风力涡轮机海上支撑结构的制作方法

1.本发明涉及一种风力涡轮机海上支撑结构，特别是涉及一种用于风力涡轮机的半潜式海上支撑结构。


背景技术：

2.鉴于对绿色能源的需求，由海上风力涡轮机供应的绿色能源正在增加。许多海上风力涡轮机或风力涡轮机场位于近岸或相对的浅水区域。在这些海上位置，风力涡轮机通常安装在固定平台或结构上。然而，人们寻求在更深的水域收集风力。在这些较深的水域位置，相对于合理的成本来说，用于风力涡轮机的固定支撑结构是不再可行的，因此需要用于风力涡轮机的浮动式支撑系统。已经设计和测试了用于风力涡轮机安装的浮动式海上支撑系统的许多构型。
3.用于风力涡轮机的各种类型的浮动式海上支撑系统是已知的，它们可以大致被分为以下四个主要类别。首先，存在半潜式或立柱稳定式平台，其次，存在张力腿平台，第三，杆形浮标也是已知的，第四，也设计了驳船式浮动装置。
4.在半潜式海上浮动支撑结构的类别中，设计通常是三角形的。通常，设置有三个互连的半潜式立柱，三个互连的半潜式立柱被设计为钢结构或混凝土结构。风力涡轮机被定位在三角形的中心或者定位在所述立柱之一上并且与所述立柱竖直对准。通常，这些构型遭受高的钢重量和/或相当深的港湾吃水和/或高重心位置和/或相当高的疲劳敏感性。一些构型需要主动式压载系统来减少不利的倾斜角。
5.仍然需要一种用于风力涡轮机的减轻上述缺点中的至少一个缺点的浮动式海上支撑结构。


技术实现要素：

6.为此，本发明提供了一种根据权利要求1所述的浮动式海上支撑结构。
7.通过提供一种海上支撑结构，该海上支撑结构具有通过连接结构进行连接的半潜式立柱，以及定位在该结构的在两个相邻的半潜式立柱之间的侧边的风力涡轮机接纳元件，由此需要更少的反向压载物(counter-ballast)，使得能够实现比传统支撑结构更小、更轻和更经济的结构，在传统支撑结构中，风力涡轮机被定位在立柱中的一个立柱上。此外，通过将风力涡轮机接纳元件定位在两个半潜式立柱之间，可以获得较低的港口吃水深度，由此在港口中需要较少或不需要额外的临时浮力设备。风力涡轮机塔架可以被放置在风力涡轮机接纳元件上或安装到风力涡轮机接纳元件上，该风力涡轮机接纳元件位于两个相邻的半潜式立柱之间，这两个立柱可以承载风力涡轮机的重量。这可以导致更好的重量分布、更低的港口吃水和/或更小、更轻、更经济的结构。半潜式立柱也可以表示为稳定立柱。半潜式立柱或稳定立柱具有压载能力，而风力涡轮机接纳元件不具有压载能力。连接结构对两个相邻的半潜式立柱进行连接，从而形成支撑结构(在这种情况下为三角形支撑结构)的外部侧边。风力涡轮机接纳元件被定位到连接结构上，由此位于支撑结构的外部侧边
之一上。支撑结构包括半潜式立柱和连接半潜式立柱的连接结构。支撑结构的外部侧边可以由连接结构形成。支撑结构可以额外地包括另外的结构，诸如中心结构或t形构型结构等。
8.有利地，风力涡轮机接纳元件在由连接结构连接的两个半潜式立柱之间的中间位置，被定位在支撑结构的外部侧边上。形成相邻半潜式立柱之间的连接并且因此形成支撑结构的外部侧边的连接结构设置有风力涡轮机接纳元件。特别地，风力涡轮机接纳元件在两个相邻立柱之间居中地安装到连接结构上。因此，风力涡轮机接纳元件被安装到三角形支撑结构的外部侧边之一上。连接结构设置有风力涡轮机接纳元件，由此风力涡轮机接纳元件形成连接结构的一部分。风力涡轮机接纳元件可以被安装到连接结构上，因此，被安装到支撑结构的外部侧边之一上。例如，风力涡轮机接纳元件可以被集成到连接结构上。例如，连接两个半潜式立柱的形成外部侧边之一的连接结构可以被中断成为两个部分，使得风力涡轮机接纳元件能够位于两个部分之间，由此，风力涡轮机接纳元件形成连接结构的整体部分。
9.半潜式立柱以三角形构型进行定位，其中，每个立柱提供三角形构型的角部。在立柱之间设置有连接结构。连接结构被布置为使得连接结构限定支撑结构的三个侧边，每个侧边连接两个相邻的半潜式立柱。风力涡轮机接纳元件被定位在这些侧边之一上。通过将风力涡轮机接纳元件设置在支撑结构的侧边之一处，在港口，可以利用可用的固定或浮动港口起重机(可能沿着码头边)将风力涡轮机塔架安装到风力涡轮机接纳元件上。由于风力涡轮机位于支撑结构的侧边上，因此不需要大位移起重机来将风力涡轮机定位到支撑结构上。这可以使得能够将风力涡轮机更容易且更具成本效益地安装到支撑结构上。半潜式立柱可以是管状的，或者可以是多边形的。
