CN214998031U - 一种漂浮式风机基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种漂浮式风机基础，包括：基础框架，其为V字形结构，与风机塔架进行连接；所述基础框架漂浮于水中，用于支撑所述风机塔架，以使所述风机塔架浮于水面上；以及横撑梁，其两端分别对应与所述基础框架的V字两边进行连接，且所述横撑梁和所述基础框架形成A字形结构；所述横撑梁用于稳固所述基础框架，以使所述风机塔架处于稳态。本实用新型公开的漂浮式风机基础呈A字形结构，具有较好的力学稳定性，使得风机塔架能够稳定地浮于水面上；本实用新型中第一立柱和第二立柱采用混凝土进行浇注，在保证漂浮式风机基础稳定性的同时，可以有效节约经济成本。

Description

一种漂浮式风机基础

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电技术领域，尤其涉及一种呈A字形的漂浮式风机基础。

背景技术

全球漂浮式风电行业的风机基础通常分为立柱式基础、半潜式基础和驳船式基础等。其中立柱式基础的技术成熟度最高，且立柱式风机基础凭借其优异的技术性能在深水海域获得了成功的商业应用，例如挪威Hywind立柱式基础成功应用于阿联酋马斯达尔和挪威国家石油公司合作开发的30MW的Hywind Scotland漂浮式风电项目中。然而，以挪威Hywind立柱式基础为代表的传统立柱式风机基础并未得到中国的市场青睐，主要原因在于传统立柱式风机基础的运输安装过程较为复杂，往往需要海上湿拖和扶正操作以及在海上完成风机吊装，这对港口、航道、风电场水深及人员技能的要求较为苛刻。

对于半潜式风机基础，可以在港口完成风机吊装后用拖船从港口拖到作业地点，对港口要求较低；然而半潜式风机基础的制造成本较高，不利于平价漂浮式基础的推广。例如以美国WindFloat风机基础为代表的半潜式基础，其结构为全钢，且需配备多个桁架管结构，使得钢材成本较高；其压载***较为复杂，不仅需要高精度的压载水控制***设备，还要配备大容量压载泵及相应辅助设备，导致半潜式基础的整体制造成本较高。

对于驳船式风机基础，其材料通常为钢筋混凝土，使得制造成本较低；然而驳船式风机基础的吃水较浅水动力性能不理想，且水线面面积非常大，会导致自身横摇纵摇运动固有周期过小，从而无法避开波浪周期，引起频繁的共振，使得风机基础的疲劳载荷过大，增大风机基础的故障概率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种漂浮式风机基础，其为A字形结构，既具有较好的力学稳定性和水动力性能，又能够有效节约经济成本且便于生产。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种漂浮式风机基础，包括：

基础框架，其为V字形结构，与风机塔架进行连接；所述基础框架漂浮于水中，用于支撑所述风机塔架，以使所述风机塔架浮于水面上；以及

横撑梁，其两端分别对应与所述基础框架的V字两边进行连接，且所述横撑梁和所述基础框架形成A字形结构；所述横撑梁用于稳固所述基础框架，以使所述风机塔架处于稳态。

优选地，所述基础框架包括：

第一立柱，与所述风机塔架进行连接，用于支撑所述风机塔架；

两个第二立柱，与所述第一立柱呈三角形排列，用于向所述风机塔架提供浮力；以及

两个旁通梁，每一所述旁通梁的一端与所述第一立柱进行连接，另一端与对应的所述第二立柱进行连接；且两个所述旁通梁构成所述基础框架的V字两边。

优选地，所述第一立柱包括：

第一上浮筒，所述第一上浮筒包括相对设置的第一端和第二端，其第一端与所述风机塔架进行固定连接；

第一下浮筒，与所述第一上浮筒的第二端进行固定连接；且第一下浮筒的外侧壁还分别与两个所述旁通梁进行连接。

优选地，每一所述第二立柱包括：第二上浮筒和第二下浮筒；

所述第二上浮筒设置在所述第二下浮筒上；

所述第二下浮筒的外侧壁与对应的所述旁通梁进行连接；

所述第二上浮筒与所述第一上浮筒处于同一水平面上；所述第二下浮筒与所述第一下浮筒处于同一水平面上。

优选地，所述第一上浮筒、所述第一下浮筒、所述第二上浮筒及所述第二下浮筒的截面皆呈圆形；

所述第一上浮筒的径向直径小于所述第一下浮筒的径向直径；且所述第一上浮筒的高度大于所述第一下浮筒的高度；

所述第二上浮筒的径向直径小于所述第二下浮筒的径向直径；且所述第二上浮筒的高度大于所述第二下浮筒的高度。

优选地，所述横撑梁的两端分别对应与两个所述旁通梁进行固定连接，且所述横撑梁和两个所述旁通梁形成A字形结构。

优选地，所述漂浮式风机基础，还包括：若干个斜撑杆；每一所述斜撑杆的一端与所述第一上浮筒的外侧壁进行固定连接，另一端与对应的所述旁通梁的外侧壁进行固定连接，用于稳固所述基础框架。

