一种浮式基础的海上风电装置

1.本发明属于海上浮式风电技术领域，尤其涉及一种浮式基础的海上风电装置。


背景技术：

2.浮式海上发电装置是一种利用海洋能源(主要是风能或潮汐能)在海上发电的设备。与传统的海上风电场相比，浮式海上发电装置不需要在海底安装建筑物或固定设备，而是利用浮筒、锚链、接线系统等组成浮动的发电单元，可以更灵活地部署在不同的区域，适应不同的海洋条件和海域深度，同时也更易于维护和升级。海洋能源的开发利用也是可再生能源的重要领域之一，对于降低碳排放和实现可持续发展具有重大意义。现有技术中，浮式基础海上风电装置面临着诸多问题，例如风浪较大时，容易发生侧翻，微弱的风浪容易导致装置发生晃动，导致风力发电装置发生振动影响装置的正常发电，还有就是浮式海上发电存在容易漂移的问题，这都是现有技术中存在的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种浮式基础的海上风电装置，以解决上述问题，达到自动地有效快速定位、减弱微弱风浪的干扰、降低装置整体的侧翻风险的目的。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种浮式基础的海上风电装置，包括风电基座，所述风电基座顶端固定连接有风力发电机、控制台，所述风电基座沿周向固定连接有平衡浮板，所述平衡浮板周侧等间距固定连接有若干个浮板平衡结构，所述风电基座内侧设有若干个周向排列的缆绳收紧机构，所述缆绳收紧机构底端通过定位缆绳固定连接有钻地式定位结构，若干个所述钻地式定位结构位于所述风电基座正下方。
6.优选的，所述浮板平衡结构包括滑筒，所述滑筒底端设有球形转动块，所述平衡浮板顶端开设有若干个开槽，所述球形转动块与所述开槽转动连接，所述滑筒内侧滑动连接有滑杆，所述滑杆底端延伸出所述滑筒并固定连接有配重块，所述滑杆顶端设有凸起，所述凸起与所述滑筒内侧滑动连接，所述凸起与所述滑筒内侧底端之间固定连接有复位弹簧，所述滑筒顶端开设有通气孔。
7.优选的，所述开槽包括球槽、与所述球槽顶端连通的直槽，所述球形转动块与所述球槽转动连接。
8.优选的，所述缆绳收紧机构包括开设于风电基座底端的缆绳腔、电机腔，所述电机腔内固定连接有缆绳马达，所述缆绳腔内横向转动连接有缆绳辊，所述缆绳马达的输出轴与所述缆绳辊轴接，所述缆绳辊与所述定位缆绳固定连接。
9.优选的，所述钻地式定位结构包括定位外壳，所述定位外壳顶端固定连接有侦测控制器，所述侦测控制器顶端与所述定位缆绳固定连接，所述定位外壳底端设有钻头结构，所述定位外壳周侧固定连接有若干个支臂，所述支臂远离所述定位外壳的一端固定连接有感压均态平衡支脚结构，所述侦测控制器与所述钻头结构、感压均态平衡支脚结构电性连
接。
10.优选的，所述定位外壳内侧开设有定位内腔，所述定位内腔内竖直滑动连接有辅助板，所述定位内腔内侧固定连接有升降电机，所述升降电机的输出轴与所述辅助板固定连接，所述辅助板底端与所述钻头结构固定连接；所述钻头结构包括钻头电机，所述钻头电机顶端与所述辅助板底端固定连接，所述钻头电机的输出轴位于底端并且固定连接有钻头。
11.优选的，所述感压均态平衡支脚结构包括固定筒，所述固定筒与所述支臂固定连接，所述固定筒内侧开设有固定筒滑动腔，所述固定筒滑动腔内沿轴向滑动连接有滑动支脚，所述滑动支脚顶端固定连接有压力弹簧，所述压力弹簧顶端固定连接有压力传感器，所述压力传感器顶端与所述固定筒滑动腔内侧顶端抵接，所述固定筒顶端固定连接有通信器，所述通信器与所述压力传感器电性连接。
12.优选的，所述风电基座内侧底端固定连接有缆绳清洁结构，所述缆绳清洁结构包括两个对称设置的毛刷，两个所述毛刷底端固定连接有两个对称设置的刮板，所述定位缆绳依次穿过所述毛刷、刮板。
13.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