10.有利地，风力涡轮机接纳元件位于两个相邻立柱之间的中间位置，需要较少的水压载用于水平调整，因此有利于支撑结构的整体尺寸和较小的港口吃水深度。此外，通过将风力涡轮机接纳元件定位在中间位置，当具有风力涡轮机接纳元件的支撑结构的侧边面向起重机位置(可能在码头边)时，可以通过港口起重机相对简单地将风力涡轮机安装到风力涡轮机接纳元件上。
11.有利地，半潜式立柱之间的连接结构由桁架结构提供。通过提供桁架结构，其中载荷由桁架结构的支架进行传递，与没有桁架结构的支撑结构相比，可以获得更低的支撑结构总钢重量。此外，通过提供桁架结构，与非桁架结构设计(诸如平板结构)相比，可以获得较低的疲劳敏感度。桁架结构在立柱和风力涡轮机接纳元件之间提供了更加刚性的连接，从而获得了对变形和/或疲劳更小的敏感性。
12.有利地，所述桁架结构包括对相邻立柱进行连接的上部支架和下部支架，其中，所述上部支架连接所述立柱的上部端部，并且其中，所述下部支架连接所述相邻立柱的下部端部。桁架结构通常包括多个桁架构件，也被称为支架或梁或弦杆。桁架构件的许多术语是已知的，在本技术的上下文中，将使用“支架”一词。
13.支架可以是管状的或多边形的。所述桁架结构还可以包括分别将所述风力涡轮机接纳元件的所述上部端部与立柱的上部端部连接以及将所述风力涡轮机接纳元件的所述下部端部与立柱的下部端部连接的上部支架和下部支架。因此，上部支架和下部支架大致平行，并且大致以水平或横卧的方向定向。上部支架在安装之后通常位于水位线以上，而下
部支架在安装之后通常位于水位线以下并且由此被淹没。通过提供具有上部支架和下部支架(分别连接立柱和/或风力涡轮机接纳元件的上部端部和下部端部)的桁架结构，立柱和/或风力涡轮机接纳元件以最佳的方式由在沿着立柱的高度的方向上具有最大间距的水平支架进行支撑。由此支架可以以优化的方式将负载力矩从风力涡轮机传递到立柱上。
14.有利地，所述桁架结构的所述上部支架和/或所述下部支架被布置为t形构型。因此，风力涡轮机接纳元件可以被认为是定位在“t”的臂之间。“t”形通常具有两个短臂和一个长臂。风力涡轮机接纳元件通过上部支架和下部支架连接到其两个相邻的半潜式立柱。这些上部支架和下部支架形成连接结构的一个侧边。此外，风力涡轮机接纳元件经由上部支架和/或经由下部支架连接到相对的立柱上，该相对的立柱是支撑结构的第三半潜式立柱，该相对的立柱布置在与其上布置风力涡轮机接纳元件的侧边的不同侧边上。该支架可以被认为形成“t”的长臂。形成“t”形的短臂、连接风力涡轮机接纳元件的上部支架和/或下部支架共同承担载荷，由于这种配合，这些支架可以例如比连接风力涡轮机接纳元件和相对的半潜式立柱的支架轻。通常，形成短臂的支架之一可以在压力下加载荷，而形成短臂的支架中的另一支架可以在拉动时加载荷。因此，以t形构型布置的这些支架可以最佳地对风力涡轮机进行支撑。桁架结构还可以包括倾斜支架，倾斜支架可以将立柱或风力涡轮机接纳元件的下部端部连接到立柱或风力涡轮机接纳元件的上部端部。倾斜支架也可以连接在立柱的上部端部或下部端部与相应的下部支架或上部支架之间。倾斜支架通常可以是向上布置的，但是倾斜支架的其他取向也是可能的。倾斜支架可以被具体化为对角支架，但是倾斜支架的其他实施例也是可能的。
15.此外，海上支撑结构有利地设置有被动式压载系统。由于风力涡轮机被定位在两个立柱之间，而不是像现有技术构型中那样与一个立柱竖直对准，因此可能只需要有限的反向压载物，由此支撑结构可以更轻和/或更小。由于这两个相邻立柱的浮力可以承载被安装到位于两个相邻立柱之间的风力涡轮机接纳元件上的风力涡轮机的重量，由此支撑结构会需要相对少量的水压载以用于水平调整。由于水平调整所需的压载量相对较低，因此可以获得较低的港口吃水深度，并且(例如在港口)不需要或需要有限的额外临时浮力装置。被动式压载系统可能是足够的，并且为了降低成本，可以省略复杂的主动式压载系统。同样由于被动式压载系统，制造成本可以相对较低。有利地，支撑结构仅设置有被动式压载系统，然而，当需要时，当然可以添加主动式压载系统。