优选地，所述漂浮式风机基础，还包括：系泊***；所述系泊***的一端分别与所述第一立柱和所述第二立柱进行固定连接，另一端与海床进行固定连接，用于将所述基础框架固定于所述海床上，以使所述风机塔架处于稳态。

优选地，所述系泊***包括：第一系泊装置和若干个第二系泊装置；

所述第一系泊装置的一端与所述第一上浮筒的外侧壁进行固定连接，另一端固定于海床上；

每一所述第二系泊装置的一端与对应的所述第二上浮筒的外侧壁进行固定连接，另一端固定于所述海床上。

优选地，所述第一立柱和所述第二立柱的材料皆为混凝土；

所述旁通梁、所述横撑梁和所述斜撑杆的材料皆为钢材。

本实用新型与现有技术相比至少具有以下优点之一：

本实用新型提供一种漂浮式风机基础，基础框架为V字形结构，通过将横撑梁和基础框架进行连接则可以形成A字形结构，从而使得漂浮式风机基础具有较好的力学稳定性，进而使得风机塔架能够浮于水面上且处于稳态。

本实用新型中第一立柱可以通过旁通梁与第二立柱相连，同时第一立柱还可以通过斜撑杆与旁通梁进行连接，从而有效增强基础框架的稳固性，使得漂浮式风机基础在较大的风机载荷作用下仍具有较强的结构可靠性。

本实用新型中第一立柱和第二立柱可以采用混凝土进行浇注，旁通梁、横撑梁和斜撑杆可以采用钢制材料进行制备，既使得基础框架具有较强的抗弯抗剪能力，还能够简化基础框架的整体结构，以及有效减少基础框架中的用钢量，从而在保证漂浮式风机基础稳定性的同时，能够有效节约经济成本且便于生产。

本实用新型中第一下浮筒和第二下浮筒的径向直径较大，可以改善基础框架的垂荡性能，同时使得基础框架的水线面面积适中，具有较大的运动固有周期，从而使得漂浮式风机基础能够避开大部分波浪周期，进而减少漂浮式风机基础在波浪中的共振效应，使得漂浮式风机基础的水动力性能较佳。

本实用新型可以在码头进行组装并安装风机***后，整体湿拖至海上风场机位并安装系泊***后即可进行工作，具有运输和安装方便的特点。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的一种漂浮式风机基础的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例提供的一种漂浮式风机基础的旁通梁和第一立柱的连接结构示意图；

图3是本实用新型一实施例提供的一种漂浮式风机基础的斜撑杆和第一立柱连接结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种漂浮式风机基础作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的。为了使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合附图1～3所示，本实施例提供一种漂浮式风机基础，包括：基础框架20，其为V字形结构，与风机塔架10进行连接；所述基础框架20漂浮于水中，用于支撑所述风机塔架10，以使所述风机塔架10浮于水面上；以及横撑梁30，其两端分别对应与所述基础框架20的V字两边进行连接，且所述横撑梁30和所述基础框架20形成A字形结构；所述横撑梁30用于稳固所述基础框架20，以使所述风机塔架10处于稳态。

请同时参考图1和图2，所述基础框架20包括：第一立柱201，与所述风机塔架10进行连接，用于支撑所述风机塔架10；两个第二立柱202，与所述第一立柱201呈三角形排列，用于向所述风机塔架10提供浮力；以及两个旁通梁203，每一所述旁通梁203的一端与所述第一立柱201进行连接，另一端对应与每一所述第二立柱202进行连接；且两个所述旁通梁203构成所述基础框架20的V字两边。

可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述第一立柱201包括：第一上浮筒2011，所述第一上浮筒2011包括相对设置的第一端和第二端，其第一端与所述风机塔架10进行固定连接；第一下浮筒2012，与所述第一上浮筒2011的第二端进行固定连接；且第一下浮筒2012的外侧壁还分别与两个所述旁通梁203进行连接。

