一种碟形海上浮式风机平台

本发明属于浮式风机平台，具体为一种碟形海上浮式风机平台。

背景技术：

1、近年来，随着人们对可再生型清洁能源的日益重视，风力机发电技术取得了巨大的进步。由于海上风资源具有风速更高、湍流强度更小以及主导方向更加稳定等特点，因此风力机已经呈现逐渐从陆上转移至海上的趋势。同时考虑到深远海区域具有更加丰富的风资源，漂浮式风机基础比固定式风机基础在经济性和安全性上更具有优势，因此大型浮式风机必将成为未来海上风力发电的方向。

2、同时，漂浮式风机平台没有稳定的浮式基础，在复杂的海洋环境下会产生六自由度运动，对于摇摆角度大于10°，将会破坏周围流场的稳定性，影响风机发电效率，并且频繁的运动相应也会对系泊系统带来负担，锚链容易疲劳断裂，影响工作寿命，现有的减揺板实际效果只能减少垂荡纵荡，对纵摇几乎没有影响。

技术实现思路

1、发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种能够减少平台六自由度运动、提高耐波性能、达到减摇效果的碟形海上浮式风机平台。

2、技术方案：本发明所述的一种碟形海上浮式风机平台，包括风机，风机与碟形平台相连；碟形平台包括上平台、中空浮体仓、压载水边舱，中空浮体仓通过上平台与风机相连，中间浮体仓的周向外侧设置压载水边舱，压载水边舱的形状为向海底方向弯曲的碟形，压载水边舱内存贮压载水并与外界连通交换；压载水边舱上设置外减摇机构，中空浮体仓、压载水边舱的连接处下方设置若干转动惯量阻尼器，转动惯量阻尼器通过系泊机构与海底相连。设置压载水边舱可以降低整体结构的重心，提高风机平台的稳定性。

3、进一步地，外减摇机构包括减摇围板和环形带板，减摇围板内设置若干环形带板，减摇围板和环形带板上均设置若干通孔。通孔可以实现与外部海水联通，通过海水在内部的运动增加了平台横向阻尼，起到减摇作用。环形带板的半径沿着靠近风机的方向逐渐增大。通孔为圆形、椭圆形或方形，排列的密度均可以随着海洋平台的具体海况发生改变。环形带板主要有两个作用，一是支撑减摇围板，二是减少减摇围板内部海水的上下振荡，而是使其在横向运动，进一步的加强横向阻尼。

4、进一步地，风机包括风机塔柱和风机叶片，风机塔柱的一端与风机叶片转动连接，另一端与上平台相连。上平台的内径与风机塔柱的底部半径相同。

5、进一步地，系泊机构包括系泊固定块、系泊缆、系泊锚，系泊固定块与中空浮体仓、压载水边舱固定连接，系泊固定块通过系泊缆与系泊锚相连，系泊锚固定在海底。采用碟形平台后，相比与传统四柱式固定的三个系泊缆，可以增加系泊缆，增加系泊力，本发明就采用间隔90°的四根系泊缆，可以依据具体海况增减。四个转动惯量阻尼器共同作用，抑制浮式风机平台的纵摇运动。

6、进一步地，转动惯量阻尼器沿着中空浮体仓的周向间隔均匀分布。转动惯量阻尼器包括上质量块、下质量块、转动装置和壳体，上质量块通过转动装置与下质量块相连，且均设置在壳体内。转动装置包括转轴、转动管、转板，转轴通过转动管带动转板转动。转动惯量阻尼器本质上是一个大的、重的旋转盘，依靠中间的转动转置连接上下质量块。当浮式风机系统纵摇运动时，转动惯量阻尼器会自然地向与浮式风机运动相反的方向运动，对浮式风机系统产生与纵摇相反的作用力。

7、工作原理：本平台采用碟形平台相比四立柱平台垂向方向的投影面积要大，此时平台进行垂荡运动时，碟形平台相比四立柱平台产生更多的垂向阻尼，起到垂荡运动的抑制；对于外减摇机构，当平台周围海水进入后，产生局部液仓晃荡的情况，通过晃荡耗散掉海水的垂向以及纵向力，使得平台增加垂向以及纵向阻尼，起到减摇的效果；对于转动惯量阻尼器，为被动减摇装置当浮式风机系统纵摇运动时，转动惯量阻尼器会自然地向相反的方向运动，对浮式风机系统产生与纵摇相反的作用力，可以有效抑制浮式风机的纵摇运动。有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

8、1、能够减少平台六自由度运动，提高耐波性能，达到减摇效果，有效减少垂荡纵荡纵摇，不会影响风机发电效率，锚链不容易疲劳断裂；

9、2、在碟形外围可以设置有位置更低压载水边舱，可以有效降低平台的重心，也可以挡住一部分的波浪，保护系泊固定装置，减少锚固装置疲劳，降低维护成本，缩短维护周期，提高使用寿命；可以增大减摇围板的面积，进一步提高减摇效果；采用碟形平台后，相比于传统四柱式固定的三个系泊缆，可以增加系泊缆，增加系泊力；

