一种新型单立柱TLP漂浮式风机的制作方法

本技术涉及海上发电装置，具体为一种新型单立柱tlp漂浮式风机。

背景技术：

1、单立柱tlp漂浮式风机是风力发电领域的一种新型设计，它结合了单立柱（spar）和张力腿平台（tlp，tension leg platform）的概念，这种风机平台的设计旨在提高在深海或中近海海域的风能利用效率和稳定性，单立柱设计使得风机平台具有较低的重心，从而增强了其在风浪中的稳定性，张力腿平台的概念则是通过在风机平台的底部连接多个张力腿，这些张力腿像锚一样固定在海底，从而为整个风机平台提供稳定的支撑，这种设计可以有效地抵抗风浪和洋流的冲击，确保风机在恶劣的海况下也能稳定运行。

2、对于张力腿式海上漂浮式风机而言，常采用垂向张力腿系泊，该类型的系泊线常采用合成材料，在同等规格下，合成材料制成的缆绳比重小，耐磨性好，有较大的回复力，但以合成纤维为组成成分的缆绳也有其弊端，如缆绳的轴向刚度随轴向张力作用时间发生变化，容易偏移，也容易打滑而产生蠕变，因此每隔几年需要重新张紧调整，由于张紧状态使得张力腿的固有频率较高，当在外界激励作用下，如流体引起的涡激振动和二阶和频波浪力等，都有可能引起张力腿发生高频弹振和颤振问题，继而发生疲劳损伤，同时，在风浪中系泊系统可能会存在不牢固的问题，导致整体易产生倾覆或旋转，并且，在不同的风浪情况下，风机的重心不同，对于风机整体工作有不同的有益效果。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题：针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种新型单立柱tlp漂浮式风机，具备重心可调，避免倾翻的优点，解决了风机受风浪影响产生摆动的问题。

2、（二）技术方案：为实现上述重心可调，避免倾翻的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型单立柱tlp漂浮式风机，包括风机底座、张力腿和浮力舱，所述风机底座上方设有风力发电机，风机底座侧面设有3个张力腿，风机底座通过张力腿与浮力舱连接，并且使得整体形成三角形结构，所述浮力舱下方设有系泊系统，所述系泊系统由锚链和钢缆组成，将风机整体固定在海床上，所述浮力舱下方设有线缆，并通过线缆在风机底座下方挂置有重物，所述线缆具有弹性能够产生形变，所述重物与风机底座之间设有调节装置，所述调节装置能够调节重物的垂直高度，使得风机整体重心产生垂直高度上的变化。

3、优选的，所述线缆在与浮力舱连接处设有收卷机构，使其线缆能够收卷和放长，所述收卷机构能够随着调节装置对重物垂直高度的调节，对线缆收卷和放长，使线缆保持紧绷状态。

4、优选的，所述重物由铁磁性材料制成，所述调节装置具体为含有电磁铁的电磁组件，所述电磁组件能够通电产生磁性对重物产生吸引。

5、优选的，所述浮力舱朝向外侧设有挡流板，所述挡流板由铁磁性材料制成，并自身具有弹性，在电磁组件磁场吸引或者海浪作用下，向内侧形变，使得浮力舱外侧形成流线型，流线型设计还有助于提高风机在波浪中的稳定性，由于海水在流经流线型浮力舱时能够保持较为平稳的流动状态，减少了因水流冲击而产生的动态载荷。

6、优选的，所述浮力舱表面以及连接杆表面设有纱网紧密贴合。

7、（三）有益效果：与现有技术相比，本实用新型提供了一种新型单立柱tlp漂浮式风机，具备以下有益效果：

8、1、该新型单立柱tlp漂浮式风机，通过浮力舱下方设有线缆，线缆在风机底座下方挂置有重物，所述线缆具有弹性能够产生形变，当受到海浪作用，进行左右摆动以及倾覆产生旋转时，重物由于惯性保持初始状态，使得一侧连接的线缆形变并且产生的拉力增大，另一侧线缆松弛，拉力减小，起到质量阻尼的作用，两者共同作用将产生一个回复力矩限制整体旋转，使得发电机整体恢复初始状态，线缆作为一种柔性连接，能够在一定程度上吸收波浪的能量，减少直接传递到风机结构的冲击力，重物在波浪作用下的运动也可以消耗部分波浪能量，进一步降低风机受到的动态载荷，通过电磁组件产生磁场吸引重物，并通过收卷线缆使风机整体的重心发生变化，在风浪较小的海域，高重心有助于减小风机与海水之间的接触面积，降低水动力对风机的影响，这有助于减少结构受到的摩擦力和阻力，提高风机的运行效率，低重心能够显著降低风机在波浪作用下的倾覆力矩，增强风机的稳定性，这有助于减小风机在极端天气条件下的摇摆和振动，确保其安全运行，低重心设计能够减小风机在波浪冲击下的水平位移和垂直起伏，降低结构受到的动态载荷。这有助于延长风机的使用寿命，减少故障发生的概率。

