一种半潜式平台及半潜式风机组件的制作方法

1.本发明涉及海上风电技术领域，特别涉及一种半潜式平台及半潜式风机组件。


背景技术：

2.近年来，随着人类对风能的开发利用，风机逐渐从陆地转向了近海，又逐步从近海走向了深远海。在这个过程中，涌现了多种海上漂浮式风机基础，这当中又以单立柱式、半潜式、张力腿式以及船型等这四种类型的漂浮式风机基础最为常见。
3.如图1所示，通常半潜式风机平台包括浮式立柱02(又称浮筒)、撑杆组件03和系泊绳04。在浮式立柱02内设置有压载舱和通道，撑杆组件03连接浮式立柱02，系泊绳04与浮式立柱02一一对应。在浮式立柱02上方可固定有塔筒01。
4.由于浮式立柱02与撑杆组件03的连接位置受力，使得浮式立柱02的连接位置处的刚性发生变化导致变形，此外，浮式立柱02与塔筒01的连接位置，也容易因受力较大而使得塔筒01的连接位置处变形。当浮式立柱02发生形变时会使得半潜式风机基础不稳定。
5.目前，为了消除或避免这种形变，通常会将浮式立柱02的直径加粗、壁厚加大来抵消这种负面影响。但是，这种方式会导致半潜式风电基础尺寸较大，并会造成成本的增加。
6.因此，如何保证半潜式平台的稳定性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明提供了一种半潜式平台，通过增加阻尼器，保证半潜式平台的稳定性。本发明还提供了一种具有上述半潜式平台的半潜式风机组件。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.一种半潜式平台，其包括：塔筒、浮式立柱、撑杆组件和系泊绳，
10.其中，所述塔筒安装于所述浮式立柱上，相邻的所述浮式立柱通过所述撑杆组件连接，所述浮式立柱与所述系泊绳连接，
11.所述浮式立柱与所述撑杆组件连接的第一端设置有第一阻尼器，所述第一阻尼器用于增加所述浮式立柱的第一端的连接处的刚性。
12.优选的，上述的半潜式平台中，所述第一阻尼器产生的阻尼力的方向沿所述浮式立柱的轴线方向。
13.优选的，上述的半潜式平台中，所述第一阻尼器沿所述浮式立柱的周向均匀布置。
14.优选的，上述的半潜式平台中，所述浮式立柱的第二端与所述塔筒连接，并且所述塔筒与所述浮式立柱的连接处设置有第二阻尼器，所述第二阻尼器用于增加所述塔筒连接处的刚性。
15.优选的，上述的半潜式平台中，所述第二阻尼器产生的阻尼力的方向沿所述塔筒的轴线方向。
16.优选的，上述的半潜式平台中，所述第二阻尼器沿所述塔筒的周向均匀布置。
17.优选的，上述的半潜式平台中，所述塔筒和/或所述浮式立柱为多段壁厚不同的圆
柱段拼接的圆柱件，且位于上方的圆柱段的壁厚大于位于下方的圆柱段的壁厚，
18.壁厚不同且相邻的两个所述圆柱段连接有第四阻尼器，所述第四阻尼器的两端分别连接两个所述圆柱段，且所述第四阻尼器用于增加两个所述圆柱段连接的刚性。
19.优选的，上述的半潜式平台中，所述第四阻尼器提供的阻尼力的方向沿所述圆柱件的轴线方向。
20.优选的，上述的半潜式平台中，所述塔筒内设置有用于放置电气元件的支撑平台，所述支撑平台通过支撑腿与所述塔筒的下边缘连接；
21.所述支撑平台与所述塔筒的内壁之间具有间隙，所述支撑平台与所述塔筒的内壁通过第三阻尼器连接。
22.优选的，上述的半潜式平台中，所述第三阻尼器连接于所述支撑平台与所述支撑腿的连接处，且所述第三阻尼器提供的阻尼力的方向沿所述塔筒的径线方向。
