本發(fā)明涉及風(fēng)電系統(tǒng)，特別是針對(duì)一種浮筒及其制造方法和應(yīng)用該浮筒的風(fēng)電機(jī)組。

背景技術(shù)：

近些年，我國(guó)陸地風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)快速發(fā)展，但是陸地風(fēng)能利用受到一些限制，于是人們將目光逐漸轉(zhuǎn)向了風(fēng)速大、風(fēng)向較穩(wěn)定的海上風(fēng)能。但是在海洋風(fēng)能的開發(fā)利用中，由于海上高濕度、高鹽霧的環(huán)境，會(huì)遇到很多技術(shù)難題，其中海上風(fēng)電機(jī)組的腐蝕與防護(hù)問題就是難點(diǎn)之一。由于浮基風(fēng)電系統(tǒng)重心高，受到風(fēng)、浪、流及冰荷載等的影響，受力情況復(fù)雜，使得浮基風(fēng)電平臺(tái)的設(shè)計(jì)面臨很多技術(shù)上的挑戰(zhàn)。以往海上風(fēng)電機(jī)浮筒采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗腐蝕性能差，降低了結(jié)構(gòu)的耐久性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、耐腐蝕性、耐久性能好的浮筒以及應(yīng)用該浮筒的風(fēng)電機(jī)組和制造該浮筒的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種浮筒，包括有柱形筒體，所述筒體的筒壁為混凝土結(jié)構(gòu)，所述混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部均勻分散有石墨烯和玄武巖纖維，所述混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部還包裹有不銹鋼鋼筋，所述不銹鋼鋼筋包括有多根受力筋和多根箍筋，所述受力筋沿所述筒體的周向間隔分布，所述箍筋均呈環(huán)形且垂直于所述筒體的軸向間隔分布。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述筒體內(nèi)部還設(shè)置有倉(cāng)板，所述倉(cāng)板將所述筒體內(nèi)部分隔為多個(gè)相互連通的腔室。柱形筒體11的上蓋和下蓋內(nèi)設(shè)有呈上下設(shè)置的兩個(gè)由多根基礎(chǔ)鋼筋縱橫交錯(cuò)編織而成的鋼筋網(wǎng)。

進(jìn)一步，所述倉(cāng)板包括有相互連接的水平倉(cāng)板和豎直倉(cāng)板。

一種應(yīng)用所述的浮筒的風(fēng)電機(jī)組，包括有塔架、安裝在所述塔架上端的風(fēng)機(jī)、支撐所述塔架的漂浮組件，所述漂浮組件包括有至少4個(gè)所述浮筒，其中一個(gè)所述浮筒為中浮筒，其他所述浮筒為邊浮筒；所述中浮筒上端連接所述塔架，所述邊浮筒間隔環(huán)繞在所述中浮筒四周，所述邊浮筒通過連接構(gòu)件連接所述中浮筒。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所有所述浮筒的筒體外側(cè)壁上均預(yù)埋有鋼板。

進(jìn)一步，所述連接構(gòu)件包括有型鋼，所述型鋼一端連接在所述中浮筒的所述鋼板上，另一端連接在所述邊浮筒的所述鋼板上。

進(jìn)一步，所有所述浮筒的筒體頂部均開設(shè)有通氣孔，所述連接構(gòu)件包括有鋼管，所述邊浮筒和中浮筒的筒體底部通過所述鋼管相互連通。

進(jìn)一步，所有所述浮筒的筒體側(cè)壁底部均預(yù)埋有有鋼環(huán)，所述鋼管的一端穿過并連接所述中浮筒的所述鋼環(huán)，另一端穿過并連接所述邊浮筒的所述鋼環(huán)。

進(jìn)一步，所述邊浮筒底部均連接有壓水板。

一種制造所述浮筒的方法，將石墨烯作為分散劑加入水中攪拌得到混合液體，將混合液體和玄武巖纖維一起均勻攪拌到混凝土中，采用攪拌后的混凝土澆筑所述筒體的筒壁。

本發(fā)明的有益效果是：由于所述浮筒構(gòu)成其筒體筒壁的混凝土結(jié)構(gòu)中均勻分散有石墨烯和玄武巖纖維，而石墨烯可以顯著提高混凝土的強(qiáng)度，玄武巖纖維可以顯著提高混凝土抗裂性能；同時(shí)，由于所述浮筒其筒體筒壁采用不銹鋼鋼筋作為結(jié)構(gòu)骨架，而不銹鋼筋不僅耐腐蝕，而且還具有抗沖擊等優(yōu)良的力學(xué)性能；因此本發(fā)明中的所述浮筒與風(fēng)電機(jī)組，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有更好的耐腐蝕性、耐久性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能夠適應(yīng)海上受力情況復(fù)雜、濕度高、鹽霧高的工作環(huán)境。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明中所述浮筒的軸向剖切結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中所述浮筒的橫向剖切結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中所述筒體筒壁的內(nèi)部布筋圖；

圖4是本發(fā)明中所述倉(cāng)板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中所述風(fēng)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1至3，本發(fā)明的一種浮筒，包括有柱形筒體11，所述筒體11的筒壁為混凝土結(jié)構(gòu)12，所述混凝土結(jié)構(gòu)12內(nèi)部均勻分散有石墨烯和玄武巖纖維，所述混凝土結(jié)構(gòu)12內(nèi)部還包裹有不銹鋼鋼筋，所述不銹鋼鋼筋包括有多根受力筋13和多根箍筋14，所述受力筋13沿所述筒體11的周向間隔分布，所述箍筋14均呈環(huán)形且垂直于所述筒體11的軸向間隔分布。由于所述浮筒構(gòu)成其筒體11筒壁的混凝土結(jié)構(gòu)12中均勻分散有石墨烯和玄武巖纖維，而石墨烯可以顯著提高混凝土的強(qiáng)度，玄武巖纖維可以顯著提高混凝土抗裂性能；同時(shí)，由于所述浮筒其筒體11的筒壁采用不銹鋼鋼筋作為結(jié)構(gòu)骨架，而不銹鋼筋不僅耐腐蝕，而且還具有抗沖擊等優(yōu)良的力學(xué)性能；因此所述浮筒具有更好的耐腐蝕性、耐久性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，能夠適應(yīng)海上受力情況復(fù)雜、濕度高、鹽霧高的工作環(huán)境。

為了使石墨烯和玄武巖纖維均勻分散在所述混凝土結(jié)構(gòu)12內(nèi)部，在制造所述浮筒時(shí)，應(yīng)先將石墨烯作為分散劑加入水中攪拌得到混合液體，然后將混合液體和玄武巖纖維一起均勻攪拌到混凝土中，采用攪拌后的混凝土澆筑所述筒體11的筒壁。柱形筒體11的上蓋和下蓋內(nèi)設(shè)有呈上下設(shè)置的兩個(gè)由多根基礎(chǔ)鋼筋縱橫交錯(cuò)編織而成的鋼筋網(wǎng)，這樣可以讓上蓋和下蓋均具有較高的強(qiáng)度。

在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述不銹鋼鋼筋采用奧氏體型不銹鋼或雙相不銹鋼。同時(shí)，為了提高受力的均衡性，優(yōu)選地，所述受力筋13與箍筋14都均勻分布。

參照?qǐng)D4，為了方便控制所述浮筒內(nèi)部的注水量，所述筒體11內(nèi)部還設(shè)置有倉(cāng)板15，所述倉(cāng)板15將所述筒體11內(nèi)部分隔為多個(gè)相互連通的腔室。在本實(shí)施例中，所述倉(cāng)板15包括有相互連接的水平倉(cāng)板151和豎直倉(cāng)板152，具體地，所述水平倉(cāng)板151共有兩塊，所述豎直倉(cāng)板152共有四塊，四塊所述豎直倉(cāng)板152設(shè)置在兩塊所述水平倉(cāng)板151之間；兩塊所述水平倉(cāng)板151大小相同且為圓形，四塊所述豎直倉(cāng)板152關(guān)于兩塊所述水平倉(cāng)板151的軸線中心對(duì)稱分布。為了保證連接的牢靠性以及提高所述倉(cāng)板15的耐腐蝕性，所述倉(cāng)板15采用不銹鋼板16焊接制成。