16.有利地，风力涡轮机接纳元件是在支撑结构的侧边的高度上延伸的细长结构。风力涡轮机接纳元件可以是管状结构或者可以是多边形结构。风力涡轮机接纳元件可以大致在支撑结构的下部端部和支撑结构的上部端部之间延伸。优选地，所述风力涡轮机接收结构的下部端部延伸到与所述半潜式立柱的下部端部相同水平处。因此，风力涡轮机接纳元件并没有延伸至低于半潜式立柱。风力涡轮机接纳元件有利地具有与半潜式立柱大致相同的高度，因此接纳元件可以相对容易地连接到连接结构上。此外，通过设置接纳元件具有与支撑结构和/或立柱大致相同的高度，风力涡轮机接纳元件也可以增加支撑结构的浮力，从而有助于相当有限的吃水深度。风力涡轮机接纳元件仅用于支撑风力涡轮机，并且与半潜式稳定立柱不同，风力涡轮机接纳元件没有压载能力。
17.有利地，所述风力涡轮机接纳元件是柱状、管状或多边形的，具有与所述半潜式稳定立柱相同的高度。与支撑结构的角部处的半潜式立柱相反，风力涡轮机接纳元件没有设
置压载系统。风力涡轮机接纳元件优选地具有与风力涡轮机塔架的下部端部相同的直径或外部尺寸，其中，风力涡轮机塔架的下部端部与风力涡轮机接纳元件相接合。因此，当风力涡轮机被安装到风力涡轮机接纳元件时，风力涡轮机塔架以与风力涡轮机接纳元件竖直对准的方式延伸。
18.优选地，接纳元件连接到连接结构，该连接结构还连接半潜式立柱。因此，风力涡轮机接纳元件可以被集成在连接结构中，因此可以减少制造和制造成本。优选地，接纳元件还连接到桁架结构，由此整体地连接到桁架结构。桁架结构的支架可以设置在风力涡轮机接纳元件与在一侧的相邻的立柱之间，并且支架可以设置在风力涡轮机接纳元件与在风力涡轮机接纳元件另一侧处的相邻的立柱之间。因此，风力涡轮机接纳元件被定位到支撑结构的一个侧边，并且被集成到对支撑结构的立柱进行连接的连接结构上。此外，在风力涡轮机接纳元件和相对的稳定立柱之间可以设置有上部支架和下部支架。因此，风力涡轮机接纳元件由三个水平定向的成对的上部支架和下部支架进行支撑，其中，这些成对的上部支架和下部支架被布置为t形构型。通过以t形构型的支架来支撑风力涡轮机接纳元件，提供了对水平方向上的力的最佳支撑。
19.附加地和/或替代地，支撑结构的三个立柱中的每一个立柱在其下部端部处设置有阻尼元件，优选地，风力涡轮机接纳元件在其下部端部处设置有阻尼元件。阻尼元件可以是阻尼箱、提供阻尼以及浮力的封闭箱状结构。替代地，阻尼元件可以包括提供阻尼的阻尼板。提供阻尼元件对支撑结构的运动特性具有积极的影响，并且由此降低疲劳敏感性。而且，阻尼元件提供浮力、附加质量和阻尼，由此对支撑结构的运动特性具有有益的效果。有利地，阻尼箱的尺寸被优化以实现支撑结构的有益的垂荡、横摇和纵摇周期。此外，立柱的直径可以根据支撑结构的更优化的垂荡、横摇和纵摇周期来进行优化。阻尼元件被配置为用于阻尼与之相关联的立柱和/或与之相关联的风力涡轮机接纳元件的移动。这种立柱和/或风力涡轮机接纳元件的移动可以由风或波浪运动引起。优选地，通过向一个或多个立柱和/或风力涡轮机接纳元件提供一个或多个阻尼元件来阻尼由环境诱导的支撑结构的移动。由环境诱导的支撑结构的移动可以由风或波浪诱导。
20.有利地，系泊系统在半潜式立柱处连接到支撑结构，特别地，半潜式立柱的上部端部设置有用于与系泊系统连接的系泊连接件，诸如系泊缆。系泊连接件可以设置在立柱的顶部甲板上。通过在高水平处(即在立柱的上部端部处)提供系泊缆连接，由于风力涡轮机载荷和系泊载荷引起的倾翻力矩可以相对较小，从而也减小了所需的流体静力恢复力矩。这种有限的倾翻力矩和所需的流体静力力矩可以减小支撑结构的总体尺寸，从而实现与传统支撑结构相比相对低的钢重量和更小的总体尺寸。系泊系统被配置为将支撑结构连接到海床。系泊系统可以被设置为链条和/或绳索系统，如此，系泊系统是本领域技术人员已知的。系泊系统提供支撑结构到海床的连接，同时实现浮动支撑结构的些许移动。
21.在一个有利的实施例中，风力涡轮机接纳元件还包括缆线引导件，缆线可以通过该缆线引导件进入支撑结构。缆线通常是用于将风力涡轮机产生的电力传输到例如电网站的电力缆线。通过向风力涡轮机接纳元件提供缆线引导件，可以相对有效地将缆线拉入。还可以获得缆线从支撑结构的改进的远低于水位线的悬挂布置方式，使得缆线可以更少地暴露于运动和负载。此外，通过在风力涡轮机接纳元件处提供缆线引导件，缆线可以在距离系泊缆较大的距离处进入支撑结构，而系泊系统不会干扰缆线。
