浮式海上风力发电设备的制作方法

本发明涉及浮式海上风力发电设备，更详细地，涉及如下的浮式海上风力发电设备，即，通过制造能够克服波浪漂流力(wavedriftforce)和海流力(currentforce)的结构的浮体来可在海上稳定地绑扎浮体。

背景技术：

通常，随着全球变暖导致的环境制约和化石燃料的供需不稳定等问题的出现，风力发电作为新的再生能源生产系统正在受到关注。

这些风力发电设备主要设置于陆地上，但在海上的设施开始逐渐增加，其具有如下优点，即，为了风力发电而利用的风的质量一般要好于陆地，并且也可容易应对机翼噪声问题。

尤其，为了确保经济性，需要确保大规模园区，但由于难以在陆地上提供如此大规模的园区，因而沿岸或近海海域正在成为大型海上风力园区。

另一方面，用于在海上设置风力发电设备的结构可以分为固定式和浮式，首先，固定式结构为像陆地一样使结构物直接固定于海底面来通过结构变形来应对环境负荷的形式，而浮式则为通过浮在水面来承受自重、浮力、环境负荷及系泊力，并通过结构物的六自由度运动方式来克服环境负荷的方式。

到目前为止，海上风力发电设备主要以固定式的方式设置于浅水区，但固定式结构存在如下问题，即，由于结构物固定在海底面，因此提供有利的捕捞条件，但当水深加深时，结构物的规模变大，因而很难避免疲劳破坏的风险，并且，随着设备的大型化趋势，结构物的制造、设置所需的费用也会增加到天文数字。

另一方面，由于风离陆地越远则越强且恒定，因此可提高发电效率，即使在远离海岸的水深深处，也需要开发风力发电，因此，对利用水深加深也不会受结构物大小限制的浮式结构的海上风力发电设备正在进行大量研究。

技术实现要素：

要解决的技术问题

本发明的目的在于，提供如下的浮式海上风力发电设备，即，通过使浮体的水表面面积最小化来使施加于浮体的波浪漂流力达到最小化的同时通过将浮体的形态设计为流线形或椭圆形来使施加于浮体的海流力最小化，从而可在海上稳定地绑扎浮体。

技术方案

根据本发明的浮式海上风力发电设备，其特征在于，包括：上部结构物，用于装载风力发电部；下部结构物，由浮力体形成，用于支撑上述上部结构物；系泊缆绳，用于使上述下部结构物与海底面相连接，以系泊上述下部结构物；以及柱结构物，分别沿着上述上部结构物和上述下部结构物的外侧边缘设置并相连接，连接形态呈倾斜形态。

这种上述柱结构物包括：第一柱部件，沿着上述上部结构物的外侧边缘具有长度并设置有多个；以及第二柱部件，沿着上述下部结构物的外侧边缘设置，以沿着上述上部结构向上倾斜的方式延伸以与上述第一柱部件的一端部相连接。

其中，上述柱结构物以倾斜的方式形成，使得上述第一柱部件和上述第二柱部件的连接形态呈椭圆形或流线形。

有益效果

本发明具有如下效果：通过使浮体的水表面面积最小化来使施加于浮体的波浪漂流力达到最小化的同时通过将浮体的形态设计呈流线形或椭圆形来最小化施加于浮体的海流力，从而可在海上稳定地绑扎浮体。

并且，本发明具有如下效果：形成浮体的侧面的柱的设置形态呈从下部朝向上部向上倾斜的形态而不是垂直形态，从而可根据柱的倾斜来增加浮体的复原浮力，由此还可使相对浮力的作用力增大。

附图说明

图1为简要示出本发明实施例的浮式海上风力发电设备的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明。

本发明的优点和特征以及实现这些的方法将参考附图及详细说明的多个实施例会变得更加明确。

但是，本发明可通过互不相同的多种方式来实现，而并不局限于以下所公开的实施例，本发明的实施例只是为了使本发明的公开完整并向本发明所属技术领域的普通技术人员充分完整地说明本发明的范围而提供，本发明仅通过发明要求保护范围来定义。

并且，在说明本发明的过程中，当判断为相关的公知技术等有可能混淆本发明的主旨时，将省略对其的详细说明。

图1为简要示出本发明实施例的浮式海上风力发电设备的图。

如图1所示，本实施例的浮式海上风力发电设备包括上部结构物100、下部结构物200、系泊缆绳300以及柱结构物500。

首先，上部结构物100用于装载风力发电部。

即，上部结构物100具有规定的尺寸并暴露于海中，虽然未在附图中示出装载于上部结构物100的风力发电部，但通常可包括转子，以及可旋转地支撑转子的机舱(nacelle)，并且，还可以包括发电装置、蓄电装置或输电装置。

