系泊漂浮式风力涡轮机平台的方法
【专利摘要】一种漂浮式风力涡轮机发电场230包含多个锚20/202/204/206/208，其固定在水体的床层中或水体的床层上。多个漂浮式风力涡轮机平台10部署在水体中，所述漂浮式风力涡轮机平台10中的每一个具有一或多个系泊线200/212，所述系泊线在漂浮式风力涡轮机平台10和锚20/202/204/206/208中的一个之间延伸并且附接到漂浮式风力涡轮机平台10和锚20/202/204/206/208中的一个。每个锚20/202/204/206/208被配置成接收两个或更多个系泊线200/212，其中所述系泊线200/212中的每一个是来自所述多个漂浮式风力涡轮机平台10中的不同一个漂浮式风力涡轮机平台。
【专利说明】系泊漂浮式风力涡轮机平台的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002 ]本申请要求2014年2月6日提交的第61 /9 36，596号美国临时申请的权益，该申请的内容以引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0003]本发明总的来说涉及风力涡轮机平台。具体来说，本发明涉及一种组装漂浮式风力涡轮机平台的经过改进的方法以及一种系泊此漂浮式风力涡轮机平台的经过改进的方法。
[0004]用于将风能转换成电力的风力涡轮机是已知的，并且为电力公司提供了一种替代能源。在陆地上，大型风力涡轮机组(通常有数百台风力涡轮机)可以一起放置在一个地理区域中。这些大型风力涡轮机组可能会产生不当的高级别的噪音，并且可能被视为不美观。由于例如山丘、树林和建筑物之类的障碍物的缘故，这些基于陆地的风力涡轮机可能无法获得最佳气流。
[0005]风力涡轮机组也可位于海上，但是靠近海岸在水深允许风力涡轮机固定地附接到海床上的地基的位置。在海上，到风力涡轮机的空气流不大可能因为各种障碍物(即，例如山丘、树林和建筑物)的存在而受到干扰，从而使得平均风速更高，动力更大。将风力涡轮机附接到这些靠近海岸的位置处的海床所需要的地基相对昂贵，并且可能只能在相对浅的深度(例如至多大约25米的深度)实现。
[0006]美国国家可再生能量实验室已经确定，美国海岸线吹来的在30米或更大深度的水上的风，能量容量大约是3，200TWh/yr。这等效于美国总能量用量大约3，500TWh/yr的大约90%。大部分海上风力资源处在离岸37公里与93公里之间，其中水深超过60米。风力涡轮机在这样的深水中的固定地基在经济上不大可能是可行的。这个局限性使得有人开发了风力涡轮机用的漂浮平台。
[0007]已知漂浮式风力涡轮机平台是由钢形成的，并且是基于海上油气产业开发的技术。下面的申请中描述了漂浮式风力涡轮机平台的其它实例:2011年11月4日提交的第PCT/US2011/059335号PCT申请(2012年5月 10 日作为PCT公开案第W02012061710A2号公布)，2013年4月15日提交的第13/863，074号美国专利申请(2013年9月12日作为第2013/0233231 Al号美国专利申请公开案公布)，以及2014年9月24日提交的第PCT/US2014/057236号PCT申请(2012年5月10日作为第W02012061710 A2号PCT公开案公布)，其公开内容以引用的方式并入本文中。然而，仍然需要提供组装和系泊漂浮式风力涡轮机平台的经过改进的方法。
【发明内容】
[0008]本发明涉及一种用于系泊一或多个漂浮式风力涡轮机平台的经过改进的方法。在一个实施例中，一种漂浮式风力涡轮机发电场包含多个锚，其固定在水体的床层中或水体的床层上。多个漂浮式风力涡轮机平台部署在水体中，漂浮式风力涡轮机平台中的每一个具有一或多个系泊线，所述系泊线在漂浮式风力涡轮机平台与锚中的一个之间延伸并且附接到漂浮式风力涡轮机平台和锚中的一个。每个锚经配置以接收两个或更多个系泊线，其中系泊线中的每一个来自多个漂浮式风力涡轮机平台中的一个不同的漂浮式风力涡轮机
-ψ-1 口 O
[0009]当考虑附图阅读以下详细描述时，所属领域的技术人员通过以下详细描述将容易明白本发明的其它优点。
【附图说明】
[0010]图1是根据本发明的改进的漂浮式风力涡轮机平台的正视图。
[0011]图1A是图1中所图示的漂浮式风力涡轮机平台的替代实施例的一部分的放大正视图，其中示出了垂直轴风力涡轮机。
[0012]图2是图1中所图示的改进的漂浮式风力涡轮机平台的透视图。
[0013]图3是图1和图2中所图示的改进的漂浮式风力涡轮机平台的分解透视图。
[0014]图4Α是依据根据本发明的组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第一实施例形成的图1-图3中所图示的底座组件的一部分的透视图。
[0015]图4Β是图4Α中所图不的底座组件的一部分的透视图，该图不出了底梁的侧壁和基石O
[0016]图4C是图4Α和图4Β中所图示的底座组件的一部分的透视图，该图示出了底梁的上壁和基石。
[0017]图5Α是图4C中所图示的底座组件的透视图，其被示出在坞附近漂浮，并且示出了中心和部分形成的外侧台柱。
