專利名稱：一種前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系泊系統(tǒng)，屬于海洋浮式風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著石油、天然氣等不可再生能源的日漸枯竭和“溫室效應(yīng)”的逐漸加劇，“綠色可再生能源”越來(lái)越受世界各國(guó)的重視。風(fēng)能作為“綠色可再生能源”的典型代表，在這幾年發(fā)展的尤為迅速。與陸地相比，海上的風(fēng)力資源更為豐富，且海上區(qū)域廣闊，不受土地資源的限制，因此海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。海上風(fēng)機(jī)按照作業(yè)水深的不同，可分為固定式風(fēng)機(jī)(水深50m以下)和浮式風(fēng)機(jī)(水深50m-200m)。固定式風(fēng)機(jī)安裝在離岸邊較近的近海潛水區(qū)，這些地方往往受到使用限制，如和漁業(yè)區(qū)和旅游區(qū)發(fā)生沖突，而且近海風(fēng)力資源有限，不能滿足大功率風(fēng)機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。海上風(fēng)機(jī)已由近海區(qū)域向能提供優(yōu)質(zhì)風(fēng)的深海區(qū)域發(fā)展，目前，針對(duì)深海作業(yè)的浮式風(fēng) 機(jī)主要有張力腿結(jié)構(gòu)(系泊系統(tǒng)為張力腿系泊系統(tǒng))、半潛式結(jié)構(gòu)(系泊系統(tǒng)懸鏈線系泊系統(tǒng))為和Spar (系泊系統(tǒng)懸鏈線系泊系統(tǒng))結(jié)構(gòu)。無(wú)論采用哪種浮式風(fēng)機(jī)，都需要系泊系統(tǒng)將風(fēng)機(jī)系泊在海面上，并吸收作用在風(fēng)機(jī)上的環(huán)境載荷。處于深海中的浮式風(fēng)機(jī)不僅要承受常規(guī)的浪載荷和流載荷外，由于其高聳的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，還要承受強(qiáng)風(fēng)引起的巨大風(fēng)載荷和傾覆力矩，如何更好地吸收這些環(huán)境載荷，讓風(fēng)機(jī)處于一個(gè)較為平穩(wěn)的工作狀態(tài)并提高發(fā)電效率是研究的重中之重。然而，就現(xiàn)有的風(fēng)機(jī)系統(tǒng)而言，都未能很好地解決上述問(wèn)題。首先，浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的濕表面積不大，能提供的阻尼有限；再次，安裝在風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)上的系泊系統(tǒng)提供的回復(fù)力和阻尼不足，使得頂端的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)出現(xiàn)大范圍的運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)嚴(yán)重威脅到整個(gè)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的安全，其中向背風(fēng)面方向進(jìn)行的縱搖運(yùn)動(dòng)大大降低了風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系泊系統(tǒng)，具有運(yùn)動(dòng)性能好，發(fā)電效率突出，使用壽命長(zhǎng)。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，由風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和系泊系統(tǒng)組成；所述風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括具有傾角的浮體基礎(chǔ)和安裝在所述浮體基礎(chǔ)上的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)；所述系泊系統(tǒng)包括系泊纜索和張力筋腱，且所述系泊纜索和張力筋腱的一端都與固定在海底的吸力錨相連；在所述浮體基礎(chǔ)的外圍安裝縱搖板，且所述縱搖板設(shè)于水面以下；所述張力筋腱的另一端所述浮體基礎(chǔ)縱向中心相連，所述系泊纜索至少包括四根，并對(duì)稱安裝與所述浮體基礎(chǔ)的四周，在所述系泊纜索與吸力錨之間安裝有粘滯阻尼器。進(jìn)一步的限定技術(shù)方案；前述的前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，所述浮體基礎(chǔ)由至少一個(gè)柱形體或方形體構(gòu)成，且所述浮體基礎(chǔ)的前傾角在5° 30°之間。前述的前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，所述粘滯阻尼器的安裝在距離所述吸力錨5m 20m繩長(zhǎng)處所述粘滯阻尼器為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、液壓阻尼器或磁流變阻尼器。粘滯阻尼器的存在，補(bǔ)償了系泊阻尼不足，由于阻尼器的參數(shù)可選擇，由阻尼器產(chǎn)生的阻尼是非?？捎^的，與傳統(tǒng)的系泊纜索相比，該系泊纜索能吸收更多的作用于風(fēng)機(jī)上的環(huán)境載荷，減小頂端風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的大幅運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)的使用壽命并提高了發(fā)電效率。