桩定位海上移动式风电平台的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电设备的技术领域，尤其是一种桩定位海上移动式风电平台。


背景技术：

2.海上移动式风电平台是一种可以移动和定位的漂浮式海上能源开发装备，用于在较深海域指定位置承载风电、光伏等清洁能源发电和输变电设备。与浅海固定桩基础平台不同，其平台主体一般采用半潜式中空箱型结构，工作状态漂浮在海面上，内部分设多个隔舱，依赖拖轮、工作船等辅助作业船拖航至指定机位点，并在周边海域设置安装多点锚泊定位系统，实现平台漂浮定位，同时辅助增强平台的漂浮稳性。
3.现有海上移动式风电平台多为半潜型漂浮式海上风电平台，其配套的多点锚泊定位系统在60米以深海域可以基本实现漂浮式能源装备的水平方向定位，但对于60米以浅过渡水深的浅水或极浅水海域，多点锚泊定位系统因系泊索形态和张力无法保持稳定，其定位能力和漂浮稳性均难以有效保障，位置漂移量过大。此外，现有漂浮式风电平台的工作甲板可用面积和载荷能力均不大，不适应风电、光伏、储能等海上综合清洁能源开发需要，平台在拖航移动和就位安装过程中需要大型施工船舶装备配合，对相关海域天气条件要求高、施工周期长，不便转移。
4.传统的自升式油气作业平台可以通过桩腿定位缓解平台在过渡水深海域的定位难题，但因其漂浮状态的水线面积较大容易受海面风浪流影响失去稳性，故正常作业工况时需将平台主体升高至脱离海面并保持一定气隙，其自身结构重量大、重心高，难以适应大型海上风机较大的工作载荷。
5.目前，我国东海、南海存在大量需要提供电力支持的小型岛礁，其周边处于深度30米至60米之间的过渡海域，因地质条件、供电周期或政策环境等限制不便设置固定式发电系统，亟需一种适用于上述过渡水深海域、具备风光储一体化融合供电能力、可自行就位安装和安全稳定定位的海上移动式风电平台。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种桩定位海上移动式风电平台，其可以提高80米内的浅海区域的风电作业的稳定性。
7.本实用新型是通过以下技术方案解决技术问题的，
8.一种桩定位海上移动式风电平台，包括由浮体和定位桩，定位桩位于水面以下，所述定位桩的顶部与所述浮体连接，所述浮体漂浮在水面上，所述浮体包括基础平台和立柱，所述基础平台为中空的箱体，所述基础平台内设有多个隔仓，所述立柱固接在所述基础平台的四周，所述立柱中部设置纵向贯通的导向孔，所述定位桩底部设有桩靴，所述定位桩穿过所述导向孔，所述定位桩外壁设有导向机构，所述导向机构与所述导向孔匹配，所述导向孔套在所述定位桩外。
9.上述桩定位海上移动式风电平台，所述定位桩是钢制的直筒或桁架结构，所述导向机构包括多根齿条和升降装置，定位桩外侧纵向固定安装有多根齿条，在导向孔内壁与每根齿条对应的位置均设置了导向凹槽和多组升降装置，齿条可沿导向凹槽上下滑动，升降装置控制齿条升降。
10.上述桩定位海上移动式风电平台，还设有浮筒，所述浮筒固定在所述立柱的底部的两侧、并在竖直方向上与基础平台保持间距，所述浮筒内部分隔为储能电池舱、设备舱和压载水舱，浮筒艏部设有侧向推进器，艉部设有全回转推进器。
11.上述桩定位海上移动式风电平台，所述定位桩的横截面可以是三角形、方形或圆形，所述导向孔与所述定位桩的参数匹配；所述升降装置包括驱动电机、桩架和齿轮，所述齿条纵向设在所述定位桩的外围，所述桩架固定在所述立柱内，所述桩架设在所述定位桩外，所述桩架侧壁开设有滑槽，所述齿条位于所述滑槽内，所述滑槽顶部设有夹片，所述夹片夹住所述齿条的两侧，所述立柱内设有固定架，所述固定架上安装轴座，所述齿轮的转轴通过所述轴座与安装在所述固定架上，所述驱动电机的动力端与所述转轴连接，所述齿轮与所述齿条啮合。