[0018]图5Β是图5Α中所图示的底座组件的透视图，该图示出了中心和完全形成的外侧台柱。
[0019]图5C是图5Β中所图示的底座组件的透视图，该图示出了安装后的顶梁，并且限定了漂浮式风力涡轮机平台的地基。
[0020]图6Α是图5C中所图示的地基的透视图，该图示出了完全形成的塔。
[0021]图6Β是图6Α中所图示的地基的透视图，该图示出了组装到其上的吊篮。
[0022]图6C是图6Β中所图示的地基的透视图，该图示出了组装到其上的轴毂。
[0023]图6D是完全组装的漂浮式风力涡轮机平台的透视图，包含图6C中所图示的地基和
+Π ο
[0024]图7A是示出根据组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第三实施例的形成于干坞中的底座组件的透视图，并且该图示出了中心和部分形成的外侧台柱。
[0025]图7B是图7A中所图示的底座组件的透视图，该图示出了中心和完全形成的外侧台柱。
[0026]图7C是图7B中所图示的底座组件的透视图，该图示出了安装后的顶部部件，并且限定了漂浮式风力涡轮机平台的地基。
[0027]图8A是组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第三实施例的第一步骤期间示出的干坞的透视图。
[0028]图SB是图8A中所图示的干坞的透视图，该图示出了组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第三实施例的第二步骤。
[0029]图SC是图8A和图SB中所图示的干坞的透视图，该图示出了组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第三实施例的第三步骤期间形成的底座组件。
[0030]图8D是图8C中所图示的底座组件的透视图，该图示出了中心和完全形成的外侧台柱。
[0031]图SE是图8D中所图示的底座组件的透视图，该图示出了安装后的顶部部件，并且限定了漂浮式风力涡轮机平台的地基。
[0032]图9A是组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第五实施例的第一步骤期间示出的底座组件的正视图。
[0033]图9B是组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第五实施例的第二步骤期间的图9A中所图示的底座组件的正视图。
[0034]图9C是组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第五实施例的第三步骤期间的图9A和图9B中所图示的底座组件的正视图。
[0035]图10是根据组装漂浮式风力涡轮机平台的改进的方法的第六实施例的示出为在组装区域中组装的漂浮式风力涡轮机平台的正视图。
[0036]图11是图1-图3中所图示的漂浮式风力涡轮机平台的一部分的正视图，其示出了系泊漂浮式风力涡轮机平台的方法的第一实施例。
[0037]图12A是图1-图3中所图示的用于系泊漂浮式风力涡轮机平台的锚的第一实施例的正视图。
[0038]图12B是图1-图3中所图示的用于系泊漂浮式风力涡轮机平台的锚的第二实施例的正视图。
[0039]图12C是图1-图3中所图示的用于系泊漂浮式风力涡轮机平台的锚的第三实施例的正视图。
[0040]图12D是图1-图3中所图示的用于系泊漂浮式风力涡轮机平台的锚的第四实施例的正视图。
[0041]图13是示出风力涡轮机发电场的第一实施例的水体的平面图。
[0042]图14是示出风力涡轮机发电场的第二实施例的水体的平面图。
【具体实施方式】
[0043]现在将偶然参考本发明的具体实施例描述本发明。然而，本发明可以用不同形式来具体实施，且不应解释为限于本文所陈述的实施例。更准确地说，提供这些实施例是为了使得本公开内容将是透彻并且完整的，并且这些实施例将把本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。
[0044]参看图式，具体来说参看图1，示出了漂浮风力涡轮机支撑系统或平台10的第一实施例，其锚定于水体的床层。在所图示的实施例中，漂浮风力涡轮机支撑平台10被示出为锚定于海床S。应理解的是，床层可以是漂浮风力涡轮机支撑平台10将在其中投入工作的任何水体的床层。所图示的漂浮式风力涡轮机平台10包含地基12，其支撑下文详细描述的塔14。塔14支撑风力涡轮机16。地基是半潜水式的，并且构造且配置成漂浮、半浸没在水体中。因此，当地基12漂浮在水中时，地基12的一部分将在水上。如图所示，地基12的一部分在水线WL以下。本文所使用的水线被定义为水面与漂浮式风力涡轮机平台10会合之处的近似线。系泊线18可以附接到漂浮式风力涡轮机平台10并且进一步附接到锚，例如海床S中的锚20，以限制漂浮式风力涡轮机平台10在水体上的移动。