在一些实施例中，每一所述第二立柱202包括：第二上浮筒2021和第二下浮筒2022；所述第二上浮筒2021设置在所述第二下浮筒2022上；所述第二下浮筒2022的外侧壁与对应的所述旁通梁203进行连接；所述第二上浮筒2021与所述第一上浮筒2011处于同一水平面上；所述第二下浮筒2022与所述第一下浮筒2012处于同一水平面上。

具体的，所述第一立柱201和每一所述第二立柱202可以通过对应的所述旁通梁203进行连接，则所述第一立柱201和每一所述第二立柱202皆可以承接所述风机塔架10传递的重力、剪力、弯矩和扭矩等载荷，以支撑所述风机塔架10；同时所述第一立柱201和每一所述第二立柱202皆可以为所述风机塔架10提供浮力，以使所述风机塔架10可以浮于水面上，但本实用新型不以此为限。

在本实施例中，所述第一立柱201中的所述第一上浮筒2011的第一端可以设有法兰等设备，以便于与所述风机塔架10进行固定连接；所述第一上浮筒2011的第二端和所述第一下浮筒2012可以通过第一预应力铆栓204进行固定连接，即所述第一预应力铆栓204贯穿所述第一上浮筒2011的第二端后***且止于所述第一下浮筒2012内，从而提高所述第一上浮筒2011和所述第一下浮筒2012连接的可靠性，进而提高所述第一立柱201的稳固性。

每一所述第二立柱202中的所述第二上浮筒2021和所述第二下浮筒2022同样可以通过第二预应力铆栓进行固定连接，即所述第二预应力铆栓贯穿所述第二上浮筒2021靠近所述旁通梁203的一端后***且止于所述第二下浮筒2022内，从而确保所述第二上浮筒2021和所述第二下浮筒2022连接的可靠性，进而提高每一所述第二立柱202的稳固性。

具体的，在本实施例中，每一所述旁通梁203包括相对设置的第一端和第二端，且每一所述旁通梁203的第一端可以贯穿所述第一立柱201的所述第一下浮筒2012的外侧壁后***且止于所述第一下浮筒2012内，第二端可以对应贯穿所述第二立柱202的所述第二下浮筒2022的外侧壁后***且止于所述第二下浮筒2022内，从而在连接和支撑所述第一立柱201和每一所述第二立柱202的同时，可以增强每一所述旁通梁203和所述第一立柱201及每一所述第二立柱202连接的可靠性。每一所述旁通梁203可以传递所述第一立柱201和所述第二立柱202之间的结构内力，从而使得每一所述第二立柱202可以通过对应的所述旁通梁203向所述第一立柱201及与所述第一立柱201固定连接的所述风机塔架10提供浮力，以及使得所述第一立柱201可以通过对应的所述旁通梁203可以将所述风机塔架10传递的重力、剪力、弯矩和扭矩等载荷传递至每一所述第二立柱202，以使所述基础框架20受力均匀，从而增强所述基础框架20的稳固性，进而使得所述漂浮式风机基础在较大的风机载荷作用下仍具有较强的结构可靠性；此外所述旁通梁203还可以有效改善所述基础框架20的垂荡性能。优选地，所述旁通梁203可以采用箱体结构，但本实用新型不以此为限。

请继续参考图1，所述第一上浮筒2011、所述第一下浮筒2012、所述第二上浮筒2021及所述第二下浮筒2022的截面皆呈圆形；所述第一上浮筒2011的径向直径小于所述第一下浮筒2012的径向直径；且所述第一上浮筒2011的高度大于所述第一下浮筒2012的高度；所述第二上浮筒2021的径向直径小于所述第二下浮筒2022的径向直径；且所述第二上浮筒2021的高度大于所述第二下浮筒2022的高度。

具体的，在本实施例中，所述第一下浮筒2012的径向直径大于所述第一上浮筒2011的径向直径可以改善所述第一立柱201的垂荡性能，所述第二下浮筒2022的径向直径大于所述第二上浮筒2021的径向直径则可以改善所述第二立柱202的垂荡性能；通过改善所述第一立柱201和所述第二立柱202的垂荡性能，则可以改善整个所述基础框架20的垂荡性能，从而使得所述风机塔架10可以处于稳态。此外，所述第一下浮筒2012和所述第二下浮筒2022还可以使得所述基础框架20的水线面面积适中，具有较大的运动固有周期，从而使得所述漂浮式风机基础能够避开大部分波浪周期，进而减少所述漂浮式风机基础在波浪中的共振效应，使得所述漂浮式风机基础的水动力性能较佳，但本实用新型不以此为限。