14.通过设置风电基座周侧的平衡浮板，当海面上存在海浪时，会推动平衡浮板发生偏转，此时若干个浮板平衡结构会根据平衡浮板的偏转而产生不同的力，从而稳定平衡浮板的飘动，可以有效地降低平衡浮板的晃动幅度，稳定住平衡浮板。通过下方的钻地式定位结构，本装置可以方便地固定到海床上，并且钻地式定位结构可以侦测到是否已经钻入海床内部，并根据情况关闭与开启钻地，从而保证定位的稳定。多个钻地式定位结构需要以不同的位置进行投放，从而保证风电基座的朝向固定，当下方的钻地式定位结构固定完成后，缆绳收紧机构可以进行收紧，从而提高风电基座的稳定性。利用这些结构，实现了一种能够自动地有效快速定位、减弱微弱风浪的干扰、降低装置整体的侧翻风险的浮式基础的海上风电装置。
附图说明
15.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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
16.图1为本发明的结构示意图；
17.图2为平衡浮板与风电基座的剖面图；
18.图3为钻地式定位结构的剖面图；
19.图4为固定筒的剖面图；
20.图5为静止状态下的浮板平衡结构的结构示意图；
21.图6为风浪状态下一侧浮板平衡结构的结构示意图；
22.图7为风浪状态下另一侧的浮板平衡结构的结构示意图；
23.图8为缆绳清洁结构的结构示意图。
24.附图标记：1、平衡浮板；2、风电基座；3、浮板平衡结构；4、风力发电机；5、控制台；
6、定位缆绳；7、钻地式定位结构；8、海面；9、缆绳清洁结构；10、浮座；11、缆绳马达；12、缆绳辊；101、球槽；102、直槽；201、缆绳腔；202、电机腔；301、滑筒；302、球形转动块；303、配重块；304、滑杆；305、凸起；306、复位弹簧；307、通气孔；701、定位外壳；702、侦测控制器；703、支臂；704、固定筒；705、滑动支脚；706、耐磨头；707、定位内腔；708、辅助板；709、钻头电机；710、升降电机；711、钻头；717、通信器；718、压力弹簧；719、压力传感器；901、毛刷；902、刮板。
具体实施方式
25.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。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.参照图1-8所示，本发明提供一种浮式基础的海上风电装置，包括风电基座2，风电基座2顶端固定连接有风力发电机4、控制台5，风电基座2沿周向固定连接有平衡浮板1，平衡浮板1周侧等间距固定连接有若干个浮板平衡结构3，风电基座2内侧设有若干个周向排列的缆绳收紧机构，缆绳收紧机构底端通过定位缆绳6固定连接有钻地式定位结构7，若干个钻地式定位结构7位于风电基座2正下方。其中，控制台5与风力发电机4、缆绳收紧机构中的缆绳马达11、侦测控制器702电性连接，其内部还设有远程通信装置，可以与云端计算机进行通信连接。
28.通过设置风电基座2周侧的平衡浮板1，当海面8上存在海浪时，会推动平衡浮板1发生偏转，此时若干个浮板平衡结构3会根据平衡浮板1的偏转而产生不同的力，从而稳定平衡浮板1的飘动，可以有效地降低平衡浮板1的晃动幅度，稳定住平衡浮板1。通过下方的钻地式定位结构7，本装置可以方便地固定到海床上，并且钻地式定位结构7可以侦测到是否已经钻入海床内部，并根据情况关闭与开启钻地，从而保证定位的稳定。多个钻地式定位结构7需要以不同的位置进行投放，从而保证风电基座2的朝向固定，当下方的钻地式定位结构7固定完成后，缆绳收紧机构可以进行收紧，从而提高风电基座2的稳定性。
29.进一步优化方案，浮板平衡结构3包括滑筒301，滑筒301底端设有球形转动块302，平衡浮板1顶端开设有若干个开槽，球形转动块302与开槽转动连接，滑筒301内侧滑动连接有滑杆304，滑杆304底端延伸出滑筒301并固定连接有配重块303，滑杆304顶端设有凸起305，凸起305与滑筒301内侧滑动连接，凸起305与滑筒301内侧底端之间固定连接有复位弹簧306，滑筒301顶端开设有通气孔307。通气孔307的设置是为了保证滑杆304上下运动不会受到气压影响。
30.参考图3所示，当海面8处于静止状态时，复位弹簧306受力均衡稳定，此时每个浮板平衡结构3提供的力相同。
31.参考图4-5所示，当海面8存在波浪时，一侧的浮板平衡结构3中的滑筒301跟随平衡浮板1向下运动，而滑筒301内部的滑杆304却因为并不是与滑筒301固定连接，会受到重力的因素自然下降，其速度相较于滑筒301更慢，而此时复位弹簧306就会伸展，使得滑筒