[0045]如下文将更详细地描述并且在图2中最清楚地示出，所图示的地基12是由三个底梁22形成，这三个底梁22从基石24向外径向延伸并且提供浮力。内部或中心台柱26安装到基石24，三个外侧台柱28安装在底梁22的远端或者靠近底梁22的远端。中心台柱26和外侧台柱28向上并且垂直于底梁22延伸，并且也提供浮力。另外，中心台柱26支撑塔14。径向支撑梁或顶部部件30连接到台柱26的中心和外侧台柱28中的每一个。塔14安装到中心台柱26。如果期望的话，进出通道或步道32可以附接到每个顶部部件30。每个步道32可以通过连接步道32a连接，连接步道32a围绕塔14的底座的全部或一部分安装。
[0046]在本文中所图示的实施例中，风力涡轮机16是水平轴风力涡轮机。替代地，风力涡轮机可以是垂直轴风力涡轮机，例如图1A中的16'处示出的。涡轮机16的大小将基于漂浮式风力涡轮机平台10的锚定位置的风力条件和期望的功率输出而变。举例来说，涡轮机16可具有大约5MW的输出。替代地，涡轮机16可具有从大约IMff到大约1Mff的范围内的输出。
[0047]风力涡轮机16包含可旋转轴毂34。至少一个转子叶片36耦合到轴毂34并且从轴毂34向外延伸。轴毂34可旋转地耦合到发电机(未图示)。发电机可以经由变压器(未图示)和水下电源线21(如图1中所示)耦合到电力网(未图示)。在所图示的实施例中，转子具有三个转子叶片36。在其它实施例中，转子可具有多于或少于三个转子叶片36。吊篮37与轴毂34相对地附接到风力涡轮机16。
[0048]如图3中所展示，基石24包含上壁24a、下壁24c和三个径向向外延伸的支腿38。每个支腿38包含端壁38a和相对侧壁38c，端壁38a限定基本上垂直的连接面，底梁22将附接到所述基本上垂直的连接面。
[0049]在所图示的实施例中，基石24包含三个支腿38。替代地，基石24可以包含四个或更多个支腿，用于四个或更多个底梁22的附接。
[0050]所图示的基石24由预应力钢筋混凝土形成，并且可以包含内部中心腔室(未图示)。每个支腿38还可包含内部支腿空腔(未图示)。可以使用任何期望工艺来制造基石24，例如离心成型混凝土工艺，或者使用常规混凝土形式。替代地，还可使用其它工艺，例如预铸混凝土行业使用的那些工艺。基石24的混凝土可以用例如高抗拉强度钢缆和高抗拉强度钢加强条或REBAR之类的任何常规加强材料加强。替代地，基石24可以由FRP、钢或预应力钢筋混凝土、FRP和钢的组合形成。
[0051 ] 还如图3所示，每个底梁22包含上壁22a、下壁22c、相对侧壁22d、第一端壁22e和半圆柱形的第二端壁22f，第一端壁22e将连接到基石24的支腿38的端壁38a。与基石24—样，所图示的底梁22是由预应力钢筋混凝土形成，如上文所述。替代地，底梁22可以由FRPjHS预应力钢筋混凝土、FRP和钢的组合形成。
[0052]如果期望的话，可以在每个底梁22中形成一或多个第一压载舱(未图示)。并且，可以在每个外侧台柱28中形成一或多个第二压载舱(未图示)。
[0053]再次参看图3，中心台柱26包含圆柱形侧壁56，其具有外表面56a、第一轴向末端56b、第二轴向端壁56c，并且限定中空内部空间(未图示)。类似地，外侧台柱28包含圆柱形侧壁60，其具有外表面60a、第一轴向末端60b、第二轴向端壁60c，并且限定中空内部空间(未图示)。与基石24和底梁22—样，所图示的中心台柱26和外侧台柱28由预应力钢筋混凝土形成，如上文所述。替代地，中心台柱26和外侧台柱28可以由FRP、钢或预应力钢筋混凝土、FRP和钢的组合形成。中心台柱26和外侧台柱28可以形成为多个区段，如下文详细描述。
[0054]所图示的漂浮式风力涡轮机平台10包含三个底梁22和三个外侧台柱28。然而，应理解，经过改进的漂浮式风力涡轮机平台10可以用四个或更多个底梁22和外侧台柱28构造。
[0055]参看图3，顶部部件30被配置为基本上轴向加载的部件，并且在中心台柱26与每个外侧台柱28的上部末端之间基本上水平地延伸。在所图示的实施例中，顶部部件30由外径大约4ft(l.2m)的钢管构成。替代地，顶部部件30可以由FRP、预应力钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土、FRP和钢的组合形成。每个顶部部件30包含每个末端处的安装托架30a。安装托架30a被配置成例如通过螺纹紧固件附接到中心台柱26和每个外侧台柱28上的附接部件30b，例如钢板。
[0056]顶部部件30另外被设计并且配置成基本上不能抵抗塔14的底座的弯曲力矩，并且不带有弯曲负载。相反，顶部部件30接收并施加中心台柱26和外侧台柱28之间的张力和压缩力。
[0057]由大约4ft直径的钢形成的所图示的顶部部件30比由钢筋混凝土形成的类似的梁更轻且更细。在漂浮式风力涡轮机平台10的上部部分使用相对更轻且更细的顶部部件30，即，轴向加载的部件，允许将更多相对重量分布在漂浮式风力涡轮机平台10平台结构的底部，而在这里，的确最需要重量。重量的减少可能相当明显。举例来说，重量大约800 ,000镑的混凝土部件可以更换成重量大约70，000镑的钢梁，因而还提供了材料和构造成本的有利的节省。
