CN118934477A - 一种张力型漂浮式风力发电机平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种张力型漂浮式风力发电机平台，属于漂浮式风机技术领域，包括漂浮式基础结构、透水结构、塔筒和风力发电机组，透水结构设置在漂浮式基础结构顶面，透水结构具有透水区域，透水区域的上平面高于或者齐平于高潮水位线，透水区域的下平面齐平于低潮水位线；塔筒设置在透水结构顶面；风力发电机组设置在塔筒的顶端。通过在塔筒和漂浮式基础结构之间设置透水结构，在潮汐涨落过程中，海水能够随潮汐变化自由进出透水结构中的透水区域，消除透水结构的浮力变化，因此降低了底部张力的变化，无需更强的结构提供更多的张力承受能力应对潮汐的影响，降低了材料使用成本和设计难度，使平台更加具有经济性。

Description

一种张力型漂浮式风力发电机平台

技术领域

本发明涉及漂浮式风机技术领域，具体涉及一种张力型漂浮式风力发电机平台。

背景技术

随着风能资源在陆地的逐渐减少，以及深海地区风能潜力的巨大，漂浮式风力发电平台逐渐成为风电领域的研究重点。然而，漂浮式风电装置需要面对海上复杂的环境因素，如风、浪、海流等，这使得其稳定性和安全性成为了关键问题。

潮汐现象是海洋水体在日、月等天体的引潮力作用下产生的周期性涨落现象，潮汐导致的水深变化会直接影响到漂浮式平台的吃水变化，平台的吃水变化会直接影响到底部结构的张力变化，张力的变化会直接影响的底部连接装置的安全和使用寿命。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中潮汐现象导致的海洋水深变化，影响到张力型漂浮式风力发电机平台底部结构的张力变化，进而影响到底部连接装置的安全和使用寿命的缺陷，从而提供一种张力型漂浮式风力发电机平台。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种张力型漂浮式风力发电机平台，包括：

漂浮式基础结构；

透水结构，设置在所述漂浮式基础结构顶面，所述透水结构具有透水区域，所述透水区域的上平面高于或者齐平于高潮水位线，所述透水区域的下平面齐平于低潮水位线；

塔筒，设置在所述透水结构顶面；

风力发电机组，设置在所述塔筒的顶端。

可选地，所述透水结构包括：

本体，所述本体为空心结构，所述本体的侧壁上设置有透气孔组和透水孔组，所述透气孔组靠近所述透水区域的上平面设置。

可选地，所述透水孔组设置有多组，多组所述透水孔组沿高度方向均布设置在所述本体的侧壁上。

可选地，每组所述透水孔组包括多个沿所述本体周向方向均布设置的透水孔；

和/或，所述透气孔组包括多个沿所述本体周向方向均布设置的透气孔。

可选地，所述透水结构还包括：

加强结构，设置在所述本体内部和/或外部。

可选地，所述加强结构为设置在所述本体内侧壁上的筋板。

可选地，所述本体为圆柱筒体结构。

可选地，所述本体的内侧面和外侧面均进行防腐处理。

可选地，所述漂浮式基础结构包括：

中心平台；

锚固结构，固定在海底，所述锚固结构与所述中心平台连接。

可选地，所述锚固结构和所述中心平台之间为铰接。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的张力型漂浮式风力发电机平台，包括漂浮式基础结构、透水结构、塔筒和风力发电机组，透水结构设置在漂浮式基础结构顶面，透水结构具有透水区域，透水区域的上平面高于或者齐平于高潮水位线，透水区域的下平面齐平于低潮水位线；塔筒设置在透水结构顶面；风力发电机组设置在塔筒的顶端；

通过在塔筒和漂浮式基础结构之间设置透水结构，且透水结构的上平面和下平面以高潮水位线和低潮水位线为基准进行设计，在潮汐涨落过程中，海水能够随潮汐变化自由进出透水结构中的透水区域，消除透水结构的浮力变化，因此降低了底部张力的变化，无需更强的结构提供更多的张力承受能力应对潮汐的影响，降低了材料使用成本和设计难度，使平台更加具有经济性。

2.本发明提供的张力型漂浮式风力发电机平台，透水结构包括本体，本体为空心结构，本体的侧壁上设置有透气孔组和透水孔组，透气孔组靠近透水区域的上平面设置；

透水孔组的设置用于透气，保持透水结构的压力平衡，而透水孔组的作用是为了进出水，使水能够自由进出，以消除潮汐变化引起的浮力变化。

3.本发明提供的张力型漂浮式风力发电机平台，透水孔组设置有多组，多组透水孔组沿高度方向均布设置在本体的侧壁上，多组透水孔组的设置适应潮汐变化的涨落过程，使得变化过程中任何高度的水都能顺利通过透水结构。

