一种外转塔结构及浮式风机基础结构的制作方法

1.本实用新型涉及浮式风机基础的技术领域，尤其是指一种外转塔结构及浮式风机基础结构。


背景技术：

2.浮式风机不同于传统的固定式海上风机，浮式风机将固定式基础改为漂浮式基础，使风机“漂”在水面上。浮式风机需要一个相对稳定的环境才能保证风机正常运行，而浮式风机基础在海上会受到风、浪、流等环境载荷的作用，如果浮式风机基础运动过大，会影响风机正常发电。为了保证浮式风机基础在一定范围内运动，需要根据环境载荷及平台的结构特点设计相应的系泊系统。系泊系统是浮式风机中最为重要的部分，其主要功能是为浮式风机基础提供回复力，在复杂环境载荷作用下实现对浮式风机基础的定位。
3.目前，常用的系泊系统主要为转塔式单点系泊系统，其具有优秀的风向标效应，当遭遇风浪时，浮式风机基础将围绕单点进行回转，形成迎浪受力状态，始终处于受风面积最小的方向上，从而能有效降低风载荷。
4.现有的转塔式单点系泊系统为内转塔式，其采用将系泊缆的一端固定在海底，另一端通过系泊锚链连接在系泊轴承的内圈，系泊轴承的外圈通过内转塔跟浮式风机基础固定，内转塔及整套单点系泊系统均位于水下。采用这种转塔结构在实际应用中存在以下问题：1)由于系泊轴承结构位于水下，为了保证密封，轴承结构设计异常复杂，价格约为常规轴承的3～5倍；2)系泊轴承在复杂载荷作用下容易出现渗水及卡死风险，给整个浮式风机基础造成重大影响；3)由于系泊锚链的锚点位于浮式风机基础底面，当应用于水深30m左右的潜水区域时，基础平台本身会有一定吃水，加上基础平台有一个上下运动范围，导致能用于布置系泊系统及动态海缆的垂向空间不足10m，给系泊系统及动态海缆设计和安装带来巨大困难；4)系泊锚链连接位于水面以下，安装难度极大。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种外转塔结构及浮式风机基础结构，通过将单点系泊系统的系泊轴承及系泊锚链的安装转移到水面以上，从而解决上述问题。
6.为实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种外转塔结构，包括水平段和倾斜段，所述水平段位于水面上方，其一端与倾斜段的上端连接，其另一端与单点系泊系统连接，所述倾斜段的下端延伸至水面下方并与浮式风机基础结构的混凝土臂连接。
7.进一步，所述水平段的另一端的底部形成有供单点系泊系统的系泊轴承安装的安装位，其顶部形成有拉索拉耳。
8.进一步，所述水平段和倾斜段为一体成型，并形成内部中空的箱型结构。
9.进一步，所述水平段和倾斜段的内部分别均匀设置有多块横隔板，且水平段和倾斜段的内壁上并位于两两相邻的横隔板之间均匀设置有多个纵向筋板。
10.进一步，所述纵向筋板采用t型结构。
11.进一步，所述横隔板的中心处开孔。
12.本实用新型第二方面提供了一种浮式风机基础结构，包括中心连接件、三个混凝土臂、两个下风向连接件和两个浮筒，所述中心连接件设于三个混凝土臂的中心处，并与三个混凝土臂连接，三个混凝土臂形成y型，其中一个混凝土臂位于上风向，另外两个混凝土臂位于下风向，且位于下风向的两个混凝土臂的外端分别通过两个下风向连接件连接两个浮筒；还包括上述的外转塔结构，所述外转塔结构的倾斜段的下端与位于上风向的混凝土臂的外端连接，所述中心连接件、混凝土臂、下风向连接件以及外转塔结构通过钢绞线施加预紧力连接在一起形成一个整体。
13.本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
14.1、采用本实用新型的外转塔结构，能够使单点系泊系统的系泊轴承安装于水面上方，可大大降低系泊轴承的成本，避免出现轴承渗水失效及水下海生物卡死的情况，降低系泊轴承与系泊锚链的连接难度，降低施工成本。
15.2、采用本实用新型的外转塔结构能够将系泊锚链的锚点提高到水面以上，增加系泊系统及动态海缆的纵向布置空间，解决30m左右潜水区域系泊系统及动态海缆设计及安装困难的问题。
16.3、采用本实用新型的外转塔结构，与外转塔结构连接的拉索可以从水面以下移动至水面上方，可以降低拉索防腐要求，降低成本，提高拉索可靠性。
附图说明
17.图1为本实用新型的外转塔结构的立体结构示意图。
18.图2为图1中a-a向的剖视图。
19.图3为本实用新型的浮式风机基础结构的立体结构示意图。
20.图4为本实用新型的浮式风机基础结构的主视图。
21.图5为本实用新型的浮式风机基础结构的俯视图。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明,但本实用新型的使用方式不限于此。
23.如图1所示，本实施例提供一种外转塔结构，包括水平段101和倾斜段102，所述水平段101位于水面上方，其一端与倾斜段102的上端连接，其另一端与单点系泊系统连接，所述倾斜段102的下端延伸至水面下方并与浮式风机基础结构的混凝土臂3连接，通过外转塔结构能够使单点系泊系统的系泊轴承和系泊锚链与浮式风机基础结构的安装面从水下移至水面以上。
24.具体的，水平段101和倾斜段102为一体成型，并形成内部中空的箱型结构，其功能之一与浮式风机基础结构的浮筒类似，为整个浮式风机基础结构提供浮力，同时也能为浮式风机基础结构提供回复力，保证浮式风机基础结构整体稳定性。
25.具体的，水平段101的另一端的底部形成有供单点系泊系统的系泊轴承安装的安装位1011，其顶部形成有拉索拉耳1012，通过将系泊轴承安装在安装位内，将其外圈与水平
段101固定连接，将其内圈通过系泊锚链与系泊缆连接，整个操作均在水面以上，便于安装。
26.如图2所示，水平段101和倾斜段102的内部分别均匀设置有多块横隔板103，且水平段101和倾斜段102的内壁上并位于两两相邻的横隔板之间均匀设置有多个纵向筋板104。纵向筋板采用t型结构，除了能抵抗结构局部屈曲外，还能为整个结构提供刚性。横隔板的中心处开孔，为人在内部行走提供通道，同时减轻结构重量。
27.如图3至图5所示，本实施例还提供了一种浮式风机基础结构，包括中心连接件2、三个混凝土臂3、两个下风向连接件4、两个浮筒5和外转塔结构，中心连接件2和下风向连接件4均为钢结构，起连接作用，将中心连接件2设于三个混凝土臂3的中心处，并与三个混凝土臂3连接，三个混凝土臂3形成y型，其中一个混凝土臂3位于上风向，另外两个混凝土臂3位于下风向，且位于下风向的两个混凝土臂3的外端分别通过两个下风向连接件4连接两个浮筒5，外转塔结构的倾斜段102的下端与位于上风向的混凝土臂3的外端连接，中心连接件2、混凝土臂3、下风向连接件4以及外转塔结构通过钢绞线施加预紧力连接在一起形成一个整体，且水平段101的拉索拉耳和两个浮筒5分别通过拉索与设置在浮式风机基础结构上方的风机进行连接。
28.外转塔结构与浮式风机基础结构的水平距离主要根据系泊锚链在安装好后，需确保所有工作工况下系泊锚链不会与浮式风机基础结构发生碰撞来确定，竖直高度主要根据波浪高概率统计分布，需确保系泊轴承在极限波浪下均能处于水面以上来确定。
29.采用本实用新型的外转塔结构，与外转塔结构连接的拉索可以从水面以下移动至水面上方，拉索的拉力和单点系泊系统的拉力可以互相抵消一部分，同时拉索完全在水面之上，还可以降低拉索防腐要求，降低成本，提高拉索可靠性。
30.以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

