浮动金属平台的制作方法

1.本发明涉及一种浮动金属平台，特别是一种浮动风力涡轮机金属平台。


背景技术：

2.当研究在各种海洋工程中采用的浮动海上平台的设计时，在重量方面的结构效率和在运动特性方面的形状作为大多数成功单元的设计驱动器而明显突出。这种设计实践已经转移到多单元应用，例如浮动海上风电场，同时该实践出现在不同经济气候中的单个或几个单元工程。现在经济裕度低得多，并且单元的数量已经增加了很多。应重新考虑设计的第一原理，并且已经发现，用于浮动海上平台的现有技术结构设计驱动器不应该是当今供应市场中的例如海上风力平台的支配性能指标。相反，该设计应遵守诸如供应链可用性，制造和安装后勤以及工程简单性的要求。因此，对于重量和运动特性的代价，简单性应优先于设计的复杂性。具有非线性激励和响应的复杂结构具有相关的结构能力的不确定性，从投资者的观点来看，这种不确定性转化为不能量化的风险，这种风险必须抵消相当大的基于经验的意外事件。通过利用运动特性的现有技术知识，设计者应简化结构以尽可能多地线性化运动特性。这将把结构容量估计的精度增加到基于可靠性的性能估计变得实际可用的水平。这种估计将显著地改进投资者的风险理解，并且使得投资决策能够从意外事件的定性估计转变为定量估计。
3.已经发现，强调现有技术的包括设计中的现代逻辑原理的大规模生产技术将缩短供应链的成熟周期，有利于自动化，从而显著降低制造成本。这限制了设计者在几何形状和复杂性方面的选择，而这必须仔细权衡自动友好性以及组装和储存中的物流。
4.现有技术的半潜式风力涡轮机平台依赖于位于结构周边处的混凝土或加强外壳浮体，该浮体通过混凝土元件或桁架结构结合到中心。这种由管状构件和加强外壳制成的钢筋混凝土桁架工作是劳动密集型的，并且难以通过自动批量生产来制造。
5.本发明的设计理念重新定义了用于海上风力的浮动支撑结构的设计驱动器。现有技术依赖于在海上油气工业的开创时代期间构思的一般方法。虽然这些方法是复杂的并且允许关于重量和运动的高度结构优化，但是其没有解决浮动海上风力中的基本挑战。与油田开发项目涉及一个到几个具有过大利润率的单元的石油和天然气不同，用于支撑结构的可再生能源市场是低利润率的，但是每个工程的单元数是高的。这种实现要求设计驱动器的重新形成，其中现在的焦点应从重量和运动的优化转移到利用高数量以实现成本降低。历史上成功实现这一点的设计和生产过程在自动连续生产内；并且这种连续生产过程的效率由要制造的单元的连续生产友好性决定。然而，连续生产友好性是不够的。经验表明，在海上风力下连续生产单元的即使不是全部也是相当少的主动权已经将获得具有相关物流能力的全功能大型单元生产线的大量先期成本搁置在一起。如果人们剖析投资者(包括制造商和开发商)不愿意在海上风力中进行这种投资的原因，则共同点是缺乏抵消先期成本的健康市场。
6.发现以下两个前提对于浮动海上风力工业是基本的：
[0007]-成功的浮动海上风力市场取决于适合目的自动连续生产设施的可用性。
[0008]-用于海上风力的自动连续生产设施的存在依赖于成熟的可预测市场。
[0009]
然而，这两个前提是相互排斥的，并且由于其相互依赖性而实际上显然是矛盾的。然而，通过仔细地制定现有的连续生产能力与商业上可行的浮动海上风力技术之间的桥接技术，可削弱该前提的相互依赖性。
[0010]
现有的被认为是足够成熟的连续生产能力是单桩技术。其是迄今为止在固定结构海上风力中最成功的基础概念。单桩供应商已经磨炼了他们的技能十年以上，具有令人印象深刻的吞吐量以及真正的连续生产思维。
[0011]
然而，由于位于更大水深的新地点，单桩技术的市场正在下降，在该更大水深处单桩不再可行。单桩制造者需要使能器来进行到浮动风力的转换。
[0012]
这些需求和前提之间的交叉，桥接技术，是从本发明设计理念中出现的概念。本发明满足了连续生产的友好性要求，并且可在单桩制造商对生产线的最小改变下进行生产。这意味着最大的障碍(即较大的先期投资)被规避。
[0013]
为了使本发明符合单桩制造商的连续生产要求，柱必须基本上由钢制成。虽然本发明的柱壁可以是具有钢表面和混凝土芯的夹层元件，但是其将不会是如在典型的混凝土结构浮体中发现的钢筋混凝土。不存在适合这种复合材料的自动大规模工艺。
[0014]
在以下专利中描述了一些现有技术的平台：
[0015]-gb 2365385a；
[0016]-us 2012/103244a1；以及
[0017]-us 2013/019792a1。
[0018]
本发明的目的是提供一种浮动金属平台，其比现有技术的风力平台更适于批量生产。


技术实现要素：

[0019]
本发明涉及如独立权利要求中阐述的浮动金属平台，风力涡轮机和用于组装浮动金属平台的方法。在从属权利要求中阐述了优选实施方式。
[0020]
现有技术的变化在其结构中广泛使用混凝土，然而最近混凝土的环境影响已经引起关注，并且被认为是变得在未来不太有吸引力的材料。本发明的基本材料是钢，而混凝土是可选的。
[0021]
描述了一种用于支撑海上设施的浮动金属平台，其中，该平台包括至少三个细长元件，其中，每个细长元件包括：第一细长构件；平行于第一细长构件的第二细长构件；以及至少第一浮力元件，其连接到第一细长构件和第二细长构件。每个细长元件具有第一端和相对的第二端。每个细长元件的第一端或第二端中的一个连接到至少一个其他细长元件的第一端或第二端中的一个。
[0022]
连接应被解释为直接或间接连接，例如经由中间零件。
[0023]
实现了一种适于批量生产的浮动金属平台，特别是一种适于通过容易获得的生产设施进行批量生产的浮动金属平台。
[0024]
