一种双浮筒单点系泊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电开发设备技术领域，具体涉及一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础。


背景技术：

2.风能作为一种清洁的可再生能源，有着非常高的利用价值。海上有丰富的风能资源，风速稳定，区域广阔。对于海上风力发电的基础结构设计，在水深小于50米的海域，可以使用固定式基础结构，对于水深大于50米的海域，考虑经济成本等因素，一般采用漂浮式基础结构。而且较深海域有着更优质的风能资源，世界各国对海上风电的研究也逐渐由浅海向深海发展。从长远来看，随着潮间带及近海区域风电资源的开发的日趋饱和，海上风电开发从近海走向深远海是必然趋势，漂浮式海上风电机组结构的研发与设计势在必行。
3.然而，漂浮式基础作为海上浮式风电设备的支撑结构，由于海上环境复杂，风浪流条件恶劣，如何在恶劣的风浪流条件下适应风浪特性，提高漂浮式基础的受力能力、降低结构失效的风险，以确保风机设备的安全性，这对风机设备的安全运营来说具有决定性的影响。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，提供一种抗风浪能力强，以及在恶劣环境下运动稳定性高的海上风电漂浮式基础。并以此采用以下技术方案：
5.一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，包括浮体结构和单点系泊系统，以及将所述浮体结构和所述单点系泊系统连接的框架结构；所述框架结构上设置与海上风电设备连接的过渡连接部；所述单点系泊系统包括转塔，使所述浮体结构在风浪来袭时绕所述转塔中心旋转，所述转塔外部为与所述框架结构连接的转筒；所述浮体结构包括在两侧设置的浮筒，且所述浮筒内设置压载舱，通过所述浮筒提供的浮力使整体结构形成漂浮状态。
6.进一步地：所述浮筒靠近以及远离所述单点系泊系统的首尾端同时设置迎流端。
7.进一步地：所述框架结构包括将两侧的所述浮筒上端同时连接的上部结构，所述上部结构上设置与所述转塔外表面连接的外悬臂。
8.进一步地：所述转塔内设置旋转接头。
9.进一步地：所述过渡连接部设置于两侧所述浮筒的中间位置。
10.进一步地：所述框架结构包括将两侧的所述浮筒下端同时连接的下部结构，所述下部结构上设置与所述浮筒底部连接的垂荡板。
11.进一步地：所述浮筒上设置进人孔。
12.进一步地：所述单点系泊系统包括设置在所述转塔底部的链盘，以及将海床与所述链盘相连接的系泊缆。
13.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
14.(一)本实用新型提出了一种新型海上风电漂浮式基础，通过采用单点系泊系统，
使整个浮体结构具有随风浪变化而产生位置变化的风向标效应，因此使其在恶劣风浪流条件下抗风浪能力强，同时适用水深范围广。
15.(二)本实用新型的双浮筒设计，使浮体结构的水线面面积大，在运动中能为漂浮式基础提供更大的复原力矩，可有效地提高漂浮式基础在深远海恶劣环境下的运动稳定性。
附图说明
16.图1为本实用新型漂浮式基础的俯视结构示意图；
17.图2为本实用新型漂浮式基础的左视结构示意图；
18.图3为本实用新型漂浮式基础的主视结构示意图；
19.图4为本实用新型框架结构的俯视结构示意图；
20.图5为本实用新型单点系泊系统的结构示意图。
21.附图中的标记为：浮筒1、进人孔11、单点系泊系统2、转塔21、系泊缆22、旋转接头23、转筒24、链盘25、框架结构3、垂荡板31、外悬臂32、过渡连接部4。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
23.如图1-5所示，一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，包括浮体结构和单点系泊系统2，以及将浮体结构和单点系泊系统2连接的框架结构3；框架结构3上设置与海上风电设备连接的过渡连接部4；单点系泊系统2包括与浮体结构连接端设置转塔21，通过转塔21使浮体结构在风浪来袭时绕转塔21中心旋转，转塔21外部设置与框架结构3钢性连接的转筒24；浮体结构包括在两侧设置的浮筒1，且浮筒1内设置压载舱，通过浮筒1提供的浮力使整体结构呈漂浮状态；浮筒1根据海况的风浪强度变化，从而分别形成漂浮支撑状态或迎风转向状态。
