,外斜立柱有利于增大立柱间距,使得平台的水 线面惯性矩较大,能够获得较大的抗倾覆回复力矩刚度,可有效改善浮式平台 稳性,减小浮式平台纵/横摇运动及系泊系统的受力;
(3)外斜立柱设计增大了浮体绕流的三维效应,抑制涡激振动的产生,减 小平台、系泊系统、海缆等结构的疲劳损伤;
(4)外斜立柱设计能够减小立柱内侧边波浪的相互干扰和叠加效应,降低 波浪爬升高度;
(5)风机塔筒安装与中间立柱,使得浮式平台重心位置和浮心位置在同一 直线,有利于压载水配平及结构安全,省却压载水自动调节系统。
附图说明
图1是根据本发明的一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台的侧视图;
图2是根据本发明的一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台的顶部平面图;
图3是根据本发明的一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台的底部的平面 图。
其中,1-外斜立柱;2-中间立柱;3-箱型旁通;4-斜撑。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人 员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
需要说明的是,一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台,为深远海大型浮式 风机提供满足风机力学特性的支撑结构,外斜立柱1内部设置压载水舱和固定 物压载舱,立柱底部外侧布置系泊系统连接件,顶部布置舱口盖、围栏等,立 柱一侧布置靠船件、登船舷梯;中间立柱2顶部与风机塔筒通过法兰进行连接; 箱型旁通3内部设置压载水舱;横撑结构4为圆筒形结构,横撑上设置通道, 连接三根边立柱与中间立柱。
如图1、图2和图3所示,一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台,包括三 个外斜立柱1、中间立柱2、箱型旁通3、三根斜撑4,三个外斜立柱1呈等边 三角形分布,中间立柱2设置在三个外斜立柱1之间,中间立柱2顶部通过三 根斜撑4与每个外斜立柱1连接,中间立柱2底部通过箱型旁通3连接三个外 斜立柱1。
根据本发明的具体实施例,一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台,外斜立 柱1有利于增大立柱间距,使得平台的水线面惯性矩较大,可有效改善浮式平 台稳性,减小浮式平台纵/横摇运动及系泊系统的受力;中间立柱2设置在三个 外斜立柱1之间,三个外斜立柱1呈等边三角形分布,增大了浮体绕流的三维 效应,抑制涡激振动的产生,减小平台、系泊系统、海缆等结构的疲劳损伤; 外斜立柱设计能够减小立柱内侧边波浪的相互干扰和叠加效应,降低波浪爬升 高度;风机塔筒安装与中间立柱,使得浮式平台重心位置和浮心位置在同一直 线,便于压载水配平。
具体的,外斜立柱的优势在于:外斜立柱底部采用钢砂等高密度固定压载 物,能够有效降低浮式平台重心,改善稳性,减小浮式平台主尺度,降低建造 用钢量;外斜立柱有利于增大立柱间距,使得平台的水线面惯性矩较大,可有 效改善浮式平台稳性,减小浮式平台纵/横摇运动及系泊系统的受力;外斜立柱 设计增大了浮体绕流的三维效应,抑制涡激振动的产生,减小平台、系泊系统、 海缆等结构的疲劳损伤;外斜立柱设计能够减小立柱内侧边波浪的相互干扰和 叠加效应,降低波浪爬升高度;风机塔筒安装与中间立柱,使得浮式平台重心 位置和浮心位置在同一直线,便于压载水配平。
具体的,中间立柱2采用圆筒形结构。
具体的,底部旁通为箱型结构。
具体的,三个外斜立柱1和箱型旁通3内设有压载舱。
具体的,中间立柱2底部外侧布置系泊系统连接件。
具体的,中间立柱2顶部设置有舱口盖。
一种立柱外斜的半潜式浮式风电平台的工作过程如下:根据浮式风电平台 生命周期不同阶段,分为服役前工况(下水、码头集成、湿拖、海上安装等) 和在位工况。立柱外斜设计能够使浮式风电平台主尺度较小,采用钢砂等高密 度固定压载物使得本发明服役前吃水较小,能够适应中国大部分码头及港口航 道的水深要求,同时使风机和浮式平台集成后进行浅吃水湿拖成为可能。拖至 目标海域后,浮式平台与系泊系统进行回接作业,通过压载调至工作吃水,由 于边立柱采用外斜设计,增大了浮体的辐射阻尼和浮式绕流的三维效应,因此 浮式基础可获得较佳的耐波性能,从而满足风机机组加速度及运行限制条件。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护 范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换, 均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
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