一种漂浮式海上风电基础装置
阅读说明：本技术 一种漂浮式海上风电基础装置 (Floating type offshore wind power foundation device ) 是由 吴宇星 郭文斌 宋战兵 郑准备 杨占君 张建伟 周宁 于 2021-01-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种漂浮式海上风电基础装置,包括中心基础平台和六个外围基础平台,六个外围基础平台位于中心基础平台的周围,形成六边形结构,中心基础平台位于六个外围基础平台围成的六边形结构的中心,中心基础平台顶部设置有中心承载柱,中心承载柱顶部设置有第一风电机组；中心基础平台外壁周围均匀固定有六条系泊锚链,系泊锚链一端固定在中心基础平台的顶部,另一端锚固在海床上,相邻两个外围基础平台之间通过桁架拱桥式结构连接；六个外围基础平台分别与中心基础平台之间通过斜拉桥式结构连接。通过桁架拱桥式结构和斜拉桥式结构将多台风电机及基础平台连接起来,桥面上可以行走车辆和人员,方便检修人员对风电机进行检修。(The invention discloses a floating offshore wind power foundation device, which comprises a central foundation platform and six peripheral foundation platforms, wherein the six peripheral foundation platforms are positioned around the central foundation platform to form a hexagonal structure; six mooring anchor chains are uniformly fixed around the outer wall of the central foundation platform, one end of each mooring anchor chain is fixed at the top of the central foundation platform, the other end of each mooring anchor chain is anchored on the seabed, and two adjacent peripheral foundation platforms are connected through a truss arch bridge type structure; the six peripheral foundation platforms are respectively connected with the central foundation platform through a cable-stayed bridge structure. A plurality of wind motors and a foundation platform are connected through the truss arch bridge type structure and the cable-stayed bridge type structure, vehicles and personnel can walk on the bridge floor, and the wind motors are convenient to overhaul by the overhaul personnel.)
技术领域
本发明属于风电设备技术领域，具体涉及一种漂浮式海上风电基础装置。
背景技术
随着清洁能源的快速发展，风电能源在世界范围内备受关注。相比陆上风电，海上风电有着风资源丰富、风剪切较小、不占用土地等优势。随着能源需求的增长，且深海区域拥有着更加丰富的风资源，深海区域的风电技术已经成为了世界能源研究的重点。随着浅海区域的风力发电逐渐向深海区域发展，固定式海上风电机基础已经很难满足深海区域的要求，一方面水深越大，固定式海上风电机基础的造价就越高，而漂浮式海上风电机基础有着更好的经济性，另一方面深海区域的风浪载荷相比浅海区域更大，固定式海上风电机基础因为不能运动，所以它将承受着很高的结构应力，而漂浮式海上风电机基础在受到风浪作用时，可以在一定范围内运动，很大程度上减小了整个结构的应力，具有更高的安全性，因此，世界各国必须大力发展漂浮式海上风电机基础结构。