24.如图2所示，浮筒1在目标海域海上作业时并不完全浸入海内，其顶部始终漂浮于海面上，浮筒1在海况平稳的情况下，再加上浮筒1因过渡连接部4上安装的风机基础重量，使浮筒1仅提供对风机基础的漂浮支撑状态；当遇到恶劣海况的情况下，浮筒1不仅提供对风机基础的漂浮支撑状态，还提供以单点系泊系统2为圆形带着风机基础形成迎风的转向状态。以此使浮体结构具有风向标效应，在风浪流环境荷载作用下处于受力最小的状态，从而提高漂浮式基础的抗风浪能力，保证风机基础在海上能长期安全运行。
25.如图1-2所示，浮筒1靠近以及远离单点系泊系统2的首尾端同时设置迎流端12。
26.本实施例中，配对设置的浮筒1水平设置，其中，浮筒1分为三段式结构，中部为圆柱段，首尾端迎流端12的为圆锥段，以此迎流端12可减小迎浪流方向的载荷，而中部可减缓海浪冲击在其外表面时的流动方向荷载；浮筒1为整个浮体结构提供浮力和稳性，浮筒1内部的压载舱，可根据拖航、安装、在位、维护等不同阶段调整内部压载水量进而改变浮体结构的吃水深度。
27.并且通过配对的浮筒1，使浮筒1与海面形成的水线面面积大，在运动中能为漂浮式基础提供更大的复原力矩，可有效地提高漂浮式基础在深远海恶劣环境下的运动稳定
性。
28.如图1-5所示，浮筒1与单点系泊系统2上的转塔21之间形成分隔延展空间。增加浮筒1与的单点系泊系统2间的距离，使具有风向标效应的浮体结构其对空气流动产生较大阻力一端的浮筒1便会顺风转动，以此实现浮体结构的迎风转向。
29.如图1-2和4所示，框架结构3包括将两侧的浮筒1上端同时连接的上部结构，上部结构上设置与转筒24外表面连接的外悬臂32。
30.如图2-3所示，框架结构3包括将两侧的浮筒1下端同时连接的下部结构，下部结构上设置与浮筒1底部连接的垂荡板31。框架结构3将过渡连接部4的底部以及上端部分进行安装固定，垂荡板31的数量为一对，并且垂荡板31单独设置在一侧的浮筒1下方，同时，垂荡板31与浮筒1之间通过框架结构3的连接使两者间具有间隔，可有效减小浮体结构的升沉运动。
31.如图1-4所示，过渡连接部4与外悬臂32均有一定质量，过渡连接部4偏置设置于框架结构3上，通过偏置使得相对于水线漂心的弯矩平衡，并配合浮筒1内的压载舱调节漂浮式基础在海上的平衡状态。并且过渡连接部4设置于两侧浮筒1的中间位置。
32.如图1所示，浮筒1上设置进人孔11。进人孔11开置在浮筒1中部。方便在对三段式结构的浮筒1内部拼接时，工作人员通过进人孔11进出，进而提高焊接质量，同时也能够方便运维。浮筒1在海上作业时一般都需要进行关闭，避免外部水进入浮筒1内。
33.如图4所示，转塔21内设置旋转接头23，转塔21外侧为圆筒型结构的转筒24，旋转接头23由旋转轴承，转杆组成，转杆与链盘25固连。
34.如图1-4所示，单点系泊系统2包括设置在转塔21底部的链盘25，以及将海床与链盘25相连接的系泊缆22。
35.本实施例中，转塔21可通过旋转接头23实现浮体结构的360
°
旋转，以使得浮体结构能够因此柔性转动连接，从而提高安全性。
36.请参阅图1-5；一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础的整体安装方法，包括以下陆上预制以及海上连接的步骤：
37.s1：在陆上加工厂预制浮体结构，对三段式结构的浮筒1依次焊接拼接，并将浮筒1、过渡连接部4进行与框架结构3的组装拼接；
38.s2：在作业海域，预先将单点系泊系统2进行设置，并通过系泊缆22与作业海域的海床锚点进行连接；
39.s3：利用码头吊机将浮体结构吊装下水，浮体结构依靠浮筒1提供的浮力漂浮于海面；
40.s4：在码头通过采用码头吊机或起重船依次吊装风机塔筒和风电机组，并安装于过渡连接部4上，以此组成漂浮式风机整体结构；
