CN110778459B - 一种弧线型抗冰风电基础 - Google Patents

一种弧线型抗冰风电基础 Download PDF

Info

Publication number
CN110778459B
CN110778459B CN201911136993.4A CN201911136993A CN110778459B CN 110778459 B CN110778459 B CN 110778459B CN 201911136993 A CN201911136993 A CN 201911136993A CN 110778459 B CN110778459 B CN 110778459B
Authority
CN
China
Prior art keywords
arc
ice
foundation
pile leg
main pile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911136993.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110778459A (zh
Inventor
朱本瑞
黄焱
田育丰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201911136993.4A priority Critical patent/CN110778459B/zh
Publication of CN110778459A publication Critical patent/CN110778459A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110778459B publication Critical patent/CN110778459B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/22—Foundations specially adapted for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F03D13/25—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors specially adapted for offshore installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/40—Ice detection; De-icing means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/727—Offshore wind turbines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/728—Onshore wind turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种弧线型抗冰风电基础，包括横向尺寸较小的上部基础、中部基础和横向尺寸较大的下部基础；整个中部基础的形状为上小下大的倒锥形或喇叭形，中部基础包括弧线型主桩腿，弧线型主桩腿为弧线形，横截面为梭子形；梭子形的横截面分为长轴和短轴，当冰排平行于横截面短轴方向作用于弧线型桩腿时，迫使冰排发生弯曲破坏模式；当冰排平行于横截面长轴方向作用于弧线型桩腿时，其尖端形成破冰刃切割冰排的抗冰模式。

