漂浮式风机用波浪补偿系统的制作方法

1.本发明涉及海上风力发电领域，更具体地说，涉及漂浮式风机用波浪补偿系统。


背景技术：

2.海上风电体量巨大，大规模发展海上风电将成为国家能源结构调整和节能减排目标实现的重要途径之一。深水区的风资源远远高于浅水区，且深水固定桩基建设难、成本高昂，漂浮式风机的应用研究势在必行。漂浮式风机可以漂浮在海面上，其原理是将风力发电机安装在海上漂浮平台上，然后通过锚索将漂浮平台与海床连接，这样即可以使漂浮式风机在小范围内漂泊。漂浮式风电建设成本低，克服了海床地质条件问题，使海上风电向深海远洋扩展。
3.现有技术中的漂浮式风机当漂浮在海面上时，由于其漂浮平台采用三点锚泊定位，在潮流和波浪的作用下，将在一定范围内来回移动，大偏移量、浅水和平台可能出现的扭转的情况，漂浮式风机的漂浮平台由于浮体偏移量过大，因此对动态海缆会产生多次拉拽，严重时可能将用于输电的动态海缆拉断，存在较大安全隐患，并且也严重影响到了漂浮式风机正常的输电工作，为此，我们提出了漂浮式风机用波浪补偿系统来克服上述所提及的缺陷。


技术实现要素：

4.1.要解决的技术问题
5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供漂浮式风机用波浪补偿系统，本发明中的动态电缆采用“双驼峰”结构设计，当漂浮式风机的漂浮平台由于偏移量过大时，能够在满足动态线缆的缆身在远离工况时，有足够缆长储备，不至于拉断缆体，当处于靠近工况情况下，动态线缆受到浮力作用，不至于坍趴到海床上。
6.2.技术方案
7.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
8.漂浮式风机用波浪补偿系统，包括动态线缆、密封锚固、弯曲加强件、配重块、防磨保护管、海底固定装置、弯曲限制器、中心限位装置、平台锚固，所述动态线缆的外周设置有多组分布式浮力块，每相邻两组分布式浮力块之间均设有海底固定装置，且所述海底固定装置与动态线缆之间连接有金属丝绳，所述密封锚固固定连接在动态线缆的一端，所述平台锚固固定在动态线缆的另一端，所述中心限位装置套设在动态线缆靠近平台锚固一端的外周，所述弯曲加强件套设在动态线缆靠近密封锚固一端的外周，所述弯曲限制器套设在所述动态线缆靠近中心限位装置一侧的外周，且所述弯曲限制器与中心限位装置相连接，所述配重块套接固定于动态线缆的外周，所述动态线缆靠近弯曲限制器的一侧设有一段海底电缆埋设段；
9.处于所述配重块与分布式浮力块之间、相邻两组分布式浮力块之间以及海底电缆埋设段与分布式浮力块之间的动态线缆的外周都套设有防磨保护管。
10.进一步的，所述分布式浮力块由多个浮力块部件组成，所述浮力块部件包括右部箍环和左部箍环，所述右部箍环的端部与左部箍环的端部铰接，所述右部箍环与左部箍环之间通过卡扣部连接，所述右部箍环与左部箍环上都水平贯穿开设有安装直槽，每个所述安装直槽的内部都设有过余浮力机构。
11.进一步的，所述过余浮力机构包括横置筒体，所述横置筒体的外周套接固定有连接架，且所述连接架固定连接于所对应的安装直槽内，所述横置筒体的端部连通有囊体，所述囊体的内部填充有第一气体部，所述囊体的侧部设有v型折叠部，且相邻两v型折叠部之间连接有复位弹簧b，所述横置筒体内部靠近囊体的一侧活动设置有第一密封活塞，所述横置筒体内部远离囊体的一侧还活动设置有第二密封活塞，所述横置筒体的内部填充有液压油部，所述横置筒体内还填充有第三气体部，所述横置筒体内腔靠近囊体一侧的侧壁上均匀连接有多个伸缩弹簧，且所述伸缩弹簧远离横置筒体内壁的一侧与第一密封活塞的侧壁相连接，所述横置筒体内腔填充有第二气体部；
12.所述横置筒体远离囊体的一端上水平开设有导向开孔，所述导向开孔内连接有密封环，所述第二密封活塞远离液压油部的一侧与导向开孔位置对应处连接有横置导杆，所述横置导杆远离第二密封活塞的一端穿过密封环延伸出横置筒体内部并连接有夹块，所述夹块远离横置导杆一侧的曲面上均匀连接有多个防滑凸条；