23.优选的，上述的半潜式平台中，所述第一阻尼器、所述第二阻尼器、所述第三阻尼器和所述第四阻尼器均为粘性阻尼器，
24.且所述粘性阻尼器的技术参数原理公式为：f＝cvα，
25.其中，f：为阻尼力(kn)，
26.c：阻尼系数(kn/(mm/s)，
27.v：活塞运动的速度(mm/s)，
28.α：速度指数，根据工程要求进行设计选定，漂浮式钢结构场景下需要经受日常温度变化引起的慢速热位移，α为0.1-0.2。
29.一种半潜式风机组件，包括半潜式平台，其中，所述半潜式平台为上述任一项所述的半潜式平台。
30.本发明提供了一种半潜式平台，通过在浮式立柱与撑杆组件的连接处设置第一阻尼器，利用第一阻尼力提供的阻尼力，克服浮式立柱形变的倾向，增加浮式立柱的第一端的连接处的刚性，从而缓解或避免浮式立柱发生形变，保证了半潜式平台的稳定性。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
32.图1为现有技术实施例中公开的半潜式平台的结构示意图；
33.图2为本发明实施例中公开的半潜式平台的结构示意图；
34.图3为本发明实施例中公开的半潜式平台的塔筒的结构示意图；
35.图4为本发明实施例中公开的半潜式平台的塔筒的俯视图；
36.图5为本发明实施例中公开的半潜式平台的塔筒的内部局部结构的结构示意图；
37.图6为本发明实施例中公开的半潜式平台的塔筒的内部局部结构的俯视图；
38.图7为本发明实施例中公开的半潜式平台的阻尼器的结构示意图；
39.其中，1为塔筒、2为浮式立柱、3为撑杆组件、4为系泊绳、6为支撑平台、61为支撑腿；
40.11为连接法兰、12为第一塔筒段、13为第二塔筒段；
41.51为第一阻尼器、52为第二阻尼器、53为第三阻尼器、54为第四阻尼器；
42.501为第一端、502为中间段、503为第二端、504为第二连接件、505为螺纹杆、506为第一连接件。
具体实施方式
43.本发明公开了一种半潜式平台，通过增加阻尼器，保证半潜式平台的稳定性。此外，本发明还公开了一种具有上述半潜式平台的半潜式风机组件。
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
46.如图2所示，本技术中公开了一种半潜式平台，包括浮式立柱2(又称浮筒)、撑杆组件3和系泊绳4。在浮式立柱2内设置有压载舱和通道，撑杆组件3连接浮式立柱2，系泊绳4与浮式立柱2一一对应。在浮式立柱2上方可固定有塔筒1，可选的，可选择其中一个浮式立柱2上设置塔筒1，当然，也可在每个或多个浮式立柱2上均设置塔筒1。
47.需要说明的是，图1中仅展示了部分浮式立柱2，实际中，可根据不同的需要拼接成不同形状的半潜式平台。
48.一些实施例中浮式立柱2有多个，相邻的浮式立柱2之间通过撑杆组件3连接，对于相邻的两个撑杆组件3之间的夹角可根据不同的需要设置，即浮式立柱2的布置位置不限定。
49.由于浮式立柱2与撑杆组件3连接后，浮式立柱2的连接处的刚度会受到影响，并且在浮式立柱2受压时，会在撑杆组件3的拉力作用下，浮式立柱2发生形变。为了缓解或避免这种形变，本技术中在浮式立柱2与撑杆组件3的连接处设置了第一阻尼器51。
50.第一阻尼器51沿浮式立柱2的第一端的周向均匀分布。当浮式立柱2与撑杆组件3相连的位置被压缩时，浮式立柱2周向上与此位置相对的位置会被拉伸，通过设置第一阻尼器51可产生腐蚀立柱2形变的阻尼力，从而可抵消浮式立柱2的拉伸或压缩，增加了浮式立柱2的强度，有效防止浮式立柱2变形，从而保证了半潜式平台的稳定性。