301受到的复位弹簧306向下的推力减小，从而使得滑筒301向下的受力减小。而另一侧的浮板平衡结构3中的情况则完全相反，滑筒301由于向上运动会受到复位弹簧306更大的推力，当多个浮板平衡结构3共同作用时，可以使得平衡浮板1多个方向上受力均衡，从而显著改善平衡浮板1的偏转情况，有效地降低海浪带来的影响。
32.进一步优化方案，开槽包括球槽101、与球槽101顶端连通的直槽102，球形转动块302与球槽101转动连接。直槽102的设置是为了让上方的滑筒301能够具有一定的转动空间。
33.进一步优化方案，缆绳收紧机构包括开设于风电基座2底端的缆绳腔201、电机腔202，电机腔202内固定连接有缆绳马达11，缆绳腔201内横向转动连接有缆绳辊12，缆绳马达11的输出轴与缆绳辊12轴接，缆绳辊12与定位缆绳6固定连接。
34.进一步优化方案，钻地式定位结构7包括定位外壳701，定位外壳701顶端固定连接有侦测控制器702，侦测控制器702顶端与定位缆绳6固定连接，定位外壳701底端设有钻头结构，定位外壳701周侧固定连接有若干个支臂703，支臂703远离定位外壳701的一端固定连接有感压均态平衡支脚结构，侦测控制器702与钻头结构、感压均态平衡支脚结构电性连接。
35.进一步优化方案，定位外壳701内侧开设有定位内腔707，定位内腔707内竖直滑动连接有辅助板708，定位内腔707内侧固定连接有升降电机710，升降电机710的输出轴与辅助板708固定连接，辅助板708底端与钻头结构固定连接；钻头结构包括钻头电机709，钻头电机709顶端与辅助板708底端固定连接，钻头电机709的输出轴位于底端并且固定连接有钻头711。钻头711可以钻入海床内部，当感压均态平衡支脚结构感应到已经接触到海床时，会通过压力传感器719与通信器717配合，控制钻头电机709、升降电机710运动，从而钻入海床中。
36.进一步优化方案，感压均态平衡支脚结构包括固定筒704，固定筒704与支臂703固定连接，固定筒704内侧开设有固定筒滑动腔，固定筒滑动腔内沿轴向滑动连接有滑动支脚705，滑动支脚705顶端固定连接有压力弹簧718，压力弹簧718顶端固定连接有压力传感器719，压力传感器719顶端与固定筒滑动腔内侧顶端抵接，固定筒704顶端固定连接有通信器717，通信器717与压力传感器719电性连接。侦测控制器702与通信器717、钻头电机709、升降电机710电性连接，可以实时监测压力传感器719的读数，并根据压力传感器719的读数对钻头电机709、升降电机710进行控制。在释放时，当多个压力传感器719有一定读数后，侦测控制器702判断已经接触到海床，此时控制钻头电机709、升降电机710共同运动，使得钻头711可以钻入海床内部，当多个压力传感器719到达一定的读数后，侦测控制器702判断已经钻入一定的深度并且具有一定的稳定性，从而关闭钻头电机709、升降电机710，完成定位作业。
37.另外，在滑动支脚705底端还固定连接有耐磨头706，可以一定程度上保护滑动支脚705。
38.进一步优化方案，风电基座2内侧底端固定连接有缆绳清洁结构9，缆绳清洁结构9包括两个对称设置的毛刷901，两个毛刷901底端固定连接有两个对称设置的刮板902，定位缆绳6依次穿过毛刷901、刮板902。刮板902可以刮去定位缆绳6上附着的海藻等杂物，而毛刷901可以一定程度上对定位缆绳6进行清洁并扫除一定的水渍。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种浮式基础的海上风电装置，包括风电基座(2)，所述风电基座(2)顶端固定连接有风力发电机(4)、控制台(5)，其特征在于，所述风电基座(2)沿周向固定连接有平衡浮板(1)，所述平衡浮板(1)周侧等间距固定连接有若干个浮板平衡结构(3)，所述风电基座(2)内侧设有若干个周向排列的缆绳收紧机构，所述缆绳收紧机构底端通过定位缆绳(6)固定连接有钻地式定位结构(7)，若干个所述钻地式定位结构(7)位于所述风电基座(2)正下方。2.