可以不使用混凝土来构造浮动金属平台。
[0025]
浮动金属平台可以完全由金属构成。钢和铝是优选金属的实例。
[0026]
第一细长元件和第二细长元件可以竖直对准，水平对准，或者其之间的某种方式。
[0027]
第一细长构件可以包括第一端部，第二相对端部，以及在其之间的中间部分。第二细长构件可以包括第一端部，第二相对端部，以及在其之间的中间部分。至少第一浮力元件可以连接到第一细长构件和第二细长构件的中间部分。
[0028]
此构造的优点在于，代替使用细长元件来连接浮力元件，该浮力元件结合到细长元件中，即，除了提供浮力之外还用作结构元件。浮力元件因此可以至少部分地为细长元件提供所需的刚度，该细长元件进而提供浮动平台的刚度。
[0029]
另一优点是浮力元件可沿着细长元件更均匀地分布，而不是仅定位在每个端部处。
[0030]
细长元件可以是自支撑的。
[0031]
每个细长元件可以包括多个浮力元件。一个浮力元件可以连接到第一细长构件和第二细长构件的第一端部。一个浮力元件可以连接到第一细长构件和第二细长构件的第二端部。两个连接的细长元件可以具有一个共同的浮力元件。多个浮力元件可以连接到第一细长构件和第二细长构件的中间部分。
[0032]
第一浮力元件可以包括第一端面和相对的第二端面。第一细长构件可以连接到第一浮力元件的第一端面，并且第二细长构件可以连接到第一浮力元件的第二端面。
[0033]
此构造的优点是可实现更紧凑的构造。
[0034]
细长构件可以是管道、板、弯曲板、加强板、夹层结构，具有波纹截面或板桩截面(sheet piling cross-section)。
[0035]
海上设施可以是可再生能源设施、采矿设施、食品生产设施、脱盐设施或烃(hydrocarbon，碳氢化合物)生产设施。
[0036]
海上设施可以是风力涡轮机、波浪能转换器、太阳能电池板、水产养殖或建筑物。
[0037]
细长元件可以布置在同一平面中。
[0038]
每个细长元件还可以包括：平行于第一细长构件和第二细长构件的第三细长构件，以及连接到第二细长构件和第三细长构件的第二浮力元件。
[0039]
第一浮力元件和第二浮力元件(114b)连接到第二细长构件(112)的相对侧，并且布置成彼此对准。
[0040]
第一浮力元件和第二浮力元件可以连接到第二细长构件的相对侧，并且布置成彼此不对准。
[0041]
每个细长元件还可以包括用于加强平行细长构件的加强装置。
[0042]
至少一个浮力元件可以是圆柱形的。如果是圆柱形的，则浮力元件将具有中心轴线。细长元件可以布置成使得当平台浮在水体中时，浮力元件的中心轴线基本上指向竖直方向。或者，细长元件可以定向成使得当平台浮在水体中时，浮力元件的中心轴线基本上指向水平方向。或者，细长元件可以定向成使得当平台浮在水体中时，浮力元件的中心轴线指向任意方向。
[0043]
该至少一个浮力元件可以包括：外衬，与外衬同心并且具有比外衬小的直径的内衬，外衬和内衬之间的环形部。该环形部可以填充有混凝土。
[0044]
该至少一个浮力元件可以具有与第一细长构件，第二细长构件和/或第三细长构件中的至少两个的平坦接合部。
[0045]
平台可以包括中心毂。细长元件可以连接到中心毂并且以规则的角间距布置。
[0046]
描述了一种浮动风力涡轮机。该浮动风力涡轮机可以包括：如本文所述的金属平台，连接到平台的塔架，以及连接到塔架的水平轴线风力涡轮机。
[0047]
金属平台可以包括具有中心轴线的中心毂，并且塔架可以沿着中心轴线延伸。
[0048]
浮动风力涡轮机还可以包括拉索，该拉索具有连接到细长元件的第一端和连接到塔架的第二端。
[0049]
浮动风力涡轮机还可以包括中心柱，该中心柱连接到平台，在塔架的相反方向上延伸，并且优选地与塔架同心布置。
[0050]
浮动风力涡轮机还可以包括拉索，该拉索具有连接到细长元件的第一端和连接到中心柱的第二端。
[0051]
描述了一种用于组装浮动金属平台的方法。该方法包括以下步骤：通过将至少第一浮力元件连接到第一细长构件和平行于第一细长构件的第二细长构件，来提供至少三个细长元件，每个细长元件具有第一端和相对的第二端；以及将每个细长元件的第一端或第二端中的一个连接到至少一个其他细长元件的第一端或第二端中的一个。
[0052]
第一细长构件可以包括第一端部，第二相对端部以及在其之间的中间部分。第二细长构件可以包括第一端部，第二相对端部，以及位于其之间的中间部分。该方法可以包括将至少第一浮力元件连接到第一细长构件和第二细长构件的中间部分的步骤。
[0053]
提供细长元件的步骤还可以包括将至少第二浮力元件连接到第二细长构件和平行于第一细长构件及第二细长构件的第三细长构件。
[0054]
该方法还可以包括使用连接到所述细长构件的加强装置加强两个平行的细长构件的步骤。
[0055]
该方法还可以包括以下步骤：提供可连接到至少三个细长元件的中心毂；以及经由中心毂将每个细长元件的第一端或第二端中的一个连接到至少一个其他细长元件的第一端或第二端中的一个。
[0056]
描述了一种浮动风力涡轮机金属平台，其中，该平台包括：中心毂；以及至少三个连接到中心毂的细长元件，所述细长元件以规则的角间距布置在同一平面中，并且每个细长元件包括：第一细长构件；平行于第一细长构件的第二细长构件；以及至少一个连接到第一细长构件和第二细长构件的浮力元件。
[0057]
实现了一种适于批量生产的浮动平台，特别是一种适于通过容易获得的生产设施进行批量生产的浮动平台。
[0058]
可以不使用混凝土来构造金属平台。
[0059]
浮动平台可以完全由金属构成。钢和铝是优选金属的实例。
[0060]