參照?qǐng)D5，一種應(yīng)用所述的浮筒的風(fēng)電機(jī)組，包括有塔架2、安裝在所述塔架2上端的風(fēng)機(jī)3、支撐所述塔架2的漂浮組件，所述漂浮組件包括有至少4個(gè)所述浮筒，其中一個(gè)所述浮筒為中浮筒1a，其他所述浮筒為邊浮筒1b；所述中浮筒1a上端連接所述塔架2，所述邊浮筒1b間隔環(huán)繞在所述中浮筒1a四周，所述邊浮筒1b通過連接構(gòu)件連接所述中浮筒1a。所述風(fēng)電機(jī)組直接應(yīng)用所述浮筒構(gòu)造所述漂浮組件，因此與傳統(tǒng)風(fēng)電機(jī)組相比也將具有更好的耐腐蝕性、耐久性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，更容易適應(yīng)海上受力情況復(fù)雜、濕度高、鹽霧高的工作環(huán)境。

為了便于實(shí)現(xiàn)所述連接構(gòu)件與所述邊浮筒1b和中浮筒1a的連接，所有所述浮筒的筒體11外側(cè)壁上均預(yù)埋有鋼板16；所述連接構(gòu)件包括有型鋼41，所述型鋼41一端連接在所述中浮筒1a的所述鋼板16上，另一端連接在所述邊浮筒1b的所述鋼板16上。同時(shí)，所有所述浮筒的筒體11頂部均開設(shè)有通氣孔17，所述連接構(gòu)件包括有鋼管42，所述邊浮筒1b和中浮筒1a的筒體11底部通過所述鋼管42相互連通。這樣所有的所述浮筒之間將構(gòu)成連通器結(jié)構(gòu)，可以利用水體的來回流動(dòng)減小所述漂浮組件的晃動(dòng)，因此即使存在較大的風(fēng)浪時(shí)，也可以防止所述風(fēng)電機(jī)組出現(xiàn)傾覆的情況。為了實(shí)現(xiàn)所述鋼管42與所述浮筒之間的連接，在本實(shí)施例中，具體地，所有所述浮筒的筒體11側(cè)壁底部均預(yù)埋有有鋼環(huán)18，所述鋼管42的一端穿過并連接所述中浮筒1a的所述鋼環(huán)18，另一端穿過并連接所述邊浮筒1b的所述鋼環(huán)18；優(yōu)選地，每個(gè)所述浮筒上的鋼環(huán)18均有兩個(gè)，一個(gè)預(yù)埋在所述筒體11的側(cè)壁外側(cè)，一個(gè)預(yù)埋在所述筒體11的側(cè)壁內(nèi)側(cè)。值得注意的是，在預(yù)埋所述鋼板16和鋼環(huán)18時(shí)，應(yīng)當(dāng)要與所述筒體11筒壁內(nèi)部的不銹鋼筋之間進(jìn)行焊接或綁扎，以免在使用中所述鋼板16和鋼環(huán)18從所述筒體11的筒壁上拉出。并且為了保證連接的牢靠性，在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述型鋼41與所述鋼板16之間的連接為焊接或螺栓連接，所述鋼管42與所述鋼環(huán)18之間的連接為焊接，同時(shí)為了提高耐腐蝕性，所述鋼板16、鋼環(huán)18、型鋼41和鋼管42均采用不銹鋼制成。當(dāng)然上述連接方式只是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，為了實(shí)現(xiàn)所述連接構(gòu)件與所述邊浮筒1b和中浮筒1a的連接，還可以采用在所述中浮筒1a和邊浮筒1b上預(yù)埋連接螺栓、連接拉桿等其他連接的方式。

為了進(jìn)一步減輕所述漂浮組件的晃動(dòng)，所述邊浮筒1b底部均連接有壓水板5。

以上所述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，只要其以任何相同或相似手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。