51.需要说明的是，浮式立柱2的第一端为与撑杆组件3连接的一端，第一阻尼器51的安装位置会沿浮式立柱2与撑杆组件3连接位置的周向。
52.第一阻尼器51产生的阻尼力的方向沿浮式立柱2的轴线方向。
53.此外，浮式立柱2与塔筒1连接，并且浮式立柱2的轴线与塔筒1的轴线重合。一些实施例中，塔筒1的直径小于浮式立柱2的直径。
54.塔筒1与浮式立柱2连接后，塔筒1受到的外力以及在塔筒1的重力作用下，塔筒1与浮式立柱2的连接处的刚度会受到影响，塔筒1与浮式立柱2的连接位置可能会产生压缩。为了避免塔筒1压缩而产生的形变，在塔筒1与浮式立柱2的连接位置上设置有第二阻尼器52，
在塔筒1具有变形倾向时，第二阻尼器52会产生阻尼力，从而避免或缓解塔筒1的形变。
55.实际中，当塔筒1受到的力不均时，塔筒1可能会发生倾斜，即一侧压缩另一侧拉伸，因此，为了保证塔筒1的稳定性，可选的，在塔筒1的周向均匀布置有多个第二阻尼器52。第二阻尼器52靠近浮式立柱2的一侧布置。
56.第二阻尼器52产生的阻尼力的方向沿塔筒1的轴线方向。
57.对于第一阻尼器51和第二阻尼器52的数量以及安装方式可根据不同的需要设置，且均在保护范围内。
58.如图3和图4所示，塔筒1内设置有支撑平台6，支撑平台6上可放置电气柜体等电气元件。一些实施例中，支撑平台6为直径小于塔筒1内圈直径的圆形框架，并且支撑平台6与塔筒1的底部的连接法兰11通过支撑腿61固定连接，支撑腿61沿支撑平台6的周向均匀布置。
59.由于支撑平台6与塔筒1之间的连接仅为支撑腿61的连接，并且支撑平台6的直径小于塔筒1的内圈直径，使得支撑平台6可能会在塔筒1内晃动。
60.基于此问题，本技术中将支撑平台6与塔筒1通过第三阻尼器53连接，并且第三阻尼器53的轴线位于支撑平台6所在平面内，并且第三阻尼器53的轴线沿塔筒1的径向。
61.为了进一步保证支撑平台6的稳定性，可选的，第三阻尼器53沿支撑平台6的周向均匀分布。
62.需要说明的是，本技术中的第三阻尼器53连接于支撑平台6与支撑腿61的连接处，即第三阻尼器53与支撑腿61一一对应设置。
63.将第三阻尼器53与支撑腿61一一对应连接，可缓解支撑平台6受力不均而使得支撑腿61的变形量。即支撑平台6受力不均时，支撑腿61会有变形倾向，此时，与该支撑腿61对应的第三阻尼器53提供阻尼力，从而有效防止或缓解该支撑腿61的形变，从而保证了支撑平台6上的电气元件的稳定性。
64.一些实施例中，塔筒1的高度会非常高，为了便于加工，会对塔筒1分段加工，再组装成一体。由于塔筒1的高度非常高，为了保证塔筒1的强度，会将位于塔筒1下方的塔筒段的壁厚设置为大于位于上方的塔筒段的壁厚，如此，可保证下方的塔筒段能够承受更高的载荷。
65.如图5和图6所示，塔筒1包括第一塔筒段12和第二塔筒段13，其中，第一塔筒段12的壁厚小于第二塔筒段13的壁厚。第一塔筒段12的壁厚小于第二塔筒段13的壁厚虽然可以保证第二塔筒段13的载荷，但是，会使得第一塔筒段12的刚性小于第二塔筒段13。第一塔筒段12和第二塔筒段13的连接方式可为焊接，由于在第一塔筒段12和第二塔筒段13的连接处存在刚性变化的情况，因此，第一塔筒段12和第二塔筒段13的连接处可能会发生变形。