如果三个细长元件连接到中心毂，则相邻细长元件之间的角间距可以是120度。如果四个细长元件连接到中心毂，则相邻细长元件之间的角间距可以是90度。如果五个细长元件连接到中心毂，则相邻细长元件之间的角间距可以是72度。如果六个细长元件连接到中心毂，则相邻细长元件之间的角间距可以是60度。
[0061]
中心毂可以包括用于连接到细长元件的附接装置，例如螺栓接口。或者，中心毂和细长元件可以焊接在一起。
[0062]
中心毂可以包括主体，该主体可以是具有一个或多个开口端的中空主体。主体可
以是圆柱形的并且具有竖直定向的中心轴线。或者，代替圆形横截面，中空主体可以具有多边形横截面。主体可以是浮力元件。主体可以适于连接到风力涡轮机塔架。
[0063]
中心毂可以包括适于连接到细长元件的细长构件的凸缘。这种凸缘可以连接到中心毂的主体。
[0064]
平台的细长元件可以具有相同的尺寸；然而，平台的细长元件也可以具有不同的尺寸。
[0065]
系泊支撑件可以设置在细长元件上，通常在细长元件的端部处。
[0066]
细长构件可以是任何挤出构件，轧制构件，管道，或者具有或不具有加强件的板。可以使用的一些加强件是例如平直加强件，角度加强件，t形加强件(例如h形梁或i形梁)，箱形加强件，箱形加强件，球形平直加强件，铆接角度加强件，单侧加强件，双侧加强件和多腿加强件。细长构件也可以是层压结构。细长构件可以具有夹层结构，例如具有混凝土中间层的两层金属。
[0067]
细长构件通常将限定细长元件的长度和宽度。
[0068]
浮力元件通常可以是中空主体。或者，浮力元件可以是密度比海水低的大块主体。
[0069]
浮力元件可以包括压载装置。因此，实现了平台的改进的稳定性。因此，实现了平台的动态性质的可调节性。因此，例如在近海或在码头运输期间，可以实现低吃水深度。压载装置使得涡轮机能够在制造期间升起。
[0070]
细长元件的浮力元件可以具有不同的形状。浮力元件的宽度可以与细长构件的宽度不同。
[0071]
在一个方面中，每个细长元件还可以包括：平行于第一细长构件和第二细长构件的第三细长构件；以及至少一个连接到第二细长构件和第三细长构件的浮力元件。
[0072]
这种多层细长元件构造将通过在层之间叠置浮力元件来增强可伸缩性并减少对加强装置的需要。
[0073]
至少一个连接到第一细长构件和第二细长构件的浮力元件可以布置在距中心毂一定距离处，该距离与从中心毂到连接到第二细长构件和第三细长构件的浮力元件中的任一个的距离不同。
[0074]
连接到第一细长构件和第二细长构件的浮力元件以及连接到第二细长构件和第三细长构件的浮力元件可以成对地布置在距中心毂对应距离处。
[0075]
浮力元件在细长元件内的分布将影响细长元件的强度和稳定性。
[0076]
每个细长元件还可以包括用于加强平行细长元件的加强装置。
[0077]
这样，可以进一步改机细长元件的强度和稳定性。
[0078]
加强装置可以机械地紧固或焊接到结构上。用于机械紧固的装置的实例是锚固件和轴座，螺栓和螺母，螺钉，钉子，铆钉，胶，榫舌和凹槽。
[0079]
所述加强装置可以预张紧到任何所需值，或者可选地根本不预张紧。
[0080]
所述加强装置可以平衡浮力元件之间的间隙中的不连续的竖直剪切。所述加强装置可以布置成使得其成对地基本上形成x形。所述x形成对加强装置在预张紧时将在细长构件和浮力元件上施加力。所述力将通过第一细长构件，第二细长构件和浮力元件中的压缩来平衡。当适当地构造时，基本上垂直于焊缝的第一主应力张量可设计成在大部分动态范围内是压缩的，并且显著地改进疲劳性能。
[0081]
或者，加强装置可以单独布置。
[0082]
加强可以通过加强装置来实现，例如连接在细长构件之间的预张紧的缆线，绳，杆，棒，管或其他梁横截面。还可以通过包括在细长构件中的附加加强件来实现加强。
[0083]
浮力元件可以是圆柱形的。
[0084]
浮力元件可以包括：外衬；与外衬同心并且具有比外衬小的直径的内衬；以及外衬和内衬之间的环形部；其中，该环形部可以填充有混凝土。
[0085]
这种夹层结构非常适于批量生产。
[0086]
浮力元件可以具有与第一细长构件，第二细长构件和/或第三细长构件中的至少两个的平坦接合部。细长元件包括多个细长元件，此细长元件的浮力元件可以具有与任何所述细长构件的平坦接合部。
[0087]
描述了一种浮动风力涡轮机，其中，浮动风力涡轮机可以包括：根据本发明的任何方面的金属平台；连接到平台并且沿着平台的中心毂的中心轴线延伸的塔架；以及连接到塔架的水平轴线风力涡轮机。
[0088]
浮动风力涡轮机还可以包括拉索，该拉索具有连接到细长元件的第一端和连接到塔架的第二端。
[0089]
浮动风力涡轮机还可以包括中心柱，该中心柱连接到平台，在塔架的相反方向上延伸，并且优选地与塔架同心布置。
[0090]
浮动风力涡轮机还可以包括拉索，该拉索具有连接到细长元件的第一端和连接到中心柱的第二端。
[0091]
浮动风力涡轮机可以在海上使用。浮动风力涡轮机可以是柱稳定单元，半潜式的，翼梁设计或这些的任何组合。
[0092]
描述了一种用于组装浮动风力涡轮机金属平台的方法，其中，该方法包括以下步骤：通过将至少一个浮力元件连接到第一细长构件和平行于第一细长构件的第二细长构件来提供细长元件；提供可连接到至少三个细长元件的中心毂；以及将至少三个细长元件连接到中心毂。
[0093]
提供细长元件的步骤还可以包括将至少一个浮力元件连接到第二细长构件和平行于第一细长构件及第二细长构件的第三细长构件。
[0094]
该方法还可以包括使用连接到所述细长构件的加强装置来预张紧两个平行细长构件的步骤。