[0058]在所图示的实施例中，塔14是管状的，其具有限定中空内部空间14b的外壁14a，并且可具有任何合适的外径和高度。在所图示的实施例中，塔14的外径从其底座处的第一直径逐渐变窄为其上部末端处的第二较小直径。所图示的塔14由纤维加强聚合物(FRP)复合材料形成。其它合适的复合材料的非限制性实例包含玻璃和碳FRP。塔还可由复合层压材料形成。替代地，塔14可以由混凝土或钢形成，其方式与地基12的组件相同，如上文详细地描述。塔14可以由任何数目的区段14c形成。
[0059]有利的是，如上文所述由复合材料形成的塔14将相对于常规钢塔在水线WL上具有减小的质量。因为FRP复合塔14具有减小的质量，所以维持漂浮式风力涡轮机平台10的稳定性所必需的水管WL以下的地基12(包含任何压舱物)的质量也可减小。这样将减少风力发电装置的整体成本。
[0060]现在参看图4A至图6D，图中示出了组装例如漂浮式风力涡轮机平台10之类的漂浮式风力涡轮机平台的方法的第一实施例。如将详细地描述，所述方法的第一实施例包含形成或组装基石24和底梁22以在浅干坞中限定底座组件72，并且在组装后的底座组件72上形成或组装塔14和风力涡轮机16。
[0061]在所述方法的第一步骤中，如图4A至图4C中最清楚地示出的，形成无水坞、围堰或干坞70。在图4A至图4C所展示的实施例中，干坞70是浅干坞。如本文所使用，浅干坞是建构在深度大约10英尺的水体中的干坞。替代地，浅干坞70可以建构在任何期望深度的水体中。浅干坞70将建构在其中的水体深度将随着干坞70浸没之后使完成后的底座组件72漂浮所必需的最小吃水而变。所图示的干坞70具有四个壁，其中的至少一个(图中是壁71)定位并且配置成打开，例如设有通往水体的门(未图示)。
[0062]接着在干坞70内形成基石24的下壁24c和底梁22的下壁22c。下壁24c和22c可以由使用常规模架(未图示)就地浇筑的钢筋混凝土形成。接着可形成基石24的支腿38的侧壁38c和底梁22的侧壁22d，随后是基石24的上壁24a和底梁22的上壁22a;每个上壁的形成方式与下壁24c和22c相同。
[0063]一旦形成和固化，基石24和底梁22就可以被组装并且纵向后张以限定底座组件72。基石24和底梁22可以通过任何期望的后张方法后张，因而在基石24和底梁22之间施加压缩力。举例来说，底座组件72可以至少在每个底梁22的纵向方向上后张。
[0064]替代地，基石24和每个底梁22可以在干坞70外部的制造步骤中由钢筋混凝土形成，并且移动到干坞70。一旦移动到干坞70内，基石24和底梁22就可以如上文所述被组装和后张。应理解，干坞70可以具有任何期望的大小，使得可以同时形成两个或更多个底座组件72。
[0065]一旦基石24和底梁22经过组装和后张，干坞70就可以浸没并且底座组件72漂浮到具有码头或坞74和深度大约30英尺的水的组装区域。替代地，组装区域和坞74可以位于任何期望深度的水中。组装区域和坞74所在的水的深度将随着使完成后的漂浮式风力涡轮机平台1漂浮所必需的最小吃水而变。
[0066]在底座组件72在邻近于坞74的组装区域中漂浮的情况下(如图5A到图5C中最清楚地示出的)，可以形成中心台柱26和外侧台柱28。中心台柱26和外侧台柱28可以通过任何常规的钢筋混凝土形成方法形成，例如通过滑动成形(slip forming)或者通过跳跃成形(jump forming)。一旦形成，中心台柱26和外侧台柱28接着可如上文所述后张。
[0067]替代地，中心台柱26和外侧台柱28可以在干坞70外部的制造步骤中分别在区段27和29中由钢筋混凝土形成，如图5A中所示，并且移动到干坞70。一旦移动到干坞70内，就可以例如用起重机(未图示)组装中心台柱26和外侧台柱28的区段29并且如上文所述进行后张。举例来说，中心台柱26和外侧台柱28可以沿着其纵向轴线后张到底梁22的远端上。如果期望的话，可以先在中心台柱26的区段27之间和每个外侧台柱的区段29之间涂覆粘合剂，然后将中心台柱26和外侧台柱28—起后张。
[0068]此外，如图5C中所示，在中心台柱26和外侧台柱28完成和后张之后，可以如上文所述在中心台柱26和每个外侧台柱28的上部末端之间附接顶部部件30，由此限定地基12。
[0069]现在参考图6A至图6D，可以形成塔14并且在塔14上安装安装风力涡轮机16。塔14可以如上文所述由任何期望材料从区段14c形成，并且在坞74之处移动到地基12。一旦在坞74处移动到地基12，就可以例如用起重机(未图示)组装塔14的区段14c。如果期望的话，可以如上文所述后张塔14。
[0070]一旦塔14组装好，就可以组装吊篮37 (如图6B中所示)、轴毂34 (如图6C中所示)和转子叶片36(如图6D中所示)并且例如使用起重机(未图示)将其安装到塔14上。
[0071]完成后的漂浮式风力涡轮机平台10(8卩，组装了塔14和风力涡轮机16的地基12)接着可被拖拽到期望位置，以便拖拽到临时固持区，或者拖拽到风力涡轮机平台10将投入工作的风力涡轮机发电场。在临时固持区中，风力涡轮机平台10可以通过任何常规的系泊方法临时系泊。在风力涡轮机平台10将投入工作的风力涡轮机发电场中，可以通过如下描述的任何系泊方法系泊风力涡轮机平台10。
[0072]在拖拽的同时，或者在到达其临时位置或永久位置后，可以将压载水栗吸到压载舱(例如图4B中所示的压载舱23)中，所述压载舱可以形成于基石24和每个底梁22中的一或多个中。可以在地基12中加入压载水或其它形式的压载物，以将漂浮式风力涡轮机平台10移动到期望的工作吃水。
[0073]组装漂浮式风力涡轮机平台1的方法的第二实施例(未图示)与所述方法的第一实施例基本上相同，并且包含在干坞70中形成和/或组装基石24和底梁22。在组装漂浮式风力涡轮机平台10的方法的第二实施例中，干坞70是深干坞。如本文所使用，深干坞是建构在深度大约30英尺或比使完成后的漂浮式风力涡轮机平台10漂浮所必需的最小吃水更深的任何深度的水中的干坞。根据所述方法的第二实施例的组装漂浮式风力涡轮机平台1的方法的其余的步骤与在所述方法的第一实施例中描述和图示的相同。
[0074]图4A至图4C、图7A至图7C和图6A至图6D中示出了组装漂浮式风力涡轮机平台10的方法的第三实施例。如将详细地描述的，所述方法的第三实施例包含如上所述在深干坞70中形成或组装整个地基12，并且进一步在深干坞70中在组装后的地基12上形成或组装塔14和风力涡轮机16。
[0075]所述方法的第三实施例的第一步骤与图4A至图4C中所图示的并且上文所描述的相同。
[0076]一旦基石24和底梁22经过组装和后张，干坞70不被浸没。相反，在干坞70内形成中心台柱26和外侧台柱28，如图7A至图7C中所示。如上文详细地描述的，中心台柱26和外侧台柱28可以通过任何常规钢筋混凝土形成方法形成，例如通过滑动形成或通过跳跃形成。一旦形成，中心台柱26和外侧台柱28接着可如上文所述被后张。
[0077]替代地，中心台柱26和外侧台柱28可以在干坞70外部的制造步骤中分别在区段27和29中由钢筋混凝土形成，如图7A中所示，并且移动到干坞70。一旦移动到干坞70内，就可以例如用起重机(未图示)组装中心台柱26和外侧台柱28的区段29并且如上文所述进行后张。
[0078]此外，如图7C中所示，在中心台柱26和外侧台柱28的完成和后张之后，可以在中心台柱26和每个外侧台柱28的上部末端之间附接顶部部件30，如上文所述。
[0079]如图6A至图6D中所示并且如上所述，但是是在干坞70内，可以形成塔14并且在塔14上安装风力涡轮机16。一旦塔14组装好，就可以组装吊篮37(如图6B中所示)、轴毂34(如图6C中所示)和转子叶片36(如图6D中所示)，并且例如用起重机(未图示)将其安装到塔14上。
[0080]干坞70接着可浸没，并且完成后的漂浮式风力涡轮机平台10接着被漂浮并且拖拽到期望位置，如上文所述。
[0081]图8A至图SE中示出了组装漂浮式风力涡轮机平台10的方法的第四实施例。如将详细地描述的，所述方法的第四实施例包含形成或预铸基石24、底梁22、中心台柱26和外侧台柱28的模块或区段，接着在深干坞70中对其进行组装。随后，在深干坞70中通过任何上文所描述的方法在组装后的地基12上形成或组装塔14和风力涡轮机16。
[0082]在所述方法的第四实施例的第一步骤中，如图8A至图SE中最清楚地示出的，形成深干坞70。
[0083]接着将限定基石24的支腿的区段124移动到干坞70内部，如图8A和图8B中最清楚地示出的。接着将限定底梁22的部分的区段122移动到干坞70内部，如图8C中最清楚地示出的。一旦基石24的区段124和底梁22的区段122安置于干坞70内，就可以沿着每个底梁22的纵向轴线后张基石24和每个底梁22以限定底座组件72，如上文所述。如果期望的话，可以先在底梁22的区段122之间和基石24的区段124之间涂覆粘合剂，然后将底梁22和基石24—起后张。
[0084]虽然基石图示为在底梁22之前组装，但是应理解，底座组件72可以用任何期望的顺序组装，包含在组装基石24之前组装底梁22。并且，基石24和底梁22可以分别形成于任何期望数目的区段124和122中，例如四个区段、三个区段、两个区段、或甚至一个区段。基石24和底梁22还可形成于四个以上区段中。
[0085]接着将分别限定中心台柱26和外侧台柱28的部分的区段126和128移动到干坞70内部，并且组装到底梁22上，如图8D中最清楚地示出的。一旦区段126和128安置到底梁22上，区段126和128就可以纵向后张，如上文所述。接着将顶部部件30连接到中心台柱26和外侧台柱28中的每一个以限定地基12，如上文所述并且如图8E中所示。中心台柱26和外侧台柱28可以用任何期望的顺序组装。并且，中心台柱26和外侧台柱28可以分别形成于任何期望数目的区段126和128中，例如四个区段、三个区段、两个区段、或甚至一个区段。中心台柱26和外侧台柱28还可形成于四个以上区段中。
[0086]一旦地基12完成，就可以组装塔区段14c，并且在塔14上安装风力涡轮机16(8卩，吊篮37、轴毂34和转子叶片36)，以限定漂浮式风力涡轮机平台10，如图6A至图6D中所示并且如上所述，但是是在干坞70内安装。应理解，区段122、124、126、128、顶部部件30、塔区段14c、吊篮37、轴毂34和转子叶片36中的每一个可以通过任何期望装置例如用起重机(未图示)移动到干坞70内和在干坞70内安装。
[0087]干坞70接着可浸没，并且完成后的漂浮式风力涡轮机平台10接着被漂浮并且拖拽到期望位置，如上文所述。
[0088]图9A至图9C中示出了组装漂浮式风力涡轮机平台10的方法的第五实施例。如图所示，底座组件72中的一或多个可以在靠近水体的组装区域80中形成。在图示的实施例中，组装区域80包含延伸到水体中的斜坡R。在这个实施例中，干坞并不是必需的。举例来说，底座组件72可以由预铸区段(例如上述区段122和124)组装而成。一旦基石24的区段124和底梁22的区段122组装好，这些区段就可以被纵向后张以限定底座组件72，如上文所述。替代地，基石24和底梁22可以就地浇筑。
[0089]一旦底座组件72组装好，它就可以顺着斜坡R往下滑动到水中，底座组件72可以在水中漂浮到坞74，如图5A-图5C和图6A-图6D中所示。在坞74处，可以形成中心台柱26和外侧台柱28。底座组件72可以使用任何常规方法和结构顺着斜坡R往下滑动，例如使用造船业使用的那些方法和结构。中心台柱26和外侧台柱28可以通过任何常规钢筋混凝土形成方法形成，例如通过滑动形成或通过跳跃形成。替代地，中心台柱26和外侧台柱28可以由预铸区段126和128组装，如上文所述。接着可在中心台柱26和每个外侧台柱28的上部末端之间附接顶部部件30。如图6A至图6D中所示，可以形成塔14，并且可以在塔14上安装风力涡轮机16。塔14可以由任何期望材料由区段14c形成，如上文所述。塔14的区段14c和风力涡轮机16的组件可以如上文所述组装。
[0090]图10中示出了组装漂浮式风力涡轮机平台10的方法的第六实施例。如图所示，整个漂浮式风力涡轮机平台10可以在靠近水体的组装区域80中形成。应理解，组装区域80可以足够大，从而使得可以同时在其中形成一个以上漂浮式风力涡轮机平台10。漂浮式风力涡轮机平台10可以通过任何本文中所描述的方法或其组合形成。
[0091]—旦漂浮式风力涡轮机平台10组装好，它就可以顺着斜坡R往下滑动到水中，漂浮式风力涡轮机平台10可以在水中被漂浮和拖拽到期望位置，例如拖拽到临时固持区，或者拖拽到风力涡轮机平台10将投入工作的风力涡轮机发电场。与上述底座组件72—样，组装后的漂浮式风力涡轮机平台10可以使用任何常规方法和结构顺着斜坡R往下滑动，例如使用造船业使用的那些方法和结构。
[0092]如图1中所示，系泊线18可以附接到漂浮式风力涡轮机平台10并且进一步附接到锚，例如海床S中的锚20，以限制漂浮式风力涡轮机平台10在水体上的移动。漂浮式风力涡轮机平台10可以通过三个或更多个系泊线附接到海床S，系泊线附接到水线WL下面的外侧台柱28中的每一个。
[0093]现在参考图11-图12D，图中示出了系泊漂浮式风力涡轮机平台10的方法的各种实施例。在如图11中所示的系泊方法的第一实施例中，系泊线200由例如尼龙或聚酯绳索之类的合成绳索形成。替代地，系泊线200的至少一部分由合成绳索形成。另外，系泊线200可以由其它材料形成，例如聚丙烯、聚乙烯(包含超高分子量聚乙烯)和芳纶材料。图11中所图示的系泊线200是绷紧系泊线，其中系泊线200连接到海床S并且连接到漂浮式风力涡轮机平台10，接着被预拉或牵拉到绷紧为止，且随后被固定以保持绷紧。系泊线200可以通过任何期望装置例如绞车预拉。
[0094]再次参看图11，漂浮式风力涡轮机平台10示出为通过绷紧合成系泊线200系泊在深度D为大约400m(1312ft)的水中。系泊线200在大约260-290m(850-950ft)之间的一段距离H附接到锚20，这段距离是从延伸过漂浮式风力涡轮机平台10的中心的垂直线CL水平地测量到的。
[0095]系泊线的材料和长度以及锚距漂浮式风力涡轮机平台10的中心线CL的水平距离可以通过水的深度、预期负载、波浪条件、海床轮廓和其它环境因素确定。
[0096]举例来说，在深度D为大约150m(492ft)的水中，系泊线200可以在距垂直线CL大约167-198m(550-650ft)之间的水平距离H附接到锚20。在深度D大约105m(344ft)的水中，系泊线200可以在距垂直线CL大约213-243m(700-800ft)之间的水平距离H附接到锚20。在深度D大约60m(196ft)的水中，系泊线200可以在距垂直线CL大约198-228m(650-750ft)之间的水平距离H附接到锚20。并且在深度D大约30m(98ft)的水中，系泊线200可以在距垂直线CL大约137-167m(450-550ft)之间的水平距离H附接到锚20。
[0097]优选地，绷紧合成系泊线200可布置成使得水平距离H与水的深度D的比率在大约1:1到大约15:1的范围内。
[0098]在系泊方法的第二实施例中，链状系泊线(未图示)可以由例如钢链之类的链条形成，所述链条连接到海床S并且连接到漂浮式风力涡轮机平台10。
[0099]在系泊方法的第三实施例中，系泊线(未图示)可以由连接到钢丝绳的一或多个片段的一或多个链条片段形成，并且附接到海床S并附接到漂浮式风力涡轮机平台10。
