本發(fā)明涉及一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，屬于海洋工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

風(fēng)能發(fā)電技術(shù)歷史悠久，最初人類(lèi)通過(guò)將風(fēng)機(jī)固定在陸地上來(lái)獲取風(fēng)能。近幾十年以來(lái)，陸上風(fēng)資源已成為增長(zhǎng)最快的綠色能源之一。據(jù)2013風(fēng)電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)稱(chēng)，在2009年至2013年間，全球風(fēng)電增長(zhǎng)了約200gw。風(fēng)電能源發(fā)展之快，主要體現(xiàn)在風(fēng)機(jī)數(shù)量增多，風(fēng)機(jī)單機(jī)容量擴(kuò)大以及大型風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)等方面。然而，在陸上風(fēng)電蓬勃發(fā)展之時(shí)，我們同樣意識(shí)到，在大型風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行所帶來(lái)的視覺(jué)污染和噪聲污染，陸上風(fēng)資源不穩(wěn)定以及陸上空間有限等因素的影響下，風(fēng)資源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用勢(shì)必受到很大的限制。

風(fēng)能作為一種清潔無(wú)污染、可持續(xù)利用的可再生能源，已得到廣泛研究與利用，近年來(lái)，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電工業(yè)水平迅速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年1-7月，中國(guó)風(fēng)力發(fā)電量占總發(fā)電量的3.65％，成為繼火電、水電之后的第三大電力資源。

與陸上風(fēng)能相比，海上風(fēng)能儲(chǔ)量豐富，風(fēng)速高，年平均利用小時(shí)長(zhǎng)，對(duì)人類(lèi)生活影響小，且靠近沿海用電集中區(qū)。隨著海上風(fēng)電技術(shù)的日益成熟，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)向海上發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。目前海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)主要集中在淺海，采用固定式支撐平臺(tái)，而隨著水深的增加，風(fēng)速更大、風(fēng)切變更小，因此未來(lái)海上風(fēng)電的開(kāi)發(fā)必然走向更深的海域。

隨著海上風(fēng)能的開(kāi)發(fā)逐漸走向更深海域，風(fēng)機(jī)的支撐平臺(tái)將會(huì)由固定式轉(zhuǎn)向浮式，浮式支撐平臺(tái)很重要的特點(diǎn)之一是能在岸邊或廠內(nèi)把整體風(fēng)機(jī)裝配好，然后拖航到風(fēng)場(chǎng)，從而可大大減少安裝時(shí)間和費(fèi)用。駁船型浮式支撐平臺(tái)就是一個(gè)較好的形式，其吃水較淺，可在較淺水深拖航(由此更便于安裝和維修)，而且其結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，建造方便，適于用水泥建造，耐腐蝕，成本更低。

然而，駁船型浮式支撐平臺(tái)的耐波性較差，在風(fēng)浪聯(lián)合環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生較大的六自由度運(yùn)動(dòng)，會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能和結(jié)構(gòu)的疲勞壽命產(chǎn)生不利影響。本發(fā)明依托駁船型浮式支撐平臺(tái)，目的在于提出一種耐波性較好的浮式支撐平臺(tái)，克服駁船型浮式支撐平臺(tái)在風(fēng)浪作用下運(yùn)動(dòng)較大的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，在支撐平臺(tái)和自由液面之間設(shè)置封閉氣室，形成一層空氣彈簧墊，在支撐平臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)起到緩沖作用，可以有效降低支撐平臺(tái)在波浪作用下的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，提高支撐平臺(tái)的耐波性。通過(guò)使用隔板把氣室分隔成多個(gè)獨(dú)立的單元，增加了氣室的截面慣性矩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)性；壓載設(shè)計(jì)成扁平狀，布置在底部，不但可以降低系統(tǒng)重心，提高穩(wěn)性，而且還起到垂蕩板的作用，既增加了系統(tǒng)垂蕩運(yùn)動(dòng)的附連水質(zhì)量，又降低了垂蕩運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。本發(fā)明依托駁船型支撐平臺(tái)，通過(guò)加入氣墊的設(shè)計(jì)，有效解決了駁船型浮式支撐平臺(tái)在風(fēng)浪作用下運(yùn)動(dòng)較大的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

當(dāng)支撐平臺(tái)垂蕩向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣室內(nèi)氣體受到拉伸作用，體積變大，壓強(qiáng)減小，內(nèi)外壓力差致使支撐平臺(tái)獲得向下的恢復(fù)力，阻止其運(yùn)動(dòng)；同理，當(dāng)支撐平臺(tái)垂蕩下下運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣室內(nèi)氣體受到壓縮作用，支撐平臺(tái)也會(huì)獲得向上的恢復(fù)力，阻止其運(yùn)動(dòng)；另外，布置在底部的扁平壓載也可以增加支撐平臺(tái)的垂蕩阻尼，減小垂蕩運(yùn)動(dòng)。當(dāng)支撐平臺(tái)橫搖或縱搖運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸線一側(cè)的氣室受到壓縮作用，產(chǎn)生向上的恢復(fù)力，另一側(cè)的氣室受到拉伸作用，產(chǎn)生向下的恢復(fù)力，兩側(cè)恢復(fù)力作用的力矩方向相同，都是阻止支撐平臺(tái)橫搖或縱搖的回復(fù)力矩。

一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，由平臺(tái)主體1、桁架3和壓載4組成，所述的平臺(tái)主體1在平臺(tái)上方，壓載4在平臺(tái)下方，平臺(tái)主體1和壓載4之間用桁架鏈接，水線在平臺(tái)主體1內(nèi)部。

