[发明专利]锚泊半潜连体底座海上风力发电机组

说明书

[技术领域]

本发明涉及一种海上风力发电设施的基础，尤其是锚泊、可移动、连体底座的钢结构基础。

[背景技术]

目前，设在海上的风力发电机，其立柱都是固定在海底的基础上。建设这种基础，对海底环境条件要求高，施工难度大，工期长，费用高，弃用后还会产生永久性工业垃圾。

[发明内容]

本发明的口的是为了改变目前海上风力发电机的基础方式，改海底固定式为半潜锚泊式，为海上风力发电机提供一种组合式、浮在海面、锚泊、可移动、能满足海上风力发电机对可靠性、平稳性要求的钢结构连体基础。

为实现上述目的，锚泊半潜连体底座海上风力发电机组，由风力发电机1，柱底半潜基础浮箱2，格构桁架支撑梁3，支撑梁浮箱4，海底锚泊设施5，六测点水平监测连通管6组成。其中，柱底半潜基础浮箱2上设有压载舱7，空舱8，海底阀9，压载舱排水管系10，拖航系缆点11。

为了表述上的简洁，以下将“锚泊半潜连体底座海上风力发电机组”简称为“发电机组”。

发电机组共有7台风力发电机，分别安装在正六边形钢架连体底座的六个顶点及中心处的柱底半潜基础浮箱2上，正六边形的尺度按海上风力发电机安装规范要求最小间距而定，其平面布置状况见图1。

每台发电机立柱的底部都有一个柱底半潜基础浮箱2，基础浮箱之间由格构桁架支撑梁3和支撑梁浮箱4连接，组成一个正六边形钢架连体底座，为7台发电机提供了一个联合基础平台。7个柱底半潜基础浮箱2分别位于正六边形钢架连体底座的六个顶点及中心处。

柱底半潜基础浮箱2，内部分为上下两舱，底舱是压载舱7，上舱是空舱8。压载舱7内设有海底阀9和压载舱排水管系10，操作人员可在中心控制室控制每个海底阀和排水泵的开启或关闭。中心控制室设在位于钢架底座中心处的空舱8内。基础浮箱的设计排水量依据发电机组重量、自身重量、浮态要求等因素而定。

格构桁架支撑梁3，由钢管焊接成格构桁架梁，这样的梁用料少，重量轻，刚性好。它起连接各个基础浮箱组成联合基础的作用，使联合基础形成一个刚性整体。由于是桁架梁，海水可自由流过，从而减小了海流对联合基础的影响。

支撑梁浮箱4，起产生浮力、托起和连接格构桁架支撑梁3的作用。由于联合基础的几何尺度较大，格构桁架支撑梁3的长度如果过长，在其自身重量的作用下会产生较大的梁下挠，不利于基础结构。用支撑梁浮箱4产生的浮力，对格构桁架支撑梁3提供向上的支点，避免支撑梁下挠。支撑梁浮箱4的设计排水量依据格构桁架支撑梁3的重量及排水量、自身重量、浮态要求等因素而定。

海底锚泊设施5，由锚和锚链组成。锚链连接在柱底半潜基础浮箱2底部，锚固定在海底。每个柱底半潜基础浮箱2底部均设一套海底锚泊设施5，其示意图见图2。因此，发电机组是浮在水中被锚泊在指定海域。

六测点水平监测连通管6，是一套有六个测点的水平监测连通管，六个测点分别设在六边形联合基础的六个顶点处，其测量值在中心控制室可监测到。根据监测到的水平测量值，控制海底阀9开启或关闭，可调整发电机组水平浮态。

压载舱7，该舱有两个作用，通过调节压载水，一是可调整发电机组的水平状态，二是使连体钢结构基础潜入水下。常态下，柱底半潜基础浮箱2是在水下，发电机组的水线面只是发电机立柱截面，属于极小水线面海上浮体。因此，由海平面波动引起的瞬间浮力变化极小，不会对发电机组的平稳产生影响。

空舱8，柱底半潜基础浮箱2分割出压载舱7后的剩余舱容。

海底阀9，设在压载舱底部控制海水进入压载舱的阀门。海底阀9的开启或关闭由来自中心控制室的指令控制。

压载舱排水管系10，当需要让发电机组的浮态向上浮时，通过该排水管系将压载舱里的水排出舱外。压载泵的开启或关闭由来自中心控制室的指令控制。

拖航系缆点11，是设在柱底半潜基础浮箱2外侧的拖航系缆构件。如果需要移动发电机组，则解除锚泊，排出压载水，系上拖航缆，可由拖船拖动发电机组移到新的指定海域。

由海上浮体的相关计算可知，发电机组无论是在正常天气的拖航状态还是在极端天气的锚泊状态，其刚性和稳性均能满足设计要求。

由于发电机组的结构连接特点，其外缘可继续扩展连接新的发电机组，从而连成更大的组合，其平面示意图见图4。

另外，如果在钢结构连体基础上挂上养鱼网箱13，发电机组还可兼做网箱养鱼的浮架，其侧面示意图见图5。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。其中：