13.所述横置筒体的侧壁与第三气体部位置对应处均匀设有多个回流填充组件，所述囊体靠近所连接横置筒体一侧的侧壁上与每个所述回流填充组件位置对应处都连通有一根竖直布置的引气管，所述引起管远离囊体的一端连通有空心盒体。
14.进一步的，所述液压油部处于第一密封活塞与第二密封活塞之间，所述第三气体部处于第二密封活塞至横置筒体内腔远离囊体的一侧侧壁之间，所述第二气体部处于第一密封活塞至横置筒体内腔靠近囊体一侧的侧壁之间。
15.进一步的，所述回流填充组件包括中空箱体，所述中空箱体内腔底壁的左右侧都连接有挡板，两个所述挡板上都开设有l型气流通道，所述l型气流通道的水平开口朝向实心球体，所述l型气流通道的竖直开口朝向中空箱体内腔的顶壁，两个所述挡板之间设有实心球体，且两个所述挡板之间的间距与实心球体的直径尺寸一致，所述中空箱体的外壁与实心球体位置对应处连通有送气管体，且当所述实心球体处于初始位置时其封堵在送气管体的开口端，所述送气管体的内部连接有水平杆体，所述水平杆体上竖直贯穿开设有柱型竖孔，所述实心球体靠近送气管体一侧的外壁与柱型竖孔位置对应处连接有底接导正棒，所述底接导正棒远离实心球体的一端贯穿水平杆体上的柱型竖孔，所述中空箱体顶面的左右两侧都连通有导通长管。
16.进一步的，所述实心球体的上方还设有复位器，所述复位器包括两个滑移块，两个所述滑移块呈左右对称设置，两个所述滑移块的相背面都连接有复位弹簧a，两个所述滑移块的相对面上都开设有光滑斜面；
17.每个所述挡板的表面都贴合有一个所述滑移块，两个所述复位弹簧a的相背端都与中空箱体内腔的侧壁相贴合。
18.进一步的，所述送气管体远离中空箱体的一端与所述横置筒体的侧壁相连通。
19.进一步的，所述复位弹簧a两端的背部都插设有与其内径尺寸相适配的定位凸块，且其中一个所述定位凸块与滑移块的侧壁相连接，另一个所述定位凸块与中空箱体内腔的
侧壁相连接。
20.进一步的，所述导通长管远离中空箱体的一端与空心盒体相连通。
21.进一步的，两个所述光滑斜面处于实心球体的上方，所述实心球体的外壁与两个所述光滑斜面相贴合。
22.3.有益效果
23.相比于现有技术，本发明的优点在于：
24.(1)将右部箍环和左部箍环套设在动态线缆的外周，并通过卡扣部将右部箍环与左部箍环端部进行固定，将动态线缆放置于海水中后，在海底固定装置、分布式浮力块、配重块以及海底电缆埋设段的共同作用下，使得动态线缆在海水中得以形成“双驼峰”形状，本发明中的动态电缆采用“双驼峰”结构设计，当漂浮式风机的漂浮平台由于偏移量过大时，能够在满足动态线缆的缆身在远离工况时，有足够缆长储备，不至于拉断缆体，当处于靠近工况情况下，动态线缆受到浮力作用，不至于坍趴到海床上。
25.(2)右部箍环和左部箍环箍紧在动态线缆的外周后，在横置筒体内部所连接的伸缩弹簧的作用下，夹块实现对动态线缆的再次夹持固定，当分布式浮力块处于海水中时，海水中的压强会对囊体造成挤压，使得囊体内部的第一气体部内挤压至横置筒体内部，随后第二气体部处的气压增大并推动夹块向着动态线缆运动并更进一步的对右部箍环和左部箍环内箍紧的动态线缆进行夹持，使得组成分布式浮力块的浮力块部件能够牢固固定在动态线缆的外周避免发生脱落情况，使得分布式浮力块能够稳定的对动态线缆发挥浮力作用，使得动力线缆能够持续保持“双驼峰”形状，满足漂浮式风机的漂浮平台的偏移量的前提下，还能够避免与锚链、海床发生干涉和碰撞。
26.(3)当浸没在海水里的分布式浮力块表面海生物使得分布式浮力块的自重变大下沉时，由于浸没至海水中的深度越大分布式浮力块所受来自海水的压强越大，使得囊体被压缩形变的量越大，使得第一密封活塞进一步的推动第二密封活塞，由于夹块紧贴在动态线缆的外周并难以再移动，第三气体部被第二密封活塞挤压，使得送气管体内部气压增大并顶动实心球体向着远离送气管体开口方向运动，随后第三气体部通过导通长管导入至囊体内部，使得囊体体积胀大并再次带动动态线缆上浮，不会将本系统拉低至海床，从而有利于更进一步的维持本发明中动态线缆的“双驼峰”形状；