12.上述桩定位海上移动式风电平台，所述齿条设有若干条，所述齿条均布在所述定位桩的外侧。
13.上述桩定位海上移动式风电平台，所述基础平台的顶部设有甲板，所述甲板上固定有用于安装风机塔筒的塔筒基座和定位桩，在甲板上还设置二层甲板，所述二层甲板可设置太阳能光伏发电装置。
14.与现有技术相比，本实用新型的定位桩保证平台在过渡水深海域稳定可靠的定位能力，侧向推进器和全回转推进器使设备具有移动能力，浮体有效降低了漂浮状态时的风浪流载荷，使得其具有优异的海域适用性、承载能力和漂浮稳性，满足过渡水深海域移动式风机的配套需求。
15.在保持较小风浪流载荷的同时，提供充足的甲板可用面积和内部空间，实现了融合海上风电、光伏、储能一体化的综合清洁能源稳定供电。
16.浮筒内可集成的大量储能电池兼做平台固定压载，有效降低漂浮状态的平台重心，增强了平台漂浮稳性和横向载荷承载能力，其在各工况下的倾斜和垂荡幅度较小，对于提高大型海上风机发电效率有益。
附图说明
17.图1是本实用新型的结构示意图；
18.图2是本实用新型的立柱的俯视图；
19.图3是本实用新型的导向机构结构示意图；
20.附图中的标记表示：1.浮体、11.基础平台、12.塔筒基座、13.二层甲板、2.立柱、21.定位桩、22.桩靴、23.齿条、24.导向凹槽、25.齿轮、26.桩架27.夹片、28.导向孔、3.浮筒、31.侧向推进器、32.全回转推进器。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下
实施例用于说明本实用新型。
22.如图1和图3所示，本实用新型包括由浮体1和定位桩21，定位桩21位于水面以下，所述定位桩21的顶部与所述浮体1连接，所述浮体1漂浮在水面上，所述浮体1包括基础平台11和立柱2，所述基础平台11为中空的箱体，所述基础平台11内设有多个隔仓，所述隔仓依据实际需要可以安装设备，作为压载水舱或设备舱等。所述立柱2固接在所述基础平台11的四周，所述立柱2中部设置纵向贯通的导向孔28，所述定位桩21底部设有桩靴22，所述定位桩21穿过所述导向孔28，所述定位桩21外壁设有导向机构，所述导向机构与所述导向孔28匹配，所述导向孔28套在所述定位桩21外。所述浮体1是提供浮力和承载能力，在实际作业时，通过将定位桩21插入海底，可以将浮体1进行水平方向的限位，减少了水平方向的偏移，提高了在浮体1上作业的稳定性。
23.所述定位桩21是钢制的直筒或桁架结构，为了调整浮体1进入水面以下的距离，所述导向机构包括多根齿条23和升降装置，定位桩21外侧纵向固定安装有多根齿条23，在导向孔28内壁与每根齿条23对应的位置均设置了导向凹槽24和多组升降装置，齿条23可沿导向凹槽24上下滑动，升降装置控制齿条23升降。从而实现立柱2沿定位桩21上下移动的目的。当桩靴22插到海底，定位桩21被固定好后，通过升降装置运转，浮体1可以相对定位桩21上下移动，从而达到调整浮体1进入水面以下的距离。
24.平台就位过程中，立柱2锁死在定位桩21上，在升降装置作用下，所述定位桩21插入并固定在海床上，桩靴22被浮体1的重力压入海床下；平台就位后沿定位桩21漂浮于海面，水面线保持在立柱2中部，此时升降装置不工作；在风暴自存工况下，平台在升降装置作用下升离海面并保持一定气隙，只有定位桩21与海水接触。
25.还设有浮筒3，所述浮筒3固定在所述立柱2的底部、并在竖直方向上与基础平台11保持间距，所述浮筒3内部分隔为储能电池舱、设备舱和压载水舱，浮筒3艏部设有侧向推进器31，艉部设有全回转推进器32。在航行、定位和发电等工况的漂浮状态下，浮筒3全部浸没在水面下形成浮力，立柱2将基础平台11架高至海面上方并保持气隙，水面线位于立柱2中部，沿长度方向的水流可以顺浮筒3流过，平台呈低流阻、小水线面的半潜式浮体1形态。
26.具体地，所述升降装置包括驱动电机、桩架26和齿轮25，所述齿条23纵向设在所述定位桩21的外围，所述桩架26固定在所述立柱2内，所述桩架26设在所述定位桩21外，所述桩架26侧壁开设有滑槽，所述齿条23位于所述滑槽内，所述滑槽顶部设有夹片27，所述夹片27夹住所述齿条23的两侧，所述立柱2内设有固定架，所述固定架上安装轴座，所述齿轮25的转轴通过所述轴座与安装在所述固定架上，所述驱动电机的动力端与所述转轴连接，所述齿轮25与所述齿条23啮合。
27.依据实际情况，所述定位桩21的横截面可以是三角形、方形或圆形，所述导向孔28与所述定位桩21的参数匹配。
28.所述基础平台11的顶部设有甲板，所述甲板上固定有用于安装风机塔筒的塔筒基座12和定位桩21，为增加作业面积，在甲板上还设置二层甲板13，所述二层甲板13可设置太阳能光伏发电装置。
29.工作状态时定位桩21插入并固定在海床上，平台漂浮在海面，可在竖直方向沿定位桩21随波浪自由浮动；各定位桩21在驱动机构驱动下独立可控升降，完成插桩、压载等动作，必要时可将浮体1完全升离海面，降低波流载荷；在平台配套的侧向推进器31和全回转
推进器32三维协助下，实现平台完全自主的移动、就位和插桩，摆脱平台转移时对辅助作业船舶装备的依赖。
30.在浮筒3内部设水下储能舱，兼做较大质量的固定压载物。浮筒3一般浸没于水下，利用水流冷却，同时增大浮筒3运动阻尼，平台升离海面时水下储能舱露出水面可安装和维修。两舷侧部分筛网压载水舱压载的水量可差异设定和主动调拨，在两舷侧主动形成不平衡力，与平台宽度方向风载相抵消，以减缓平台横倾极限幅度。
31.实际作业时，如图3所示，桶型的钢制定位桩21，所述定位桩21沿竖直方向穿过立柱2，定位桩21外壁竖直方向焊接固定两根或多根齿条23，每根齿条23的两侧面为导向滑动面，在立柱2内部环绕定位桩21固定安装了筒形的桩架26，齿条23穿过对应的导向滑槽，在与齿条23相对的滑槽内壁固定安装有可更换的夹片27，夹片27与齿条23的导向滑动面接触，定位桩21在桩架26内竖直滑动；多组升降装置固定安装在桩架26上靠近齿条23的位置，升降装置的齿轮25可以正反向自由转动并与定位桩21的齿条23啮合。升降装置以电机为动力源，该电机采用电动/发电互逆式双向电机，其可以在升降工况时，该电机可消耗电力驱动齿轮25主动转动；也可以随动工况时，被齿轮25带动作为发电机外输供电即随动工况；或者锁死从而固定定位桩21在立柱2内的高程位置。
32.平台浮态航行或运抵指定地点后，升降装置进入升降工况将定位桩21下放并插入海床固定；随即切换至随动工况，使得漂浮在海面的平台受波浪作用下沿定位桩21自由升沉运动；同时将升沉能量通过与齿条23啮合转动的升降装置，转换为电能外输至储能电池，平台即以桩定位的半潜式平台形式完成就位并进入工作状态。
