一种装配式混合型浮式风机基础及风机系统的制作方法
本发明涉及风机系统，特别涉及一种装配式混合型浮式风机基础及风机系统。
背景技术：
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
2、当水深超过60米时，固定式风机的成本急剧增加，其安全性也难以保证。因此，漂浮式风机已成为开发深水海上风能的关键。由于漂浮式风机基础稳定性对风机的性能影响较大，所以漂浮式风机基础通常根据其实现稳定性的方法分为四大类型：spar式、半潜式、张力腿式(tlp)、驳船式。目前常用的漂浮式风机基础型式是半潜式和spar式。
3、这些漂浮式风机基础的设计各有优势和局限性。例如，spar型平台在深水中性能优越，但造价高昂，且对海洋环境的适应性有一定局限，这导致其在风浪变化较大的区域的应用受到限制。半潜式和张力腿平台虽然适应性较强，但在动态稳定性和承载能力方面有所不足，特别是在极端海况下可能面临稳定性挑战；半潜式平台的横撑以及斜撑与平台立柱的焊接连接处还存在应力集中现象。此外，传统漂浮式基础通常体型较大，在成本和安装复杂度方面较高，尤其是在深水环境中。这些基础的安装和维护通常需要专业的海洋工程船只和复杂的物流安排，进一步增加了整体项目成本。大型结构的运输和安装也对环境造成一定的影响。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种装配式混合型浮式风机基础及风机系统，不仅增加了平台的整体稳定性，实现了在不同水深环境中优异的水动力性能，而且有效避免了横撑和斜撑焊接处的应力集中问题，提高了浮式基础的疲劳寿命。
2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
3、本发明第一方面提供了一种装配式混合型浮式风机基础。
4、一种装配式混合型浮式风机基础，包括若干连接杆件、分别设置于连接杆件两端的重力块和浮力舱、设置于浮力舱的顶部正中心的中心立柱、呈环形阵列设置在中心立柱周围的若干半潜式边柱以及用于连接半潜式边柱与浮力舱的变截面梁；
5、所述中心立柱，用于固定风机；
6、所述连接杆件采用分段设计，且段数根据重心和浮心之间的距离确定；
7、所述变截面梁与浮力舱的连接处截面面积大于与半潜式边柱连接处的截面积。
8、进一步地，所述浮力舱包括浮力舱壳体、浮力舱隔板和浮力舱中心立柱，所述浮力舱壳体为中空圆柱体，浮力舱中心立柱位于浮力舱壳体的中轴线上，且浮力舱隔板呈辐射状均匀设置于浮力舱壳体与浮力舱中心立柱之间，浮力舱隔板将浮力舱壳体内的空间平均划分为多个舱室。
9、进一步地，所述连接杆件由交替设置的若干第一子段和第二子段连接而成；所述第一子段的两端呈凸字形，且开设第二螺栓孔；所述第二子段的两端呈凹字形，且开设第一螺栓孔；第一子段和第二子段之间通过第一螺栓孔、第二螺栓孔和抗剪切螺丝相连。
10、进一步地，所述重力块包括重力块固定板、重力子块连接杆和若干重力子块；所述若干重力子块通过重力子块连接杆串接，且重力子块连接杆的两端均固定设置重力块固定板。
11、进一步地，所述重力子块的外壳是由钢板焊接而成，内部装有压载混凝土。
12、进一步地，所述变截面梁的长度越长或/和所述半潜式边柱越多，装配式混合型浮式风机基础的倾斜恢复力矩越大。
13、进一步地，所述半潜式边柱包括中心钢柱以及套设于中心钢柱外侧的覆盖层，且所述中心钢柱与覆盖层通过防水胶粘接。
14、进一步地，所述中心钢柱是由多段子钢柱通过剪切螺栓连接而成，且所述中心钢柱最底端的子钢柱通过焊接方式与所述变截面梁相连。
15、进一步地，所述半潜式边柱的数量和半潜式边柱距离中心立柱的距离，基于所述风机的兆瓦数确定。
16、本发明第二方面提供了一种风机系统。
17、一种风机系统，采用第一方面所述的一种装配式混合型浮式风机基础。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19、1、本发明所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其结合了spar基础的深水性能和半潜式基础的稳定性，优化了重心和浮心的布局，增加了平台的整体稳定性，并通过分段设计的连接杆件，实现了在不同水深环境中优异的水动力性能。
20、2、本发明所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其创造性的取消了半潜式基础广泛应用的横撑和斜撑，采用变截面梁来连接半潜式边柱和中心主体结构，有效避免了横撑和斜撑焊接处的应力集中问题，提高了浮式基础的疲劳寿命。