[0095]
浮动平台不需要在新的生产线上进行投资。所谓的单桩，塔架或任何其他连续生产的大直径圆柱形钢元件可直接用作浮力元件。即，本发明将现有的无关结构元件，单桩，转换为新的应用。
[0096]
与现有技术解决方案相比，浮动平台具有降低的结构复杂性，这增加了制造场地的可用性。
[0097]
浮动平台利用加强板和简单的加强装置来增加结构强度，而不是现有技术的半潜式结构中所见的复杂的浮筒结构。
[0098]
浮动平台使得制造期间的高度自动成为可能，这限制了人的危险暴露。可以预见，对于石油和天然气，hse对浮动海上风力的关注将随着时间而增加，并且“无人干预”将变得越来越有吸引力。
[0099]
现在将在非限制性实施方式中参考附图描述本发明，其中；
附图说明
[0100]
图1示出了风力涡轮机平台的等距投影；
[0101]
图2示出了包括风力涡轮机平台、塔架和水平轴线涡轮机的风力涡轮机的等距投影；
[0102]
图3示出了包括中心毂和三个细长元件的风力涡轮机平台的顶视图；
[0103]
图4示出了具有通过拉线(stay wire)连接到平台的塔架的风力涡轮机的等距投影；
[0104]
图5示出了风力涡轮机的等距投影，该风力涡轮机包括塔架、平台和在平台的中心毂下方延伸的中心柱、从中心柱到平台的细长元件以及从塔架到细长元件的拉线；
[0105]
图6示出了风力涡轮机平台的等距投影，该风力涡轮机平台在双层细长元件构造中具有通过加强装置的间隙加强系统；
[0106]
图7示出了风力涡轮机平台的等距投影，该风力涡轮机平台在双层细长元件构造中具有通过重叠浮力元件的间隙加强系统；
[0107]
图8示出了细长元件的等距投影，其中浮力元件布置在水平三角形网格中；
[0108]
图9示出了具有一组替代的加强装置的细长元件的等距投影；
[0109]
图10示出了包括中心毂和细长主体的风力涡轮机平台的分解图；
[0110]
图11a至图11c示出了细长构件的三个不同实施方式的等距投影；
[0111]
图12示出了夹层构造的等距投影，该夹层结构可以在浮力元件或中心毂的主体中使用；
[0112]
图13示出了具有一组替代的加强装置的细长元件的等距投影；
[0113]
图14示出了具有细长元件的风力涡轮机平台的等距投影，其中每个细长元件具有一个浮力元件；
[0114]
图15示出了风力涡轮机平台的等距投影，该风力涡轮机平台在双层细长元件构造中具有细长元件，其中在每层中具有一个浮力元件；
[0115]
图16示出了双层细长元件的等距投影，其中这些层具有不同的长度；
[0116]
图17示出了包括三角形浮动风力涡轮机平台和一个水平轴线涡轮机的浮动风力涡轮机的等距投影；
[0117]
图18示出了包括三角形浮动风力涡轮机平台和两个水平轴线涡轮机的浮动风力涡轮机的等距投影；
[0118]
图19示出了包括矩形浮动风力涡轮机平台和一个水平轴线涡轮机的浮动风力涡轮机的等距投影；以及
[0119]
图20示出了包括矩形浮动风力涡轮机平台和两个水平轴线涡轮机的浮动风力涡轮机的等距投影。
具体实施方式
[0120]
上述附图以及下面对具体结构和功能的书面描述不是为了限制申请人已经发明的范围或所附权利要求的范围。相反，提供附图和书面描述是为了教导本领域技术人员制
造和使用寻求专利保护的公开内容。本领域技术人员将理解，为了清楚和理解的目的，没有描述或示出本公开的商业实施方式的所有特征。本领域技术人员还将理解，结合本公开的各方面的实际商业实施方式的开发将需要许多特定于实现方式的决定来实现开发者对于商业实施方式的目标。这种特定于实现方式的决定可以包括，并且可能不限于，符合系统相关的、商业相关的、政府相关的以及其他约束，这些约束可以随特定实现方式、位置和时间而变化。虽然开发者的努力在绝对意义上可能是复杂且耗时的，然而，对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说，这种努力将是常规任务。必须理解，本文公开和教导的公开内容易于进行许多和各种修改和替代形式。单数术语的使用，例如但不限于“一”，不是旨在限制项目的数量。而且，在书面描述中使用例如但不限于“上”、“下”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、“侧”等的关系术语是为了在具体参考附图时清楚起见，并且不是旨在限制本公开或所附权利要求的范围。
[0121]
本公开提供了一种用于浮动柱稳定平台的改进设计。现在将参考附图详细描述根据本公开的实施方式。
[0122]
图10示出了浮动风力涡轮机平台100的分解透视图。浮动风力涡轮机平台100可以包括三个连接到中心毂(central hub)120的细长元件110。
[0123]
图1示出了浮动风力涡轮机平台100的示意性透视图。浮动风力涡轮机平台100可以包括三个连接到中心毂120的细长元件110。每个细长元件110可以包括三个布置在第一细长构件111和第二细长构件112之间的浮力元件114。加强装置115可以在浮力元件114之间连接到第一细长构件111和第二细长构件112。所述中心毂120可以包括第一凸缘121和第二凸缘122，其可以分别连接到第一细长构件111和第二细长构件112，将细长元件110与中心毂120结合。所述中心毂120还可以包括连接到第一凸缘121和第二凸缘122的主体124。
[0124]
图2示出了包括浮动风力涡轮机平台100、塔架200和水平轴线风力涡轮机300的浮动风力涡轮机1000。作为水平轴线风力涡轮机300的替代方式，浮动风力涡轮机1000可以包括竖直轴线涡轮机(未示出)。
[0125]
图3示出了浮动风力涡轮机平台100的顶视图，其中在细长元件110之间的水平面中具有角度α1、α2、α3。所述角度α1、α2、α3可以全部相等或者全部不同。或者，细长元件110可以布置成在其之间具有角度，其中α1＝α2》α3或α1＝α2《α3。本领域技术人员将理解，类似的角分布也可以适用于具有多于三个细长元件110的平台100。
[0126]
图4示出了浮动风力涡轮机1000可以包括连接在塔架200和浮动风力涡轮机平台100之间的拉索500。
[0127]
图5示出了中心柱400可以延伸到浮动风力涡轮机平台100下方。所述延伸的中心柱400可以通过拉索500连接到浮动风力涡轮机平台100。这些下拉索500将平衡来自上拉索52的力，并且通过力的三角形形成平衡。
[0128]
图6示出了浮动风力涡轮机平台100的示意性透视图。浮动风力涡轮机平台100可以包括连接到中心毂120的双层细长元件110构造的细长元件110。每个双层细长元件110构造可以包括两层，每层具有三个浮力元件114a、114b。布置在上层中的三个第一浮力元件114a可以布置在第一细长构件111和第二细长构件112之间。布置在下层中的三个第二浮力元件114b可以布置在第二细长构件112和第三细长构件113之间。所述三个上层第一浮力元件114a可以与三个下层第二浮力元件114b在水平面中基本上重合，如图6所示。
[0129]
加强装置115可以在第一浮力元件114a之间连接到第一细长构件111和第二细长构件112。加强装置115可以在第二浮力元件114b之间连接到第二细长构件112和第三细长构件113。所述中心毂120可以包括第一凸缘121、第二凸缘122和第三凸缘123，其可以分别连接到第一细长构件111、第二细长构件112和第三细长构件113，从而将细长元件110与中心毂110结合。所述中心毂120可以包括连接到第一凸缘121、第二凸缘122和第三凸缘123的主体124。
[0130]
图7示出了浮动风力涡轮机平台100的示意性透视图。浮动风力涡轮机平台100可以包括双层细长元件110构造的细长元件110，其可以连接到中心毂120。每个双层细长元件110构造可以包括两层，每层具有四个浮力元件114a、114b。布置在上层中的四个第一浮力元件114a可以布置在第一细长构件111和第二细长构件112之间。布置在下层中的四个第二浮力元件114b可以布置在第二细长构件112和第三细长构件113之间。内部第二浮力元件114b可以部分地布置在第二细长构件112和第三细长构件113之间，并且部分地布置在中心毂120的第二凸缘122和第三凸缘123之间。所述四个上层第一浮力元件114a可以与四个下层第二浮力元件114在水平面中基本上重叠，如图7所示。
[0131]
所述中心毂120可以包括第一凸缘121、第二凸缘122和第三凸缘123，其连接到细长元件110的第一细长构件111、第二细长构件112和第三细长构件113。中心毂120还可以包括连接到第一凸缘121和第二凸缘122的主体124。
[0132]
浮动风力涡轮机平台100可以包括中心毂120。所述中心毂120可以包括可以连接到细长元件110的细长构件111、112、113的凸缘121、122、123以及基本上连接到塔架200的主体124。所述主体可以容纳任何所需的设备、压载物和浮力装置以及电缆壳体、到海洋的电缆出口以及系泊支撑件。所述主体确保在风力涡轮机塔架和细长元件110之间的足够的载荷传递。
[0133]
细长元件110是自支撑结构，可以包括至少两个浮力元件114，其可以布置在至少两个细长构件111、112、113之间。浮力元件114可以焊接到细长构件111、112、113。本公开提供了一种创新设计，其中细长元件110在自动制造友好设计中平衡结构连续性与横向渗透性。这通过沿着其纵向轴线在浮力元件114和加强间隙之间交替来实现，同时在设计中力求简单的几何形状，例如圆柱体、矩形板和杆。由于简单的几何形状，自动制造友好设计有利于现有的连续生产设施。
[0134]
浮动风力涡轮机平台100可以包括至少三个细长元件110。
[0135]
细长元件110可以具有单层细长元件110构造。细长元件110也可以具有多层细长元件110构造，其中，多个细长元件110堆叠在彼此的顶部上，具有共同的中间细长构件111、112、113。附加的细长元件110的层将通过在层之间重叠浮力元件114来增强可伸缩性并且减少对加强装置的需要。
[0136]
由浮力元件114在细长元件110中的单独水平布置形成的水平图案可以是一维或二维的、规则或不规则的。规则图案包括五种2d网格类型；正方形、矩形、倾斜、菱形和六边形。图1示出了具有规则的一维图案的细长元件110。
[0137]
图8示出了六边形网格类型的规则的二维图案。在规则图案的可重复性由浮力元件114之间的任意或随机间隙代替的实施方式中可发现不规则图案。
[0138]
浮力元件114可以具有为细长元件110提供浮力和分段结构强度的双重目的。浮力
元件114具有适于在制造和组装线上自动化的简单几何形状。浮力元件114可以定制为适合制造者的能力，并且其可通过平衡金属和混凝土的使用而适应当前的原材料市场。
[0139]
浮力元件114的竖直截面可以是直的、锥形的或弯曲的。
[0140]
浮力元件114的水平截面形状可以选自包括圆形、卵形、椭圆形、曲线三角形、三角形、矩形、风筝形、菱形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形或十边形的组。
[0141]
浮力元件114可以部分或全部填充有压载物材料。所述压载物材料可包括水、矿物和混凝土。
[0142]
细长元件110的浮力元件114的竖直壁可以是钢筒。细长元件110的浮力元件114的竖直壁也可以是夹层构造，其中在外衬117和内衬118之间具有灌浆环形部119，该外衬和内衬优选地由钢制成。细长元件110的浮力元件114的竖直壁可以是包括横向/环形和轴向加强件的钢壁。
[0143]
第一细长构件111和第二细长构件112可以与浮力元件114结合以形成连续的结构元件，即细长元件110。浸没的细长构件111、112、113进一步在系统上引入流体动力载荷，该流体动力载荷可通过改变所述浸没的细长构件111、112、113的尺寸来调节，以帮助优化浮动风力涡轮机平台110的整体运动特性。所述细长构件111、112、113在径向方向上提供结构能力，该结构能力将平衡基本上在竖直-径向平面中的径向力和力矩。
[0144]
为了确保组装单元的可伸缩性并提供对变化的市场条件和供应商技术的稳健性，细长构件111、112、113可以具有各种实施方式。细长构件111、112、113可以是例如均质的、夹层构造的、非刚性的、刚性的、平直的或弯曲的。
[0145]
在两个板之间的竖直-径向平面中，对于单层、单排构造，细长元件110的剪切刚度在浮力元件114之间的间隙中是不连续的。所述不连续性可用加强装置115和/或板内加强系统来减轻。
[0146]
加强可以通过加强装置115来实现，例如连接在细长构件111、112、113之间的预张紧的缆索、绳、杆、棒、管或其他梁截面。还可以通过包括在细长构件111、112、113中的附加加强件来实现加强。
[0147]
本公开提供了一种创新方法，以利用由于加强装置而产生的内部应力。参考图1，浮动风力涡轮机平台100可以包括36个加强装置115。所述加强装置可以平衡浮力元件114之间的间隙中的不连续的竖直剪切。所述加强装置115可以布置成使得其成对地基本上形成x形。所述x形成对加强装置115在预张紧时将在细长构件111、112、113和浮力元件114上施加力。所述力将通过第一细长构件111、第二细长构件112和浮力元件114中的压缩来平衡。当适当地构造时，基本上垂直于焊缝的第一主应力张量可设计成在大部分动态范围内是压缩的，并且显著地改进疲劳性能。
[0148]
图9示出了单个细长元件110可以包括72个加强装置115，用于具有数量上径向减小分布的三径向构造。这种向外数量的减少可以优于恒定数量，因为构件厚度可在整个结构中保持均匀。
[0149]
图11a至图11c示出了细长构件111、112、113的三个不同实施方式的等距投影。
[0150]
图11a示出了细长构件111、112、113可以是具有纵向平直加强件的板。
[0151]
图11b示出了细长构件111、112、113可以是具有纵向封闭加强件的板。
[0152]
图11c示出了细长构件111、112、113可以是用混凝土芯和钢衬里分层的复合夹层
元件。
[0153]
图12示出了管状夹层构造可以包括外衬117和内衬118。环形部119可以在外衬117和内衬118之间形成。外衬117优选地与内衬118同心。环形部119可以用混凝土填充。这样，形成夹层元件，该夹层元件可以在浮力元件114或中心毂120的主体124中使用。
[0154]
加强装置115在飞溅区域中的腐蚀保护可以是腐蚀容限或涂层。用于缆索或绳股加强装置的腐蚀保护可优选地是管道涂层，更优选地是由硫化橡胶片形成的管道涂层。
[0155]
图13示出了具有一组替代的加强装置115的细长元件110的等距投影。加强装置115可以单独布置。单独地，应理解，两个加强装置115不是布置成使得其成对地基本上形成x形，而是其可以是布置在同一细长元件110上的多个加强装置115。加强装置115可以相对于细长构件111、112、113垂直或倾斜地布置。当提供多个加强装置115时，其可以平行布置或相对于彼此成角度布置。这组替代的加强装置115可以应用于所有细长元件110，而与浮力元件114的数量和层的数量无关。
[0156]
加强装置115可以连接到细长构件111、112、113的边缘。
[0157]
图14示出了包括三个细长元件110(第一细长元件110、第二细长元件110和第三细长元件110)的浮动风力涡轮机平台100的等距投影，每个细长元件包括一个浮力元件114。细长元件110还可以包括加强装置115。加强装置115可以从细长元件110延伸到中心毂120。或者，加强装置115可以仅布置在细长元件110上。
[0158]
图15示出了在双层细长元件构造中的浮动风力涡轮机平台100的等距投影，该双层细长元件构造包括三个细长元件110(第一细长元件110、第二细长元件110和第三细长元件110)，每个细长元件在每层中包括一个浮力元件114a、114b。细长元件110还可以包括加强装置115。加强装置115可以从细长元件110延伸到中心毂120。或者，加强装置115可以仅布置在细长元件110上。
[0159]
图16示出了双层细长元件110的等距投影，其中这些层具有不同的长度。细长元件110的不同层可以包括不同数量的浮力元件114a、114b。细长元件110的不同层可以包括不同数量的加强装置115。细长元件110的不同细长构件111、112、113可以具有不同的长度。
[0160]
加强装置115可以用锚固件和轴座116预张紧。锚固件和轴座116可位于细长构件111、112、113的内部或外部。参考图16，轴座116可以位于外部，其中加强装置115使细长构件111，112，113伸出。轴座116的外部位置导致轴座1116和细长构件111、112、113之间的压缩应力。本公开提供了一种针对适合于当前风电场开发者要求的设计的创新方法，其中几何元件的简单性使得能够减少将加速调度驱动环境中的设计迭代的结构参数集合。浮力元件114之间的间隙提供了用于调节水阻力与结构刚度的关系的重要参数。各个浮力元件114的直径可以理解为围绕所述浮力元件114的横截面形状的最小环切圆的直径。各个浮力元件114的直径和高度是可与间隙参数一起变化的参数，以优化结构能力和运动特性。
[0161]
浮动风力涡轮机平台100可以包括用于位置保持的系统。所述位置保持系统可以包括来自包括系泊系统和推进器的组的部件。系泊系统可以包括来自包括合成纤维绳、钢链、钢缆、质量元件、浮力元件、阻尼元件的组的部件。所述系泊系统可以通过任何类型的锚固件(包括吸力锚固件和鱼雷锚)锚固到海床。
[0162]
三角形和矩形浮动风力涡轮机平台100可以具有连接到三角形或矩形形状的一个或若干个拐角的系泊系统。如果塔架200布置在一个拐角中，则系泊系统可以优选地至少连
接到一个其他拐角。
[0163]
进入系统可以选自包括海梯、船挡、直升机升降机站和直升机装载垫的组。浮动风力涡轮机平台100可以包括腐蚀保护。所述腐蚀保护可以选自包括牺牲阳极，涂层和外加电流的组。
[0164]
浮动风力涡轮机平台100可以包括压载物。
[0165]
浮动风力涡轮机平台100可以包括主动压载物系统。所述主动压载物系统可具有自主或手动控制。所述主动压载物系统可移动压载物以改变浮动风力涡轮机平台100的纵倾和吃水深度。压载物可以是静态的，并且可以使用临时压载物泵来改变纵倾和吃水深度。
[0166]
浮动风力涡轮机1000可以包括在风力涡轮机塔架200和浮动风力涡轮机平台100之间的拉索500。
[0167]
浮动风力涡轮机1000可以包括中心柱400到浮动风力涡轮机平台100的细长元件110下方的吃水深度的延伸部。浮动风力涡轮机1000可以包括将细长元件110连接到中心柱400的拉索500。中心柱400可以用于更大的水深，以包括部分柱形浮标效果。
[0168]
浮动风力涡轮机平台100的材料可以选自包括金属、聚合物、复合物和包含混凝土的陶瓷的组。
[0169]
浮动风力涡轮机平台100可以包括结构监测系统。所述监测系统可以包括家庭-基站通信，连续地传输所有预定义的特征结构参数的状态，实现预测性维护，即时操作决策和用于改进的设计优化的详细学习模型。
[0170]
图17示出了浮动风力涡轮机1000的等距投影。浮动风力涡轮机1000可以包括三角形浮动风力涡轮机平台100和水平轴线涡轮机300。三角形浮动风力涡轮机平台100可以包括三个细长元件110(第一细长元件110、第二细长元件110和第三细长元件110)。细长元件110示出为是一层的，但是也可以是多层的。
[0171]
三角形浮动风力涡轮机平台100的细长构件111、112、113中的一个或全部可以是在制造期间连接或制成为一体件(例如，一个板)的单独构件。
[0172]
图17示出了水平轴线涡轮机300可以如何布置在塔架200上，该塔架布置在三角形浮动风力涡轮机平台100的顶部上。塔架200优选地布置在三角形浮动风力涡轮机平台100的一个拐角中。或者，塔架可以布置在三角形浮动风力涡轮机平台100的两个拐角之间。塔架200可以在浮力元件114的相对侧处布置在细长构件111上。
[0173]
图17示出了塔架200可以如何在浮动风力涡轮机平台100上基本垂直地延伸。这样，塔架200在使用中将主要竖直地延伸。
[0174]
图18示出了浮动风力涡轮机1000的等距投影。浮动风力涡轮机1000可以包括三角形浮动风力涡轮机平台100和多个水平轴线涡轮机300，例如两个水平轴线涡轮机300。水平轴线涡轮机300可以布置在三角形浮动风力涡轮机平台100的相应拐角中。
[0175]
图18和图20示出了塔架200可以如何相对于浮动风力涡轮机平台以不同于90度的角度延伸。在此实例中，两个水平轴线涡轮机300布置在浮动风力涡轮机平台100上，并且其塔架200彼此成角度地远离，使得水平轴线涡轮机300之间的水平距离大于浮动风力涡轮机平台100上的塔架200的连接点之间的水平距离。
[0176]
随着在浮动风力涡轮机平台100上的水平轴线涡轮机300的数量增加，所需的浮力将增加。这可通过增加每个浮力元件114的体积和/或增加浮力元件114的数量来解决。
[0177]
在示例性附图中，包括一个水平轴线涡轮机300的三角形浮动风力涡轮机平台100示出为具有六个浮力元件114。并且包括两个水平轴线涡轮机300的三角形浮动风力涡轮机平台100示出为具有九个浮力元件114。
[0178]
在示例性附图中，包括一个水平轴线涡轮机300的矩形浮动风力涡轮机平台100示出为具有八个浮力元件114。并且包括两个水平轴线涡轮机300的矩形浮动风力涡轮机平台100示出为具有十二个浮力元件114。
[0179]
如图17至图20所示，连接的细长元件110可以共用一个浮力元件114。
[0180]
图19示出了包括矩形浮动风力涡轮机平台100和水平轴线涡轮机300的浮动风力涡轮机1000的等距投影。
[0181]
矩形浮动风力涡轮机平台100包括四个细长元件110(第一细长元件110、第二细长元件110、第三细长元件110和第四细长元件110)。在图18中，细长元件110具有相等的长度并且正交地布置，即，布置成正方形。然而，细长元件110可以具有不同的长度，例如两个，并且两个细长元件110具有相等的长度。细长元件110可以不是正交布置的，例如具有两个钝角和两个锐角。
