包括冲击吸收装置组合的浮动式装配件上的海上风力涡轮的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及海上风力满轮的领域，特定而言，设及在错固到海床上的浮动式支承 结构上安装的风力满轮。本发明设法解决的一个问题是风力满轮的稳定性使得叶片的平面 保持在最佳条件下供应动力的最佳位置。
【背景技术】
[0002] 计划用来安装海上多兆瓦风力满轮的各种浮动式支承结构在许多国家处于发展 之中。取决于所考虑的地点的深度，能有若干设计选项。尽管运些设计选项各种各样，根据 所用的流体静力扶正力矩的性质，出现了=种主要浮动式支承类别。可W提到下面运些：
[0003] -SPAR型浮体，其特征在于细长的几何形状并且包括显著的压载物W便在最大程 度上降低整个结构的重屯、从而提供稳定性，
[0004] -TLP(张力腿平台）型支承结构，其具有通过拉紧缆索而错固到海床上的具体特 征，提供结构稳定性，
[0005] -半浸没式浮体，其具有更大的水平面惯性力矩，提供充分的扶正力矩用于其稳定 性。
[0006] 在流体静力扶正方面，驳船型浮体将被归类到半浸没式平台，运归因于它们较大 的水平面面积，然而，在其显著更紧凑方面，它们不同于半浸没式平台。
[0007] 然而，在特别地具有较高长细比的海上风力满轮的领域中，常规浮动式支承结构 并非总是适合于转子的操作约束。海上风力满轮一方面对于其旋转轴线的倾斜度敏感并且 另一方面对于机舱的高加速度敏感，因此对于浮动式支承结构的设计的所有工作在于满足 至少运两个约束同时避免巨额成本。
【发明内容】
[0008] 本发明设及一种浮动式海上风力满轮，组合地包括：
[0009] -主要浮体，其包括基本上圆柱形状的一部分；
[0010] -混凝±圆形元件，其具有大于主要浮体直径化的直径Dd,构成浮体基部的静止 质量和阻尼装置；
[0011] -补充永久压载装置，其布置于主要浮体的基部；
[0012] -动态压载箱，其包括在主要浮体中并W环状分布于所述浮体的周围。
[0013] 根据本发明，直径Dc/吃水深度比范围在1. 3与1之间。
[0014] 裙部的外径Dd可W在浮体直径化的1. 5倍与2倍之间的范围并且优选地接近 L75。
[0015] 裙部可W具有朝向其外径减小的厚度。
[0016] 在主要浮体基部处的永久压载物可W由混凝±或水或二者的组合组成。
[0017] 缆车错固系统可W保持风力满轮就位。
[0018] 浮动式海上风力满轮可W具有水平轴线叶片。
[0019] 浮动式海上风力满轮可W具有竖直轴线叶片。
【附图说明】
[0020] 参考附图，通过在下文中作为非限制性示例给出的优选实施例的描述，本发明的 其它特点和优点将会显然，在附图中：
[0021] 图1示意性地示出了在风力满轮组件的浮动式支承结构上的风力满轮组件，
[0022] 图2示出了圆柱形浮动式支承结构的纵倾随着其半径和吃水深度的演变，
[0023] 图3示出了直径Dd对于升沉共振频率的影响，
[0024] 图4示意性地示出了 "裙部"的几何形状的截面图，
[00巧]图5曰、图化和图5c示出了永久压载物和动态压载箱的组成的立个示例，
[0026] 图6a和图化示出了压载箱；化及
[0027] 图7示出了对于5°的目标纵倾角，压载箱的几何形状。
【具体实施方式】
[0028] 在图1中，浮动式支承结构由主要浮体1组成，主要浮体1包括圆柱形（圆形）几 何形状的至少一部分，阻尼板2,也被称作"裙部"添加到主要浮体1的下部。各种压载装 置的组合（永久和动态）包含在运个圆柱形部分中。主要浮体的上部可W具有适合于流体 动力学流动的其它外部形状，诸如圆锥形、具有不同直径的圆柱形。流体静力平衡控制所需 的永久压载物4布置于浮体底部并且其能由混凝±、海水或任何其它较重固体或液体材料 构成。运样的各种材料的质量也分布为满足静态和动态稳定性标准，并且最小化制造成本。 若干隔室3布置于永久压载物4上方并且布置于圆柱内的主要浮体1周围上，根据风力满 轮6的操作条件，运些隔室3的体积可W被压载或者未被压载。与风力满轮的操作有关的 空气动力学推力修改平台的纵倾角。压载物3允许校正并且调整运个纵倾角和因此风力满 轮的轴线。平台设有管和累，允许一定量的液体转移到各个体积，液体的总体积大体上保持 恒定。
[0029] 主要浮体的尺寸使得直径dc/吃水深度比保持在1. 3-1的范围，即，与SPAR浮子 的细长形状相去甚远。
[0030] 风力满轮，无论是水平轴线式（水平轴线风力满轮HAWT)还是竖直轴线式（竖直 轴线风力满轮VAWT)生成由风引起的水平推力，伴有在风力满轮的机舱和塔架上的拖曳 力。运些力倾向于造成浮动结构倾斜，运将被称作纵倾角变化。支承结构的纵倾角变化可 W通过修改液体在压载物中的分布而减小。因此，风力满轮W最佳方式操作并且避免了各 种机械部件的疲劳的任何风险。
[0031] 大致地，支承风力满轮的平台的尺寸设定需要满足两个主要约束，即：
[0032]-充分浸没的体积W承载风力满轮、其错固系统的重量W及其自身重量；
[0033]-充分的扶正力矩，便于控制所考虑的风力满轮的最大空气动力学推力。
[0034] 考虑低旋转位移，运两个约束可W利用W下关系在数学上表达：
[0036] 其中
[0037] P冰密度 〇(g/m3)，
[0038] g:重力（m/s2);
[0039] MtDt:结构的总质量化g);
[0040] V:浸没体积（m3);
[0041] Ft:在轮穀处的空气动力学推力（脚；
[004引 Hhub:轮穀的高度（m);
[0043] Zo;:总体结构的重屯、的竖直位置（m);
[0044] Zb:浮屯、（m);
[004引 D。:浮体的直径（m);
[004引 Dd:裙部的直径（m);
[0047] Cssjig。。,:与系泊相关联的纵摇安定性（N.m/rad);
[004引 0 :纵倾角（rad)。
[0049] 图2示出了当圆柱形浮动式支承结构经受与5-MW水平轴线风力满轮的最大推力 相关联的力矩时圆柱形浮动式支承结构的纵倾角随着其半径和其吃水深度的演变。白色区 对应于其中浮动式支承结构并不稳定的配置。运种类型的结果因此允许考虑根据所希望的 纵倾角而不同的可能配置。
[0050] 添加裙部的目的是为了将浮动式支承结构的升沉或竖直振荡移动的共振周期转 变到主涌浪周期之外（运些涌浪周期通常包含在3s至20s的范围内），波浪能量主要集中 在主涌浪周期中，从而减小该结构的竖直位移的振幅并且因此提供风力满轮转子的最佳操 作条件。在圆柱形浮体和两个圆形裙部的情况下，运个升沉共振周期可W通过W下关系来 计算：
[0052] 其使升沉的共振周期Tz与该结构的总质量Mtut(系泊、风力满轮、浮体）、无限频率 相关联的添加水质量％dd( )和升沉方面的流体静力安定性Khz相关，其中：
[0054] 其中Dd是"裙部"的直径。
[00巧]因此，参数研究在于评估阻尼板（"裙部"）的直径对于升沉共振周期的影响（图 3)O