Description

一种弧线型抗冰风电基础
技术领域
本发明涉及一种弧线型风电基础结构，特别是应用于需要具有抗冰性能的寒区海域。
背景技术
随着石油资源的枯竭和人类对清洁能源的渴望，海上风电技术逐渐得到各国的青睐。寒区海域因其风能密度大，风资源丰富而备受关注。然而，安装于寒区的海上风电基础不可避免的遭遇海冰载荷的作用。
海上风电基础主要通过附加抗冰锥来降低冰载荷的作用，其原理是通过抗冰锥的斜度将冰载荷与直立桩的挤压破坏模式转变为弯曲破坏模式，由于海冰弯曲强度远低于挤压强度，因此，弯曲模式的冰力远小于挤压冰力。
目前，安装抗冰锥这一措施主要应用在单桩风电基础上，然而，这种措施对于导管架式的风电基础却难以应用，这是由于风电基础的导管架桩腿在平均海平面处的腿间距较小，而抗冰锥最大直径往往非常大才足以保证在高低水位时均起到抗冰效果。显然，这种能够起到抗冰效果的大冰锥安装在导管架风电基础上，将导致风电基础桩腿之间的剩余空隙不足以让海冰顺利通过，进而引发冰排的堆积事件，严重威胁风机结构的安全。此外，大型冰锥的安装增大了风机基础上的波流载荷，不利于非冰期风机的安全运行。为此，设计一种无需安装抗冰锥的海上抗冰型风电基础结构，保证风机在冰区海域的安全运行具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种无需安装抗冰锥，且具有抗冰性能的海上风电基础结构，解决冰区海上风电基础的抗冰问题。本发明通过以下技术方案实现的：
一种弧线型抗冰风电基础，包括横向尺寸较小的上部基础、中部基础和横向尺寸较大的下部基础；整个中部基础的形状为上小下大的喇叭形，中部基础包括弧线型主桩腿，弧线型主桩腿为弧线形，横截面为梭子形。梭子形的横截面分为长轴和短轴，当冰排平行于横截面短轴方向作用于弧线型主桩腿时，迫使冰排发生弯曲破坏模式；当冰排平行于横截面长轴方向作用于弧线型主桩腿时，其尖端形成破冰刃切割冰排的抗冰模式。
优选地，上部基础包括上层柱形主桩腿，下部基础包括下层柱形主桩腿。
所述弧线型主桩腿的上部通过上层水平撑和过渡连接头与相应的上层柱形主桩腿相连，所述弧线型主桩腿的下部通过下层水平撑和过渡连接头与相应的下层柱形主桩腿相连。
过渡连接头内部由轮毂式加强板进行加强。
上层水平撑包括水平外撑。下层水平撑包括水平外撑，在水平外撑之间设置水平内撑。
本发明由于采用以上技术方案，其具有以下有点：1、本发明的风电基础结构无需安装抗锥体，即可实现抗冰效果，从而避免了安装抗冰锥引发的一些列问题；2、本发明的潮差段弧线型+“梭子”型的横截面的主桩腿，通过迫使冰排发生弯曲破坏、切割破坏，以及两者的复合破坏模式，从而降低任意方向来冰作用的载荷大小；3、本发明的潮差段主桩腿相对于抗冰锥，尺寸小，更易使碎冰滑脱，“梭子”型侧面能够有效引导碎冰顺利漂移，从而大大降低了碎冰在桩腿前发生滞留与堆积的可能性；4、本发明潮差段结构仅由主桩腿组成，无水平撑和斜撑，最大程度的简化了结构构件，不仅可以有效降低冰载荷，利于碎冰的流通，还可以大大降低波流载荷，从而减小风机结构的动力响应，有助于其疲劳寿命的提高。
附图说明
图1是本发明风机基础结构的正视图。
图2是本发明风机基础结构水平层俯视图。
图3是本发明冰载荷作用示意图。
图中标号说明：1为圆柱形主桩腿；2为水平外撑；3为过渡连接头；4为弧线型主桩腿；5为加强筋；6为斜撑；7为弧线型主桩腿内部加强板；8水平内撑；9为轮毂式加强板。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明主要包括圆柱形主桩腿1；水平外撑2；过渡连接头3；三个弧线型主桩腿4；加强筋5；斜撑6；弧线型主桩腿内部加强板7；水平内撑8；轮毂式加强板9。
如图1所示，本发明的圆柱形主桩腿1上部连接风机过渡段，支撑风机塔筒、机舱、叶片上部结构；所述圆柱形主桩腿1通过过渡连接头3与弧线型主桩腿4相连；所述弧线型主桩腿4覆盖整个潮差段位置，即上水平层EL+A与下水平层EL-B之间的主桩腿为弧线型，且弧线型主桩腿在潮差段内与水平面成一定夹角，形成斜坡面，实现冰排发生弯曲破坏的构型条件；弧线型主桩腿在潮差段内的切线与水平面的夹角推荐值为30°-65°；弧线型主桩腿4通过过渡连接头3与下层圆柱形主桩腿连接；水平层EL+A和水平层EL-B通过水平外撑2与过渡连接头3连接；水平层EL-B的水平外撑2中部增设水平内撑8；水平层EL-C由水平外撑2与水平内撑8构成；水平层EL-B水平层EL-C之间增设斜撑6进行相连；由此，形成三维空间框架结构，构成海上抗冰型风机基础。
如图1所述，所述弧线型主桩腿4其横截面为“梭子”型，内部通过焊接弧线型主桩腿内部加强板7来提高其强度和刚度，如图1中a-a剖面所示；所述弧线型主桩腿4与过渡连接头3之间焊接有若干加强筋5，以提前其连接强度，改善载荷传递路径。
如图2所述，所述过渡连接头3内部由轮毂式加强板9进行加强；所述部轮毂式加强板9由同心圆柱与辐射版焊接成。
如图3所示，当冰排作用于弧线型主桩腿4时，根据来冰方向的不同，将形成不同的破冰机理达到抗冰的目的，具体而言：当冰排沿y轴负向作用时，此次，由于弧线型主桩腿4A的弧线造型，构成了斜坡面，冰排发生向上的弯曲破坏模式；而当冰排沿y轴正向作用时，弧线型主桩腿4A与冰排相互作用时，形成下压式的构型，具有倒锥的功能，促使冰排发生向下的弯曲破坏模式；当冰排沿x轴正向作用时，冰排与弧线型主桩腿4A的尖端相互作用，由于弧线型主桩腿4的“梭子”型的横截面，将形成切割冰排的破冰模式，促使冰排发生开裂，极大造成冰排内部损伤场的形成，且此时冰排与弧线型主桩腿4A的有效作用面积最小，从而达到降低冰载荷的抗冰效果；当冰排作用方向介于x轴正向与y轴正向之间时，冰排则发生弯曲与劈裂的复合破坏模式；由此，任意方向来冰时，弧线型主桩腿4A、弧线型主桩腿4B、弧线型主桩腿4C各自均能降低冰载荷，且各个桩腿之间联合效应造成的复合破冰模式，促使冰内提前发生损伤，造成非同时破坏效应，从而大大降低了结构整体的冰载荷。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种弧线型抗冰风电基础，包括横向尺寸较小的上部基础、中部基础和横向尺寸较大的下部基础；整个中部基础的形状为上小下大的喇叭形，中部基础包括弧线型主桩腿，弧线型主桩腿为弧线形，横截面为梭子形；梭子形的横截面分为长轴和短轴，当冰排平行于横截面短轴方向作用于弧线型主桩腿时，迫使冰排发生弯曲破坏模式；当冰排平行于横截面长轴方向作用于弧线型主桩腿时，其尖端形成破冰刃切割冰排的抗冰模式。
2.根据权利要求1所述的风电基础，其特征在于，上部基础包括上层柱形主桩腿，下部基础包括下层柱形主桩腿。
3.根据权利要求2所述的风电基础，其特征在于，所述弧线型主桩腿的上部通过上层水平撑和过渡连接头与相应的上层柱形主桩腿相连，所述弧线型主桩腿的下部通过下层水平撑和过渡连接头与相应的下层柱形主桩腿相连。
4.根据权利要求3所述的风电基础，其特征在于，过渡连接头内部由轮毂式加强板进行加强。
5.根据权利要求3所述的风电基础，其特征在于，上层水平撑包括水平外撑。
6.根据权利要求3所述的风电基础，其特征在于，下层水平撑包括水平外撑，在水平外撑之间设置水平内撑。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的风电基础，其特征在于，所述弧线型主桩腿内部设有加强板。
CN201911136993.4A 2019-11-19 2019-11-19 一种弧线型抗冰风电基础 Active CN110778459B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911136993.4A CN110778459B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种弧线型抗冰风电基础