[0182]
图19示出了水平轴线涡轮机300可以如何布置在塔架200上，该塔架布置在矩形浮动风力涡轮机平台100的顶部上。塔架200优选地布置在矩形浮动风力涡轮机平台100的一个拐角中。或者，塔架可以布置在矩形浮动风力涡轮机平台100的两个拐角之间。塔架200可以在浮力元件114的相对侧处布置在细长构件111上。
[0183]
图19示出了塔架200可以如何在浮动风力涡轮机平台100上基本垂直地延伸。这样，塔架200在使用中将主要竖直地延伸。
[0184]
图20示出了浮动风力涡轮机1000的等距投影。浮动风力涡轮机1000可以包括矩形浮动风力涡轮机平台100和多个水平轴线涡轮机300，例如两个水平轴线涡轮机300。水平轴线涡轮机300可以布置在矩形浮动风力涡轮机平台100的相应拐角中。
[0185]
如图17至图20所示，每个细长元件110可以具有第一端和相对的第二端。细长元件110可以布置在同一平面中。每个细长元件110的第一端或第二端中的一个可以连接到至少一个其他细长元件110的第一端或第二端中的一个，即两个，并且两个细长元件110可以在其第一端或第二端中的一个处彼此连接。在图17至图20中，这些彼此直接连接。作为一种替代方式，这些可例如经由如图3所示的中心毂120彼此间接连接。
[0186]
图17示出了第一细长元件110可以如何在其第一端连接到第二细长元件110的第一端。第一细长元件110还可以在其第二端连接到第三细长元件110的第一端。此外，第二细长元件110可以在其第二端连接到第三细长元件110的第二端。
[0187]
在图17至图18中，示出了每个细长元件110如何在其端部直接连接到所有其他细长元件110。
[0188]
在图17至图20中，示出了每个细长元件110如何在其第一端和第二端中连接到另一细长元件110。
[0189]
在不脱离本公开的精神的情况下，可设计利用上述公开内容的一个或多个方面的其他和进一步的实施方式。这些实施方式通常是根据用于将段联接在一起的焊接来描述的，因为一般的现有技术是有助于焊接的，但是本公开不限于焊接，并且可包括任何合适的联接形式，例如夹紧、灌浆、紧固以及如本文进一步限定的其他联接方式。系统中的其他变
化是可能的。
[0190]
此外，系统的各种方法和实施方式可彼此组合地包括以产生所公开的方法和实施方式的变型。单数元件的讨论可包括复数元件，反之亦然。对至少一个项目的引用以及随后对该项目的引用可以包括一个或多个项目。而且，这些实施方式的各个方面可彼此结合使用，以实现本公开的理解目标。除非上下文另有要求，否则词语“包括”或其变型(例如“包括”或“包含”)应理解为暗示包括至少所述的元件或步骤或者元件或步骤的组或者其等同物，而不排除更大数值量或任何其他元件或步骤或者元件或步骤的组或者其等同物。该装置或系统可以在几个方向和方位上使用。术语“联接”、“耦接”，“联接器”和类似术语在这里被广泛地使用，并且可以包括用于固定、结合、粘结、紧固、附接、结合、插入其中，在其上或其中形成、连通或以其他方式(例如机械地、磁性地、电气地、化学地、可操作地、直接地或间接地)与中间元件，一个或多个构件一起关联的任何方法或装置，并且还可以包括但不限于以整体方式将一个功能构件与另一功能构件一体地形成。该联接可以在任何方向上发生，包括旋转地。
[0191]
步骤的次序可以各种顺序发生，除非另有特别限制。本文所述的各种步骤可与其他步骤组合、插入所述步骤和/或分成多个步骤。类似地，已经在功能上描述了元件，并且可将该元件实现为单独的部件，或者可将该元件组合成具有多个功能的部件。
[0192]
本发明的主题已经在优选的和其他实施方式的上下文中描述，并且尚未描述每个实施方式。本领域普通技术人员可对所述实施方式进行明显的修改和改变。所公开的和未公开的实施方式不是要限制或约束由申请人构思的本公开的范围或适用性，而是，根据专利法，申请人旨在完全保护落入所附权利要求的等同范围或界限内的所有这种修改和改进。
[0193]
参考列表
[0194]
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[0195]
α1、α2、α3-相邻细长元件之间的角度
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110、110a-110c-细长元件、第一细长元件至第三细长元件
[0197]
110'、110
”‑
细长元件的第一端和第二端
[0198]
111-第一细长构件
[0199]
111'、111”、111”'-第一细长构件的第一部分、第二部分和中间部分
[0200]
112-第二细长构件
[0201]
112'、112”、112”'-第二细长构件的第一部分、第二部分和中间部分
[0202]
113-第三细长构件
[0203]
113'、113”、113”'-第三细长构件的第一部分、第二部分和中间部分
[0204]
114，浮力元件
[0205]
114a、114b-第一浮力元件和第二浮力元件
[0206]
115-加强装置
[0207]
116-轴座
[0208]
117-外衬
[0209]
118-内衬
[0210]
119-环形部
[0211]
120-中心毂
[0212]
121-第一凸缘
[0213]
122-第二凸缘
[0214]
123-第三凸缘
[0215]
124-主体
[0216]
a-中心线
[0217]
200-塔架
[0218]
300-水平轴线涡轮机
[0219]
400-中心柱
[0220]
500-拉索
[0221]
1000-浮动风力涡轮机