[实用新型]牵索锚固式海上风机基础

说明书

技术领域

本实用新型属于海上风机基础领域，涉及一种牵索锚固式海上风机基础，主要适用于近海及深海海上风电场环境要求和技术特点的海上风机的搭建。

背景技术

由于离岸越远，风资源条件越好，理论上离岸10km，风速提高25%，发电量可提高70%，故海上风电有从滩涂向近海乃至深海发展的趋势。

目前，国内外常用的海上风机基础形式包括：重力式基础、单桩基础、三桩式或导管架基础、吸力式基础及悬浮式基础等。上述几种基础形式比较适合较深海域特点的有导管架基础和悬浮式基础。但是，导管架基础（如：常规海上风机基础）属于刚性结构，高出海床部分结构完全依靠自身刚度抵抗各种荷载，随着水深增加成本抬升很快，同时运输安装需要依赖大型专业安装船，成本较高；悬浮式基础在风浪流的共同作用下，具有六个方向自由度，响应复杂，对风机的变桨和偏航产生干扰，影响发电量甚至于整个系统结构的安全可靠性。

申请号为20121026502.5的中国专利提供了一种半潜式海上浮动风机基础设计方案，该类型的基础在风机荷载和波浪荷载作用下，基础会产生不同程度的倾斜，进而影响到风机机组的运行。申请号为201310703698.9的中国专利提供了一种海上风机的导管架平台设计方案，这种基础结构尺寸较大，需要预加工场地大，杆件较多，加工制作和焊接工作量大，而且施工周期较长。申请号为201020200021.5的中国专利提供了一种桩基-混凝土承台的风机基础方案，对于这种海上风电机组基础，中、大体积超重的混凝土结构处于高悬臂状态，抗震不利，而且桩基为斜桩，打桩不便，施工周期长。

发明内容

为了克服现有的风机基础的不足, 本实用新型提供一种牵索锚固式海上风机基础，该牵索锚固式风机基础的牵索钢缆，在正常天气或小风暴条件下，表现为刚性不变形，保证结构稳定；在大风暴或飓风条件下，牵索钢缆带动整个结构顺应外部荷载响应，产生一定量的形变耗散外部荷载作用，减少结构本体的破坏风险。

为解决上述技术问题，本实用新型技术方案为：一种牵索锚固式海上风机基础，其特征在于：钢立柱顶部连接下法兰盘，与风机塔筒底部的上法兰盘通过螺栓固定，钢立柱底部铰接于万向接头，使钢立柱嵌固于海床，三根及以上牵索钢缆连接于下法兰盘和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。

所述牵索钢缆为三根、四根、六根或多根，围绕钢立柱呈中心对称排列；所述钢立柱的横截面为圆形或正多边形；所述钢立柱包括变截面结构。

所述钢立柱可替换为导管架。

所述牵索钢缆与钢立柱的夹角为40^o～60^o。

所述下法兰盘为正多边形或圆形。

在平均海深10m～25m的近海领域使用该结构时，所述牵索钢缆上加装阻尼器，增加整体结构的柔性。

在平均海深25m～50m的深海领域使用该结构时，对牵索钢缆进行预拉伸，形成张力腿，提高整体结构的刚性。

在平均海深50m～100m的深海领域使用该结构时，钢立柱替换为等截面的导管架，对牵索钢缆进行预拉伸，形成张力腿，提高整体结构的刚性。

   钢缆结构形式有三种：六股式（six strand），螺旋股式（spiral strand），多股式（multi strand）。螺旋股式结构具有较强的纵向刚度和扭转平衡，旋转损耗低，对于50m以上深海基础采用此种钢缆结构。

所述钢缆全没于海平面以下，钢立柱顶部连接下法兰盘，在下法兰盘上连接一个支柱，支柱两端设置过渡法兰盘，支柱下端的过渡法兰盘与下法兰盘连接，支柱上端的过渡法兰盘与风机塔筒底部的上法兰盘通过螺栓固定，钢立柱底部铰接万向接头，使钢立柱嵌固于海床，三根及以上牵索钢缆连接于下法兰盘和海床之间，实现钢立柱与海床的牵拉固定。

本实用新型有益效果是：使得风机基础系统在正常天气和小风暴下，表现为刚性固定；在大风暴及飓风条件下，变为柔性结构，产生可恢复的结构变形耗散结构内力，防止结构体系破坏。

附图说明

下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的牵索锚固式海上风机基础的示意图。

图2是本实用新型的牵索锚固式海上风机基础的第一变型的示意图。

图3是本实用新型的牵索锚固式海上风机的示意图。

图4是本实用新型的牵索锚固式海上风机的第一变型示例的示意图。

图5是本实用新型的牵索锚固式海上风机的第二变型示例的示意图。

图6是本实用新型的牵索锚固式海上风机的一种较佳实施例。