22.风力涡轮机接纳元件被布置为用于接收风力涡轮机，在一种有利的构型中，风力涡轮机接纳元件可以设置有接合元件，该接合元件被布置为用于与风力涡轮机塔架的下部端部接合。例如，该接合元件可以设置为凸缘，该凸缘适于与风力涡轮机塔架的下部端部上的相应凸缘螺栓连接。替代地，接合元件可以被布置为接纳空间，风力涡轮机塔架的相应形状的下部端部可以经由例如滑动连接部被接收在该接纳空间中。滑动连接部可以在接纳元件上以及在涡轮机塔架上提供相关联的锥形表面。替代地，风力涡轮机塔架的下部端部可以被成形为适合于接纳元件的中空空间的形状。将风力涡轮机塔架安装到风力涡轮机的许多其他变型也是可能的。有利地，当支撑结构在港口中时，风力涡轮机被安装到支撑结构上，被安装到支撑结构的风力涡轮机接纳元件上。随后，具有风力涡轮机的支撑结构可以被拖到海上位置，以用于与系泊系统一起安装就位。众所周知的是，在港口中，支撑结构将具有港口吃水深度，因此需要一定的压载物。在运输中的牵引过程中，支撑结构将具有运输吃水深度，该运输吃水深度可以与港口吃水深度不同。最后，安装时，支撑结构具有操作吃水深度，因此需要一些压载物。操作吃水深度可以与港口吃水深度和/或运输吃水深度不同。
23.作为本公开的另一方面，提供了一种支撑系统，包括支撑结构和连接到支撑系统的系泊系统，该系泊系统用于将支撑系统系泊到海床。
24.在本公开的另一方面，提供了一种支撑系统，包括支撑结构和安装到支撑结构的风力涡轮机接纳元件上的风力涡轮机塔架。
25.此外，提供了一种用于安装海上风力涡轮机的方法。该方法包括:提供半潜式支撑结构，半潜式支撑结构具有风力涡轮机接纳元件，该风力涡轮机接纳元件在支撑结构的两个半潜式立柱之间且在支撑结构的侧边处。在制造支撑结构时，该支撑结构被下放在水中，优选地，支撑结构随后被带到港口水域，或者支撑结构在港口水域中下水。随着支撑结构漂浮在港口水域中，优选地在码头附近，风力涡轮机塔架可以被安装到支撑结构的风力涡轮机接纳元件上。当将支撑结构定位在码头附近时，可以使用常规的港口起重机将风力涡轮机提升到风力涡轮机接纳元件上。如本领域中已知的，风力涡轮机可以分为几部分被安装到支撑结构上，例如，首先风力涡轮机塔架可以被连接到风力涡轮机接纳元件上，随后可以对机舱和叶片进行安装，或者风力涡轮机可以同时被提升到风力涡轮机接纳元件上。随后，安装有风力涡轮机的支撑结构可以通过拖船拖到海上位置进行安装。被拖到海上位置的支撑结构在其上可以具有完全安装的风力涡轮机，或者在其上可以没有风力涡轮机，在这种情况下，风力涡轮机在海上位置处被安装到支撑结构上。在海上位置处，系泊系统可以连接到立柱，特别是系泊缆可以连接到立柱的上部端部处的系泊连接件。此外，电力缆线可以被拉入到支撑结构中，这可以以有利的方式通过风力涡轮机接纳元件上的缆线引导件来完成。
26.在另一方面，提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机被配置为安装到支撑结构的风力涡轮机接纳元件上。
27.此外，提供了一种海上风力涡轮机场，该风力涡轮机场包括多个风力涡轮机支撑系统，该风力涡轮机支撑系统具有风力涡轮机支撑结构和安装在风力涡轮机支撑结构上的风力涡轮机。
28.在另一方面，提供了一种包括拖船和风力涡轮机支撑结构的组件，以用于将支撑结构拖至海上位置，优选地，风力涡轮机支撑结构上安装有风力涡轮机。
29.在从属权利要求中示出了进一步有利的实施例。
附图说明
30.将参照附图对这些和其它方面进行进一步的阐述，其中，附图包括示例性实施例的附图。在附图中示出了：
31.图1是支撑结构的透视图；
32.图2是其上安装有风力涡轮机的支撑结构的透视图；
33.图3是其上安装有风力涡轮机的处于浮动状态的支撑结构的主视图。
34.应注意的是，附图是通过示例性示例给出的，并且不限于本公开。这些附图可能不是按比例绘制的。相应的元件用相应的附图标记表示。
具体实施方式
