CN105836062B - 单柱式平台风电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单柱式平台，呈圆柱形，漂浮在深海以及超深海区域，通过多组系泊索与设置在海底的桩基连接，用于支撑海上作业设备，其特征在于，具有：重心段，侧壁与多组系泊索连接，用于容纳单柱式平台的压载物；打孔段，下端与重心段的上端刚性连接，用于降低单柱式平台受到的波浪以及海流载荷；以及漂浮段，为空心结构，漂浮段的下端与打孔段的上端刚性连接，用于提供单柱式平台的浮力，其中，打孔段设置有多级孔，孔采用分形学结构排列。

Description

单柱式平台风电装置
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种单柱式平台风电装置。
背景技术
随着能源问题的日益突出和工程技术的不断进步，风电厂已经由陆向海发展，海上风电由浅海向深海及超深海发展已成为未来风能发展的必然趋势。
海上风电厂的建设可以向深水区发展，主要依靠漂浮式的平台，显然，平台结构的稳定性是海上风电厂安全运行的最根本保障，单柱式平台是目前比较有代表性的漂浮式风力机平台，其具有较小的水线面积和低重心特点使其在风、浪以及海流载荷下能够保持稳定性。
但是，传统的单柱式平台主体为圆柱，虽在其圆柱面上设置了螺旋形侧板，还是易产生卡门涡街效应而引起振动，从而加剧平台主体振动降低其稳定性；平台尺寸较大，海浪以及海流流经平台时会受到较大阻力，同样，海浪、海流给平台主体的反作用力会增大平台的运动；为保持平台的稳定性，较低的重心需要较大的平台尺寸，平台建设成本较高。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种单柱式平台风电装置，用于降低主体振动从而利用海上风力进行发电。
本发明提供了一种单柱式平台，呈圆柱形，漂浮在深海以及超深海区域，通过多组系泊索与设置在海底的桩基连接，用于支撑海上作业设备，其特征在于，具有：重心段，侧壁与多组系泊索连接，用于容纳单柱式平台的压载物；打孔段，下端与重心段的上端刚性连接，用于降低单柱式平台受到的波浪以及海流载荷；以及漂浮段，为空心结构，漂浮段的下端与打孔段的上端刚性连接，用于提供单柱式平台的浮力，其中，打孔段设置有多级孔，孔采用分形学结构排列。
在本发明提供的单柱式平台中，还可以具有这样的特征：其中，孔的级数为三级，包含：第一级孔，均匀分布在打孔段上，第一级孔的孔径为打孔段的直径的第二级孔，等间距设置在第一级孔的四周，第二级孔的孔径为第一级孔的孔径的第三级孔，等间距设置在第二级孔的四周，第三级孔的孔径为第二级孔的孔径的
在本发明提供的单柱式平台中，还可以具有这样的特征：其中，孔的形状为矩形、圆、三角形、梯形、平行四边形以及菱形中任意一种。
在本发明提供的单柱式平台中，还可以具有这样的特征：其中，孔的级数为2～6级。
在本发明提供的单柱式平台中，还可以具有这样的特征：其中，漂浮段在所述单柱式平台的主体与水面线的交界处设置有修理台。
本发明还提供了一种单柱式平台风电装置，设置在深海以及超深海区域，用于利用海上风力进行发电，其特征在于，具有：桩基，设置在深海以及超深海的海底，用于固定海底设备；多组系泊索，一端与桩基连接，用于固定海上漂浮设备；单柱式平台，呈圆柱形，漂浮在深海以及超深海区域，通过多组系泊索与设置在海底的桩基连接，用于支撑海上作业设备；以及风力发电机，下端固定在单柱式平台上，用于利用海上风力进行发电，包括：若干个叶片，用于利用海上风力并在其带动下进行旋转；轮毂，一端与若干个叶片连接；发电机组，中轴与轮毂的主轴连接，用于发电；塔架，与发电机组连接，用于支撑发电机组，其中，单柱式平台为权利要求1～5中任意一项的单柱式平台。
在本发明提供的单柱式平台风电装置中，还可以具有这样的特征：其中，系泊索有三组，每组由两根系泊索组成，采用半张紧悬链式系泊，每根系泊索采用锚链-钢缆-锚链的形式，相邻两组系泊索间的角度为120°，同一组中相邻两根系泊索间角度为10°。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的单柱式平台，由于具有打孔段，打孔段上设置有分型学结构排列的孔，使其具有如下有益效果：海流可从孔隙中流进与流出，减少了海流对平台的冲击力，以及由涡街效应产生的涡激力；在强度上具有较强的抗拉压性能，且具有较强的稳定性；降低了材料使用率，减少平台成本消耗；使单柱式平台的重心降低，从而达到减小平台运动、提高安全性的目的。
因为本发明的单柱式平台风电装置是由上述单柱式平台构成的，所以本发明的单柱式平台风电装置能够在深海以及超深海区域稳定工作。
附图说明
图1是本发明的实施例中的单柱式平台风电装置的结构示意图；以及图2是本发明的实施例中的打孔段的局部放大图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明单柱式平台风电装置作具体阐述。
图1是本发明的实施例中的单柱式平台风电装置的结构示意图。
如图1所示，单柱式平台风电装置100设置在深海以及超深海区域，它具有桩基10、系泊索20、单柱式平台30以及风力发电机40，能够利用海上风力进行发电。
桩基10设置在深海以及超深海的海底，采用的是钢结构，能够为海底设备提供固定。
系泊索20一端与桩基10连接，系泊索20有三组，每组由两根系泊索20组成，采用半张紧悬链式系泊，每根系泊索20采用锚链-钢缆-锚链的形式，相邻两组系泊索间的角度为120°，同一组中相邻两根系泊索间的角度为10°。
