一种能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台的制作方法

1.本实用新型涉及海上风电漂浮式浮体平台，特别是一种能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台。


背景技术：

2.随着全球经济迅速发展，化石燃料能源已逐渐耗竭，各国都在积极推动可再生能源技术的发展。海上风能是一种可持续的、可再生的清洁能源。我国海洋面积广阔无垠，充分发挥海洋资源丰富的优势，开展海上风电技术设计与研究，势在必行，其中漂浮式海上风电浮体平台以及系泊系统的设计是关键的技术难题之一。
3.首先，漂浮式海上风电浮体平台很容易受到海上不同方向的波浪力影响，造成浮体平台结构不稳定，影响风力发电机的正常运行，特别是恶劣的海况条件下，在任意方向均有可能产生强的波浪力，甚至海水剧烈运动，导致浮体产生明显的水平位移或上下涌动。目前传统的浮式平台，绝大多数的系泊链是直接连接在圆柱形(或其他形状)平台的不同点位上，尽管它们能在一定程度解决任意方向的波浪力影响，但对于浮体平台受到巨大旋转波浪力的抵抗作用不强。如，现有技术中国专利cn216969956u公开的一种能抵抗风浪影响的海上风电基础平台，其中主浮体有波浪主方向上不同点位置的两个系泊链，次浮体分别为一个系泊链，该系泊技术只能很好地抵抗主方向波浪力的影响，不能抵抗巨大的旋转波浪力的影响，故稳定性不强。
4.其次，传统半潜式浮体平台虽然具有安装容易，岸边组装，拖航容易，技术成熟的优点，但其结构形状体积大点，在水线面附近易受到较大波浪载荷的影响，使得浮体平台稳定性较弱。传统spar式浮体平台(深水浮筒平台)可降低浮体重心来保证稳定性，但其跨度较大，安装困难，需要大型起重船配合，造价过高。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有漂浮式海上浮体平台稳定性较弱的不足，本实用新型提供一种能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：
7.一种能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台，包括主浮体和至少三个次浮体，所述次浮体以所述主浮体为中心均匀分布在所述主浮体的四周，各所述次浮体上至少连接三条系泊链，且各所述次浮体上的系泊链独立成组，相邻组系泊链之间的夹角相等，各组系泊链内的系泊链数目及相邻系泊链之间的夹角相等。
8.本实用新型在多个次浮体上共点式连接多条系泊链，且各所述次浮体上的系泊链独立成组，相邻组系泊链之间的夹角相等，各组系泊链内的系泊链数目及相邻系泊链之间的夹角相等，使得本实用新型漂浮式浮体平台在自身浮力、重力的综合作用下，结合系泊链的巧妙设置可以消除任意方向波浪力的影响，且可抵抗巨大的旋转波浪力的作用，稳定性很强。
9.优选地，所述主浮体和所述次浮体通过水平设置的横撑连接，所述横撑与所述主浮体之间设置斜撑，且所述次浮体的上端朝向所述主浮体倾斜设置，所述主浮体、次浮体、横撑及斜撑形成伞骨式结构。显然，本实用新型区别于传统的半潜式圆柱体状浮体，采用了特有的伞骨式多浮体结构，结合了半潜式浮体和spar式浮体的优点，降低了自身结构的重心，且减小了结构的外形尺寸，大大降低了用钢量。
10.优选地，所述次浮体为圆锥台状，且所述次浮体的小端连接所述横撑，大端连接所述系泊链。
11.优选地，所述斜撑与所述主浮体呈45度夹角，所述次浮体与所述斜撑相互垂直。
12.优选地，所述主浮体的底部经多个弹簧体连接垂荡板。在极端海况条件下，本实用新型利用主浮体及其连接的多个弹簧体可以抵抗波浪内部向上涌动的影响，同时多个弹簧体提供的回复力也可保证伞骨型多浮体平台的稳定性。
13.优选地，所述垂荡板上均布多个横截面为三角形的通孔。在面积同等情况下，三角形孔的周长比圆形、方形孔的周长大，故本实用新型在垂荡板上均布三角形通孔可提高阻尼效果，大大降低对浮体平台的垂荡响应，从而提高浮体结构本身的稳定性。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.1、当有来自任意方向的海洋波浪力时，本实用新型可以利用共点式的多条系泊链的拉力、浮体自身的浮力、重力的综合作用，抵消波浪力对平台的影响，并且伞骨型多浮体平台的九个系泊链的锚链力可抵抗强大的旋转波浪力作用，使得本实用新型多浮体结构的稳定性非常强。
16.2、本实用新型的主浮体、弹簧体以及垂荡板可降低浮体平台整体的重心，当遇到巨大的波浪上涌力时，弹簧体可提供缓冲作用的回复力，进而防止海上风机发生倒塌的风险，使得本实用新型多浮体结构的稳定性很强，从而保证海上风机正常运转。
17.3、本实用新型设计的三角形开孔的垂荡板，可以在同等面积情况下，比圆形孔、方形孔有更大的周长，进而增加垂荡板与海水接触的时间和周长，产生更多的漩涡脱落，从而减少浮体平台的垂荡响应，增加伞骨型多浮体结构的稳定性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台的立体结构示意图。
20.图2为本实用新型能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台的俯视结构示意图。
21.图3为本实用新型能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台的受力分析示意图。
22.图4为本实用新型的垂荡板结构示意图。
23.图中：1次浮体、2系泊链、3主浮体、4横撑、5斜撑、6弹簧体、7垂荡板、8塔柱、9风机机舱、10风机叶片。
具体实施方式
24.以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
25.为了便于描述，各部件的相对位置关系，如：上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。
26.请参阅图1、图2，本实用新型能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台一实施例包括三个次浮体1、九条系泊链2，一个主浮体3、三个横撑4、三个斜撑5、四个弹簧体6、一个三角形开孔垂荡板7。
27.三个次浮体1以主浮体3为中心，呈120度均匀分布。所述主浮体3和所述次浮体1通过水平设置的三个横撑4焊接固定在一起，三个所述横撑4与所述主浮体3之间分别焊接固定斜撑5。所述次浮体1为圆锥台状，且所述次浮体1的小端连接横撑4，并朝向所述主浮体3倾斜设置。所述斜撑5与主浮体3呈45度夹角，次浮体1与斜撑5呈90度夹角相互垂直固定在一起。所述主浮体3、次浮体1、横撑4及斜撑5整体形成伞骨式结构。
28.主浮体3的半径为次浮体1半径的1.5倍。
29.各所述次浮体1的大端上至少连接三条系泊链2，且各所述次浮体1上的系泊链2独立成组，相邻组系泊链2之间的夹角相等，各组系泊链2内的系泊链数目及相邻系泊链2之间的夹角相等。如图3所示，三条系泊链2的拉力理论上可分解到水平面上，抵抗任何方向上的水平波浪力，浮体平台自身的浮力向上，重力向下，尽管浮力大于重力，利用三条系泊链2的拉力的竖直分力可达到竖直方向的平衡，当增加了任意水平方向波浪力时，三条系泊链(锚链)拉力的水平分力，也可能是两条同时受力，足以抵消任意波浪力的影响。特别是，遇到极端海况，有旋转的波浪力作用于浮体平台时，三个次浮体1的九条系泊链2可同时产生锚链拉力来抵抗强的旋转波浪力的作用，因此本实用新型采用的这种共点式系泊系统使得本实用新型多浮体平台结构非常稳定。
30.所述主浮体3的底部用防腐铁钩连接着四个弹簧体6，四个弹簧体6的下端钩连着垂荡板7，弹簧体6可提供回复力来缓冲波浪上涌冲击的影响，从而保证多浮体平台的结构稳定性。当所述四个弹簧体6处于拉伸状态时，本实用新型浮体平台的整体重心位置降低，从而可抵抗海上任意方向波浪力的影响，增强浮体平台结构整体的稳定性。
31.具体地，所述弹簧体6下端通过焊接的方式连接垂荡板7，垂荡板7上均布横截面为三角形的通孔，在同等面积情况下，三角形孔比圆形孔、方形孔有更大的周长，可以增加垂荡板7与海水接触周长，产生更多的漩涡脱落，从而减少整体浮体平台的垂荡响应。如图4所示，垂荡板7为正六边形，垂荡板7的边长为次浮体1的最大半径的2倍。
32.本实用新型在海上使用时，可利用共点式系泊系统及多浮体伞骨型平台，减少海上浮体平台的六自由度运动响应，降低浮体平台重心，增加浮体结构平台的稳定性，从而保障海上风机正常运转。
33.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方案，但本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范
围内。