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911136993.4A CN110778459B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种弧线型抗冰风电基础

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110778459A CN110778459A (zh) 2020-02-11
CN110778459B true CN110778459B (zh) 2020-11-10

Family

ID=69392124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911136993.4A Active CN110778459B (zh) 2019-11-19 2019-11-19 一种弧线型抗冰风电基础

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110778459B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112727699A (zh) * 2021-01-18 2021-04-30 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 海上风机基础及其施工方法、抗冰装置及风力发电机组

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61266715A (ja) * 1985-05-17 1986-11-26 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 氷海用構造物
JPS62182309A (ja) * 1986-02-04 1987-08-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 氷海用構造物
SG193101A1 (en) * 2012-02-15 2013-09-30 Keppel Offshore & Marine Technology Ct Pte Ltd Riser protection structures
KR101835154B1 (ko) * 2012-09-27 2018-03-06 현대중공업 주식회사 반잠수식 시추선의 유빙 충돌 방지구조
CN102926399B (zh) * 2012-11-13 2014-11-12 国电联合动力技术有限公司 一种海上风机桩基础设计方法及应用
CN207813823U (zh) * 2017-12-20 2018-09-04 江苏科技大学 一种具有抗冰性能的极地风力发电装置
CN108118673A (zh) * 2018-01-02 2018-06-05 大连理工大学 一种改进柔性锥体海洋平台结构抗冰性能的破冰装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110778459A (zh) 2020-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111021392B (zh) 多筒导管架海上风机基础
DK178423B1 (en) Rotor Blade Assembly
US9410340B2 (en) Plated transition piece
WO2014048437A1 (en) Noise attenuator for a wind turbine blade and a method for reducing wind turbine noise
CN103953059B (zh) 牵索锚固式海上风机基础
CN110778459B (zh) 一种弧线型抗冰风电基础
CN108385708A (zh) 一种具有双重抗摇摆机制的海上风机新型浮式基础结构体系
US9816489B2 (en) Wind turbine tower having floating platform
CN112049145A (zh) 后装配式抗冰型钢海上风电单桩基础结构及其施工方法
CN201574891U (zh) 多级叶轮风力发电机
CN102269113A (zh) 多转子风力发电***
KR100904850B1 (ko) 진동 및 소음 저감 구조를 가지는 수직형 풍력 발전기
CN116002002A (zh) 一种装配减载增稳装置的张力腿式风-波能互补浮式平台
CN109236585A (zh) 一种风力发电机塔架式框架结构支撑连接***
CN114180469A (zh) 一种海上风电吊装塔机及其安装基座
JP4451726B2 (ja) 風車用分割型ブレード及び風車の耐雷装置
CN112727700A (zh) 一种海上风电筒形基础、格构式抗冰装置及风力发电机组
CN202832989U (zh) 风力发电机塔架连接结构
CN218508505U (zh) 一种海上风电单桩基础的抗冰锥结构
KR101295260B1 (ko) 보조날개를 설치한 풍력발전기
CN113339191B (zh) 一种抗剪切连接结构及分段式风电叶片
CN221220687U (zh) 一种海上风电机组塔筒多功能内置加劲板
CN218466487U (zh) 一种适用于单立柱海上风电基础的破冰装置
CN116201696B (zh) 一种张拉整体式海上风力发电支撑结构
CN214366546U (zh) 一种海上风电筒形基础、格构式抗冰装置及风力发电机组

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant