[发明专利]一种具有高度自稳性的浮式风机平台

说明书

本发明公开了一种具有高度自稳性的浮式风机平台，包括风机、浮力舱、压载舱和系泊系统，浮力舱与风机之间连接有过渡段，过渡段为圆柱，风机固定于过渡段的顶部，过渡段的底部与浮力舱的顶部固定。浮力舱为顶部直径大于底部直径的空心圆台，压载舱为实心圆盘；浮力舱通过其形状，提高了浮式风机平台的浮心，压载舱布置于浮力舱以下，降低了平台的重心进而减小了压载舱重量，同时圆盘形的压载舱减小了平台的垂荡响应和纵摇响应，通过过渡段可与任意型号的浮式风机相连。本发明的浮式风机平台增加了平台的自稳性，其既能在恶劣海况中具有优秀的响应性能，又具有优良的经济性，在任意水深下皆可适用。

技术领域

本发明涉及一种风能发电设施，尤其涉及一种具有高度自稳性的浮式风机平台。

背景技术

随着人类开发能源的步伐逐渐迈向海洋领域，涌现出了很多新型的浮式海洋平台，目前平台已经被广泛应用于人类开发海洋资源的事业中，担负了钻探、生产、海上原油处理、风力发电等各种工作。现有技术的平台使用范围受限于相应的水深条件，单类型的平台难以推广至任意水深。为了解决上述困难，需要开发一款适用于任意水深的、同时稳定性优良的新型浮式风机平台。

发明内容

现有的单一类型的浮式风机平台受限于相应的水深条件，不具备普适性。针对现有技术存在的这一问题，本发明提出一种适用于任意水深的具有高度自稳性的浮式风机平台。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种具有高度自稳性的浮式风机平台，包括风机、浮力舱、压载舱和系泊系统，所述浮力舱设置在所述压载舱的上方，所述风机设置在所述浮力舱的上方，所述浮力舱与所述风机之间连接有过渡段，所述过渡段为圆柱，所述风机固定于所述过渡段的顶部，所述过渡段的底部与所述浮力舱的顶部固定。

进一步讲，本发明所述的具有高度自稳性的浮式风机平台，所述浮力舱为顶部直径大于底部直径的圆台；所述压载舱为圆盘；所述过渡段的底面与所述浮力舱的顶面贴合，所述浮力舱顶部直径大于所述过渡段的直径；所述浮力舱的底面与所述压载舱的顶面贴合，所述压载舱的直径大于所述浮力舱底部的直径，所述过渡段、浮力舱和压载舱的中心轴线重合，所述系泊系统的系泊缆绳的一端固定于压载舱的底部，其另一端固定于海底。

所述过渡段、浮力舱和压载舱均采用钢筋混凝土材料制成。

所述浮力舱为空心结构，所述压载舱为实心结构。

该浮式风机平台中，所述风机包括转子、机舱和塔柱，所述风机的总质量为m₂，所述风机中心所受水平风力为F_w，所述风机最大风倾力矩为M_w，风机重心距塔柱底部的距离为H₄，风机轮毂中心距塔柱底部的距离为H₅，浮式风机平台的倾斜角度为α，浮式风机平台整体重心至浮力舱底部的距离为SK，浮式风机平台整体浮心至浮力舱底部的距离为PK；过渡段的高度为H₁，浮力舱的高度为H₂，浮式风机平台总体质量m₁满足：

其中，ρ_c为混凝土密度，ρ_w为海水密度；过渡段的高度H₁满足：其中，h_f为浮式风机平台的垂荡幅值；过渡段的直径D₁大于风机底部的直径；浮力舱的高度H₂满足：H₂≤h-H₁-H₃-h_f-h_k-0.25h，其中，h为水深；h_k为压载舱倾斜时的垂向变化高度，h_k＝0.5D₂sinα；D₂为压载舱的直径，H₃为压载舱的高度；浮力舱顶部直径d₁与底部直径d₂之比为Q；浮式风机平台纵摇固有频率ω为：