[0100]在系泊方法的第四实施例中，系泊线(未图示)可以由连接到上述合成绳索的一或多个片段的一或多个链条片段形成，并且附接到海床S并附接到漂浮式风力涡轮机平台10。
[0101]在系泊方法的第五实施例中，系泊线(未图示)可以由连接到上述合成绳索的一或多个片段并且连接到钢丝绳的一或多个片段的一或多个链条片段形成，并且附接到海床S并附接到漂浮式风力涡轮机平台10。链条、合成绳索和钢丝绳的片段可以通过任何常规附接装置以任何期望顺序附接。
[0102]在系泊方法的第六实施例中，系泊线(未图示)可以由安置于两个链条区段之间的上述合成绳索的一个片段形成。
[0103]在系泊方法的第七实施例中，系泊线(未图示)可以由安置于两个链条区段之间的上述合成绳索的一个片段形成，并且提升浮力装置(未图示)安置成靠近合成绳索的下部末端。
[0104]可以使用任何类型的锚20将系泊线附接到海床S，例如图12A-图12D中所示的四种类型的锚中的任一种。举例来说，图12A中示出了自钻锚202。这种类型的锚通常用于锚定绷紧系泊线200，并且通常用于岩石材料(示意性地表示为卵形201)中，或者用于岩石下伏在颗粒或粘结材料(例如粘土颗粒、粉砂、砂石、有机材料和水的混合物)中的位置。一旦自钻锚202钻到海床S中，就在自钻锚202周围安置灌浆G。可使用任何合适的常规灌浆G。在图示的实施例中，系泊线200通过连接部件(未图示)附接到自钻锚202的暴露的远端(当查看图12A时是上部末端)。
[0105]图12B中示出了第一驱动锚204。这种类型的锚通常也用于锚定绷紧系泊线200，但是通常用于海床S由颗粒或粘结材料组成的位置。在图示的实施例中，系泊线200通过连接部件(未图示)附接到驱动锚204的暴露的远端(当查看图12B时是上部末端)。
[0106]图12C中示出了第二驱动锚206。这种类型的锚通常用于锚定链状系泊线212，并且通常用于海床S由颗粒或粘结材料组成的位置。系泊线连接部件210位于驱动锚206处，在它的远端中间。如图12C中所示，系泊线连接部件210另外安置于地下，在海床S的表面下面。
[0107]图12D中示出了重力销(gravity base anchor)208。这种类型的销通常也用于销定链状系泊线212。重力锚208可以部署在所有土壤类型上，并且尤其非常适合用于海床S由颗粒或粘结材料组成的位置。在图示的实施例中，系泊线200附接到重力锚208的下部部分，尽可能接近海床S。
[0108]在风力涡轮机发电场220的第一实施例中，如图13中所示，多个漂浮式风力涡轮机平台10可以系泊成非常接近于彼此。每个系泊线200可以附接到分立的锚20。在示出的实施例中，每个系泊线200与邻近漂浮式风力涡轮机平台10的系泊线200共线对准。替代地，邻近漂浮式风力涡轮机平台10可以安置成隔开任何合适的距离。邻近漂浮式风力涡轮机平台10可间隔开的距离可以通过塔14和风力涡轮机16的大小和水的深度、预期负载、波浪条件、海床轮廓和其它环境因素确定。
[0109]在风力涡轮机发电场230的第二实施例中，如图14中所展示，多个漂浮式风力涡轮机平台10可以系泊成六边形配置，其中来自两个或三个不同漂浮式风力涡轮机平台10的系泊线200的远端可以在相同位置附接到海床(图14中未示出)。虽然所述两个或三个系泊线200在一个位置附接到海床，但是这些系泊线可以附接到一个公用的锚20，或者可以附接到两个或三个分开的但是处于相同位置的锚20。替代地，多个漂浮式风力涡轮机平台10可以用其它多边形形状的配置系泊，其中来自两个或更多个不同漂浮式风力涡轮机平台10的系泊线200的远端可以在相同位置附接到海床。这样的其它多边形形状可以通过多个漂浮式风力涡轮机平台10的系泊环境来确定，所述系泊环境例如是水的深度、预期负载、波浪条件、海床轮廓和其它环境因素。
[0110]图13和图14中所图示的漂浮式风力涡轮机平台10示出为用一或多个漂浮式风力涡轮机平台10系泊以限定风力涡轮机发电场的各种实施例。然而，应理解，通过本文中所揭示的方法之一，可以单独地并且在水体中的任何期望位置系泊单个漂浮式风力涡轮机平台10。
[0111]已经在本发明的优选实施例中描述了本发明的原理和操作模式。然而，应注意，本文中所描述的本发明可以用具体图示和描述之外的方式实践，并且不脱离其范围。
【主权项】
1.一种漂浮式风力涡轮机发电场230，其包括: 多个锚20/202/204/206/208，其固定在水体的床层中或水体的床层上； 多个漂浮式风力涡轮机平台10，其部署在所述水体中，每个漂浮式风力涡轮机平台10具有一或多个系泊线200/212，所述系泊线在所述漂浮式风力涡轮机平台10和所述锚20/202/204/206/208中的一个之间延伸并且附接到所述漂浮式风力涡轮机平台10和所述锚20/202/204/206/208 中的一个； 其中每个锚20/202/204/206/208被配置成接收两个或更多个系泊线200/212，每个系泊线200/212来自所述多个漂浮式风力涡轮机平台10中的不同一个漂浮式风力涡轮机平台。2.根据权利要求1所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中纵向延伸通过一个漂浮式风力涡轮机平台的底梁的线与纵向延伸通过所述漂浮式风力涡轮机平台中的邻近漂浮式风力涡轮机平台的底梁的线相交以限定多边形图案。