前述的前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，所述縱搖板安裝于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的被風(fēng)面的浮體基礎(chǔ)上，所述縱搖板為實(shí)心或開(kāi)孔薄板，所述薄板形狀為圓形、橢圓形或方形，由于縱搖板的存在，擴(kuò)大了風(fēng)機(jī)浮體基礎(chǔ)的濕表面積，使浮體基礎(chǔ)的阻尼增大，抑制了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)向縱搖角度的發(fā)生，提供高風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率。進(jìn)一步的，前述的前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，所述張力筋腱的長(zhǎng)度小于水深。張力筋腱布置在浮體基礎(chǔ)縱向中心線的前方，在張力筋腱的預(yù)張力的作用下，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)保持前傾的姿態(tài)，這在很大程度上避免了背風(fēng)面縱搖運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，提高了風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率。同時(shí)，張力筋腱提供靜力較大的垂向剛度，很好地限制了風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在垂向面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)(垂蕩、橫搖和縱搖)，使風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)更加平穩(wěn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1、通過(guò)在張緊式系泊纜索上增加粘滯阻尼器，增加了系泊纜索的阻尼，有效地吸收了作用于風(fēng)機(jī)上的環(huán)境載荷，降低了浮式風(fēng)·機(jī)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和振動(dòng)幅值，保證風(fēng)機(jī)作業(yè)的安全性，并延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的使用壽命；2、連接在浮體基礎(chǔ)下的張力筋腱增加了系泊系統(tǒng)的垂向剛度，進(jìn)一步減小了風(fēng)機(jī)在垂向面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，使得風(fēng)機(jī)運(yùn)行更為平穩(wěn)；3、在張力筋腱和縱搖板的聯(lián)合作用下，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)在背風(fēng)面的縱搖運(yùn)動(dòng)被抑制，增加了風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率；4、系泊系統(tǒng)選用了加有阻尼器的張緊式系泊纜索和張力筋腱，增加了系泊阻尼，能吸收更多的作用于風(fēng)機(jī)上的環(huán)境載荷，減小頂端風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的大幅運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)了風(fēng)機(jī)的使用壽命；5、系泊半徑小，能更有效地利用海上安裝區(qū)域。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的正視圖。圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)，2.縱搖板，3.浮體基礎(chǔ)，4.張緊式系泊纜索，5.吸力錨，6.張力筋腱，7.磁流變阻尼器，8.海底，9.水面，10.電線。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例提供的一種前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖I至圖3所示，整個(gè)系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和系泊系統(tǒng)組成。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括有風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)I、浮體基礎(chǔ)3以及在浮體基礎(chǔ)3的外圍加設(shè)的縱搖板2 ;系泊系統(tǒng)包括有張緊式系泊纜索4和張力筋腱6，兩者都通過(guò)吸力錨5與海底8相連。每根張緊式系泊纜索4與吸力錨5之間連接有磁流變阻尼器7，張力筋腱6頂端連于浮體基礎(chǔ)3縱向中心線的前方。磁流變阻尼器7的頂端都有電線10相連，電線10沿著張緊式系泊纜索4向上延伸，穿過(guò)浮體基礎(chǔ)與位于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)立柱中的控制系統(tǒng)相連接。其中電線10用防水膠布或其他防水材料與張緊式系泊纜索4包裹在一起，浮式基礎(chǔ)3上開(kāi)有四個(gè)小孔用于接收電線10，電線10穿過(guò)浮式基礎(chǔ)3 —直延伸到風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)I的立柱內(nèi)，電線4的末端設(shè)置有控制系統(tǒng)(圖中未繪出)，控制系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況計(jì)算出最優(yōu)阻尼力并通過(guò)改變輸往磁流變阻尼器7的電流使控制磁流變阻尼器7輸出阻尼力，磁流變阻尼器7輸出的阻尼力反饋到張緊式系泊纜索4上，吸收作用在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)I上的環(huán)境載荷。