一种浮式平台系泊优化装置

1.本发明涉及一种浮式平台系泊优化装置，属于浮式基础动力特性领域。


背景技术：

2.我国风能资源十分丰富，相比其他可再生能源，海上风电以其资源储量大、经济性较好、清洁可再生等优点已经在我国新能源市场拥有较高的占比。随着对海上浮式风机动力特性研究的不断发展，海上风电整体装机容量在不断攀升，同时风机上部塔架机组呈现大型化，场域化的趋势。
3.浮式平台在海洋环境中易受复杂的风、浪、流载荷影响，使其一直处于非均衡受力、非定常运动状态，随着上部塔架机组的大型化，很多浮式基础已经不能满足大型海上风力机需求，会降低风电机组的发电效率，甚至可能导致塔架、平台的倾覆，一些浮式基础的动力性能已经不能满足较高的工作需求，尤其是当浮式平台处于极端条件下的工作环境时。
4.因此浮式基础优化设计的必要性日渐显现，许多学者开始对这方面进行了深入研究并提出许多科学可行的设计方案，主要通过几个方面进行优化，如从浮式基础的整体模型设计上进行寻求突破，从单桩式到张力腿式再到多浮筒式；从单一浮式基础的结构特点上进行结构优化，通过添加垂荡板等结构来提高浮式基础的水动力性能等。但很少有从系泊结构角度进行优化设计，因此有必要设计一种新型系泊优化装置，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种浮式平台系泊优化装置，本装置在侧浮筒和锚块之间设置封闭的传动锚链，并在传动锚链上设置压载块，通过传动锚链的动作带动压载块进行位置的调节，增加由系泊拉力所提供回复力矩大小，提高浮式基础在极端环境荷载下的结构稳性，从而保障风机整体结构安全。
6.为实现上述目的，本发明提供一种浮式平台系泊优化装置，包括基架，以及设置于基架的主筒和多个侧浮筒，各所述侧浮筒上均设置系泊优化组件；所述主筒位于基架的几何中心，多个所述侧浮筒沿主筒周向均布设置；所述系泊优化组件包括锚块、压载块和传动锚链，所述传动锚链为闭环传动链，所述传动锚链的一端传动连接侧浮筒，另一端连接锚块，所述压载块连接传动锚链，且位于传动锚链靠近重力方向的一侧，传动锚链动作带动压载块移动，调节系泊位置。
7.进一步地，所述侧浮筒连接基架的一端设置同轴传动轮，所述传动锚链传动连接同轴传动轮，实现侧浮筒与传动锚链的传动连接；所述锚块上设置有滑轮，所述传动锚链套接滑轮，实现锚块与传动锚链的连接。
8.进一步地，所述侧浮筒上设置有绞车机构，所述绞车机构传动连接同轴传动轮。
9.进一步地，所述绞车机构上设置有单锚链，所述单锚链的一端连接绞车机构，另一
端传动连接同轴传动轮，用于带动同轴传动轮动作，从而通过传动锚链带动压载块动作。
10.进一步地，所述绞车机构设置于侧浮筒上端面的中心处。
11.进一步地，所述侧浮筒上设置有导向轮，所述导向轮位于侧浮筒的绞车机构所在面与侧面的交界处，且位于单锚链下部，用于为单锚链的运动进行导向。
12.进一步地，所述绞车机构中设置电机和马达驱动转轴装置。
13.进一步地，所述传动锚链的长度大于侧浮筒的高度，所述锚块的质量大于压载块的质量。
14.进一步地，所述侧浮筒设置三个，所述主筒的高度低于侧浮筒的高度，所述主筒的高度高高于本装置的吃水高度，且高于同轴传动轮的高度。
15.相对于现有技术本发明的有益效果：本发明提供一种浮式平台系泊优化装置，本装置在侧浮筒底部连接锚块，本装置在锚块与侧浮筒之间设置封闭的传动锚链，并在传动锚链靠近重力方向的一端设置压载块，传动锚链的一端与侧浮筒传动连接，另一端与压载块通过滑轮连接，通过传动锚链的动作，带动压载块进行位置的调节，压载块位于锚链上段时，传动锚链切线方向与水平方向所成角度增加，压载块位于锚链下段时，传动锚链切线方向与水平方向所成角度减少，传动锚链通过压载块空间位置改变产生弧度变化，从而改变系泊拉力与水平所成角度，进而实现对由系泊拉力所提供的回复力矩的可控调节。
附图说明
