[发明专利]一种重力式海洋测风塔

说明书

1.技术领域：

本专利从技术角度，涉及对船舶及海洋工程技术的综合应用，属于船舶及海洋工程类技术领域；本专利主要应用于海上风力发电，故也可属于风力发电工具类技术领域。

2.背景技术

我国近海蕴含着非常丰富的风能资源，从初步研究成果来看，海上风能有着非常巨大的开发前景。尤其是东南沿海一带，那里是全国的用电负荷中心，亦是风能资源丰富地区_有效风能密度在300W/m²以上，全年风速大于或等于3m/s的时数约为7 000～8 000h，大于或等于6m/s的时数为4 000h。海上风电(包括近海和滩涂)正逐渐成为风电开发的热土。

近海风电场前期开发的一项重要工作是风资源的获取与评估，而风资源的获取与评估最常用的手段就是建立测风塔。

目前，国内外海上测风塔一般采用的形式有：自立式单根圆筒结构、自立式三角形桁架结构、声雷达测风塔等主要形式。这些形式的共同缺点是：需要动用打桩设备和起重船舶，海上施工的难度比较大，因而成本比较高。虽然还有一种系留气球式，成本较低，但也需要拉线的固定，气球本身工作的可持续性和风向测量的稳定性方面还存在较大问题。

随着近海风电场开发的进展，海上测风塔的建设也随之移至较浅的水域，基础的施工和塔架的运输安装使测风塔建设的难度和成本都有较大幅度的增加。

本专利提出一种重力式海洋测风塔基础的技术方案。原理及结构很简单，可在陆地上施工、组装完成，直接用小船运往现场安装。不需要打桩，无需动用大型吊装船舶，可大大节省时间与费用，也便于维护，可有效解决海上测风塔的高空维护难题。

3.发明内容

本方案名称为一种重力式海洋测风塔，由3部分组成：其一，称为“基座”；其二，称为“塔架”；其三，称为“测量台”。(参见附图)

(1)基座由中心体③、外挂体②、以及防滑锥①组成。中心体与外挂体均由钢筋混凝土浇筑而成，外挂体的外部用钢结构挂在中心体的耳板上，再用钢带箍将外挂体的各部分围起来，并用螺栓相互连接，使其形成一个整体；底部的防滑锥由钢结构做成，在整体基座设置在海底平面后，在基座重量的压力下，逐渐陷入海底泥砂中，防止基座的位移。

基座的中心体分为3部分，即外壳部分③，中空部分④及盖子部分⑤。为了适应各种不同的海域情况，对中空部分④采用不同的处理方式：对于要求重量稍轻的基座，中空部分内可以充填海水；对于要求重量较大的基座，中空部分内可以充填海砂或矿砂。

本例的“基座”主要参数如下:

中心体是一个空心的“圆桶状”钢筋混凝土结构物。外圆直径为6m,总高度为5m。在中空情况下，干重208.25t,中空部分可灌入海水的重量为26.98t，合计湿重为235.24t；中空部分如灌入海砂(其比重为2.2)时的重量为26.98t，合计湿重为235.24t；中空部分如灌入矿砂(其比重为6)时的重量为26.98t，合计湿重为235.24t。

为加大基座重量，在中心体的外缘设置一圈“挂重”，外圆直径为10m，“挂重”重量(干重)为357.89t。

整个基座的总重量(干重)为566.14t,在整个基座入水且中空部分灌入海水后，其湿重为593.13t，其水中总浮力为268.77t，故整个基座在海水中的最大重量为324.35t；中空部分灌入海砂后，其湿重为593.13t，其水中总浮力为268.77t，故整个基座在海水中的最大重量为324.35t；中空部分灌入矿砂后，其湿重为593.13t，其水中总浮力为268.77t，故整个基座在海水中的最大重量为324.35t；

1.2塔架

一种重力式海洋测风塔的“塔架”⑥，是用于支撑测量台⑧的钢结构，本例采用桁架形式。为运输方便，塔架可以做成多段，相互间以钢质法兰⑦形式连接。每一段长度在10m左右。桁架的总长度(即高度)应等于水线以上的高度H₁加上水线以下的高度H₂。本例(设定水深15m)设计“塔架”总高度(在基座之上)为20m，其中水面以上与以下各10m。预计钢结构的重量15～20t。

“基座”的顶端设有厚度为20mm、外直径为3.1m的钢质法兰圈⑦，与“塔架”底端的厚度为20mm、直径3.2m的圆形钢质法兰圈配套，用一圈螺栓连接起来。如有安装误差可用垫板加以调整。

1.3“测量台”。