[发明专利]一种变截面型三浮体式海上风电基础

说明书

本发明涉及海上风电开发领域，特别是涉及一种变截面型三浮体式海上风电基础，包括三个呈三角形排列的变截面型柱状浮体，三个变截面型柱状浮体结构相同，三个变截面型柱状浮体通过上水平撑杆和下水平撑杆连接；每个变截面型柱状浮体由上至下包括上水平撑杆连接段、近水面段、下水平撑杆连接段以及压载段，上水平撑杆连接段和下水平撑杆连接段的直径均大于近水面段的直径，压载段直径小于下水平撑杆连接段的直径，压载段的底部设有垂荡板，浮体近水面段的直径较小，有效地减小了作用于基础上的波浪外载荷；从本质上降低了基础的波浪运动响应，提高风力发电机的运行效率和使用寿命。

技术领域

本发明涉及海上风电开发领域，特别是涉及一种变截面型三浮体式海上风电基础。

背景技术

发展海上风力发电是我国海洋经济战略的重要支撑点，也是解决常规能源危机、开发新能源的一个主要措施。近海及深海区域蕴藏的风资源十分丰富，是将来一段时期内我国海上风电开发的主战场。随着开发海域水深的增加，固定式风电基础渐渐失去了优越性，浮式风电基础成为了近海及深海区域风电开发的不二选择。

目前投入使用的三浮体式基础，其浮体都是等截面的圆柱型结构，为了提供足够的排水量浮体的直径大都达到了10m左右。因此，这类浮式基础一般都具有较大的水线面，波浪中的运动响应较大，进而影响和限制了风力发电机的效率和使用寿命。如何从本质上减小浮式基础在波浪中的运动响应，此技术难点已成为了近海及深海区域风电开发的瓶颈。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是：提供一种变截面型三浮体式海上风电基础，其能够从本质上减小浮式基础在波浪中的运动响应，提高风力发电机的运行效率和使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变截面型三浮体式海上风电基础，包括三个呈三角形排列的变截面型柱状浮体，三个变截面型柱状浮体结构相同，三个变截面型柱状浮体通过上水平撑杆和下水平撑杆连接；每个变截面型柱状浮体由上至下包括上水平撑杆连接段、近水面段、下水平撑杆连接段以及压载段，上水平撑杆连接段和下水平撑杆连接段的直径均大于近水面段的直径，压载段直径小于下水平撑杆连接段的直径，压载段的底部设有垂荡板。

进一步，上水平撑杆连接段和下水平撑杆连接段的直径相同，压载段的直径大于近水面段的直径。

进一步，每个变截面型柱状浮体的上水平撑杆连接段、近水面段、下水平撑杆连接段、压载段之间均采用圆台型过渡段进行连接。

进一步，三个变截面型柱状浮体呈等边三角形排列，任意两个上水平撑杆连接段之间设有上水平撑杆，任意两个下水平撑杆连接段之间设有下水平撑杆。

进一步，压载段的内部设有压载舱，压载舱内填充有固体压载物。

进一步，垂荡板为圆形的垂荡板。

进一步，近水面段的直径与下水平撑杆连接段的直径比为0.47～0.5，高度比为0.3～0.35。

进一步，压载段的直径与下水平撑杆连接段的直径比值为0.58～0.65，高度比为0.6～0.66。

进一步，上水平撑杆及下水平撑杆的直径与长度的比值均为0.05～0.07。

总的说来，本发明具有以下优点：

(1)、本变截面型三浮体式海上风电基础整体重心较低，具有较大的横摇和纵摇刚度；

(2)、在纵荡、横荡和艏摇自由度上具有较大的附加质量；

(3)、在垂荡、横摇、纵摇、横荡、纵荡和艏摇自由度上具有较大的辐射阻尼；

(4)、浮体近水面段的直径较小，有效地减小了作用于基础上的波浪外载荷；