4.本发明提供的张力型漂浮式风力发电机平台，每组透水孔组包括多个沿本体周向方向均布设置的透水孔，可以适应各个方向上的海水的流动，进一步提高消除浮力的效果；

透气孔组包括多个沿本体周向方向均布设置的透气孔，保证了各个方向上压力的平衡。

5.本发明提供的张力型漂浮式风力发电机平台，透水结构还包括加强结构，加强结构设置在本体的内部或者外部，由于透水结构的强度需要满足承受塔筒及风力发电机组，加强结构的设置保证了本体的强度要求，使得整体结构更加稳定。

6.本发明提供的张力型漂浮式风力发电机平台，加强结构为设置在本体内侧壁上的筋板，筋板的设置结构简单，附在内侧壁上，不会影响水流的穿过。

7.本发明提供的张力型漂浮式风力发电机平台，本体为圆柱筒体结构，结构简单，有利于设计，筒体的设置也避免影响浮力及水流穿过时的顺畅。

8.本发明提供的张力型漂浮式风力发电机平台，本体的内侧面和外侧面均进行防腐处理，由于海洋环境恶劣，腐蚀速率是陆地上的数倍，提前进行防腐处理可以保护本体免受腐蚀，延长使用寿命，避免发生断裂等危险情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例中提供的张力型漂浮式风力发电机平台的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1中的局部放大结构示意图；

图3为图2中的透水结构的剖视结构示意图。

附图标记说明：

1、漂浮式基础结构；2、透水结构；3、透水区域；4、高潮水位线；5、低潮水位线；6、塔筒；7、本体；8、透水孔；9、透气孔；10、加强结构；11、风力发电机组；12、中心平台；13、锚固结构。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

通常，每天潮汐均有两次涨落，水深变化数米高，由于张力式平台底部固定，因此受水深变化影响敏感，潮汐是水深变化的主要因素，会极大的影响张力平台的设计张力以及结构的极限载荷和疲劳寿命。

传统的封闭式浮体设计，需要更强的结构提供更多的张力承受能力来应对潮汐的影响，增加了设计难度和设计成本。

本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，通过透水结构的设置，消除潮汐变化引起的浮力变化，降低底部张力的变化。

如图1和图2所示，为本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台的一种具体实施方式，包括漂浮式基础结构1、透水结构2、塔筒6和风力发电机组11，透水结构2设置在漂浮式基础结构1顶面，透水结构2具有透水区域3，透水区域3的上平面高于或者齐平于高潮水位线4，透水区域3的下平面齐平于低潮水位线5；塔筒6设置在透水结构2顶面；风力发电机组11设置在塔筒6的顶端。

通过在塔筒6和漂浮式基础结构1之间设置透水结构2，且透水结构2的上平面和下平面以高潮水位线4和低潮水位线5为基准进行设计，在潮汐涨落过程中，海水能够随潮汐变化自由进出透水结构2中的透水区域3，消除透水结构2的浮力变化，因此降低了底部张力的变化，无需更强的结构提供更多的张力承受能力应对潮汐的影响，降低了材料使用成本和设计难度，使平台更加具有经济性。

具体地，塔筒6可以直接设置在透水结构2顶面，也可以在透水结构2顶面设置另外的平台，将塔筒6设置在平台上，可以根据受力情况进行对应情况的设计。

高潮水位线4：涨潮至高潮时，海水水面与海岸陆地相接的界限。

低潮水位线5：退潮至低潮时，海水水面所达到的水位线。

如图1和图2所示，本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，透水结构2包括本体7，本体7为空心结构，本体7的侧壁设置有透气孔组和透水孔组，透气孔组靠透水区域3的上平面设置。

透水孔组的设置用于透气，保持透水结构2的压力平衡，而透水孔组的作用是为了进出水，使水能够自由进出，以消除潮汐变化引起的浮力变化。

具体地，本体7为上端下端封闭，侧部具有透水区域3的结构，透水区域3是指水能通过的区域，即在透水区域3中设置透水孔组实现透水。

其中，本体7的高度大小根据透水区域3来设置，即根据高潮水位线4和低潮水位线5进行设置，其直径大小根据受力计算进行设置。

如图2所示，本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，透水孔组设置有多组，多组透水孔组沿高度方向均布设置在本体7的侧壁上。

多组透水孔组的设置适应潮汐变化的涨落过程，使得变化过程中任何高度的水都能顺利通过透水结构2。

具体地，对于透水孔组设置原则为，通常，每天潮汐有两次涨落，在涨落过程中，透水孔组会使得两次涨落过程中的海水均能顺畅通过，不会由于透水孔组设置较少导致过水不畅，影响对张力的消除，达不到预定效果。