在張力筋腱6預(yù)張力的作用下，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)保持前傾的姿態(tài)，與此同時(shí)由于縱搖板2的存在，擴(kuò)大了風(fēng)機(jī)浮體基礎(chǔ)3的濕表面積，這兩者都抑制了風(fēng)機(jī)背風(fēng)面縱搖運(yùn)動(dòng)的發(fā)生，提高了風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率。張力筋腱6提供的垂向剛度則進(jìn)一步限制了風(fēng)機(jī)在垂直面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。而采用的張緊式系泊纜索4系泊半徑小，且與懸鏈線系泊纜索相比，造價(jià)更低。綜上所述，本發(fā)明具有浮式風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)小、使用壽命長(zhǎng)、發(fā)電效率高、占用海域面積小，經(jīng)濟(jì)性突出等優(yōu)點(diǎn)。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形 成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種如傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，由風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和系泊系統(tǒng)組成；所述風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括具有傾角的浮體基礎(chǔ)(3)和安裝在所述浮體基礎(chǔ)(3)上的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)(I);所述系泊系統(tǒng)包括系泊纜索(4)和張力筋腱￠)，且所述系泊纜索(4)和張力筋腱(6)的一端都與固定在海底的吸力錨(5)相連；其特征在于在所述浮體基礎(chǔ)(3)的外圍安裝縱搖板(2)，且所述縱搖板(2)設(shè)于水面以下；所述張力筋腱￠)的另一端所述浮體基礎(chǔ)(3)縱向中心相連，所述系泊纜索(4)至少包括四根，并對(duì)稱安裝與所述浮體基礎(chǔ)(3)的四周，在所述系泊纜索(4)與吸力錨(5)之間安裝有粘滯阻尼器(7)。
2.如權(quán)利要求I所述的前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，其特征在于所述浮體基礎(chǔ)(3)由至少一個(gè)柱形體或方形體構(gòu)成，且所述浮體基礎(chǔ)(3)的前傾角在5° 30°之間。
3.如權(quán)利要求I所述的前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，其特征在于所述粘滯阻尼器(7)的安裝在距離所述吸力錨(5) 5m 20m繩長(zhǎng)處所述粘滯阻尼器(7)為調(diào)諧質(zhì)量阻尼器、液壓阻尼器或磁流變阻尼器。
4.如權(quán)利要求I所述的前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，其特征在于所述縱搖板(2)安裝于風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)(3)的被風(fēng)面的浮體基礎(chǔ)(3)上，所述縱搖板(2)為實(shí)心或開(kāi)孔薄板，所述薄板形狀為圓形、橢圓形或方形。
5.如權(quán)利要求I所述的前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，其特征在于所述張力筋腱(6)的長(zhǎng)度小于水深。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種前傾式浮式風(fēng)機(jī)系泊系統(tǒng)，由風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和系泊系統(tǒng)組成。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括用于發(fā)電的頂端風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)、支撐整個(gè)風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的浮體基礎(chǔ)，以及連接與浮體基礎(chǔ)上的縱搖板。系泊系統(tǒng)包括有至少四根張緊式系泊纜索，和一根張力筋腱。其中，所述的張緊式系泊纜索和張力筋腱通過(guò)吸力錨貫入海底，每根張緊式系泊纜索與吸力錨之間連接有粘滯阻尼器；張力筋腱頂端連于浮體基礎(chǔ)縱向中心線的前方，使風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)保持前傾的姿態(tài)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝簡(jiǎn)便，有效地提高了風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率，增加了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B63B21/50GK102785759SQ201210299718
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者孟慶敏, 嵇春艷, 徐勝 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)