9、2、该新型单立柱tlp漂浮式风机，通过电磁组件吸引重物辅助线缆123收卷，线缆的受力状态得到优化，在减轻线缆张力、防止过度松弛与缠绕以及缓冲风浪冲击的共同作用下，线缆的使用寿命得以延长，这不仅降低了线缆更换的频率和成本，还提高了整个风机系统的可靠性和运行效率，在没有电磁组件吸引重物的情况下，线缆需要承受重物的全部重量，以及在风浪作用下的额外动态载荷，长时间的高张力状态可能导致线缆磨损加剧，甚至发生断裂，当电磁组件启动并吸引重物时，重物部分或全部上升，从而减轻了线缆所承受的重量，这显著减少了线缆的张力，降低了线缆因长时间高张力而磨损的风险。

技术特征：

1.一种新型单立柱tlp漂浮式风机，包括风机底座（1）、张力腿（11）和浮力舱（12），其特征在于：所述风机底座（1）上方设有风力发电机，风机底座（1）侧面设有3个张力腿（11），风机底座（1）通过张力腿（11）与浮力舱（12）连接，并且使得整体形成三角形结构，所述浮力舱（12）下方设有系泊系统，所述系泊系统由锚链和钢缆组成，将风机整体固定在海床上，所述浮力舱（12）下方设有线缆（123），并通过线缆（123）在风机底座（1）下方挂置有重物（122），所述线缆（123）具有弹性能够产生形变，所述重物（122）与风机底座（1）之间设有调节装置，所述调节装置能够调节重物（122）的垂直高度，使得风机整体重心产生垂直高度上的变化。

2.根据权利要求1所述的一种新型单立柱tlp漂浮式风机，其特征在于：所述线缆（123）在与浮力舱（12）连接处设有收卷机构，使其线缆能够收卷和放长，所述收卷机构能够随着调节装置对重物（122）垂直高度的调节，对线缆（123）收卷和放长，使线缆（123）保持紧绷状态。

3.根据权利要求2所述的一种新型单立柱tlp漂浮式风机，其特征在于：所述重物（122）由铁磁性材料制成，所述调节装置具体为含有电磁铁的电磁组件（13），所述电磁组件（13）能够通电产生磁性对重物（122）产生吸引。

4.根据权利要求3所述的一种新型单立柱tlp漂浮式风机，其特征在于：所述浮力舱（12）朝向外侧设有挡流板（121），所述挡流板（121）由铁磁性材料制成，并自身具有弹性，在电磁组件（13）磁场吸引或者海浪作用下，向内侧形变，使得浮力舱（12）外侧形成流线型。

5.根据权利要求1所述的一种新型单立柱tlp漂浮式风机，其特征在于：所述浮力舱（12）表面以及连接杆表面设有纱网紧密贴合。

技术总结
本技术涉及海上发电装置技术领域，且公开了一种新型单立柱TLP漂浮式风机，包括风机底座、张力腿和浮力舱，风机底座上方设有风力发电机，风机底座侧面设有3个张力腿，风机底座通过张力腿与浮力舱连接，并且使得整体形成三角形结构，浮力舱下方设有系泊系统，系泊系统由锚链和钢缆组成，将风机整体固定在海床上，浮力舱下方设有线缆，并通过线缆在风机底座下方挂置有重物，线缆具有弹性能够产生形变，当受到海浪作用，进行左右摆动以及倾覆产生旋转时，重物由于惯性保持初始状态，使得一侧连接的线缆形变并且产生的拉力增大，另一侧线缆松弛，拉力减小，起到质量阻尼的作用，两者共同作用将产生一个回复力矩限制整体旋转。

技术研发人员：黄柳生,陶立,刘建军,李大隆,陈杰,朱小玲
受保护的技术使用者：海南利策新能科技有限公司
技术研发日：20240318
技术公布日：2024/9/23