35.图1示出了半潜式海上风力涡轮机支撑结构1的透视图。支撑结构1包括三个半潜式稳定立柱2。此处，立柱被具体化为管状支腿2，但是这种支腿也可能是多边形横截面。立柱2相对于彼此定位以形成三角形结构。立柱2通过连接结构4(此处是桁架连接结构4)彼此连接。桁架结构4包括相互连接的支架5以形成对立柱2进行连接的桁架结构。连接结构4连接两个相邻的立柱2，并且由此限定了该结构的三角形构型的侧边6。因此，连接结构4限定三个侧边6a、6b、6c，每个侧边位于立柱2a、2b、2c的两个相关联的立柱之间，从而形成支撑结构1的外部侧边6a、6b、6c。三角形构型的三个侧边6a、6b、6c可以是等长的，或者替代地，其中的一个侧边可以具有不同的长度。此处，侧边6a、6b、6c形成三角形构型的侧边，其中，立柱2a、2b、2c定位在三角形构型的角部处。此处，立柱2a、2b、2c中的两个通过两个平行的纵向延伸的支架5a、5b以及两个倾斜支架5c彼此连接。纵向延伸的支架5a、5b可以说主要是水平定向的。当然，形成桁架结构4的支架5的其它构型也是可能的。在这些附图中示意性地示出了桁架结构4，因此支架或杆与立柱之间的实际连接在实践中可能不同。除了桁架结构4之外，也可以提供立柱2之间的替代连接，例如平板结构。
36.桁架结构4包括上部支架5a，上部支架5a在立柱2a、2b、2c的和风力涡轮机接纳元件7的上部端部201a、201b、201c、701之间纵向地延伸。桁架结构4还包括下部支架5b，下部支架5b连接立柱2a、2b、2c的下部端部202a、202b、202c和风力涡轮机接纳元件7的下部端部702。上部支架5a和下部支架5b通过在立柱2a、2b、2c的上部端部201a、201b、201c和风力涡轮机接纳元件7的上部端部701处以及立柱2a、2b、2c的下部端部202a、202b、202c和风力涡轮机接纳元件7的下部端部702连接到立柱和接纳元件，为立柱2a、2b、2c和风力涡轮机接纳元件7提供最佳的支撑。因此，风力涡轮机接纳元件由三个上部支架5a和三个下部支架5b进行支撑，这三个上部支架5a和三个下部支架5b均相对于彼此都被布置为t形构型。上部支架5a和下部支架5b将三个立柱2a、2b、2c中的每一个立柱与风力涡轮机接纳元件7彼此连接。风力涡轮机接纳元件7安装到连接结构，此处连接结构为桁架结构4。特别地，风力涡轮机接纳元件被定位在由连接结构4连接的两个相邻的半潜式立柱2b、2c之间的中间位置。因此，风力涡轮机接纳元件7形成连接结构4的一部分。风力涡轮机接纳元件7有利地被集成到对两个相邻的半潜式立柱2b、2c进行连接的连接结构4，特别是被集成在两个相邻半潜式立柱之间的中间位置。支撑结构1具有三角形形状，该支撑结构1在每个角部上具有半潜式立柱
2a、2b、2c，所述三角形形状的外部侧边由对三角形形状的角部(即立柱)进行连接的连接结构4形成。在三角形形状的其中一个侧边(作为支撑结构1的外部侧边)上，风力涡轮机接纳元件优选地在由支撑结构的所述侧边连接的两个相邻半潜式立柱之间被设置在所述侧边的中间位置。风力涡轮机接纳元件被安装到连接结构或形成连接结构的一部分，该连接结构限定三角形支撑结构的外部侧边，风力涡轮机接纳元件优选地被集成到连接结构上。
37.风力涡轮机接纳元件7分别通过上部支架5a和下部支架5b连接到其两个相邻的立柱2b、2c上。风力涡轮机接纳元件7还通过上部支架5a和下部支架5b连接到其相对的半潜式立柱2a上。因此，风力涡轮机接纳元件7经由上部支架5a以及下部支架5b被连接，所述上部支架5a和下部支架5b各自被布置为t形构型。另外，立柱2a和2c也经由上部支架5a和下部支架5b进行连接。同样，立柱2a和2b也经由上部支架5a和下部支架5b进行连接。此外，在立柱2c和2a之间，和/或立柱2b和2a之间，设置有倾斜支架5c(此处示出了两个倾斜支架5c)，但是在另一种构型中，更多个倾斜支架，或者仅单个倾斜支架，或者没有倾斜支架也是可能的，例如如图2所示。在相邻的立柱2c和风力涡轮机接纳元件7之间也设置有倾斜支架5c。在相邻的立柱2b和风力涡轮机接纳元件7之间也设置有倾斜支架5c。此外，在该示例中，在风力涡轮机接纳元件7和相对的立柱2a之间，设置有两个倾斜支架5c。应当理解的是，倾斜支架的构型可以不同。有利地，对风力涡轮机接纳元件7和相对的立柱2a进行连接的上部支架和下部支架布置在竖直平面中，该平面提供支撑结构1的对称平面。