技术特征：
1.一种能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台，包括主浮体(3)和至少三个次浮体(1)，所述次浮体以所述主浮体为中心均匀分布在所述主浮体的四周，其特征在于：各所述次浮体上至少连接三条系泊链(2)，且各所述次浮体上的系泊链独立成组，相邻组系泊链之间的夹角相等，各组系泊链内的系泊链数目及相邻系泊链之间的夹角相等。2.根据权利要求1所述的能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台，其特征在于，所述主浮体和所述次浮体通过水平设置的横撑(4)连接，所述横撑与所述主浮体之间设置斜撑(5)，且所述次浮体的上端朝向所述主浮体倾斜设置，所述主浮体、次浮体、横撑及斜撑形成伞骨式结构。3.根据权利要求2所述的能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台，其特征在于，所述次浮体为圆锥台状，且所述次浮体的小端连接所述横撑，大端连接所述系泊链。4.根据权利要求2所述的能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台，其特征在于，所述斜撑与所述主浮体呈45度夹角，所述次浮体与所述斜撑相互垂直。5.根据权利要求1所述的能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台，其特征在于，所述主浮体的底部经多个弹簧体(6)连接垂荡板(7)。6.根据权利要求5所述的能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台，其特征在于，所述垂荡板上均布多个横截面为三角形的通孔。

技术总结
本实用新型公开了一种能消除任意方向波浪力的漂浮式浮体平台，包括主浮体(3)和至少三个次浮体(1)，所述次浮体以所述主浮体为中心均匀分布在所述主浮体的四周，各所述次浮体上至少连接三条系泊链(2)，且各所述次浮体上的系泊链独立成组，相邻组系泊链之间的夹角相等，各组系泊链内的系泊链数目及相邻系泊链之间的夹角相等。所述主浮体和所述次浮体通过水平设置的横撑(4)连接，所述横撑与所述主浮体之间设置斜撑(5)，且所述次浮体的上端朝向所述主浮体倾斜设置，所述主浮体、次浮体、横撑及斜撑形成伞骨式结构。本实用新型可以消除任意方向波浪力的影响，且可抵抗巨大的旋转波浪力的作用，稳定性很强。稳定性很强。稳定性很强。


技术研发人员：胡代明 糜文杰 张晓明 曾凡权 王金光 刘昊 吴金华 蒋汀
受保护的技术使用者：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/6/14