一种驳船式海上风电漂浮式基础的制作方法

1.本实用新型涉及海上风力发电技术领域，更具体地说它是一种驳船式海上风电漂浮式基础。


背景技术：

2.风能作为一种可再生的清洁能源，近年发展迅速，并受到越来越多的关注；相比陆上风电，海上风电具有更加明显的优势；海上风资源情况更好，风机能有更多的发电量。陆地上的地形复杂，风速和方向受地形影响，容易导致风机运行不稳定；相反海上风力资源相对稳定，风机运行状况更好；陆地开发大型风电项目需要占用大量土地，且需远离人口居住密集地带，一般在西部荒漠上进行建设；在海上开发风力发电项目，离用电量需求大的经济发达地区近，可实现风电资源就近消耗，减少电力输送成本和损耗。
3.在浅海区域，海上风机采用固定式的基础结构具有较好的经济性。一般认为在超过50m水深的海域，固定式的基础将大幅增加建造成本以及设计难度；相比固定式基础，漂浮式基础具有不受海床地质条件限制，建造成本对水深不敏感，可拖回港口码头进行维修等优势；在深水海域，漂浮式风力发电机的成本将远低于固定式的风力发电机。漂浮式风力发电机将成为开发海上清洁能源主要设备。
4.目前全球已经提出很多海上风机的漂浮式基础的概念设计，并且部分已经完成示范验证阶段，进入到商业开发阶段；我国目前正处于示范验证阶段，且主要针对三立柱的半潜式基础，还没有驳船式基础的开发应用；现有半潜式基础主要为钢结构模型，并且采用斜撑连接各立柱，具有用钢量大，管节点加工困难，成本高等特点。
5.因此，为适应海上风机的大批量生产，研发一种施工简单，材料低廉且易获取的驳船式海上风电漂浮式基础很有必要。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种驳船式海上风电漂浮式基础。
7.一种驳船式海上风电漂浮式基础，其特征在于：包括风力机、塔筒、驳船式漂浮基础和系泊缆，所述驳船式漂浮基础包括第一浮箱、第二浮箱、连接第一浮箱和第二浮箱的连接通道；
8.所述塔筒与第一浮箱顶部连接；
9.所述风力机与塔筒顶部连接；
10.所述第一浮箱和第二浮箱的左右两端均与系泊缆连接；
11.所述系泊缆通过锚固定在海底。
12.在上述技术方案中，所述第一浮箱和第二浮箱底部均设置有垂荡板。
13.在上述技术方案中，所述第一浮箱和第二浮箱内均有多个水密舱，第一浮箱和第二浮箱内底部均有压载物。
14.在上述技术方案中，所述第一浮箱和第二浮箱左右两侧与垂荡板之间设置有肘板。
15.在上述技术方案中，所述连接通道有两个。
16.在上述技术方案中，所述第一浮箱、第二浮箱和连接通道均为长方体结构。
17.在上述技术方案中，所述塔筒底部的直径大于塔筒顶部的直径。
18.本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：
19.1)不同于传统的三/四立柱漂浮式风机半潜式基础，本实用新型的长方体浮箱建造加工简单，适合船厂利用钢结构加工流水线，避免复杂的管节点加工工作；同时，长方体形状也适合进行混凝土浇筑，可以极大的减少建造成本和施工时间。
20.2)本实用新型的长方体浮箱内部采用中空分舱结构，具有良好的水密性，可以采用调节舱内压载水的方式对漂浮式风机的重心位置进行调节；在漂浮式基础外表结构受损时，避免整个浮箱丧失浮力，仅保持相关舱室入水，其他舱室仍可提供浮力，保证漂浮式风机不倾覆。
21.3)本实用新型采用双体浮箱的布置，具有优秀的横摇稳性，由于浮箱纵向长度较长，也具有良好的纵摇稳性。
22.4)本实用新型由于采用两个长方体浮箱，其水线面面积较大，拥有较好的垂荡回复力，减小漂浮式风机的垂荡运动；同时长方体结构，有利于运维船只靠泊，平整的甲板有利于运维人员行走和工作。
23.5)本实用新型的垂荡板可以增加驳船式漂浮基础的附加质量，避免垂荡运动的固有周期处于主要波浪周期内，同时垂荡板可以增加驳船式漂浮基础的粘性阻尼，减小漂浮式风机在共振周期的运动幅度。
附图说明
24.图1为本实用新型的结构示意图。
25.图2为本实用新型驳船式漂浮基础的结构示意图。
26.图3为本实用新型第一浮箱和第二浮箱的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。
28.参阅附图可知：一种驳船式海上风电漂浮式基础，其特征在于：包括风力机1、塔筒2、驳船式漂浮基础3和系泊缆4，所述驳船式漂浮基础3包括第一浮箱311、第二浮箱312、连接第一浮箱311和第二浮箱312的连接通道32；
29.所述塔筒2与第一浮箱311顶部连接；
30.所述风力机1与塔筒2顶部连接；
31.所述第一浮箱311和第二浮箱312的左右两端均与系泊缆4连接；
32.所述系泊缆4通过锚固定在海底。
33.所述第一浮箱311和第二浮箱312底部均设置有垂荡板33。
34.所述第一浮箱311和第二浮箱312内均有多个水密舱313，第一浮箱311和第二浮箱
312内底部均有压载物314。
35.所述第一浮箱311和第二浮箱312左右两侧与垂荡板33之间设置有肘板315。