38.此外，桁架结构4包括能够将风力涡轮机接纳元件7的下部端部702与相邻立柱2c的上部端部201c连接的倾斜支架5c，以及能够将风力涡轮机接纳元件7的下部端部702与相邻立柱2b的上部端部201b连接的倾斜支架5c。支撑结构1被布置为在恶劣的海上条件下保持和支撑风力涡轮机。为了接收风力涡轮机或至少风力涡轮机塔架，支撑结构1设置有风力涡轮机接纳元件7。风力涡轮机接纳元件7定位在立柱2a、2b、2c中的两个立柱之间。特别地，风力涡轮机接纳元件7定位在支撑结构1的侧边6上。有利地，风力涡轮机接纳元件7定位在两个立柱2b、2c之间的中间位置，可被理解为，风力涡轮机接纳元件7和一个连接立柱2之间的距离l1与风力涡轮机接纳元件7和另一连接立柱2之间的距离l2相同。待被定位到风力涡轮机接纳元件7上的风力涡轮机的重量于是可以被均匀地分布到两个相邻的立柱2上。风力涡轮机接纳元件7在此处也被具体化为管状立柱，但是也可以具有其他形状或构型。风力涡轮机接纳元件7具有与风力涡轮机塔架的下部端部212大致相同的直径或外部尺寸。在传统的布置方式中，风力涡轮机接纳元件被布置在支撑结构的立柱内，与传统的布置相反，没有提供另外的结构对风力涡轮机接纳元件进行封闭。风力涡轮机接纳元件7大约与稳定立柱2a、2b、2c一样高，并且优选地被集成到桁架结构4上，从而为风力涡轮机提供高效、有效且重量相当低、由此成本较低的支撑结构。
39.风力涡轮机接纳元件增加了支撑结构的浮力，并且可以通过桁架结构的支架进行连接，并且因此被集成在连接结构4中。风力涡轮机接纳元件7被布置为柱状、管状或多边形，但不具有压载能力，因此通常风力涡轮机接纳元件7的直径将小于各自具有压载能力的半潜式立柱2a、2b、2c的直径。风力涡轮机接纳元件在两个立柱2之间的中间位置的有利定位提供了紧凑的总体尺寸、较低的钢重量、较低的疲劳敏感性和较低的港湾吃水深度。此外，可以省略主动式压载系统，并且被动式压载系统就可以是足够的。然而，如果希望实现主动式压载系统，这也是可能的。
40.所有的立柱2a、2b、2c和风力涡轮机接纳元件7在下部端部202a、202b、202c处设置有阻尼元件8。阻尼元件8在这里被具体化为阻尼箱8，在该示例中，阻尼箱8是封闭的圆立柱形箱，该阻尼盒箱的直径大于与其连接的立柱的直径。也可以提供包括板状件的阻尼元件来代替阻尼箱。通过设置阻尼箱8，可以有益地影响支撑结构1的运动特性。阻尼元件8可以阻尼支撑结构由于环境诱导运动(诸如风诱导运动和/或波浪诱导运动)而产生的移动。此外，阻尼箱8的尺寸可以被设计为使得诸如横摇、垂荡或纵摇周期的运动特性可以被优化。有利地，风力涡轮机接纳元件7还设置有阻尼箱8，从而增加有利的运动特性。
41.立柱2a、2b、2c在立柱内各自设置有压载舱。图中未示出的压载舱形成支撑结构的被动式压载系统的一部分。风力涡轮机接纳元件具有与风力涡轮机塔架相同的直径，或者至少与风力涡轮机塔架的下部部分相同的直径，风力涡轮机接纳元件不具有压载舱。被动式压载系统可能是足够的，因为支撑结构足够稳定以限制倾斜角和/或由于系泊系统在立柱的上部端部的有利连接减少了倾翻力矩。阻尼箱8提供浮力、附加的质量和阻尼，从而增加支撑结构的有益运动特性。此外，可以实现低港口吃水深度，并且，在将风力涡轮机安装在支撑结构上之前，在支撑结构停留在港口期间，可以省略附加的临时浮力装置。此外，由于风力涡轮机接纳元件被定位在两个立柱2之间，因此需要非常少的反向压载物，并且被动式压载系统就足够了。
42.立柱2具有在支撑结构1的上侧10和支撑结构1的下侧9之间延伸的高度h。风力涡轮机接纳元件7具有在支撑结构1的下侧9和支撑结构1的上侧10之间延伸的大约相同的高度h。因此，风力涡轮机接纳元件7的立柱可以增加支撑结构的浮力和运动特性。风力涡轮机接纳元件7可以设置有接合元件11，该接合元件11用于接合到风力涡轮机塔架的下部端部。接合元件11可以是环形凸缘，以用于与风力涡轮机塔架的相应环形凸缘螺栓连接。
43.在图1中，还可以看出的是，风力涡轮机接纳元件的上部端部701还设置有向外延伸的凸缘711。向外延伸的凸缘711通常被设置为用于连接上部支架5a，并且用于提供行走甲板。
44.图2示出了具有风力涡轮机20的支撑结构1，风力涡轮机安装在风力涡轮机接纳元件7上。风力涡轮机20包括风力涡轮机塔架21、机舱22和叶片23。该风力涡轮机20的重量由支撑结构1承载，但是由于风力涡轮机接纳元件7有利地定位在两个立柱之间(特别是定位在两个立柱之间的中间位置)，因此该风力涡轮机20的重量特别是分布在相邻的立柱2b、2c上。