请继续参考图1，所述横撑梁30的两端分别对应与两个所述旁通梁203进行固定连接，且所述横撑梁30和两个所述旁通梁203形成A字形结构。

具体的，在本实施例中，所述横撑梁30可以采用箱体结构，且所述横撑梁30可以位于所述基础框架20的V字夹角内，即两个所述旁通梁203的夹角内，以使所述横撑梁30和两个所述旁通梁203可以呈A字排列。所述横撑梁30可以有效传递两个所述旁通梁203之间的结构内力，使得所述基础框架20受力均匀，从而增强所述基础框架20的稳固性，但本实用新型不以此为限。

请同时参考图1和图3，所述漂浮式风机基础，还包括：若干个斜撑杆40；每一所述斜撑杆40的一端与所述第一上浮筒2011的外侧壁进行固定连接，另一端与对应的所述旁通梁203的外侧壁进行固定连接，用于稳固所述基础框架20。

具体的，在本实施例中，所述斜撑杆40和所述旁通梁203的数量可以保持一致，则所述斜撑杆40的数量为两个，且每一所述斜撑杆40可以为管状结构。更具体的，所述第一上浮筒2011的外侧壁上可以设有一钢制环2013，且每一所述斜撑杆40的一端可以与所述钢制环2013进行焊接，另一端则可以与对应的所述旁通梁203的外侧壁进行焊接，使得每一所述斜撑杆40可以传递并分担所述第一上浮筒2011和对应的所述旁通梁203之间的结构内力，从而使得所述基础框架20受力均匀，进而增强所述基础框架20的稳定性。优选地，两个所述斜撑杆40和所述横撑梁30可以呈三角形排列，以进一步增强所述基础框架20的稳定性，但本实用新型不以此为限。

请继续参考图1，所述漂浮式风机基础，还包括：系泊***；所述系泊***的一端分别与所述第一立柱201和所述第二立柱202进行固定连接，另一端与海床进行固定连接，用于将所述基础框架20固定于所述海床上，以使所述风机塔架10处于稳态。

可以理解的是，在一些其他的实施例中，所述系泊***包括：第一系泊装置501和若干个第二系泊装置502；所述第一系泊装置501的一端与所述第一上浮筒2011的外侧壁进行固定连接，另一端固定于海床上；每一所述第二系泊装置502的一端对应与每一所述第二上浮筒2021的外侧壁进行固定连接，另一端固定于所述海床上。

具体的，在本实施例中，所述第二系泊装置502的数量和所述第二立柱202的数量可以保持一致，则所述第二系泊装置502的数量为两个。更具体的，所述第一系泊装置501和所述第二系泊装置502皆可以采用钢质缆绳或复合材质缆绳，且所述第一系泊装置501和所述第二系泊装置502皆可以通过锚固定于所述海床上，但本实用新型不以此为限。

请继续参考图1和图2，所述第一立柱201和所述第二立柱202的材料皆为混凝土；所述旁通梁203、所述横撑梁30和所述斜撑杆40的材料皆为钢材。

具体的，在本实施例中，所述第一立柱201和所述第二立柱202可以采用混凝土进行浇注，所述旁通梁203、所述横撑梁30和所述斜撑杆40则可以采用钢制材料进行制备，这样既使得所述基础框架20具有较强的抗弯抗剪能力，还能够简化所述基础框架20的整体结构，以及有效减少所述基础框架20中的用钢量，从而在保证所述漂浮式风机基础稳定性的同时，有效节约经济成本且便于生产。更具体的，每一所述旁通梁203的第一端***所述第一下浮筒2012的浇注模具内后，再灌注混凝土，使得每一所述旁通梁203的第一端可以***由混凝土制备的所述第一下浮筒2012内；每一所述旁通梁203的第二端对应***所述第二下浮筒2022的浇注模具内后，再灌注混凝土，使得每一所述旁通梁203的第二端可以***由混凝土制备的所述第二下浮筒2022内，从而有效增强所述每一所述旁通梁203和所述第一立柱201及所述第二立柱202连接的可靠性，但本实用新型不以此为限。

综上所述，本实施例提供一种漂浮式风机基础，通过呈V字形的基础框架为可以支撑风机塔架，以使风机塔架浮于水面上；通过将横撑梁和基础框架进行连接则可以形成A字形结构，以稳固基础框架，从而使得漂浮式风机基础具有较好的力学稳定性，进而使得风机塔架能够处于稳态。本实施例中通过旁通梁将第一立柱与第二立柱相连，同时通过斜撑杆将第一立柱与旁通梁进行连接，能够有效增强基础框架的稳固性，从而使得漂浮式风机基础在较大的风机载荷作用下仍具有较强的结构可靠性；同时第一立柱和第二立柱采用混凝土进行浇注，旁通梁和横撑梁采用钢制材料制备，可以在保证漂浮式风机基础稳定性的同时，有效节约经济成本且便于生产。此外本实施例还具有较好的水动力性能及运输和安装较为方便的特点。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种漂浮式风机基础，其特征在于，包括：

