一种多柱spar型浮式风机平台的制作方法

本发明涉及海上风力发电基础设施，尤其是应用于50～100m水深海域浮式风力发电。

背景技术：

随着土地资源的紧缺，需要大片土地的陆地风能的发展受到了阻碍，海洋具有广阔的空间和高风能密度，所以海上风能近年来受到了极大的关注。据现有观测资料统计，我国可开发和利用的风能总储量约为10亿千瓦，其中在近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦，是陆地风能资源的三倍以上，水深30米以上风能资源更为丰富。欧洲沿海20m以下水深区域风场基本规划完成，20-50m水深区域正在规划，50m以上水深规划仍未启动。中国海上风能建设仍比欧洲慢一大步。

目前，海上风电机组基础结构的基础可分为重力式、单桩结构、三角架结构、导管架结构和浮式结构。浮式风机基础结构适用于深海环境(水深＞50m)，主要包括半潜型、tlp型、spar型基础。现有的spar型风机基础多为单柱桁架式结构，具有很强的抗倾覆稳定性，但其由于结构为单圆柱，容易受到涡激振动的影响，同时舱室少，抗沉性较低，浮力调节性能差。

技术实现要素：

为了解决现有spar型浮式风机平台易受到涡激振动影响，抗沉性和浮力调节性能差的不足，本发明提供一种多柱浮式spar型风机基础，该基础技能保证原有spar型平台的特性，同时可以减小涡激振动的影响，具有良好的抗沉性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

多柱spar型浮式风机平台包括硬舱、桁架结构、压载舱和系泊系统，所述的硬舱包括立柱、加强板；所述立柱包括一个中心立柱和四个侧立柱，立柱间通过加强板连接形成多柱结构；所述的桁架结构的一端与硬舱相连，另一端与压载舱相连；桁架结构上均布有垂荡板，系泊系统一端链接硬舱，另一端固定于海底，所述多柱spar型浮式风机平台的浮心高于重心。

优选的，所述的每个立柱内均设置有数个密闭舱室，密闭舱室提高抗沉性并调节整个平台所需浮力。

优选的，所述的桁架结构由若干竖直支撑柱、侧支梁和垂荡板组成；垂荡板水平安装在竖直支撑柱上，侧支梁用于垂荡板和支撑柱的连接、支撑。

优选的，所述的桁架结构由4根竖直支撑柱、24根侧支梁、2个垂荡板组成，垂荡板有3*3排列的孔洞，以增强垂荡板的垂荡阻尼。

优选的，所述的系泊系统包括系泊点和多根系泊线缆；所述的系泊点设置在侧立柱上，所述的系泊点位于整个浮式风机平台的浮心和重心中间位置的所在平面上。

优选的，所述的压载舱划分为若干舱室，在舱室内装载大于海水密度的物体以提供压载重力，使整体结构重心降低。

优选的，所述的压载舱舱室可以选择压载数量，以调节重心位置，使系泊系统的系泊点位于整个浮式风机平台的浮心和重心中间位置的所在平面上。

优选的，所述立柱内处在水线面处的密闭舱室内设置有竖直排列的双层隔板，以提高立柱强度。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1.硬舱用五个立柱代替一个整体单立柱，减少涡激振动的影响。

2.每个立柱分别划分数个舱室，提高破舱稳定性与抗沉性。

3.压载舱划分舱室，可以提供不同重量的压载。

4.垂荡板中3*3排列的孔洞，进一步增强垂荡板带来的垂荡阻尼。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1.侧立柱，2.系泊点，3.压载舱，4.桁架斜梁，5.多空垂荡板，6.桁架立柱，7.侧立柱舱室，8.双层隔板，9.中央立柱，10.加强板。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种多柱浮式spar型风机基础，包括硬舱、桁架结构、压载舱。所述的硬舱包括侧立柱1、中央立柱9、加强板10。本实施例中，侧立柱舱室7提供浮力，加强板10连接侧立柱与中央立柱，提高硬舱结构强度，水线面舱室设置双层隔板8，提高立柱强度。

在本实施例中，桁架结构由4根竖直支撑柱6、24根侧支梁4、2个垂荡板5组成，垂荡板有3*3排列的孔洞。桁架立柱6连接侧立柱6和压载舱3，斜梁与多空垂荡板垂直均布于立柱上。

在本实施例中，系泊系统的一端与海底固定连接，另一端与4根侧立柱系泊点2相连。侧立柱舱室7与压载舱3调节浮力与重力，保证系泊点2处在浮心与重心中点的平面上。

在本实施例中，压载舱3包括16个压载舱室，可以根据实际情况改变压载重量。

本发明的工作原理是：硬舱利用一大四小组合立柱代替单立柱，避免或减小涡激振动的影响。对中央立柱9、侧立柱1、压载舱3进行舱室划分，提供浮力和重力及调节能力，增加破舱稳定性。桁架结构减少整体结构的重量，同时增加压载舱产生的力矩。多空垂荡板通过增加垂荡阻尼控制整体结构在垂荡方向的位移，提高垂荡方向上的稳定性。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种多柱spar型浮式风机平台。现有的Spar型风机基础多为单柱桁架式结构，具有很强的抗倾覆稳定性，但其由于结构为单圆柱，容易受到涡激振动的影响，同时舱室少，抗沉性较低，浮力调节性能差。针对此种情况，本发明做出优化改进，用一大四小组合立柱代替单立柱，避免或减小涡激振动的影响。对中央立柱、侧立柱、压载舱进行舱室划分，提供浮力和重力及调节能力，增加破舱稳定性。

技术研发人员：万占鸿;王家星;董超;姚钟植;吕修阳;王艳
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2017.05.24
技术公布日：2017.10.10