36.所述连接通道32有两个。
37.所述第一浮箱311、第二浮箱312和连接通道32均为长方体结构。
38.所述塔筒2底部的直径大于塔筒2顶部的直径。
39.实际使用中，整个漂浮式风力发电机安装在海上，驳船式漂浮基础3为整个系统提供浮力，使其在风、浪和流的作用下，保持在水中的正常工作状态。本实用新型具有不依靠外力，在海中靠自身浮力保持漂浮状态的能力。系泊缆4连接在驳船式漂浮基础3上，避免漂浮式风力发电机在海洋环境中的产生超过设计要求的位移，防止电缆因拉扯损坏。
40.风力机1固定在塔筒2顶部，塔筒2高度保证风力机1在运转过程中不与驳船式漂浮基础3产生碰撞。
41.连接通道32与第一浮箱311和第二浮箱312垂直连接。
42.塔筒2安装在第一浮箱311中部，塔筒2周围进行结构加强设计。
43.第一浮箱311和第二浮箱312为两个长方体且为平行布置，第一浮箱311和第二浮箱312之间有一定距离，靠连接通道32组合成一个整体；双浮箱布置具有良好的横摇和纵摇稳性。
44.第一浮箱311和第二浮箱312是钢结构或者钢筋混凝土结构。
45.第一浮箱311和第二浮箱312外表面为钢板，内部填充钢筋混凝土。
46.第一浮箱311和第二浮箱312内部分为多个水密舱313，防止外壳受损后整个浮箱进水，失去提供浮力的能力。
47.第一浮箱311和第二浮箱312内底部建有压载舱，内部装有压载物314，用于降低整个风机系统的重心，提升稳性性能。
48.第一浮箱311和第二浮箱312上部高于水平面，下部低于水平面，上表面为甲板层，用于运维人员登陆漂浮式风力发电机。
49.连接通道32为长方体形，安装位置高于水平面，不受波浪和海流载荷的影响。连接通道可以是箱型结构；连接通道可以是钢结构或者钢筋混凝土结构。连接通道可以是外表面为钢板，内部填充钢筋混凝土。
50.垂荡板33安装在第一浮箱311和第二浮箱312底部，围绕第一浮箱311和第二浮箱312布置一圈，为薄板形状。用于增加驳船式漂浮基础3的附加质量和黏性阻尼，避免漂浮式风机的运动与波浪运动产生共振，导致结构破坏。
51.垂荡板33与第一浮箱311和第二浮箱312之间采用肘板315进行加强。
52.垂荡板33可以是钢结构或者钢筋混凝土结构。
53.风力机1固定在塔筒2的顶部，塔筒2的底部安装在第一浮箱311上，塔筒2采用钢结构建造，其底部承受较大的由风载荷引起的弯矩，为避免结构破坏，塔筒2底部的直径大于塔筒2的顶部。在静水无风情况下，调整第一浮箱311和第二浮箱312内部的压载物314，使得整个漂浮式风机的重心位置处于驳船式漂浮基础3中线面上，此时驳船式漂浮基础3没有偏转运动。在仅有风的情况下，风力机1承受风载，漂浮式风机整体产生一定倾斜和偏移，此时驳船式漂浮基础3由于位置变动产生抗倾覆力矩，避免漂浮式风机的倾斜角度过大。漂浮式风机在偏移到一定程度后，相应的系泊缆4会拉紧且增加拉力，抵抗驳船式漂浮基础3的位
移。在同时有风、海浪和海流的情况下，漂浮式风机会进行周期性运动且会因为海流和风的作用力产生慢漂移动。漂浮式风机的纵荡，横荡和艏摇的运动固有周期主要由系泊缆4的布置决定，其垂荡，横摇和纵摇的运动固有周期由驳船式漂浮基础3的重心，附加质量和第一浮箱311和第二浮箱312的间距和长度决定。垂荡板33的安装增加了漂浮式风机的垂向附加质量和黏性阻尼。有利于漂浮式风机在运动过程中避开与波浪的主要能量范围，从而防止共振，同时也能有效降低在共振周期的运动幅度。增加第一浮箱311和第二浮箱312的间距和长度，有利于增加漂浮式风机的抗倾覆能力，增强其稳性。
54.如图3所示，第一浮箱311和第二浮箱312内部包含压载物314，水密舱313和水密舱壁3131。水密舱313的布置使得在外壳破损的时候，仅相关舱室进水，其他舱室仍具有足够的浮力，避免整个漂浮式风机沉没。同时第一浮箱311和第二浮箱312为整个漂浮式风机提供足够的浮力，使其可以在水中保持漂浮状态。在将漂浮式风机从码头拖往工作地点的时候，可以在码头将风力机1安装在塔筒2的顶部，完成调试等工作之后，利用拖轮将漂浮式风机拖到指定地点，避免需要使用复杂的运输船和风机安装船，简化安装流程。垂荡板33与第一浮箱311和第二浮箱312之间采用肘板315进行加强，避免垂荡板33在漂浮式风机垂荡运动的时候承受过大载荷而产生形变。
55.第一浮箱311、第二浮箱312和连接通道32可采用钢筋混凝土结构或者钢结构。长方体结构方便混凝土浇筑和施工，可降低钢材使用量和加工周期，减少材料和施工成本。若采用钢结构，驳船式漂浮基础3外表面为平整面，对比采用圆形立柱的半潜式漂浮式风机，本实用新型可以减少圆形外壳焊接的工程量，且平板的型材焊接可充分利用焊接流水线设备，而圆形外壳上的型材焊接需采用人工焊。本实用新型可以节省大量焊接和加工时间。
56.本实用新型提供了一种驳船式海上风电漂浮式基础，具有稳性高、用钢量小、加工简单方便、安装便捷等优点，是一种兼具经济性与安全性的新型海上风机浮式基础结构体系。
57.其它未说明的部分均属于现有技术。