專利名稱：海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的相關(guān)裝置，尤其涉及一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)。
背景技術(shù)：
目前，風(fēng)力機(jī)大都安裝在陸地上，以剛性固定安裝為主，海上風(fēng)電基礎(chǔ)一般安裝在近海區(qū)域，在淺水區(qū)域可以方便建筑物固定于海床的基礎(chǔ)上，在近海區(qū)域，由于受到近海風(fēng)力的限制，發(fā)電功率集中在2-3MW，難以發(fā)展大功率的風(fēng)力發(fā)電裝備，而在深海區(qū)域安裝由于受到水深和建造成本的限制，傳統(tǒng)的固定式剛性基礎(chǔ)難以實(shí)現(xiàn)，而柔性的浮式基礎(chǔ)可以解決風(fēng)電設(shè)備安裝問題?，F(xiàn)有浮式基礎(chǔ)包括張力腿式、深水圓柱式以及三浮箱式等，浮式基礎(chǔ)完全由浮力支撐風(fēng)電機(jī)組的重量，在可接受的限度內(nèi)抑制傾斜、搖晃和法向移動(dòng)。作為高聳結(jié)構(gòu)，風(fēng)力機(jī)由強(qiáng)風(fēng)引起的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)首要考慮的問題?，F(xiàn)有的浮式基礎(chǔ)大都僅僅通過錨鏈等方式實(shí)現(xiàn)和海床的垂直柔性連接，對(duì)浮式基礎(chǔ)在海水中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)限制的很少，對(duì)風(fēng)不準(zhǔn)確，偏航系統(tǒng)往往頻繁啟動(dòng)，傳統(tǒng)的浮式基礎(chǔ)由于不能適時(shí)調(diào)整結(jié)構(gòu)及重心位置，也無法根據(jù)特定海域風(fēng)波特征調(diào)節(jié)振型模態(tài)，從而較難避開系統(tǒng)、載荷及其耦合的共振頻率。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種可動(dòng)態(tài)調(diào)整風(fēng)力機(jī)重心位置和諧振頻率，可以減少波浪中基礎(chǔ)整體運(yùn)動(dòng)的不平衡程度、限制繞風(fēng)力機(jī)塔筒軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和基礎(chǔ)的水平移動(dòng)的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)。本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，包括至少一個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)，所述柔性浮式基礎(chǔ)包括塔筒和位于塔筒頂部的風(fēng)電機(jī)組，所述風(fēng)電機(jī)組由葉片和齒輪箱組成，葉片和齒輪箱連接，所述塔筒的底端設(shè)置有平衡箱，在所述塔筒的下部且位于塔筒的周邊均勻布置有多個(gè)浮筒，每個(gè)浮筒都通過幅桿與塔筒的側(cè)部連接，所述浮筒的底部通過錨鏈與固定在海床上的錨碇連接。本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，所述每兩個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)之間可通過設(shè)置在浮筒上的彈性細(xì)纜實(shí)現(xiàn)橫向水平連接。本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，所述多個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)之間的距離為本海域波浪半波長的奇數(shù)倍。本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，所述塔筒和浮筒之間對(duì)應(yīng)設(shè)置有多根斜撐。本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，所述斜撐位于所述幅桿的上部。本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，所述幅桿為空心管狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，所述平衡箱內(nèi)裝有高密度配重鐵砂。
本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，所述塔筒下部的周邊均勻布置的浮筒的數(shù)量為3個(gè)。本發(fā)明海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)的有益效果為本發(fā)明可動(dòng)態(tài)調(diào)整基礎(chǔ)及整機(jī)的重心和振動(dòng)頻率，適應(yīng)不同海域風(fēng)波載荷特征；通過多體橫向連接后可提高整體運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，限制基礎(chǔ)繞塔筒軸心自轉(zhuǎn)和水平移動(dòng)。浮筒中充滿空氣，提供風(fēng)電機(jī)組所需支撐浮力，幅桿為空心管狀結(jié)構(gòu)，可提供橫向剛性連接并傳遞支撐浮力，斜撐可克服垂直剛度不足，減少基礎(chǔ)變形，輔助承受翻轉(zhuǎn)力矩。平衡箱設(shè)計(jì)為位于塔筒下方，起配重作用，針對(duì)不同海域載荷特征，其中可灌入不同密度和重量的鐵砂(密度為7000Kg/m3左右)，獲得系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的諧振頻率，同時(shí)，平衡箱降低基礎(chǔ)和風(fēng)電機(jī)組的重心，發(fā)生搖晃和傾斜后，由于平衡箱在水下的粘滯阻力和低重心，有效提高定傾中心，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平衡，是本發(fā)明防翻轉(zhuǎn)的主要手段。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是沿圖1中A-A側(cè)的俯視圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中1、海床；2、錨碇；3、錨鏈；4、浮筒；5、水面；6、葉片；7、齒輪箱；8、塔筒；9、斜撐； 10、輻桿；11、平衡箱；12、彈性系纜；13、風(fēng)電機(jī)組。