目前，世界各国对漂浮式海上风电机基础结构的研究尚处于初步阶段，基本形式主要有spar型基础结构、半潜式基础结构和驳船式基础结构。但这些基础结构都是单机式的，每种基础结构都需要数根系泊系统锚链与海底固定，机组维修也相对困难，同时漂浮式海上风电机基础结构所处自然环境十分恶劣而且及其自身漂浮不固定的特点，导致其振动响应较大，从而使漂浮式海上风电机工作不稳定且易发生故障，因此有效地减小漂浮式风力机的振动，提高其抗摇稳定性也是至关重要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种漂浮式海上风电基础装置，解决了现有漂浮式海上风电机组结构稳定性差、维修不便等问题。
本发明所采用的技术方案是，一种漂浮式海上风电基础装置，包括中心基础平台和六个外围基础平台，六个外围基础平台分别位于中心基础平台的周围，形成六边形结构，中心基础平台位于六个外围基础平台围成的六边形结构的中心，中心基础平台顶部设置有中心承载柱，中心承载柱顶部设置有第一风电机组；中心基础平台外壁周围均匀固定有六条系泊锚链，系泊锚链一端固定在中心基础平台的顶部，系泊锚链另一端锚固在海床上，相邻两个外围基础平台之间通过桁架拱桥式结构连接；六个外围基础平台分别与中心基础平台之间通过斜拉桥式结构连接。
本发明的特点还在于，
每个外围基础平台包括立柱，立柱底部焊接有垂荡板，立柱顶部固定有操作台，操作台上固定有第二风电机组，立柱内部固定有调谐质量阻尼器。
调谐质量阻尼器包括并排固定在立柱底部的弹簧和阻尼器，弹簧和阻尼器的一端与质量块铰接，弹簧和阻尼器的另一端与立柱的底部铰接。
每个桁架拱桥式结构包括拱形桁架，拱形桁架的下弦杆两端分别通过螺栓固定在相邻的两个操作台上，拱形桁架的下弦杆上设置有主梁，拱形桁架的腹杆与主梁之间通过多个垂直设置的拉索连接。
每个斜拉桥式结构包括桁架桥梁，桁架桥梁的一端通过螺栓固定在操作台上，桁架桥梁的另一端固定在中心基础平台上部；桁架桥梁上表面倾斜设置有多个斜拉索，斜拉索一端锚固在桁架桥梁上，斜拉索另一端锚固在中心承载柱上。
本发明的有益效果是：
本发明中的整体结构通过桁架拱桥式结构和斜拉桥式结构将多台风电机及基础平台连接起来，桥面上可以行走车辆和人员，方便检修人员对风电机进行检修。在深海区域强风浪的作用下，斜拉桥结构跨度能力大、自重轻、良好的抗裂性能、竖向刚度与抗扭刚度均较大、抗风振稳定性好等优点可以保证整体结构的安全可靠性，同时自重轻的特点也会降低整体结构的重心，有利于提高整体结构的稳定性。外围基础平台内部中下方布置调谐质量阻尼器和外围基础平台外部下方的垂荡板通过减小外围基础平台在其竖直方向上的振动来缓减整体结构的摇晃，提高了整体结构的抗摇稳定性。光伏发电区域布置在外围基础平台与中心基础平台之间的6个等边三角形区域，充分利用能源资源，实现风光互补。
附图说明
图1是本发明一种漂浮式海上风电基础装置的结构示意图；
图2是本发明一种漂浮式海上风电基础装置中桁架拱桥式结构的结构示意图；
图3是本发明一种漂浮式海上风电基础装置中斜拉桥式结构的结构示意图；
图4是本发明一种漂浮式海上风电基础装置中垂荡板的结构示意图；
图5是本发明一种漂浮式海上风电基础装置中调谐质量阻尼器的结构示意图。
图中，1.第一风电机组，2.外围基础平台，3.中心基础平台，4.中心承载柱，5.垂荡板，6.斜拉桥式结构，7.桁架拱桥式结构，8.系泊锚链，9.光伏发电区域，10.调谐质量阻尼器，11.弹簧，12.阻尼器，13.质量块，2-1.立柱，2-2.操作台，2-3.第二风电机组，6-1.桁架桥梁，6-2.斜拉索，7-1.拱形桁架，7-2.主梁，7-3.拉索。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种漂浮式海上风电基础装置，如图1所示，包括中心基础平台3和六个外围基础平台2，六个外围基础平台2分别位于中心基础平台3的周围，形成六边形结构，中心基础平台3位于六个外围基础平台2围成的六边形结构的中心，中心基础平台3顶部设置有中心承载柱4，中心基础平台3与中心承载柱4之间通过法兰和螺栓连接，如图3所示，中心承载柱4顶部设置有第一风电机组1；中心基础平台3外壁周围均匀固定有六条系泊锚链8，系泊锚链8一端固定在中心基础平台3的顶部，系泊锚链8另一端锚固在海床上，六条系泊锚链8对称分布在中心基础平台3和海床之间；