另外，作为可替换实施方式，多组透水孔组在高度方向上的排布规则，根据涨潮规律进行对应设置，例如可以为上疏下密。

如图2所示，本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，每组透水孔组包括多个沿本体7周向方向均布设置的透水孔8。

多个透水孔8的设置可以适应各个方向上的海水的流动，进一步提高消除浮力的效果。

具体地，透水孔8的直径大小根据潮汐变化情况进行设置。

如图2所示，本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，透气孔组包括多个沿本体7周向方向均布设置的透气孔9。

多个透气孔9的设置保证了各个方向上压力的平衡。

如图3所示，本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，透水结构2还包括加强结构10，加强结构10设置在本体7内部。

在其他实施例中，加强结构10设置在本体7外部。

由于透水结构2的强度需要满足承受塔筒6及风力发电机组11，加强结构10的设置保证了本体7的强度要求，使得整体结构更加稳定。

具体地，加强结构10的设置以不影响海水顺利通过透水区域3为原则，避免给海水的通过带来阻力影响最终消除张力效果。

如图3所示，本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，加强结构10为设置在本体7内侧壁上的筋板。

筋板的设置结构简单，附在加强结构10的内侧壁上，不会影响水流的穿过。

具体地，筋板的数量不做限定，可以在相邻的透水孔8之间均设置，也可以仅在受力较大的部位进行设置。

在其他实施例中，也可以不设置筋板，仅通过增加本体7的厚度来增大强度。

如图2所示，本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，本体7为圆柱筒体结构。

圆柱筒体结构的设置，结构简单，有利于设计，筒体的设置也避免影响浮力及水流穿过时的顺畅。

另外，作为可替换实施方式，本体7也可以为多边形筒体结构。

本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，本体7的内侧面和外侧面均进行防腐处理。

由于海洋环境恶劣，腐蚀速率是陆地上的数倍，提前进行防腐处理可以保护本体7免受腐蚀，延长使用寿命，避免发生断裂等危险情况。

具体地，可以在本体7的内侧面和外侧面进行增加防腐涂层。

另外，作为可替换实施方式，也可以对本体7进行牺牲阳极保护来进行防腐处理。

如图1所示，本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，漂浮式基础结构1包括中心平台12和锚固结构13，锚固结构13固定在海底，锚固结构13与中心平台12连接。

具体地，中心平台12用于提供浮力，中心平台12和锚固结构13之间设置有不提供浮力的连接结构。

本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，锚固结构13和中心平台12之间为铰接连接，具体的，锚固结构13和中心平台12是通过万向球铰接，可以对中心平台12提供张力。

本实施例提供的张力型漂浮式风力发电机平台，依据潮汐变化的周期规律，根据高潮水位线4和低潮水位线5的位置设计透水区域3，消除潮汐变化所引起的浮力变化，因此降低了底部张力的变化，降低了材料使用成本和设计难度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，包括：

漂浮式基础结构(1)；

透水结构(2)，设置在所述漂浮式基础结构(1)顶面，所述透水结构(2)具有透水区域(3)，所述透水区域(3)的上平面高于或者齐平于高潮水位线(4)，所述透水区域(3)的下平面齐平于低潮水位线(5)；

塔筒(6)，设置在所述透水结构(2)顶面；

风力发电机组(11)，设置在所述塔筒(6)的顶端。

2.根据权利要求1所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，所述透水结构(2)包括：

本体(7)，所述本体(7)为空心结构，所述本体(7)的侧壁设置有透气孔组和透水孔组，所述透气孔组靠近所述透水区域(3)的上平面设置。

3.根据权利要求2所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，所述透水孔组设置有多组，多组所述透水孔组沿高度方向均布设置在所述本体(7)的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，每组所述透水孔组包括多个沿所述本体(7)周向方向均布设置的透水孔(8)；

和/或，所述透气孔组包括多个沿所述本体(7)周向方向均布设置的透气孔(9)。

5.根据权利要求2所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，所述透水结构(2)还包括：

加强结构(10)，设置在所述本体(7)内部和/或外部。

6.根据权利要求5所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，所述加强结构(10)为设置在所述本体(7)内侧壁上的筋板。

7.根据权利要求2所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，所述本体(7)为圆柱筒体结构。

8.根据权利要求2所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，所述本体(7)的内侧面和外侧面均进行防腐处理。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，所述漂浮式基础结构(1)包括：

中心平台(12)；

锚固结构(13)，固定在海底，所述锚固结构(13)与所述中心平台(12)连接。

10.根据权利要求9所述的张力型漂浮式风力发电机平台，其特征在于，所述锚固结构(13)和所述中心平台(12)之间为铰接。