33.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种桩定位海上移动式风电平台，其特征在于，包括由浮体(1)和定位桩(21)，定位桩(21)位于水面以下，所述定位桩(21)的顶部与所述浮体(1)连接，所述浮体(1)漂浮在水面上，所述浮体(1)包括基础平台(11)和立柱(2)，所述基础平台(11)为中空的箱体，所述基础平台(11)内设有多个隔仓，所述立柱(2)固接在所述基础平台(11)的四周，所述立柱(2)中部设置纵向贯通的导向孔(28)，所述定位桩(21)底部设有桩靴(22)，所述定位桩(21)穿过所述导向孔(28)，所述定位桩(21)外壁设有导向机构，所述导向机构与所述导向孔(28)匹配，所述导向孔(28)套在所述定位桩(21)外。2.如权利要求1所述的桩定位海上移动式风电平台，其特征在于，所述定位桩(21)是钢制的直筒或桁架结构，所述导向机构包括多根齿条(23)和升降装置，定位桩(21)外侧纵向固定安装有多根齿条(23)，在导向孔(28)内壁与每根齿条(23)对应的位置均设置了导向凹槽(24)和多组升降装置，齿条(23)可沿导向凹槽(24)上下滑动，升降装置控制齿条(23)升降。3.如权利要求2所述的桩定位海上移动式风电平台，其特征在于，还设有浮筒(3)，所述浮筒(3)固定在所述立柱(2)的底部的两侧、并在竖直方向上与基础平台(11)保持间距，所述浮筒(3)内部分隔为储能电池舱、设备舱和压载水舱，浮筒(3)艏部设有侧向推进器(31)，艉部设有全回转推进器(32)。4.如权利要求3所述的桩定位海上移动式风电平台，其特征在于，所述定位桩(21)的横截面可以是三角形、方形或圆形，所述导向孔(28)与所述定位桩(21)的参数匹配；所述升降装置包括驱动电机、桩架(26)和齿轮(25)，所述齿条(23)纵向设在所述定位桩(21)的外围，所述桩架(26)固定在所述立柱(2)内，所述桩架(26)设在所述定位桩(21)外，所述桩架(26)侧壁开设有滑槽，所述齿条(23)位于所述滑槽内，所述滑槽顶部设有夹片(27)，所述夹片(27)夹住所述齿条(23)的两侧，所述立柱(2)内设有固定架，所述固定架上安装轴座，所述齿轮(25)的转轴通过所述轴座与安装在所述固定架上，所述驱动电机的动力端与所述转轴连接，所述齿轮(25)与所述齿条(23)啮合。5.如权利要求4所述的桩定位海上移动式风电平台，其特征在于，所述齿条(23)设有若干条，所述齿条(23)均布在所述定位桩(21)的外侧。6.如权利要求5所述的桩定位海上移动式风电平台，其特征在于，所述基础平台(11)的顶部设有甲板，所述甲板上固定有用于安装风机塔筒的塔筒基座(12)和定位桩(21)，在甲板上还设置二层甲板(13)，所述二层甲板(13)可设置太阳能光伏发电装置。

技术总结
本实用新型属于风力发电设备的技术领域，尤其是一种桩定位海上移动式风电平台。本实用新型包括由浮体和定位桩，定位桩位于水面以下，所述定位桩的顶部与所述浮体连接，所述浮体漂浮在水面上，所述浮体包括基础平台和立柱，所述基础平台为中空的箱体，所述基础平台内设有多个隔仓，所述立柱固接在所述基础平台的四周，所述立柱中部设置纵向贯通的导向孔，所述定位桩底部设有桩靴，所述定位桩穿过所述导向孔，所述定位桩外壁设有导向机构，所述导向机构与所述导向孔匹配，所述导向孔套在所述定位桩外。增强了平台漂浮稳性和横向载荷承载能力，其在各工况下的倾斜和垂荡幅度较小，对于提高大型海上风机发电效率有益。于提高大型海上风机发电效率有益。于提高大型海上风机发电效率有益。


技术研发人员：彭旭
受保护的技术使用者：武汉博宸新能技术有限公司
技术研发日：2022.11.18
技术公布日：2023/6/27