16.图1为本发明实施例提供的一种浮式平台系泊优化装置的整体结构立体图；图2为本发明实施例提供的一种浮式平台系泊优化装置的主视结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种浮式平台系泊优化装置的侧视结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种浮式平台系泊优化装置的俯视结构示意图；图中：1、主筒；2、侧浮筒；3、绞车机构；4、导向轮；5、同轴传动轮；6、滑轮；7、单锚链；8、传动锚链；9、压载块；10、锚块。
实施方式
17.下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的具体方案进行清楚，完整的描述，显然所述的实施例仅仅是本发明实施例一部分，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有实施例，都属于本发明所保护范围。
18.如图1至图4所示，本发明提供一种浮式平台系泊优化装置，在侧浮筒上与锚块之间设置封闭的传动锚链，传动锚链的一端与侧浮筒传动连接，另一端与锚块通过滑轮连接，并且在传动锚链靠近重力方向的一个传动端设置压载块，通过拖动传动锚链转动带动压载块进行位置调节，压载块位于锚链上段时，传动锚链切线方向与水平方向所成角度增加，压载块位于锚链下段时，传动锚链切线方向与水平方向所成角度减少，传动锚链通过压载块空间位置改变产生弧度变化，从而改变系泊拉力与水平所成角度，进而实现对由系泊拉力所提供的回复力矩的可控调节。
19.在具体设计时，包括基架，所述基架包括三浮筒式浮式基础，以及设置于三浮筒式
浮式基础用于支撑海上风机的主筒1、侧浮筒2、绞车机构3、导向轮4、同轴传动轮5和传动锚链8，绞车机构3设置于侧浮筒2上方区域，并且绞车机构3牵引系泊单锚链7完成收放，同时单锚链7通过导向轮4与同轴传动轮5相连接，且同轴传动轮5位于侧筒底部边缘区域，通过传动锚链8与滑轮6连接，压载块9位于底部传动锚链中端位置，并且滑轮6分别与传动锚链8、锚块10相连接，锚块10位于海底，与滑轮6相连接，同时三浮筒式浮式基础三侧浮筒2结构实施方法均相同。
20.侧浮筒2上方区域的缆索拉伸系统，结构包括绞车机构3、导向轮4、单锚链7和同轴传动轮5，绞车机构3内置电机和马达驱动转轴装置，通过牵引单锚链7实现对同轴传动轮5转动方向的控制，从而驱动传动锚链8进入工作状态。
21.绞车机构3位于侧浮筒2上方区域几何中心，从而保障三浮筒式浮式基础的空间对称性和整体稳性，导向轮4位于轴线边缘位置，同时导向轮4从边缘向外部延伸，同轴传动轮5位于侧浮筒2下方延轴线边缘位置，同时位于导向轮4正下方，此时由传动锚链8所传递的系泊拉力所提供力臂达到理论最佳。
22.传动锚链8长度远大于侧浮筒2高度，以便于实现调节压载块9所带来的影响，并且传动锚链8长度可根据实际海洋深度适度调整，且传动锚链8可承受较大拉应力，压载块9位于底部传动锚链中端位置，可随传动锚链的8的动作实现空间位置调节，锚块10位于海底，且质量大于压载块9质量，需确保锚块10不会产生较大位移，传动锚链8随压载块9空间位置改变产生弧度变化，从而改变系泊拉力与水平所成角度，进而实现对由系泊拉力所提供的回复力矩的可控调节。
23.锚块10位于海底，可根据海底地面平整度适当调整传动锚链8弧度，使其与其他侧浮筒2的传动锚链8保持空间结构对称，有利于三浮筒式浮式基础整体平衡，滑轮6与传动锚链8和锚块10相连接，同时滑轮6自由转动且转动方向由传动锚链8控制，以便于调整压载块9位置。