单柱式平台30呈圆柱形，材料为钢，它漂浮在深海以及超深海区域，通过多组系泊索20与设置在海底的桩基10连接，用于支撑海上作业设备，单柱式平台30具有重心段31、打孔段32以及漂浮段33。
重心段31的侧壁与多组系泊索20相连接，用来容纳单柱式平台30的压载物，它位于单柱式平台30的主体的底部。重心段31的底部为实心，内部填充有水泥。
打孔段32的下端与重心段31的上端刚性连接，用来降低单柱式平台受到的波浪以及海流载荷。
图2是本发明的实施例中的打孔区的局部放大图。
如图2所示，打孔段32上设置有的多级孔，孔的形状为圆，孔的形状还可以为矩形、三角形、梯形、平行四边形以及菱形中任意一种，孔是采用分形学的结构在打孔段32上排列，孔有2～6级，在本实施例中，孔有三级。
孔包含第一级孔321、第二级孔322以及第三级孔323，第一级孔321的孔径为打孔段32的直径的第二级孔322是等间距设置在第一级孔321的四周，第二级孔322的孔径为第一级孔321直径的第三级孔323是等间距设置在第二级孔322的四周，第三级孔323的孔径为第二级孔322直径的在本实施例中，第一级孔321的孔径为打孔段32的直径的第二级孔322的孔径为第一级孔321直径的第三级孔323的孔径为第二级孔322直径的
如图1所示，漂浮段33为空心结构，它的下端与打孔段32的上端刚性连接，用于提供单柱式平台30的浮力，漂浮段33与海面的交界处设置有图中未显示的修理台，修理台用来停靠船只，以便工作人员对单柱式平台30进行修理。
风力发电机40的下端固定在单柱式平台30上，用来利用海上风力进行发电，它包括：叶片41、轮毂42、发电机组43以及塔架44。
叶片41用来利用海上风力，并在海上风力的带动下进行旋转，在本实施例中，叶片41有3片。
轮毂42的一端与叶片41通过螺栓连接，用来固定住叶片41，在旋转的叶片41的带动下，轮毂42的主轴旋转。
发电机组43的中轴与轮毂42的主轴通过图中未显示的联轴器连接，在轮毂42的主轴带动下，发电机组43的中轴旋转，从而进行发电。
塔架44和发电机组43连接，它能够支撑起发电机组43，让其保持平稳；塔架44的下端固定在单柱式平台30上，从而保证整个风力发电机40的稳定。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的单柱式平台，由于具有打孔段，打孔段上设置有分型学结构排列的孔，使其具有如下有益效果：海流可从孔隙中流进与流出，减少了海流对平台的冲击力，以及由涡街效应产生的涡激力；在强度上具有较强的抗拉压性能，且具有较强的稳定性；降低了材料使用率，减少平台成本消耗；使单柱式平台的重心降低，从而达到减小平台运动、提高安全性的目的。
本发明的单柱式平台能够支撑起风力发电机，因此本发明的单柱式平台风电装置能够在深海以及超深海区域稳定工作。
另外，在本实施例中，修理台设置在与海面的交界处，可以方便工作人员对风力发电机以及单柱式平台进行修理，同时也可作为船舶临时停靠点。
以上实施例仅为本发明构思下的基本说明，不对本发明进行限制。而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种单柱式平台，呈圆柱形，漂浮在深海或超深海区域，通过多组系泊索与设置在海底的桩基连接，用于支撑海上作业设备，其特征在于，具有：
重心段，侧壁与所述多组系泊索连接，用于容纳所述单柱式平台的压载物；
打孔段，下端与所述重心段的上端刚性连接，用于降低所述单柱式平台受到的波浪以及海流载荷；以及
漂浮段，为空心结构，所述漂浮段的下端与所述打孔段的上端刚性连接，用于提供所述单柱式平台的浮力，
其中，所述打孔段设置有多级孔，所述孔采用分形学结构排列，所述孔的级数为三级，包含：第一级孔，均匀分布在所述打孔段上，所述第一级孔的孔径为所述打孔段的直径的第二级孔，等间距设置在所述第一级孔的四周，所述第二级孔的孔径为所述第一级孔的孔径的第三级孔，等间距设置在所述第二级孔的四周，所述第三级孔的孔径为所述第二级孔的孔径的
2.根据权利要求1所述的单柱式平台，其特征在于：
其中，所述孔的形状为矩形、圆、三角形、梯形以及平行四边形中任意一种。
3.根据权利要求1所述的单柱式平台，其特征在于：
其中，所述漂浮段与海面的交界处设置有修理台。
4.一种单柱式平台风电装置，设置在深海或超深海区域，用于利用海上风力进行发电，其特征在于，具有：
桩基，设置在深海或超深海的海底，用于固定海底设备；
多组系泊索，一端与所述桩基连接，用于固定海上漂浮设备；
单柱式平台，呈圆柱形，漂浮在深海或超深海区域，通过所述多组系泊索与设置在海底的所述桩基连接，用于支撑海上作业设备；以及
风力发电机，下端固定在所述单柱式平台上，用于利用海上风力进行发电，包括：若干个叶片，用于利用海上风力并在其带动下进行旋转；轮毂，一端与所述若干个叶片连接；发电机组，中轴与所述轮毂的主轴连接，用于发电；塔架，与所述发电机组连接，用于支撑所述发电机组，
其中，所述单柱式平台为权利要求1～3中任意一项所述的单柱式平台，所述系泊索有三组，每组由两根所述系泊索组成，采用半张紧悬链式系泊，每根所述系泊索采用锚链-钢缆-锚链的形式，相邻两组所述系泊索间的角度为120°，同一组中相邻两根所述系泊索间角度为10°。
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