根据权利要求1所述的一种浮式基础的海上风电装置，其特征在于，所述浮板平衡结构(3)包括滑筒(301)，所述滑筒(301)底端设有球形转动块(302)，所述平衡浮板(1)顶端开设有若干个开槽，所述球形转动块(302)与所述开槽转动连接，所述滑筒(301)内侧滑动连接有滑杆(304)，所述滑杆(304)底端延伸出所述滑筒(301)并固定连接有配重块(303)，所述滑杆(304)顶端设有凸起(305)，所述凸起(305)与所述滑筒(301)内侧滑动连接，所述凸起(305)与所述滑筒(301)内侧底端之间固定连接有复位弹簧(306)，所述滑筒(301)顶端开设有通气孔(307)。3.根据权利要求2所述的一种浮式基础的海上风电装置，其特征在于，所述开槽包括球槽(101)、与所述球槽(101)顶端连通的直槽(102)，所述球形转动块(302)与所述球槽(101)转动连接。4.根据权利要求1所述的一种浮式基础的海上风电装置，其特征在于，所述缆绳收紧机构包括开设于风电基座(2)底端的缆绳腔(201)、电机腔(202)，所述电机腔(202)内固定连接有缆绳马达(11)，所述缆绳腔(201)内横向转动连接有缆绳辊(12)，所述缆绳马达(11)的输出轴与所述缆绳辊(12)轴接，所述缆绳辊(12)与所述定位缆绳(6)固定连接。5.根据权利要求1所述的一种浮式基础的海上风电装置，其特征在于，所述钻地式定位结构(7)包括定位外壳(701)，所述定位外壳(701)顶端固定连接有侦测控制器(702)，所述侦测控制器(702)顶端与所述定位缆绳(6)固定连接，所述定位外壳(701)底端设有钻头结构，所述定位外壳(701)周侧固定连接有若干个支臂(703)，所述支臂(703)远离所述定位外壳(701)的一端固定连接有感压均态平衡支脚结构，所述侦测控制器(702)与所述钻头结构、感压均态平衡支脚结构电性连接。6.根据权利要求5所述的一种浮式基础的海上风电装置，其特征在于，所述定位外壳(701)内侧开设有定位内腔(707)，所述定位内腔(707)内竖直滑动连接有辅助板(708)，所述定位内腔(707)内侧固定连接有升降电机(710)，所述升降电机(710)的输出轴与所述辅助板(708)固定连接，所述辅助板(708)底端与所述钻头结构固定连接；所述钻头结构包括钻头电机(709)，所述钻头电机(709)顶端与所述辅助板(708)底端固定连接，所述钻头电机(709)的输出轴位于底端并且固定连接有钻头(711)。7.根据权利要求6所述的一种浮式基础的海上风电装置，其特征在于，所述感压均态平衡支脚结构包括固定筒(704)，所述固定筒(704)与所述支臂(703)固定连接，所述固定筒(704)内侧开设有固定筒滑动腔，所述固定筒滑动腔内沿轴向滑动连接有滑动支脚(705)，所述滑动支脚(705)顶端固定连接有压力弹簧(718)，所述压力弹簧(718)顶端固定连接有压力传感器(719)，所述压力传感器(719)顶端与所述固定筒滑动腔内侧顶端抵接，所述固定筒(704)顶端固定连接有通信器(717)，所述通信器(717)与所述压力传感器(719)电性连接。8.根据权利要求1所述的一种浮式基础的海上风电装置，其特征在于，所述风电基座
(2)内侧底端固定连接有缆绳清洁结构(9)，所述缆绳清洁结构(9)包括两个对称设置的毛刷(901)，两个所述毛刷(901)底端固定连接有两个对称设置的刮板(902)，所述定位缆绳(6)依次穿过所述毛刷(901)、刮板(902)。

技术总结
本发明属于海上浮式风电技术领域，尤其涉及一种浮式基础的海上风电装置，包括风电基座，所述风电基座顶端固定连接有风力发电机、控制台，所述风电基座沿周向固定连接有平衡浮板，所述平衡浮板周侧等间距固定连接有若干个浮板平衡结构，所述风电基座内侧设有若干个周向排列的缆绳收紧机构，所述缆绳收紧机构底端通过定位缆绳固定连接有钻地式定位结构，若干个所述钻地式定位结构位于所述风电基座正下方。实现了一种能够自动地有效快速定位、减弱微弱风浪的干扰、降低装置整体的侧翻风险的浮式基础的海上风电装置。式基础的海上风电装置。式基础的海上风电装置。


技术研发人员：王冼民 李进 王伟龙 符运成 杨子昕 贾超 梁文雅
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：2023.05.16
技术公布日：2023/7/22