24.三浮筒式浮式基础主体结构由主筒1和三个侧浮筒2构成，三个侧浮筒结构相同，且主筒1高度低于侧浮筒2高度，可根据上部搭载风机实际结构参数适当调整，三个侧浮筒2以主筒1中心轴线为基准实现规则圆周阵列分布，保证整体结构的对称性，从而保证整体结构处于应力均衡状态，三浮筒式浮式基础吃水线设计低于主筒1高度，以便于上部风机的搭建，且高于同轴传动轮5高度，保证三浮筒式浮式基础的静水回复力满足工程需求，传动锚链8为闭环整体，由同轴传动轮5驱动，所述压载块9空间位置通过传动锚链8调节，压载块9位于锚链下段时，传动锚链8切线方向与水平方向所成角度减少，压载块9位于锚链上段时，传动锚链8切线方向与水平方向所成角度增加，此时由系泊拉力所提供回复力矩增大，可更好应对极端工况，确保浮式平台整体结构安全。
25.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种浮式平台系泊优化装置，其特征在于：包括基架，以及设置于基架的主筒(1)和多个侧浮筒(2)，各所述侧浮筒(2)上均设置系泊优化组件；所述主筒(1)位于基架的几何中心，多个所述侧浮筒(2)沿主筒(1)周向均布设置；所述系泊优化组件包括锚块(10)、压载块(9)和传动锚链(8)，所述传动锚链(8)为闭环传动链，所述传动锚链(8)的一端传动连接侧浮筒(2)，另一端连接锚块(10)，所述压载块(9)连接传动锚链(8)，且位于传动锚链(8)靠近重力方向的一侧，传动锚链(8)动作带动压载块(9)移动，调节系泊位置。2.根据权利要求1所述的浮式平台系泊优化装置，其特征在于：所述侧浮筒(2)连接基架的一端设置同轴传动轮(5)，所述传动锚链(8)传动连接同轴传动轮(5)，实现侧浮筒(2)与传动锚链(8)的传动连接；所述锚块(10)上设置有滑轮(6)，所述传动锚链(8)套接滑轮(6)，实现锚块(10)与传动锚链(8)的连接。3.根据权利要求2所述的浮式平台系泊优化装置，其特征在于：所述侧浮筒(2)上设置有绞车机构(3)，所述绞车机构(3)传动连接同轴传动轮(5)。4.根据权利要求3所述的浮式平台系泊优化装置，其特征在于：所述绞车机构(3)上设置有单锚链(7)，所述单锚链(7)的一端连接绞车机构(3)，另一端传动连接同轴传动轮(5)，用于带动同轴传动轮(5)动作，从而通过传动锚链(8)带动压载块(9)动作。5.根据权利要求4所述的浮式平台系泊优化装置，其特征在于：所述绞车机构(3)设置于侧浮筒(2)上端面的中心处。6.根据权利要求4所述的浮式平台系泊优化装置，其特征在于：所述侧浮筒(2)上设置有导向轮(4)，所述导向轮(4)位于侧浮筒(2)的绞车机构(3)所在面与侧面的交界处，且位于单锚链(7)下部，用于为单锚链(7)的运动进行导向。7.根据权利要求3所述的浮式平台系泊优化装置，其特征在于：所述绞车机构(3)中设置电机和马达驱动转轴装置。8.根据权利要求1所述的浮式平台系泊优化装置，其特征在于：所述传动锚链(8)的长度大于侧浮筒(2)的高度，所述锚块(10)的质量大于压载块(9)的质量。9.根据权利要求1所述的浮式平台系泊优化装置，其特征在于：所述侧浮筒(2)设置三个，所述主筒(1)的高度低于侧浮筒(2)的高度，所述主筒(1)的高度高高于本装置的吃水高度，且高于同轴传动轮(5)的高度。

技术总结
本发明公开了一种浮式平台系泊优化装置，包括用于支撑海上风机的主筒、侧浮筒、绞车机构、导向轮、同轴传动轮和传动锚链，所述绞车机构设置于侧浮筒上方区域，所述绞车机构牵引传动锚链完成收放，所述传动锚链通过导向轮传动轮连接同轴传动轮，所述同轴传动轮位于侧浮筒底部边缘区域，通过传送锚链连接有滑轮，所述传动锚链中端位置设置压载块。本装置通过调节传动锚链上压载块位置，改变由系泊缆所提供回复力矩的大小，调节浮式基础在极端环境荷载下的结构稳性，保障风机整体结构安全。保障风机整体结构安全。保障风机整体结构安全。


技术研发人员：郭兴文 张伟 蔡新 汪亚洲 王浩 王梦亭 谢娇洁 任磊
受保护的技术使用者：河海大学苏州研究院
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/6/7