基础框架(20)，其为V字形结构，与风机塔架(10)进行连接；所述基础框架(20)漂浮于水中，用于支撑所述风机塔架(10)，以使所述风机塔架(10)浮于水面上；以及

横撑梁(30)，其两端分别对应与所述基础框架(20)的V字两边进行连接，且所述横撑梁(30)和所述基础框架(20)形成A字形结构；所述横撑梁(30)用于稳固所述基础框架(20)，以使所述风机塔架(10)处于稳态。

2.如权利要求1所述的漂浮式风机基础，其特征在于，所述基础框架(20)包括：

第一立柱(201)，与所述风机塔架(10)进行连接，用于支撑所述风机塔架(10)；

两个第二立柱(202)，与所述第一立柱(201)呈三角形排列，用于向所述风机塔架(10)提供浮力；以及

两个旁通梁(203)，每一所述旁通梁(203)的一端与所述第一立柱(201)进行连接，另一端与对应的所述第二立柱(202)进行连接；且两个所述旁通梁(203)构成所述基础框架(20)的V字两边。

3.如权利要求2所述的漂浮式风机基础，其特征在于，所述第一立柱(201)包括：

第一上浮筒(2011)，所述第一上浮筒(2011)包括相对设置的第一端和第二端，其第一端与所述风机塔架(10)进行固定连接；

第一下浮筒(2012)，与所述第一上浮筒(2011)的第二端进行固定连接；且第一下浮筒(2012)的外侧壁还分别与两个所述旁通梁(203)进行连接。

4.如权利要求3所述的漂浮式风机基础，其特征在于，每一所述第二立柱(202)包括：第二上浮筒(2021)和第二下浮筒(2022)；

所述第二上浮筒(2021)设置在所述第二下浮筒(2022)上；

所述第二下浮筒(2022)的外侧壁与对应的所述旁通梁(203)进行连接；

所述第二上浮筒(2021)与所述第一上浮筒(2011)处于同一水平面上；所述第二下浮筒(2022)与所述第一下浮筒(2012)处于同一水平面上。

5.如权利要求4所述的漂浮式风机基础，其特征在于，

所述第一上浮筒(2011)、所述第一下浮筒(2012)、所述第二上浮筒(2021)及所述第二下浮筒(2022)的截面皆呈圆形；

所述第一上浮筒(2011)的径向直径小于所述第一下浮筒(2012)的径向直径；且所述第一上浮筒(2011)的高度大于所述第一下浮筒(2012)的高度；

所述第二上浮筒(2021)的径向直径小于所述第二下浮筒(2022)的径向直径；且所述第二上浮筒(2021)的高度大于所述第二下浮筒(2022)的高度。

6.如权利要求2所述的漂浮式风机基础，其特征在于，

所述横撑梁(30)的两端分别对应与两个所述旁通梁(203)进行固定连接，且所述横撑梁(30)和两个所述旁通梁(203)形成A字形结构。

7.如权利要求3所述的漂浮式风机基础，其特征在于，还包括：若干个斜撑杆(40)；每一所述斜撑杆(40)的一端与所述第一上浮筒(2011)的外侧壁进行固定连接，另一端与对应的所述旁通梁(203)的外侧壁进行固定连接，用于稳固所述基础框架(20)。

8.如权利要求4所述的漂浮式风机基础，其特征在于，还包括：系泊***；所述系泊***的一端分别与所述第一立柱(201)和所述第二立柱(202)进行固定连接，另一端与海床进行固定连接，用于将所述基础框架(20)固定于所述海床上，以使所述风机塔架(10)处于稳态。

9.如权利要求8所述的漂浮式风机基础，其特征在于，所述系泊***包括：第一系泊装置(501)和若干个第二系泊装置(502)；

所述第一系泊装置(501)的一端与所述第一上浮筒(2011)的外侧壁进行固定连接，另一端固定于海床上；

每一所述第二系泊装置(502)的一端与对应的所述第二上浮筒(2021)的外侧壁进行固定连接，另一端固定于所述海床上。

10.如权利要求7所述的漂浮式风机基础，其特征在于，

所述第一立柱(201)和所述第二立柱(202)的材料皆为混凝土；

所述旁通梁(203)、所述横撑梁(30)和所述斜撑杆(40)的材料皆为钢材。

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