27.(4)当夹块夹持动态线缆时，通过能够被压缩的第二气体部以及第三气体部起到空气弹簧的作用，使得第二密封活塞在推动夹块对动态线缆进行夹持加固固定时，能够减缓缓冲夹块对动态线缆的冲击力，使得夹块能够对动态线缆夹持固定效果的前提下还可有效防止夹块对线缆外壁造成夹损。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图；
29.图2为本发明中分布式浮力块的侧视结构示意图；
30.图3为本发明中分布式浮力块的部分剖面示意图；
31.图4为本发明图3中a处的局部放大示意图；
32.图5为本发明图3中c处的局部放大示意图；
33.图6为本发明图3中b处的局部放大示意图；
34.图7为本发明中中空箱体的立体结构示意图；
35.图8为本发明中滑移块的立体结构示意图；
36.图9为本发明中当送气管体内部气压增大时，实心球体向上顶动两个滑移块水平运动的象形变化示意图；
37.图10为本发明中夹块的立体结构示意图。
38.图中标号说明：
39.1、密封锚固；2、弯曲加强件；3、配重块；4、防磨保护管、5、分布式浮力块、501、右部箍环；502、左部箍环；503、卡扣部；50400、横置筒体；50401、囊体；50402、第一气体部；50403、复位弹簧b；50404、第二气体部；50405、第一密封活塞；50406、液压油部；50407、第二密封活塞；50408、夹块；50409、第三气体部；50410、空心盒体；50411、导通长管；50412、送气管体；50413、实心球体；50414、底接导正棒；50415、中空箱体；50416、挡板；50417、滑移块；50418、复位弹簧a；50419、定位凸块；50420、防滑凸条；6、海底固定装置；7、海底电缆埋设段；8、弯曲限制器；9、中心限位装置；10、平台锚固。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.实施例：
44.请参阅图1所示，漂浮式风机用波浪补偿系统，包括动态线缆、密封锚固1、弯曲加强件2、配重块3、防磨保护管4、海底固定装置6、弯曲限制器8、中心限位装置9、平台锚固10，密封锚固1固定在漂浮平台上，平台锚固10固定在靠近海岸的风力发电固定平台上，弯曲限制器8以及弯曲加强件2都是用于对动态线缆端部保护的机构，优选由软性聚氨酯材料制成的保护套，中心限位装置9用于对动态线缆限位，防止动态线缆出现大范围晃动，优选由软性聚氨酯材料制成的套筒，动态线缆的外周设置有多组分布式浮力块5，每相邻两组分布式浮力块5之间均设有海底固定装置6，且海底固定装置6与动态线缆之间连接有金属丝绳，密封锚固1固定连接在动态线缆的一端，平台锚固10固定在动态线缆的另一端，中心限位装置9套设在动态线缆靠近平台锚固10一端的外周，弯曲加强件2套设在动态线缆靠近密封锚固
1一端的外周，弯曲限制器8套设在动态线缆靠近中心限位装置9一侧的外周，且弯曲限制器8与中心限位装置9相连接，配重块3套接固定于动态线缆的外周，动态线缆靠近弯曲限制器8的一侧设有一段海底电缆埋设段7，处于配重块3与分布式浮力块5之间、相邻两组分布式浮力块5之间以及海底电缆埋设段7与分布式浮力块5之间的动态线缆的外周都套设有防磨保护管4。
45.请参阅图1-3所示，分布式浮力块5由多个浮力块部件组成，浮力块部件包括右部箍环501和左部箍环502，右部箍环501的端部与左部箍环502的端部铰接，右部箍环501与左部箍环502之间通过卡扣部503连接，卡扣部503为现有技术，是用于一个零件与另一零件的嵌入连接或整体闭锁的机构，通常用于塑料件的联接，其材料通常由具有一定柔韧性的塑料材料构成，在此不再赘述，右部箍环501与左部箍环502上都水平贯穿开设有安装直槽，每个安装直槽的内部都设有过余浮力机构。将右部箍环501和左部箍环502套设在动态线缆的外周，并通过卡扣部503将右部箍环501与左部箍环502端部进行固定，将动态线缆放置于海水中后，在海底固定装置6、分布式浮力块5、配重块3以及海底电缆埋设段7的共同作用下，使得动态线缆在海水中得以形成“双驼峰”形状，本发明中的动态电缆采用“双驼峰”结构设计，当漂浮式风机的漂浮平台由于偏移量过大时，能够在满足动态线缆的缆身在远离工况时，有足够缆长储备，不至于拉断缆体，当处于靠近工况情况下，动态线缆受到浮力作用，不至于坍趴到海床上。
46.请参阅图3，图4所示，过余浮力机构包括横置筒体50400，横置筒体50400的外周套接固定有连接架，且连接架固定连接于所对应的安装直槽内，横置筒体50400的端部连通有囊体50401，囊体50401的内部填充有第一气体部50402，囊体50401的侧部设有v型折叠部，且相邻两v型折叠部之间连接有复位弹簧b50403，横置筒体50400内部靠近囊体50401的一侧活动设置有第一密封活塞50405，横置筒体50400内部远离囊体50401的一侧还活动设置有第二密封活塞50407，横置筒体50400的内部填充有液压油部50406，横置筒体50400内还填充有第三气体部50409，横置筒体50400内腔靠近囊体50401一侧的侧壁上均匀连接有多个伸缩弹簧，且伸缩弹簧远离横置筒体50400内壁的一侧与第一密封活塞50405的侧壁相连接，横置筒体50400内腔填充有第二气体部50404，横置筒体50400远离囊体50401的一端上水平开设有导向开孔，导向开孔内连接有密封环，第二密封活塞50407远离液压油部50406的一侧与导向开孔位置对应处连接有横置导杆，横置导杆远离第二密封活塞50407的一端穿过密封环延伸出横置筒体50400内部并连接有夹块50408，夹块50408远离横置导杆一侧的曲面上均匀连接有多个防滑凸条50420，横置筒体50400的侧壁与第三气体部50409位置对应处均匀设有多个回流填充组件，囊体50401靠近所连接横置筒体50400一侧的侧壁上与每个回流填充组件位置对应处都连通有一根竖直布置的引气管，引起管远离囊体50401的一端连通有空心盒体50410。液压油部50406处于第一密封活塞50405与第二密封活塞50407之间，第三气体部50409处于第二密封活塞50407至横置筒体50400内腔远离囊体50401的一侧侧壁之间，第二气体部50404处于第一密封活塞50405至横置筒体50400内腔靠近囊体50401一侧的侧壁之间。
47.请参阅图5-9所示，回流填充组件包括中空箱体50415，中空箱体50415内腔底壁的左右侧都连接有挡板50416，两个挡板50416上都开设有l型气流通道，l型气流通道的水平开口朝向实心球体50413，l型气流通道的竖直开口朝向中空箱体50415内腔的顶壁，两个挡
板50416之间设有实心球体50413，且两个挡板50416之间的间距与实心球体50413的直径尺寸一致，中空箱体50415的外壁与实心球体50413位置对应处连通有送气管体50412，且当实心球体50413处于初始位置时其封堵在送气管体50412的开口端，送气管体50412远离中空箱体50415的一端与横置筒体50400的侧壁相连通，送气管体50412的内部连接有水平杆体，水平杆体上竖直贯穿开设有柱型竖孔，实心球体50413靠近送气管体50412一侧的外壁与柱型竖孔位置对应处连接有底接导正棒50414，底接导正棒50414远离实心球体50413的一端贯穿水平杆体上的柱型竖孔，中空箱体50415顶面的左右两侧都连通有导通长管50411。导通长管50411远离中空箱体50415的一端与空心盒体50410相连通。
48.请参阅图5，图8，图9所示，实心球体50413的上方还设有复位器，复位器包括两个滑移块50417，两个滑移块50417呈左右对称设置，两个滑移块50417的相背面都连接有复位弹簧a50418，两个滑移块50417的相对面上都开设有光滑斜面。每个挡板50416的表面都贴合有一个滑移块50417，两个复位弹簧a50418的相背端都与中空箱体50415内腔的侧壁相贴合。复位弹簧a50418两端的背部都插设有与其内径尺寸相适配的定位凸块50419，且其中一个定位凸块50419与滑移块50417的侧壁相连接，另一个定位凸块50419与中空箱体50415内腔的侧壁相连接。两个光滑斜面处于实心球体50413的上方，实心球体50413的外壁与两个光滑斜面相贴合。当浸没在海水里的分布式浮力块5表面海生物使得分布式浮力块5的自重变大下沉时，由于浸没至海水中的深度越大分布式浮力块5所受来自海水的压强越大，使得囊体50401被压缩形变的量越大，使得第一密封活塞50405进一步的推动第二密封活塞50407，由于夹块50408紧贴在动态线缆的外周并难以再移动，第三气体部50409被第二密封活塞50407挤压，使得送气管体50412内部气压增大并顶动实心球体50413向着远离送气管体50412开口方向运动并推动两个滑移块50417水平相背运动在实心球体50413的顶动下，两个滑移块50417的运动方向如图9中箭头所示，随后第三气体部50409通过导通长管50411导入至囊体50401内部，使得囊体50401体积胀大并再次带动动态线缆上浮，不会将本系统拉低至海床，从而有利于更进一步的维持本发明中动态线缆的“双驼峰”形状。
49.当夹块50408夹持动态线缆时，通过能够被压缩的第二气体部50404以及第三气体部50409起到空气弹簧的作用，使得第二密封活塞50407在推动夹块50408对动态线缆进行夹持加固固定时，能够减缓缓冲夹块50408对动态线缆的冲击力，使得夹块50408能够对动态线缆夹持固定效果的前提下还可有效防止夹块50408对线缆外壁造成夹损。
50.请参阅图1-10所示，将右部箍环501和左部箍环502套设在动态线缆的外周，并通过卡扣部503将右部箍环501与左部箍环502端部进行固定，将动态线缆放置于海水中后，在海底固定装置6、分布式浮力块5、配重块3以及海底电缆埋设段7的共同作用下，使得动态线缆在海水中得以形成“双驼峰”形状，本发明中的动态电缆采用“双驼峰”结构设计，当漂浮式风机的漂浮平台由于偏移量过大时，能够在满足动态线缆的缆身在远离工况时，有足够缆长储备，不至于拉断缆体，当处于靠近工况情况下，动态线缆受到浮力作用，不至于坍趴到海床上。
51.右部箍环501和左部箍环502箍紧在动态线缆的外周后，在横置筒体50400内部所连接的伸缩弹簧的作用下，夹块50408实现对动态线缆的再次夹持固定，当分布式浮力块5处于海水中时，海水中的压强会对囊体50401造成挤压，使得囊体50401内部的第一气体部50402内挤压至横置筒体50400内部，随后第二气体部50404处的气压增大并推动夹块50408
向着动态线缆运动并更进一步的对右部箍环501和左部箍环502内箍紧的动态线缆进行夹持，使得组成分布式浮力块5的浮力块部件能够牢固固定在动态线缆的外周避免发生脱落情况，使得分布式浮力块5能够稳定的对动态线缆发挥浮力作用，使得动力线缆能够持续保持“双驼峰”形状，满足漂浮式风机的漂浮平台的偏移量的前提下，还能够避免与锚链、海床发生干涉和碰撞。
52.当浸没在海水里的分布式浮力块5表面海生物使得分布式浮力块5的自重变大下沉时，由于浸没至海水中的深度越大分布式浮力块5所受来自海水的压强越大，使得囊体50401被压缩形变的量越大，使得第一密封活塞50405进一步的推动第二密封活塞50407，由于夹块50408紧贴在动态线缆的外周并难以再移动，第三气体部50409被第二密封活塞50407挤压，使得送气管体50412内部气压增大并顶动实心球体50413向着远离送气管体50412开口方向运动，随后第三气体部50409通过导通长管50411导入至囊体50401内部，使得囊体50401体积胀大并再次带动动态线缆上浮，不会将本系统拉低至海床，从而有利于更进一步的维持本发明中动态线缆的“双驼峰”形状。
53.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。