66.为了缓解第一塔筒段12和第二塔筒段13的连接处的变形，并增加连接处的刚性，第一塔筒段12和第二塔筒段13的连接处设置有第四阻尼器54，并且第四阻尼器54的一端与第一塔筒段12连接，另一端与第二塔筒段13连接。第四阻尼器54的轴线与第一塔筒段12轴线以及与第二塔筒段13的轴线均平行。
67.可选的，第四阻尼器54沿第一塔筒段12的周向均匀分布。
68.可以理解的是，第一塔筒段12和第二塔筒段13表示的是不同塔筒1中不同壁厚的位置，在实际中，不论塔筒1具有几段塔筒段，都可参照第一塔筒12和第二塔筒段13的连接
方式。
69.基于塔筒1的壁厚不同可知，当浮式立柱2的壁厚不同时，同样可参照第一塔筒段12和第二塔筒段13的连接方式，增加阻尼器，以提高连接处的刚性，从而减小变形。
70.如图7所示，一些实施例中的第一阻尼器51、第二阻尼器52和第三阻尼器53结构相同，可选的，第一阻尼器51、第二阻尼器52、第三阻尼器53和第四阻尼器54的结构可均为粘滞阻尼器。
71.粘滞阻尼器包括第一端501、中间段502、第二端503和螺纹杆505。其中，第一端501与中间段502通过螺纹杆505螺纹连接，第二端503与中间段502连接。
72.上述的中间段502内具有阻尼介质，可调节施加给螺纹杆505的阻尼力，对于粘滞阻尼器的具体结构参照现有技术即可，本技术的核心在于粘滞阻尼器的应用。
73.粘滞阻尼器连接时，第一端501通过第一连接件506、第二端503通过第二连接件504安置于刚度突变的位置(例如，浮式立柱2、塔筒1的外侧或塔筒1的内部)。一些实施例中，第一连接件506和第二连接件504的安装角度，可根据被连接结构的角度调节，即第一连接件506和第二连接件504的均可转动。
74.可以理解的是，粘滞耗能阻尼器的技术参数原理公式为：f＝cvα，
75.式中：
76.f：为阻尼力(kn)，
77.c：阻尼系数(kn/(mm/s)，
78.v：活塞运动的速度(mm/s)，
79.α：速度指数，根据工程要求进行设计选定，一般在0.01～1之间取值。
80.当α＝1时，则为线性阻尼。漂浮式钢结构场景下需要经受日常温度变化引起的慢速热位移，推荐α为0.1-0.2。
81.当然，在其他实施例中，还可将第一阻尼器51、第二阻尼器52、第三阻尼器53和第四阻尼器54设置为其他形式的阻尼器，例如刚性弹簧等结构。
82.在其他实施例中，第一阻尼器51、第二阻尼器52、第三阻尼器53和第四阻尼器54也可为不同形式的阻尼器，只要能够实现上述功能的阻尼器均在保护范围内。
83.此外，本技术还公开了一种半潜式风机组件，包括半潜式平台，其中，半潜式平台为上述实施例中公开的半潜式平台，因此，具有该半潜式平台的半潜式风机组件也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
84.需要说明的是，本技术中的半潜式平台可应用于半潜式风电或半潜式光伏。
85.如本发明和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
86.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
87.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的
