[实用新型]一种预应力-钢结构整合型式的海上浮球漂浮式风电基础结构

说明书

本实用新型提供一种预应力‑钢结构整合型式的海上浮球漂浮式风电基础结构，包括多个浮球、桁架、钢管、风机塔筒；所述钢管与风机塔筒下部相连接，所述钢管与浮球之间经桁架相连接；相邻浮球之间设置预应力钢绞线以将多个浮球形成整体。本实用新型解决了海上风电机组和塔筒偏心布置、用钢量大、水动力荷载大等难题，大幅节约工程造价、提高基础结构安全性能；浮球采用钢制空心球体，以高压气体充填球体，可有效抵抗水动力荷载下球体变形过大，保证浮球安全，大幅减小球体壁厚，可有效降低工程量；浮球、刚管与桁架组合结构通过焊接组成一个整体，浮球间通过预应力钢绞线连接，保证基础结构完整性，传力体系合理。

技术领域

本实用新型属于海上风力发电技术领域，尤其是涉及一种预应力-钢结构整合型式的海上浮球漂浮式风电基础结构。

背景技术

随着我国海上风电向大容量、规模化、深远海发展，传统的风电基础型式如单桩基础、高桩承台基础、桶型基础和导管架基础将难以适用。同时，随着水深不断增加，环境荷载不断增大，基础的安全性与可靠性对海上风机结构至关重要。漂浮式基础具有建造容易、施工效率高、不受水深和地貌影响等优点，为开发深远海风电资源提供了最佳选择。

目前，海洋工程领域中漂浮式基础结构型式通常有立柱式、半潜式和张力腿式。立柱式基础要求其重心远低于浮心，在水平荷载作用下发生倾斜时，浮力对重心产生较大的回复力矩，其工作水深通常需大于100 m；半潜式基础具有各个方向运动适中，可采用湿拖法运输，技术较为成熟等优点，适用于水深大于40 m的海域，目前已有的漂浮式风电基础基本采用此种形式；张力腿式基础具有稳定性高，自重轻等优点，适用于水深大于40 m的海域，但其系泊系统安装工艺复杂，张力腱造价较高，目前尚未在实际工程中得到应用。通过对比发现，半潜式基础更适用于深远海风电项目。

此外，针对目前的海上风电漂浮式半潜基础具有以下不足：1）、由于风机轮毂高度较高，受限于安装条件控制，吊机吊臂长度以及安装船机有限，风机和塔筒一般多安装于浮式基础的一侧而不是浮式基础中心位置，这势必会导致整体结构的偏心以及更大的倾覆力矩；2）、若将风机安装在浮式基础中心，漂浮式结构浮体之间的跨度需加大，以满足安装机械的要求，这势必会极大增加钢材用量；3）、漂浮式结构对浮箱密封性和强度要求高，为了保证结构安全，会大幅度增加浮箱的工程量；4）、半潜基础迎水面积较大，水动力荷载较大，基础在波流作用下会产生较大的平面位移。

因此，亟需研究和发展一种海上漂浮式风电基础结构，在满足结构安全和可靠性的前提下，节省基础结构钢材用量，降低水动力荷载，同时保证漂浮式风电结构整体安装的便捷性，进而降低漂浮式风电基础投资造价。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有深远海风电漂浮式基础结构存在钢材用量大、偏心受力、水动力荷载大等问题，提供一种预应力-钢结构整合型式的海上浮球漂浮式风电基础结构。

为此，本实用新型的上述目的通过如下技术方案实现：

一种预应力-钢结构整合型式的海上浮球漂浮式风电基础结构，其特征在于：所述预应力-钢结构整合型式的海上浮球漂浮式风电基础结构包括多个浮球、桁架、钢管、风机塔筒；

所述钢管与风机塔筒下部相连接，所述钢管与浮球之间经桁架相连接；

相邻浮球之间设置预应力钢绞线以将多个浮球形成整体。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本实用新型的优选技术方案：所述桁架分别与浮球、钢管焊接。

作为本实用新型的优选技术方案：所述钢管上端与风机塔筒下端之间经锚栓固定。

作为本实用新型的优选技术方案：所述浮球包括多个侧钢板、底部钢板、顶部钢板以及布置在浮球内部的气囊；所述侧钢板、底部钢板以及顶部钢板相互之间全熔透焊接。