45.图3示出了支撑系统的主视图，该支撑系统包括支撑结构1和安装到支撑结构1(特别是安装到风力涡轮机接纳元件7)上的风力涡轮机20。在立柱2的上部端部设置有系泊连接件25，系泊缆26可以连接到该系泊连接件25上。系泊系统26通常包括针对每根立柱的一根或多根系泊缆26，系泊缆26的一端连接到立柱2的上部端部(通常是连接到顶部甲板29)，并且另一端连接到海底。系泊系统26将浮动的支撑结构1连接到海底，同时允许支撑结构1由于波浪和/或风引起的有限地移动。通过在立柱的顶部甲板29处连接系泊缆，增加了海床和系泊连接点25之间的距离。对于相对浅(在大约40米到大约100米水深之间)的水，较轻的系泊系统是可能的。系泊缆的顶部甲板连接降低了系泊系统的刚度，这可能导致系泊缆中的较低的载荷。此外，通过在立柱的顶部甲板29处连接系泊缆26，由于环境载荷、风力涡轮机载荷和/或系泊载荷引起的倾翻力矩被最小化，由此支撑系统的总体尺寸可以保持紧凑。
风力涡轮机上的风载荷引起载荷和倾翻力矩，但是由于系泊缆的较高的连接，风载荷和来自系泊系统的抵消载荷之间的杠杆减小。指示性地提供了水位线wl，该水位线wl示出了支撑结构1在漂浮时是半潜式的。结构1的一部分位于水位线wl之下，并且结构1的一部分在水位线wl之上。此外，在图3中示出了安装到风力涡轮机接纳元件7的船着陆部300，以及设置在风力涡轮机接纳元件7的凸缘711上的起重机301。通过将船着陆部300设置在风力涡轮机接纳元件7上，船着陆部距离立柱2更远，并且由此船着陆部离系泊缆26更远，这可以使得船只能够更安全地接近支撑结构。替代地，船着陆部并且优选地起重机可以被设置到其中一个立柱上。
46.风力涡轮机接纳元件7还可以设置有缆线入口12a，以用于使得缆线12能够进入支撑结构1。缆线入口12a可以被设置为缆线引导件，该缆线引导件可以至少部分地被接收在风力涡轮机接纳元件7的内部。替代地，缆线入口12a可以被设置为缆线引导件(此处未示出)，该缆线引导件可以被连接在接纳元件7的外部处。在风力涡轮机接纳元件7处的缆线入口可以提供有效的缆线(特别是电力缆线)拉入操作。此外，一旦电力缆线12被连接，电力缆线12的悬挂布置方式也更有效，并且与系泊缆26的干扰也更少。
47.将理解的是，第一配合元件和第二配合元件的许多变型是可能的。以上描述了其中的一些变型。
48.为了清楚和简洁的描述，在此将特征作为相同或单独实施例的一部分描述，然而，将理解的是，权利要求和公开的范围可以包括具有所描述的特征的全部或某些特征的组合的实施例。可以理解的是，除了组件被描述为不同组件的情况，否则所示的实施例具有相同或相似的组件。
49.在权利要求中，括号内的任何附图标记都不应被解释为对权利要求的限制。“包括”一词并不排除权利要求中所列特征或步骤以外的其他特征或步骤的存在。此外，词语
‘
一个(a)’和
‘
一个(an)’不应被解释为仅限于“仅一个”，而是用于表示“至少一个”，并且并不排除多个。在相互不同的权利要求中引述特定措施的事实并不是表明这些措施的组合不能被用于获得优势。对于本领域技术人员来说许多变型是显而易见的，只要这些变型包含在以上权利要求书中限定的本发明的范围内。

技术特征：
1.用于风力涡轮机的半潜式海上支撑结构，包括通过连接结构彼此连接的三个半潜式立柱，其中，所述连接结构限定所述支撑结构的三个外部侧边，其中，所述支撑结构还包括用于接收风力涡轮机塔架的风力涡轮机接纳元件，其中，所述风力涡轮机接纳元件在两个半潜式立柱之间被定位在所述支撑结构的由所述连接结构形成的所述外部侧边中的一个外部侧边上。2.根据权利要求1所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述风力涡轮机接纳元件的下部端部延伸到与所述半潜式立柱的下部端部相同水平处。3.根据权利要求1或2所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述风力涡轮机接纳元件被定位在两个半潜式立柱之间的中间位置。4.根据前述权利要求中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述风力涡轮机接纳元件被集成到所述连接结构上。5.根据前述权利要求中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述半潜式立柱之间的所述连接结构由桁架连接结构提供。6.