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1參見圖1和圖2，本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，包括一個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)，柔性浮式基礎(chǔ)包括塔筒8和位于塔筒8頂部的風(fēng)電機(jī)組13，風(fēng)電機(jī)組13是浮式基礎(chǔ)重力載荷的主要來源，風(fēng)電機(jī)組13由葉片6和齒輪箱7組成，葉片6和齒輪箱7連接，塔筒8的底端設(shè)置有平衡箱11，在塔筒8的下部且位于塔筒8的周邊均勻布置有3個(gè)浮筒4， 浮筒4中充滿空氣，提供風(fēng)電機(jī)組所需支撐浮力，每個(gè)浮筒4都通過3根幅桿10與塔筒8的側(cè)部連接，幅桿10為空心管狀結(jié)構(gòu)，可提供橫向剛性連接并傳遞支撐浮力，塔筒8和浮筒4 之間設(shè)置有3根斜撐9，斜撐9位于所述幅桿10的上部，斜撐9可克服垂直剛度不足，減少基礎(chǔ)變形，輔助承受翻轉(zhuǎn)力矩，浮筒4的底部通過錨鏈3與固定在海床1上的錨碇2連接。浮筒4通過錨鏈3與海床1上的錨碇2連接固定，實(shí)現(xiàn)定位，安裝時(shí)預(yù)緊錨鏈3并利用多余的浮力保持一定預(yù)應(yīng)力，使系統(tǒng)具備一定的剛性，減少搖擺和法向移動(dòng)，平衡箱11 設(shè)計(jì)為位于塔筒8下方，并處于水面5之下，起配重作用，針對(duì)不同海域載荷特征，其中可灌入不同密度和重量的鐵砂(密度為7000Kg/m3左右)，獲得系統(tǒng)動(dòng)態(tài)的諧振頻率，同時(shí)，平衡箱11降低基礎(chǔ)和風(fēng)電機(jī)組的重心，發(fā)生搖晃和傾斜后，由于平衡箱11在水下的粘滯阻力和低重心，有效提高定傾中心，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平衡，是本發(fā)明防翻轉(zhuǎn)的主要手段。實(shí)施例2參見圖3，與實(shí)施例1不同之處在于，本發(fā)明所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，包括2個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)，2個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)之間通過設(shè)置在浮筒4上的彈性細(xì)纜12實(shí)現(xiàn)橫向水平連接，連接部位設(shè)置在浮筒4的側(cè)面，每個(gè)浮筒4可連接一個(gè)浮式基礎(chǔ)，構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)間距離通過以下原則確定1、風(fēng)電場有效風(fēng)功率密度要求；2、特定海域海波半波長的奇數(shù)倍。在考慮尾流效應(yīng)的同時(shí)，把距離設(shè)置為和波浪波長相關(guān)，由圖3可見，浮式基礎(chǔ)間的距離為水面5波浪的半波長奇數(shù)倍，此時(shí)，波浪力為反相，相應(yīng)浮式基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)也是反相，各柔性基礎(chǔ)通過彈性系纜相連，互為阻尼，運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為減幅振蕩形式，提高了系統(tǒng)整體剛度和運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。 以上的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，包括至少一個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)，所述柔性浮式基礎(chǔ)包括塔筒⑶和位于塔筒⑶頂部的風(fēng)電機(jī)組(13)，所述風(fēng)電機(jī)組(1 由葉片(6)和齒輪箱(7)組成，葉片(6)和齒輪箱(7)連接，其特征在于所述塔筒(8)的底端設(shè)置有平衡箱(11)，在所述塔筒(8)的下部且位于塔筒(8)的周邊均勻布置有多個(gè)浮筒G)，每個(gè)浮筒⑷都通過幅桿(10)與塔筒⑶的側(cè)部連接，所述浮筒⑷的底部通過錨鏈(3)與固定在海床⑴上的錨碇⑵連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，其特征在于所述多個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)之間可通過設(shè)置在浮筒(4)上的彈性細(xì)纜(1 實(shí)現(xiàn)橫向水平連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，其特征在于所述每兩個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)之間的距離為本海域波浪半波長的奇數(shù)倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，其特征在于所述塔筒(8) 和浮筒(4)之間對(duì)應(yīng)設(shè)置有多根斜撐(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，其特征在于所述斜撐(9) 位于所述幅桿(10)的上部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，其特征在于所述幅桿 (10)為空心管狀結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，其特征在于所述平衡箱(11)內(nèi)裝有高密度配重鐵砂。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，其特征在于所述塔筒(8) 下部的周邊均勻布置的浮筒的數(shù)量為3個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的相關(guān)裝置，尤其涉及一種海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組柔性浮式基礎(chǔ)，包括至少一個(gè)柔性浮式基礎(chǔ)，柔性浮式基礎(chǔ)包括塔筒和位于塔筒頂部的風(fēng)電機(jī)組，風(fēng)電機(jī)組由葉片和齒輪箱組成，葉片和齒輪箱連接，塔筒的底端設(shè)置有平衡箱，在塔筒的下部且位于塔筒的周邊均勻布置有多個(gè)浮筒，每個(gè)浮筒都通過幅桿與塔筒的側(cè)部連接，浮筒的底部通過錨鏈與固定在海床上的錨碇連接。本發(fā)明可動(dòng)態(tài)調(diào)整基礎(chǔ)及整機(jī)的重心和振動(dòng)頻率，適應(yīng)不同海域風(fēng)波載荷特征；通過多體橫向連接后可提高整體運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，限制基礎(chǔ)繞塔筒軸心自轉(zhuǎn)和水平移動(dòng)。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102235011SQ20101015641
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者嚴(yán)曉照, 徐海黎, 朱志松, 朱龍彪, 王恒 申請(qǐng)人:南通大學(xué)