技术特征：
1.一种外转塔结构，其特征在于：包括水平段和倾斜段，所述水平段位于水面上方，其一端与倾斜段的上端连接，其另一端与单点系泊系统连接，所述倾斜段的下端延伸至水面下方并与浮式风机基础结构的混凝土臂连接。2.根据权利要求1所述的外转塔结构，其特征在于：所述水平段的另一端的底部形成有供单点系泊系统的系泊轴承安装的安装位，其顶部形成有拉索拉耳。3.根据权利要求1所述的外转塔结构，其特征在于：所述水平段和倾斜段为一体成型，并形成内部中空的箱型结构。4.根据权利要求1所述的外转塔结构，其特征在于：所述水平段和倾斜段的内部分别均匀设置有多块横隔板，且水平段和倾斜段的内壁上并位于两两相邻的横隔板之间均匀设置有多个纵向筋板。5.根据权利要求4所述的外转塔结构，其特征在于：所述纵向筋板采用t型结构。6.根据权利要求4所述的外转塔结构，其特征在于：所述横隔板的中心处开孔。7.一种浮式风机基础结构，包括中心连接件、三个混凝土臂、两个下风向连接件和两个浮筒，所述中心连接件设于三个混凝土臂的中心处，并与三个混凝土臂连接，三个混凝土臂形成y型，其中一个混凝土臂位于上风向，另外两个混凝土臂位于下风向，且位于下风向的两个混凝土臂的外端分别通过两个下风向连接件连接两个浮筒；其特征在于：还包括权利要求1～6任一项所述的外转塔结构，所述外转塔结构的倾斜段的下端与位于上风向的混凝土臂的外端连接，所述中心连接件、混凝土臂、下风向连接件以及外转塔结构通过钢绞线施加预紧力连接在一起形成一个整体。

技术总结
本实用新型公开了一种外转塔结构及浮式风机基础结构，包括水平段和倾斜段，所述水平段位于水面上方，其一端与倾斜段的上端连接，其另一端与单点系泊系统连接，所述倾斜段的下端延伸至水面下方并与浮式风机基础结构的混凝土臂连接。本实用新型通过外转塔结构将单点系泊系统的系泊轴承及系泊锚链的安装转移到水面以上，从而解决系泊轴承在水下易损坏及30m左右潜水区域系泊系统及动态海缆设计及安装困难等问题。装困难等问题。装困难等问题。


技术研发人员：周名军 刘凡鹰 韩荣贵 丁玲 卢军 段博志 霍仕环
受保护的技术使用者：明阳智慧能源集团股份公司
技术研发日：2022.09.27
技术公布日：2023/7/28