10、3、采用整体的浮式基础结构，与传统三立柱式的风机平台相比，减少了连接管连接的过程，保障了平台内部的结构强度，减少了组装过程，对于平台可以采用船坞整体建造，可以采用拖船整体拖曳；

11、4、外减摇系统的独特设计，对于在风浪流作用下的浮式风机平台，增加了其横向阻尼，起到减少平台横向运动响应的作用，起到平台减摇的作用，减摇围板处于压载水边舱上方，可以实现风机平台360°的通过环形带板和减摇围板减少平台横向阻尼；

12、5、当浮式风机系统纵摇运动时，转动惯量阻尼器会自然地向相反的方向运动，对浮式风机系统产生与纵摇相反的作用力，可以有效抑制浮式风机的纵摇运动；相比于传统浮式风机，本发明的减摇效果显著，可以减少95％的平台纵摇，对于一般在10°的平台纵摇可以减小为0～1°；

13、6、中空浮体仓内部形成有若干的箱型舱室，各舱室相互连通，存贮大部分压载水，可以有效调节整个浮式风机平台的重心。

技术特征：

1.一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：包括风机(1)，所述风机(1)与碟形平台(2)相连；所述碟形平台(2)包括上平台(21)、中空浮体仓(22)、压载水边舱(23)，所述中空浮体仓(22)通过上平台(21)与风机(1)相连，所述中间浮体仓(22)的周向外侧设置压载水边舱(23)，所述压载水边舱(23)的形状为向海底(5)方向弯曲的碟形，所述压载水边舱(23)内存贮压载水并与外界连通交换；所述压载水边舱(23)上设置外减摇机构(3)，所述中空浮体仓(22)、压载水边舱(23)的连接处下方设置若干转动惯量阻尼器(6)，所述转动惯量阻尼器(6)通过系泊机构(4)与海底(5)相连。

2.根据权利要求1所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述外减摇机构(3)包括减摇围板(31)和环形带板(32)，所述减摇围板(31)内设置若干环形带板(32)，所述减摇围板(31)和环形带板(32)上均设置若干通孔(33)。

3.根据权利要求2所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述环形带板(32)的半径沿着靠近风机(1)的方向逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述通孔(33)为圆形、椭圆形或方形。

5.根据权利要求1所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述风机(1)包括风机塔柱(11)和风机叶片(12)，所述风机塔柱(11)的一端与风机叶片(12)转动连接，另一端与上平台(21)相连。

6.根据权利要求5所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述上平台(21)的内径与风机塔柱(11)的底部半径相同。

7.根据权利要求1所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述系泊机构(4)包括系泊固定块(41)、系泊缆(42)、系泊锚(43)，所述系泊固定块(41)与中空浮体仓(22)、压载水边舱(23)固定连接，所述系泊固定块(41)通过系泊缆(42)与系泊锚(43)相连，所述系泊锚(43)固定在海底(5)。

8.根据权利要求1所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述转动惯量阻尼器(6)沿着中空浮体仓(22)的周向间隔均匀分布。

9.根据权利要求1所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述转动惯量阻尼器(6)包括上质量块(61)、下质量块(62)、转动装置(63)和壳体(64)，所述上质量块(61)通过转动装置(63)与下质量块(62)相连，且均设置在壳体(64)内。

10.根据权利要求9所述的一种碟形海上浮式风机平台，其特征在于：所述转动装置(63)包括转轴(631)、转动管(632)、转板(633)，所述转轴(631)通过转动管(632)带动转板(633)转动。

技术总结
本发明公开了一种碟形海上浮式风机平台，包括风机，风机与碟形平台相连；碟形平台包括上平台、中空浮体仓、压载水边舱，中空浮体仓通过上平台与风机相连，中间浮体仓的周向外侧设置压载水边舱，压载水边舱的形状为向海底方向弯曲的碟形，压载水边舱内存贮压载水并与外界连通交换；压载水边舱上设置外减摇机构，中空浮体仓、压载水边舱的连接处下方设置若干转动惯量阻尼器，转动惯量阻尼器通过系泊机构与海底相连。本发明够减少平台六自由度运动，提高耐波性能，达到减摇效果，有效减少垂荡纵荡，不会影响风机发电效率，锚链不容易疲劳断裂；在碟形外围设有位置更低压载水边舱，可以有效降低平台的重心，挡住波浪，保护系泊固定装置，提高使用寿命。

技术研发人员：倪瑞东,陈淑玲,汪伟,卓悦悦,叶海滨
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8