每个外围基础平台2包括立柱2-1，如图4所示，立柱2-1底部焊接有垂荡板5，立柱2-1顶部固定有操作台2-2，操作台2-2上固定有第二风电机组2-3，立柱2-1内部固定有调谐质量阻尼器10，如图5所示，调谐质量阻尼器10包括并排固定在立柱2-1底部的弹簧11和阻尼器12，弹簧11和阻尼器12的一端与质量块13铰接，弹簧11和阻尼器12的另一端与立柱2-1的底部铰接；
相邻两个外围基础平台2之间通过桁架拱桥式结构7连接；如图2所示，桁架拱桥式结构7包括拱形桁架7-1，拱形桁架7-1的下弦杆两端分别通过螺栓固定在相邻的两个操作台2-2上，拱形桁架7-1的下弦杆上设置有主梁7-2，拱形桁架7的腹杆与主梁7-2之间通过多个垂直设置的拉索7-3连接；
六个外围基础平台2分别与中心基础平台3之间通过斜拉桥式结构6连接，如图3所示，每个斜拉桥式结构6包括桁架桥梁6-1，桁架桥梁6-1的一端通过螺栓固定在操作台2-2上，桁架桥梁6-1的另一端固定在中心基础平台3上部；桁架桥梁6-1上表面倾斜设置有多个斜拉索6-2，斜拉索6-2一端锚固在桁架桥梁6-1上表面，斜拉索6-2另一端锚固在中心承载柱4上；
外围基础平台2与中心基础平台3之间的6个等边三角形区域为光伏发电区域9；
本发明的漂浮式海上风电基础装置，外围基础平台2与中心基础平台3间的连接至关重要，鉴于斜拉桥式结构6跨度能力大、自重轻、斜拉索水平分力为主梁提供预压力，主梁拥有良好的抗裂性能、竖向刚度与抗扭刚度均较大、抗风振稳定性好等优点，使其非常适合在深海区域高风速的环境下用于外围基础平台与中心基础平台间的连接。通过将多台风电机连接起来，仅需用系泊锚链8将中心基础平台3与海床固定即可，不需要像单台机组一样每台都需要用系泊锚链与海床固定。且相邻外围基础平台2之间和外围基础平台2与中心基础平台3之间都通过桁架拱桥式结构7连接、斜拉桥式结构6连接，桥面上可以行走车辆和人员，方便检修人员对风电机进行检修。
本发明中的外围基础平台2之间通过桁架拱桥式结构7连接，外围基础平台2与中心基础平台3之间通过斜拉桥式结构6连接，通过较低的材料成本来实现大跨度下整体结构的安全可靠性，同时斜拉桥式结构6和桁架拱桥式结构7自重轻的特点也会降低整体结构的重心，有利于提高整体结构的稳定性。
外围基础平台2和中心基础平台3的内部空心，并在外围基础平台2内部的下方布置调谐质量阻尼器10。因为外围基础平台2位于整个结构的外侧，所以它在竖直方向上的振动会引发整体结构的摇晃，所以本发明所布置的调谐质量阻尼器10通过减小外围基础平台2在竖直方向上的振动来缓减整体结构的摇晃，提高了整体结构的抗摇稳定性。垂荡板5在外围基础平台2的下方，阻碍外围基础平台2与海水的相对运动，用来进一步减小外围基础平台2在竖直方向上的振动，从而进一步减小整体结构的摇晃，进一步提高了整体结构的抗摇稳定性。光伏发电区域9布置在外围基础平台2与中心基础平台3之间的6个等边三角形区域，充分利用能源资源，实现风光互补。
本发明中的整体结构通过拱形桁架和斜拉桥式连接架将多台风电机及基础平台连接起来，桥面上可以行走车辆和人员，方便检修人员对风电机进行检修。在深海区域强风浪的作用下，斜拉桥式连接架跨度能力大、自重轻、良好的抗裂性能、竖向刚度与抗扭刚度均较大、抗风振稳定性好等优点可以保证整体结构的安全可靠性，同时自重轻的特点也会降低整体结构的重心，有利于提高整体结构的稳定性。外围基础平台内部中下方布置调谐质量阻尼器和外围基础平台外部下方的垂荡板通过减小外围基础平台在其竖直方向上的振动来缓减整体结构的摇晃，提高了整体结构的抗摇稳定性。光伏发电区域布置在外围基础平台与中心基础平台之间的6个等边三角形区域，充分利用能源资源，实现风光互补。
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