41.s5：通过拖轮将s4中的整体结构拖航至作业海域，将外悬臂32与转塔21连接，实现浮体结构与单点系泊系统2连接，在浮筒1压载至作业吃水后，以此完成安装。
42.以上实施例仅为本实用新型的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本实用新型的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：包括浮体结构和单点系泊系统(2)，以及将所述浮体结构和所述单点系泊系统(2)连接的框架结构(3)；所述框架结构(3)上设置与海上风电设备连接的过渡连接部(4)；所述单点系泊系统(2)包括设置海面上的转塔(21)，通过所述转塔在风浪来袭时使所述浮体结构绕所述转塔(21)中心旋转，所述转塔(21)外部设置与所述框架结构(3)连接的转筒(24)；所述浮体结构包括在两侧设置的浮筒(1)，且所述浮筒(1)内设置压载舱，通过所述浮筒(1)对所述框架结构(3)以及所述海上风电设备形成漂浮状态；所述浮筒(1)根据海况的风浪强度变化，从而分别形成漂浮支撑状态或迎风转向状态。2.根据权利要求1所述的一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：所述浮筒(1)与所述单点系泊系统(2)上的所述转塔(21)之间形成分隔延展空间。3.根据权利要求1所述的一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：所述浮筒(1)靠近以及远离所述单点系泊系统(2)的首尾端同时设置迎流端(12)。4.根据权利要求1所述的一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：所述框架结构(3)包括将两侧的所述浮筒(1)上端同时连接的上部结构，所述上部结构上设置与所述转塔(21)外表面连接的外悬臂(32)。5.根据权利要求1所述的一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：所述转塔(21)内设置旋转接头(23)。6.根据权利要求1所述的一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：所述过渡连接部(4)设置于两侧所述浮筒(1)的中间位置。7.根据权利要求1所述的一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：所述框架结构(3)包括将两侧的所述浮筒(1)下端同时连接的下部结构，所述下部结构上设置与所述浮筒(1)底部连接的垂荡板(31)。8.根据权利要求1所述的一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：所述浮筒(1)上设置进人孔(11)。9.根据权利要求1所述的一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，其特征在于：所述单点系泊系统(2)包括设置在所述转塔(21)底部的链盘(25)，以及将海床与所述链盘(25)相连接的系泊缆(22)。

技术总结
本实用新型提供一种双浮筒单点系泊海上风电漂浮式基础，包括浮体结构和单点系泊系统，以及将所述浮体结构和所述单点系泊系统连接的框架结构；所述框架结构上设置与海上风电设备连接的过渡连接部；所述单点系泊系统包括转塔，使所述浮体结构在风浪来袭时绕所述转塔中心旋转，所述转塔外部为与所述框架结构连接的转筒；所述浮体结构包括在两侧设置的浮筒，且所述浮筒内设置压载舱，通过所述浮筒提供的浮力使整体结构形成漂浮状态。本实用新型通过采用单点系泊系统，使整个浮体结构具有随风浪变化而产生位置变化的风向标效应，因此使其在恶劣风浪流条件下抗风浪能力强，同时适用水深范围广。范围广。范围广。


技术研发人员：何奔 王德志 李炜 姜贞强 罗金平 王滨 熊根 赖踊卿 王淡善 吕娜 高鹏 石锐龙 吕君 张杰 许光明 张学栋 吴新云 刘荣
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/6/3