下部结构为200具有以沿着垂直方向与上部结构物100隔开的方式配置的结构，并且形成于通过浮力支撑上部结构物100和风力发电部的重量的浮力体。

优选地，这种下部结构物200呈立式气缸的形态，但这仅是示例，并且不限于任何特定形态。

并且，下部结构物200作为内部空心的中空结构，可以产生浮力，为此，可在浮力中心的下部装载用于设置重力中心的压载物(ballast)。

系泊缆绳300连接下部结构物200和海底面，以系泊下部结构物200。

在本实施例中，系泊缆绳300的数量设置为一个，如上所述，由于通过单一的系泊缆绳300来系泊设备，从而减少系泊缆绳300自身的数量，并可使系泊缆绳300的锚(anchor)310的设置工作最小化。

其中，系泊缆绳300可由具有刚性的钢丝绳(wirerope)形成，钢丝绳可以是将通过搓捻绞合线来制成的钢绞线(strand)以单层或多层捻合而成的结构，但这不受特殊限制。

系泊缆绳300的上端以固定的方式设置于下部结构物200的下端，在下端设置有锚310，从而固定于海底面。

锚310用于将通过系泊缆绳300连接的下部结构物200系泊在预先设定的位置，可适用如下结构，例如，通过锚栓来固定于海底面的结构或者通过锚或混凝土结构物等的自重来下沉的重力式结构。

系泊缆绳300在下部结构物200与锚310之间以具有张力的拉伸式系泊结构来设置。

也就是说，通过以使系泊缆绳300对抗下部结构物200的浮力来将下部结构物200拉下水中的方式拉动系泊缆绳300并系泊于锚310，由此，使系泊缆绳300通过剩余浮力而具有张力(tension)。

根据设备的条件向系泊缆绳300赋予预设的初始张力(pretension)来系泊系泊缆绳300，由此，系泊缆绳300通过考虑受到的初始张力、设备的上下摆动等在行驶中被施加的动态张力(dynamictension)来确定其规格。

另一方面，柱结构物400沿着上部结构物100和下部结构物200的外侧边缘分别设置有多个并相连接，连接形态呈倾斜形态。

为此，柱结构物400包括第一柱部件410和第二柱部件420。

第一柱部件410沿着上部结构物100的外侧边缘具有长度并设置有多个。

第二柱部件420与第一柱部件410的设置位置及数量相对应地沿着下部结构物200的外侧边缘设置有多个。

这种第二柱部件420以朝向上部结构物100向上倾斜的方式延伸来与第一柱部件410的一端部相连接。

因此，如图1所示，柱结构物400的第一柱部件410和第二柱部件420的连接形态呈椭圆形或流线形，并且，可通过这种形态特征来使由海流引起的水的阻力达到最小化。

即，为了在海上稳定地绑扎浮体，需要能够克服波浪漂流力(wavedriftforce)和海流力(currentforce)的结构，为此，使包括上部结构物100、下部结构物200以及柱结构物300的浮体的形态优化成如上所述的椭圆形或流线形，从而可使作用于设备的力量达到最小化。

也就是说，为了使施加于浮体的海流力最小化，可通过将浮体设计成流线形或椭圆形来最小化水的阻力，并且，通过使柱结构物400的直径达到最小化来使浮体的水表面面积最小化，从而可使施加于浮体的波浪漂流力最小化。

更详细地，为了确保浮体的横向或纵向的复原力，使得用于连接上部结构物100和下部结构物200的柱结构物400的连接形态具有倾斜的形态而不是垂直形态，从而可通过倾斜来增加柱结构物400的复原浮力，最终可使相对浮力的作用力增大。

由此，由于可通过如上所述的倾斜的形态来逐渐减小第二柱结构物420的外径，从而使基于波浪的阻力最小化，随着阻力的减小，可减少系泊设备等附带设施。

在此情况下，优选地，本实施例的浮体以一点系泊方式设计，以便在海流方向上接收最小的水流阻力，从而可根据海流及海浪的方向控制姿势，以具有最佳作用力。

通常，为了绑扎海洋结构物，多使用多点系泊方式，在这种情况下，由于增加对海洋结构物的约束力，因此，外力的接触面积根据潮流(或海流)方向发生变化，由此引起的阻力也可能增加。

优选地，为了减少这种阻力，如本实施例所述，优选地，在将浮体制造成椭圆形或流线形的同时，从通常的多点系泊方式变更设计为通过系泊缆绳300的一点系泊方式。

本发明具有如下效果：通过使浮体的水表面面积最小化来使施加于浮体的波浪漂流力达到最小化的同时，通过将浮体的形态设计成流线形或椭圆形来最小化施加于浮体的海流力，从而可在海上稳定地绑扎浮体。

并且，本发明具有如下效果：形成浮体的侧面的柱的设置形态呈从下部朝向上部形成向上倾斜的形态而不是垂直形态，从而可根据柱的倾斜来增加浮体的复原浮力，由此还可使相对浮力的作用力增大。

以上，参照附图中所示的实施例(多个)说明本发明，但这仅是例示性的，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就可由此进行多种变形，并可理解上述所说明的实施例(多个)的全部或一部分可通过选择性的组合来构成。因此，本发明的真正技术保护范围可由所附权利要求的技术思想来定义。