所述的一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，平臺(tái)主體1從外到內(nèi)依次為浮力艙6、氣室7和中央井5，氣室7用隔板分隔成多個(gè)獨(dú)立單元，平臺(tái)主體1底部設(shè)置有阻尼圍裙2。

所述的一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，氣室7與外部不連通，氣室內(nèi)自由液面8和平臺(tái)外部自由液面是相互獨(dú)立的。

所述的一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，壓載4設(shè)計(jì)成扁平狀，布置在整體裝置的底部。

所述的一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，中央井5與外部連通，氣室內(nèi)自由液面8與外部自由液面高度一致，而且中央井5不是必須的，即可以把中央井5縮小，或者沒(méi)有。

所述的一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，浮力艙6不是必須部件，通過(guò)調(diào)節(jié)氣室7)內(nèi)的氣體壓強(qiáng)同樣可以獲得系統(tǒng)所需要的浮力。

與現(xiàn)有的浮式支撐平臺(tái)相比，本發(fā)明汲取了駁船型浮式支撐平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于建造的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了先有的浮式支撐平臺(tái)在風(fēng)浪作用下運(yùn)動(dòng)較大的問(wèn)題，具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的示意圖。

圖2是本發(fā)明的剖面圖。

圖3是本發(fā)明中的平臺(tái)主體示意圖。

圖4是本發(fā)明中的平臺(tái)主體仰視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

結(jié)合圖1-4，介紹裝置各結(jié)構(gòu)及作用，本發(fā)明主要由平臺(tái)主體1、桁架3和壓載4組成，平臺(tái)主體1包括浮力艙6、氣室7、氣室隔板9、中央井5和阻尼圍裙2，氣室內(nèi)自由液面8。浮力艙6有兩方面作用，一方面提供系統(tǒng)所需的浮力，另一方面增加支撐平臺(tái)的水線面面積，增加穩(wěn)性；氣室7用于儲(chǔ)存空氣形成氣墊，與外界空氣不連通，充當(dāng)緩沖彈簧，減小系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)；氣室隔板9把氣室7分割成多個(gè)相互獨(dú)立的單元，增加了氣室7的截面慣性矩和破艙穩(wěn)性；中央井5提高了氣室7的有效利用率，增加了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；阻尼圍裙2用于增加平臺(tái)的粘性阻尼和垂蕩阻尼，減小運(yùn)動(dòng)響應(yīng)；桁架3用于連接平臺(tái)主體1和壓載4，降低了流體的拖曳載荷，減小水流作用下的水平運(yùn)動(dòng)；壓載4設(shè)計(jì)成扁平結(jié)構(gòu)布置在裝置底部，一是為了降低系統(tǒng)重心，增加穩(wěn)性，二是可以充當(dāng)垂蕩板，增加垂蕩阻尼，減小運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。

如圖2所示，結(jié)構(gòu)從上到下依次為平臺(tái)主體1、桁架3和壓載4，都豎直布置，平臺(tái)主體1和壓載4中間用桁架固定連接，水線在平臺(tái)主體內(nèi)部。平臺(tái)主體1從外到內(nèi)依次為浮力艙6、氣室7和中央井5，阻尼圍裙2在浮力艙6底部外側(cè)，氣室7用隔板分割成多個(gè)獨(dú)立的單元，不與外界空氣連通，內(nèi)部液面高度與外部液面高度之間的高度，既可以一樣高也可以不等高，中央井5與外部空氣連通。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：

在波浪的作用下，支撐平臺(tái)發(fā)生六自由度運(yùn)動(dòng)，垂蕩運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣室7內(nèi)氣體受到拉伸或壓縮作用，內(nèi)外的壓力差致使支撐平臺(tái)獲得的阻止其運(yùn)動(dòng)的恢復(fù)力；橫搖或縱搖運(yùn)動(dòng)時(shí)，軸線兩側(cè)的氣室7一側(cè)受到壓縮作用，另一側(cè)受到拉伸作用，兩側(cè)產(chǎn)生的恢復(fù)力力矩方向相同，都是阻止支撐平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力矩。當(dāng)支撐平臺(tái)垂蕩、橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣室7內(nèi)氣體產(chǎn)生了阻止支撐平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的恢復(fù)力，從而減小支撐平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種浮式氣墊支撐平臺(tái)，主要由平臺(tái)主體、桁架和壓載組成，平臺(tái)主體包括浮力艙、氣室、氣室隔板、中央井和阻尼圍裙，平臺(tái)主體在平臺(tái)上方，壓載在平臺(tái)下方，平臺(tái)主體和壓載中間用桁架鏈接，水線在平臺(tái)主體內(nèi)部。浮力艙提供系統(tǒng)所需的浮力，通過(guò)浮力艙增加了水線面面積；氣室隔板把氣室分割成多個(gè)獨(dú)立的單元，通過(guò)氣室隔板增加了氣室的截面慣性矩；阻尼圍裙增加了平臺(tái)的粘性阻尼；壓載布置在下方可以降低系統(tǒng)的重心，而且還可以充當(dāng)垂蕩板，減小了系統(tǒng)的垂蕩響應(yīng)。本平臺(tái)依托駁船型支撐平臺(tái)，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、建造方便且成本較低，通過(guò)引入氣墊的設(shè)計(jì)，解決了普通駁船型浮式結(jié)構(gòu)在波浪作用下運(yùn)動(dòng)響應(yīng)較大的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：郭志群;郝洪彬;馬慶位;張學(xué)棟;廖康平;鄭興;張寧波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.25
技術(shù)公布日：2017.09.26