一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种半潜式平台，其特征在于，包括：塔筒、浮式立柱、撑杆组件和系泊绳，其中，所述塔筒安装于所述浮式立柱上，相邻的所述浮式立柱通过所述撑杆组件连接，所述浮式立柱与所述系泊绳连接，所述浮式立柱与所述撑杆组件连接的第一端设置有第一阻尼器，所述第一阻尼器用于增加所述浮式立柱的第一端的连接处的刚性。2.根据权利要求1所述的半潜式平台，其特征在于，所述第一阻尼器产生的阻尼力的方向沿所述浮式立柱的轴线方向。3.根据权利要求2所述的半潜式平台，其特征在于，所述第一阻尼器沿所述浮式立柱的周向均匀布置。4.根据权利要求1所述的半潜式平台，其特征在于，所述浮式立柱的第二端与所述塔筒连接，并且所述塔筒与所述浮式立柱的连接处设置有第二阻尼器，所述第二阻尼器用于增加所述塔筒连接处的刚性。5.根据权利要求4所述的半潜式平台，其特征在于，所述第二阻尼器产生的阻尼力的方向沿所述塔筒的轴线方向。6.根据权利要求5所述的半潜式平台，其特征在于，所述第二阻尼器沿所述塔筒的周向均匀布置。7.根据权利要求4所述的半潜式平台，其特征在于，所述塔筒和/或所述浮式立柱为多段壁厚不同的圆柱段拼接的圆柱件，且位于上方的圆柱段的壁厚大于位于下方的圆柱段的壁厚，壁厚不同且相邻的两个所述圆柱段连接有第四阻尼器，所述第四阻尼器的两端分别连接两个所述圆柱段，且所述第四阻尼器用于增加两个所述圆柱段连接的刚性。8.根据权利要求7所述的半潜式平台，其特征在于，所述第四阻尼器提供的阻尼力的方向沿所述圆柱件的轴线方向。9.根据权利要求7所述的半潜式平台，其特征在于，所述塔筒内设置有用于放置电气元件的支撑平台，所述支撑平台通过支撑腿与所述塔筒的下边缘连接；所述支撑平台与所述塔筒的内壁之间具有间隙，所述支撑平台与所述塔筒的内壁通过第三阻尼器连接。10.根据权利要求9所述的半潜式平台，其特征在于，所述第三阻尼器连接于所述支撑平台与所述支撑腿的连接处，且所述第三阻尼器提供的阻尼力的方向沿所述塔筒的径线方向。11.根据权利要求9所述的半潜式平台，其特征在于，所述第一阻尼器、所述第二阻尼器、所述第三阻尼器和所述第四阻尼器均为粘性阻尼器，且所述粘性阻尼器的技术参数原理公式为：f＝cvα，其中，f：为阻尼力(kn)，c：阻尼系数(kn/(mm/s)，v：活塞运动的速度(mm/s)，α：速度指数，根据工程要求进行设计选定，漂浮式钢结构场景下需要经受日常温度变化引起的慢速热位移，α为0.1-0.2。12.一种半潜式风机组件，包括半潜式平台，其特征在于，所述半潜式平台为如权利要
求1至11任一项所述的半潜式平台。

技术总结
本发明公开了一种半潜式平台及半潜式风机组件，半潜式平台包括：塔筒、浮式立柱、撑杆组件和系泊绳，其中，所述塔筒安装于所述浮式立柱上，相邻的所述浮式立柱通过所述撑杆组件连接，所述浮式立柱与所述系泊绳连接，所述浮式立柱与所述撑杆组件连接的第一端设置有第一阻尼器，所述第一阻尼器用于增加所述浮式立柱的第一端的连接处的刚性。通过在浮式立柱与撑杆组件的连接处设置第一阻尼器，利用第一阻尼力提供的阻尼力，克服浮式立柱形变的倾向，增加浮式立柱的第一端的连接处的刚性，从而缓解或避免浮式立柱发生形变，保证了半潜式平台的稳定性。的稳定性。的稳定性。


技术研发人员：周昳鸣 沈正华 傅望安 李阳春 邵林芳 刘晓梅 刘鑫 闫姝 郭晓辉 刘瑞超 雷宇 冯雪娇
受保护的技术使用者：华能（浙江）能源开发有限公司清洁能源分公司 华能海上风电科学技术研究有限公司
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/6/3