根据权利要求5所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述桁架结构包括对相邻立柱进行连接的上部支架和下部支架，其中，所述上部支架连接所述立柱的上部端部，并且其中，所述下部支架连接所述相邻立柱的下部端部。7.根据权利要求5至6中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述桁架结构还包括分别将所述风力涡轮机接纳元件的上部端部与立柱的上部端部连接以及将所述风力涡轮机接纳元件的下部端部与立柱的下部端部连接的上部支架和下部支架。8.根据权利要求5至7中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述桁架结构还包括倾斜支架。9.根据权利要求5至8中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述桁架结构的所述上部支架和/或所述下部支架被布置为t形构型。10.根据前述权利要求中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述立柱和/或所述风力涡轮机接纳元件在所述立柱和/或所述风力涡轮机接纳元件的下部端部处设置有阻尼元件，所述阻尼元件用于阻尼由诸如波浪运动或风运动的环境运动引起的相关联的所述立柱或所述风力涡轮机接纳元件的移动。11.根据前述权利要求中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述半潜式立柱的上部端部设置有用于与系泊系统连接的系泊连接件，所述系泊系统被配置为将所述支撑结构连接到海床。12.根据前述权利要求中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述风力涡轮机接纳元件还包括缆线引导件。13.根据前述权利要求中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述风力涡轮机接纳元件具有与所述半潜式立柱大致相同的高度。14.根据前述权利要求中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述风力涡轮机接纳元件设置有用于与风力涡轮机塔架接合的接合元件，该接合元件例如为用于与所述风力涡轮机塔架螺栓连接的凸缘，或者为凹槽，所述风力涡轮机塔架的下部部分能够插入所述凹槽中。15.根据前述权利要求中任一项所述的半潜式海上支撑结构，其中，所述半潜式立柱包
括被动式压载系统。16.半潜式海上支撑系统，包括根据权利要求1至15中任一项所述的半潜式海上支撑结构和安装到所述风力涡轮机接纳元件的风力涡轮机。17.半潜式海上支撑系统，包括根据权利要求1至15中任一项所述的半潜式海上支撑结构和连接到所述支撑结构的系泊系统。18.根据权利要求17所述的半潜式海上支撑系统，还包括安装到所述风力涡轮机接纳元件的风力涡轮机。19.用于安装海上风力涡轮机的方法，所述方法包括：-提供根据权利要求1至15中任一项所述的半潜式海上支撑结构；-将所述支撑结构下放到水中，通常是港口水域中；-至少将风力涡轮机的风力涡轮机塔架安装到所述支撑结构的所述风力涡轮机接纳元件上；-将具有所述风力涡轮机塔架的所述支撑结构拖向海上安装位置；-系泊所述支撑结构；-将电力缆线连接到所述支撑结构以建立电连接。20.海上风力涡轮机，所述海上风力涡轮机安装到根据权利要求1至15中任一项所述的风力涡轮机支撑结构上。21.风力涡轮机场，包括多个根据权利要求18所述的风力涡轮机支撑系统。22.包括拖船和根据权利要求1至15中任一项所述的风力涡轮机支撑结构的组件，或者包括连接到所述拖船的根据权利要求16所述的风力涡轮机支撑系统的组件。

技术总结
用于风力涡轮机的半潜式海上支撑结构，包括通过连接结构彼此连接的三个半潜式立柱，其中，所述连接结构限定支撑结构的三个侧边，其中，支撑结构还包括用于接收风力涡轮机塔架的风力涡轮机接纳元件，其中，风力涡轮机接纳元件被定位在该支撑结构的在两个半潜式立柱之间的侧边上。间的侧边上。间的侧边上。


技术研发人员：罗伯特
受保护的技术使用者：卡斯淘MSC有限公司
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2023/8/13