3.根据权利要求2所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述多边形图案是六边形。4.根据权利要求1所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线的至少一部分由合成绳索形成。5.根据权利要求4所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线由连接到所述合成绳索的至少一个片段的链条的至少一个片段形成。6.根据权利要求4所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线由连接到所述合成绳索的至少一个片段并且连接到钢丝绳的至少一个片段的链条的至少一个片段形成。7.根据权利要求4所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述合成绳索是聚酯绳索。8.根据权利要求4所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述合成绳索是尼龙、聚丙烯、聚乙烯和芳纶绳索中的一种。9.根据权利要求4所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线中的每一个是绷紧系泊线。10.一种漂浮式风力涡轮机发电场220，其包括: 多个锚20/202/204/206/208，其固定在水体的床层中或水体的床层上； 多个漂浮式风力涡轮机平台10，其部署在所述水体中，每个漂浮式风力涡轮机平台10具有一或多个系泊线200，所述系泊线在所述漂浮式风力涡轮机平台10和所述锚20/202/204/206/208中的一个之间延伸并且附接到所述漂浮式风力涡轮机平台10和所述锚20/202/204/206/208 中的一个； 其中每个所述系泊线200是由合成绳索形成的绷紧系泊线。11.根据权利要求10所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述合成绳索是聚酯绳索。12.根据权利要求10所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述合成绳索是尼龙、聚丙烯、聚乙烯和芳纶绳索中的一种。13.根据权利要求10所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线由连接到所述合成绳索的至少一个片段的链条的至少一个片段形成。14.根据权利要求10所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线由连接到所述合成绳索的至少一个片段并且连接到钢丝绳的至少一个片段的链条的至少一个片段形成。15.一种漂浮式风力涡轮机平台10，其包括: 地基12，其配置成用于漂浮在水体中； 塔14，其安装到所述地基12; 风力涡轮机16，其安装到所述塔14;以及 至少一个系泊线200，其在所述地基12和附接到所述漂浮式风力涡轮机平台10在其中漂浮的所述水体的所述床层的锚20/202/204/206/208之间延伸，并且附接到所述地基12和所述锚 20/202/204/206/208 ； 其中所述系泊线200是由合成绳索形成的绷紧系泊线。16.根据权利要求15所述的漂浮式风力涡轮机平台，其中所述至少一个系泊线布置成使得从延伸过所述漂浮式风力涡轮机平台的中心的垂直线水平地测量到的距离(H)与所述漂浮式风力涡轮机平台系泊在其中的水的深度(D)的比率(H:D)在从大约1:1到大约15:1的范围内。17.根据权利要求15所述的漂浮式风力涡轮机平台，其中所述合成绳索是聚酯、尼龙、聚丙烯、聚乙烯和芳纶绳索中的一种。18.根据权利要求15所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线由连接到所述合成绳索的至少一个片段的链条的至少一个片段形成。19.根据权利要求15所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线由连接到所述合成绳索的至少一个片段并且连接到钢丝绳的至少一个片段的链条的至少一个片段形成。20.根据权利要求15所述的漂浮式风力涡轮机发电场，其中所述系泊线由连接到所述合成绳索的至少一个片段的钢丝绳的至少一个片段形成。21.根据权利要求15所述的漂浮式风力涡轮机平台，其中所述系泊线由连接在链条的两个片段之间的所述合成绳索的一个片段形成。22.根据权利要求21所述的漂浮式风力涡轮机平台，其中所述系泊线进一步包含提升浮力装置，其安置成靠近所述合成绳索片段的下部末端。
【文档编号】F03D13/10GK106061834SQ201580007382
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】H·J·达格尔, A·M·维塞尔, J·E·霍尔基亚德
【申请人】缅因大学系统委员会