[实用新型]抗冰装置及其海上风力发电机组

说明书

本实用新型提供一种抗冰装置及其海上风力发电机组。所述抗冰装置包括多个抗冰构件，其中，所述多个抗冰构件环绕所述结构主体，且包括朝向所述结构主体的外侧突出的破冰部，所述多个抗冰构件以预定间隔沿所述结构主体的轴向布置，且所述多个抗冰构件的布置范围覆盖所述结构主体的潮位区间。根据本实用新型的抗冰装置，可对海冰造成裂纹损伤，最大限度的降低海冰强度，从而可以减小静冰载以及动冰载。而且考虑冬季潮位影响，设置具有多层的抗冰装置，从而可以避免海冰高程随潮位改变带来的影响。而且，与已有抗冰装置相比，材料更省，成本更低，并且不会带来额外的波浪载荷增加。

技术领域

本实用新型属于抗冰技术领域，更具体地，涉及一种抗冰装置及其海上风力发电机组。

背景技术

由于海上风力发电机组的基础处于海上，因此位于高纬度海域的海上风力发电机组的结构基础会遭受海冰的冲击作用。由于海冰冲击力较大且动冰载作用模式多样，导致海冰会对海上风力发电机组的结构极限以及疲劳造成较大的影响。因此，有必要对风力发电机组的结构进行抗冰设计。

现有技术中常见的抗冰装置主要包括加装抗冰锥，增加阻尼器以及在结构外部增加纵向冰刃。图1示意性地示出了现有技术的包括抗冰锥结构的风力发电机组，图2示意性地示出了现有技术的包括纵向冰刃结构的风力发电机组。在图1和图2中，101指塔筒，102指机舱，103指叶轮轮毂。

参照图1，抗冰锥104设置在海上风力发电机组100的冬季水面处，其通过改变海冰破坏形式(由挤压破坏变为弯曲破坏)的方法来减小冰载。该方法虽然起到了降低冰载的作用，但是对于风力发电机组而言周期性冰载的问题依旧存在。此外，由于抗冰锥104的结构尺寸较大，会引起较大的波浪载荷。另外，由于抗冰锥104的质量大，因此其也不是一种经济的结构设计。

阻尼器通常设置在风力发电机组的机舱内，也可以设置在塔筒内。阻尼器通过被调谐为其频率与风力发电机组的自振频率一致并改变结构的动态响应以转换冰载的作用模式(由频率锁定变为随机振动)，使其能够吸收结构的振动能量，从而改变结构与海冰的相对速度，转换海冰与结构的相互作用模式，以达到减小冰载的目的。设置阻尼器的方法对于减小结构一阶频率锁定的动态冰载荷放大问题效果显著，但对于二阶频率锁定以及准静态冰载放大问题没有作用，且无法降低均值冰载。此外，阻尼器的使用对机舱或塔筒的空间布置造成了较多的额外工作，并且也会造成额外的成本问题。

参照图2，纵向冰刃105沿高度方向设置在海上风力发电机组100的桩基水面处，并且在水平面各个方向上辐射。纵向冰刃105通过设置在海上风力发电机组100的桩基水面处能够击碎海冰，从而减小冰载。但纵向冰刃105目前仅适应于高刚度大尺度的桩基结构，例如高桩承台，重力式结构等。此外，对于纵向冰刃105的安装，也会造成额外的波浪载荷。

实用新型内容

本实用新型的技术构思从海冰破碎机理入手，通过在结构外部采用使海冰弱化的抗冰装置，使海冰在与结构主体接触前内部产生裂纹，从而降低强度以起到降低冰载荷的作用。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种抗冰装置，所述抗冰装置围绕结构主体设置，所述抗冰装置包括多个抗冰构件，其中，所述多个抗冰构件环绕所述结构主体，且包括朝向所述结构主体的外侧突出的破冰部，所述多个抗冰构件以预定间隔沿所述结构主体的轴向布置，且所述多个抗冰构件的布置范围覆盖所述结构主体的潮位区间。

根据本实用新型的示例性实施例，所述多个抗冰构件可以具有等腰三角形截面，截面的顶点朝向所述结构主体的外侧。

根据本实用新型的示例性实施例，所述多个抗冰构件可以相互平行设置，或者可以呈螺旋状。

根据本实用新型的示例性实施例，在所述结构主体的轴向上相邻的抗冰构件之间的距离可以在50mm至300mm之间。

根据本实用新型的示例性实施例，所述多个抗冰构件中的至少一个抗冰构件可以包括彼此间隔开的多个段。