[发明专利]三立柱半潜式海上浮动平台

说明书

本发明公开了一种三立柱半潜式海上浮动平台，其包括上部箱式构件和下部箱式构件；上部箱式构件包括两个斜向构件和一个横向构件，两个斜向构件的一端相连接，横向构件的两端分别连接于两个斜向构件；斜向构件和横向构件围成A字型结构；上部箱式构件的结构中心位于横向构件上；下部箱式构件为中部镂空的环式结构；上部箱式构件和下部箱式构件之间设有三个立柱；其中一个立柱的顶部位于两个斜向构件的一端的连接处，另外两个立柱的顶部分别位于两个斜向构件的另一端。本发明结构形式简洁，便于规模化批量建造；支撑安装的装置位于平台的中心位置，运动小；平台具有更少的结构用钢量或更小的结构受力。

技术领域

本发明涉及一种三立柱半潜式海上浮动平台。

背景技术

目前，随着海上风电场的不断发展和建设，近海(岸)优质风力资源以及可开发海域越少越少。而在远离海岸的远海区域，风力资源非常丰富，具有非常广阔的开发前景。然而，随着离岸距离的增加，水深也逐渐增加，当水深超过50～60m时，目前近海风电场广泛采用的固定于海床的固定式风机基础的成本和施工难度显著增加，不再具备优势。因此，浮动式风机基础(平台)势必成为未来海上风电开发的重要研究方向。

经过近几十年的发展，用于海上油气开发的浮动式平台的设计及制造技术日趋成熟，因此，借鉴浮式油气开发平台的成熟技术(如单立柱平台、半潜式平台、张力腿等)来设计浮动式风机平台是国际上普遍采用的方法。但是，海上风电平台和油气开发平台的作业模式不尽相同，所以技术特点和设计要求也不一样，不能完全照搬油气开发平台的模式来设计海上风电平台。例如，海上油气平台一旦发生事故，生命财产损失以及对环境造成的破坏往往是巨大的。海上浮动式风机则具有数量规模大，无人值守，规模化制造，风机受力以及控制系统与平台运动高度耦合等特点。风机运动所引起的额外受力，对平台的运动和稳定性产生不利的影响，因此，开发一种运动性能优异、稳定性好、安全可靠、经济性好、制造安装方便的浮动式风电基础平台是浮式风电场开发的重要组成部分。

依托海上油气开发行业的经验和技术，目前相继提出了单立柱平台(SPAR)、半潜式平台、张力腿平台(TLP)以及驳船式平台等不同形式的风电基础概念和方案。其中一些已经工程应用或开展试验样机验证，分别为Hywind项目SPAR基础，Windfloat的半潜式基础，以及IDEOL带阻尼池的驳船式基础。

目前，存在各种形式的海上浮动式风电基础，其中不少采用半潜型浮式结构，通常具有上部结构、下部结构和若干中间连接结构，此类结构是用于海上石油和天然气开发的半潜式平台的典型结构。整个结构的设计需要根据环境条件、风机的大小和形式、制造安装以及经济性等因素来确定。

在公开号为CN102758447B的专利中描述了一种半潜式海上浮动风机基础、该基础包括四个立柱，其中一个为中心立柱、风机安装于中间立柱之上，其余三个立柱围绕中心立柱形成三角形结构，在立柱底部采用大面积的三角形开孔板将四个立柱彼此连接，顶部采用由中心立柱辐射出去的星型甲板连接其余三个立柱。这种结构的中间立柱对平台稳定性的贡献非常小，意味着平台的稳定性没有冗余，只要围绕中间立柱的其余三个立柱中有一个发生破损进水时，就会导致平台失去稳定性，从而发生倾覆。另外，采用大面积的三角形开孔板，会使得开孔板与立柱连接处承受非常大的力矩，从而带来结构的强度和疲劳问题。公开为CN102758446B和CN104401458B的专利中描述了两种类似的结构，围绕中心立柱的另外三个立柱采用方形立柱，底部增加Y型浮箱，而顶部采用类似桁架结构的管子将四个立柱相互连接，该结构形式和前述结构没有本质区别，而且桁架结构会带来额外的连接点结构疲劳问题。