21、3、本发明所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其将浮式基础模块化处理，结合了工厂预制和现场快速组装的高效率，显著降低了运输和安装的成本，还便于浮式基础的维护和升级。
22、4、本发明所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其较多的使用了高强度、低密度的复合材料，在提高结构强度的同时，极大的降低了用钢量，降低了浮式基础的重量，使浮式基础的可承载能力和经济效益增加。
技术特征：
1.一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：包括若干连接杆件、分别设置于连接杆件两端的重力块和浮力舱、设置于浮力舱的顶部正中心的中心立柱、呈环形阵列设置在中心立柱周围的若干半潜式边柱以及用于连接半潜式边柱与浮力舱的变截面梁；
2.如权利要求1所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：所述浮力舱包括浮力舱壳体、浮力舱隔板和浮力舱中心立柱，所述浮力舱壳体为中空圆柱体，浮力舱中心立柱位于浮力舱壳体的中轴线上，且浮力舱隔板呈辐射状均匀设置于浮力舱壳体与浮力舱中心立柱之间，浮力舱隔板将浮力舱壳体内的空间平均划分为多个舱室。
3.如权利要求1所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：所述连接杆件由交替设置的若干第一子段和第二子段连接而成；所述第一子段的两端呈凸字形，且开设第二螺栓孔；所述第二子段的两端呈凹字形，且开设第一螺栓孔；第一子段和第二子段之间通过第一螺栓孔、第二螺栓孔和抗剪切螺丝相连。
4.如权利要求1所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：所述重力块包括重力块固定板、重力子块连接杆和若干重力子块；所述若干重力子块通过重力子块连接杆串接，且重力子块连接杆的两端均固定设置重力块固定板。
5.如权利要求4所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：所述重力子块的外壳是由钢板焊接而成，内部装有压载混凝土。
6.如权利要求1所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：所述变截面梁的长度越长或/和所述半潜式边柱越多，装配式混合型浮式风机基础的倾斜恢复力矩越大。
7.如权利要求1所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：所述半潜式边柱包括中心钢柱以及套设于中心钢柱外侧的覆盖层，且所述中心钢柱与覆盖层通过防水胶粘接。
8.如权利要求7所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：所述中心钢柱是由多段子钢柱通过剪切螺栓连接而成，且所述中心钢柱最底端的子钢柱通过焊接方式与所述变截面梁相连。
9.如权利要求1所述的一种装配式混合型浮式风机基础，其特征在于：所述半潜式边柱的数量和半潜式边柱距离中心立柱的距离，基于所述风机的兆瓦数确定。
10.一种风机系统，其特征在于：采用如权利要求1-9任一项所述的一种装配式混合型浮式风机基础。
技术总结
本发明涉及风机系统技术领域，提供了一种装配式混合型浮式风机基础及风机系统，包括若干连接杆件、分别设置于连接杆件两端的重力块和浮力舱、设置于浮力舱的顶部正中心的中心立柱、呈环形阵列设置在中心立柱周围的若干半潜式边柱以及用于连接半潜式边柱与浮力舱的变截面梁；所述中心立柱，用于固定风机；所述连接杆件采用分段设计，且段数根据重心和浮心之间的距离确定；所述变截面梁与浮力舱的连接处截面面积大于与半潜式边柱连接处的截面积。不仅增加了平台的整体稳定性，实现了在不同水深环境中优异的水动力性能，而且有效避免了横撑和斜撑焊接处的应力集中问题，提高了浮式基础的疲劳寿命。
技术研发人员：王勇,刘龙辉,张洪达,安杰,杨华,亓乐
受保护的技术使用者：山东电力工程咨询院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23