一种变截面立柱星型阻尼箱的制作方法 专利技术说明

船舶设备制造技术1.本发明涉及浮式阻尼箱技术领域，特别涉及一种变截面立柱星型阻尼箱。背景技术：2.海上风电场由近海浅水区域发展到深水区域是必然趋势，由于固定式基础在深水区域建造成本过高，各国对漂浮式基础都已经开始了研究。上个世纪90年代初期，欧洲一些研究机构就已经共同设计出了一种多机组海上风场概念，利用系泊来定位的海上风机可以固定在任意海域的指定地点。3.同传统海上风电相比，深海的风力更为强劲，漂浮式海上风电的适用范围更广。与固定式基础相比，漂浮式海上风机浮式基础可以移动，并且便于拆除，可安装在风能更加丰富的较深海域。同时，海上浮式基础远离海岸线的水域安装，便于消除视觉影响，并可大大降低噪声、电磁波等对环境不利的影响。此外，在经济性方面，在深远海域漂浮式海上风机浮式基础的造价远低于固定式海上风机基础的造价，并且还呈现出浮式基础造价成本进一步降低的趋势。4.海上漂浮式风力机系统主要由上部风机、支撑塔架、浮式基础和锚泊系统组成。浮式基础作为支撑塔架和风力机的正常工作的结构，它的设计对于海上风机的性能来讲有着重要的意义。系泊系统的作用是用来固定海上风机系统，限制其在海面一定范围内的摇荡和运动。5.目前为止，漂浮式海上风机的浮式基础一般以半潜式平台为主，半潜式平台一般由多个大型立柱浮筒组合而成，浮筒之间靠多个斜撑来连接，风机主体可以安装任意立柱上，立柱的内部可以分隔成布置压载的舱室，来调节平台整体的重心和稳性。半潜式浮式基础一般由辐射性多根锚链线固定于海底，限制其一定范围内的运动，安装时可以在陆地上进行，再拖航至指定海域与锚泊系统进行连接。6.总体来说，半潜式作为浮式风机的基础结构，具有很强的的抗风浪能力，并且适用于不同水深，但如何减小运动响应以保证风机的正常工作、合理设计降低浮式基础成本是设计半潜式浮式基础的关键问题。技术实现要素：7.本发明实施例提供一种变截面立柱星型阻尼箱，能解决相关技术中的问题。8.一方面，本发明实施例提供了一种变截面立柱星型阻尼箱，9.包括阻尼机构，所述阻尼机构包括星型阻尼箱，所述星型阻尼箱呈y型分支，y型分支的所述星型阻尼箱的每个分支端均连接设有圆形阻尼箱，所述星型阻尼箱及所述圆形阻尼箱用于降低整个结构的重心，并增大浮体底面积；10.变截面立柱，所述变截面立柱固定连接于所述圆形阻尼箱上端，用于提供回复力矩；11.圆形支撑柱，所述圆形支撑柱与所述变截面立柱固定连接，用于支撑所述变截面立柱。12.在一些实施例中，所述星型阻尼箱内部中空，用于连通所述圆形阻尼箱。13.在一些实施例中，所述星型阻尼箱的三个分支的长度相等且两两角度互呈120度。14.在一些实施例中，所述圆形阻尼箱设有三个且内部均为中空，用于装载压载水。15.在一些实施例中，所述圆形支撑柱设有三根，每两个所述变截面立柱之间固定连接有一根所述圆形支撑柱。16.在一些实施例中，每个所述变截面立柱均呈下细上粗的圆柱形，用于减少海流对浮体的作用面积，减小海流作用力，进一步减小浮式基础的运动响应与系泊锚链的系泊张力。17.在一些实施例中，三个所述圆形阻尼箱的其中一个固定连接有风机支撑杆。18.在一些实施例中，所述风机支撑杆远离所述圆形阻尼箱转动连接有风机。19.本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：20.1、变截面立柱在水线面以上采用粗立柱设计，能够保证浮式基础在受到风机产生的巨大倾覆力矩时能够产生足够的回复力矩；21.2、变截面立柱在水线面以下采用细立柱设计，能够减少海流对浮体的作用面积，减小海流作用力，进一步减小浮式基础的运动响应与系泊锚链的系泊张力；由于减小了水线以下立柱直径，使得相对于传统立柱的浮式基础整体用钢量较小，经济性好；22.3、三个立柱下的圆形阻尼箱能够通过加载压载水降低整个结构的重心位置，提高浮式基础的稳性，同时提供一定的垂向阻尼；连接三个圆形阻尼箱的星型阻尼箱能够进一步增加浮体的垂荡面积，增加垂荡固有周期，使得浮式基础能够避开波浪能量集中范围，减少风机运动响应；23.4、星型阻尼箱与三个立柱连接有助于加强结构之间的连接方式，相较于传统杆件连接形式，星型阻尼箱连接拥有更大的抗弯截面系数，能够抵御恶劣海况下的波浪弯矩；24.5、水线面以上的圆形横撑进一步增大结构的抗弯截面系数，保证结构的稳定性。附图说明25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。26.图1为本发明一种变截面立柱星型阻尼箱的整体结构示意图；27.图2为本发明一种变截面立柱星型阻尼箱的阻尼箱的整体结构示意图；28.图3为本发明一种变截面立柱星型阻尼箱的阻尼箱的俯视图；29.图4为本发明一种变截面立柱星型阻尼箱的正浮状态的结构示意图；30.图5为本发明一种变截面立柱星型阻尼箱的倾斜状态的结构示意图。31.图中：1.阻尼机构；12.圆形阻尼箱；2.变截面立柱；3.圆形支撑柱；4.风机支撑杆；5.风机。具体实施方式32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。33.参见图2所示，本发明实施例提供了一种变截面立柱星型阻尼箱，包括34.阻尼机构1，所述阻尼机构1包括星型阻尼箱11，所述星型阻尼箱11呈y型分支，y型分支的所述星型阻尼箱11的每个分支端均连接设有圆形阻尼箱12，所述星型阻尼箱11及所述圆形阻尼箱12用于降低整个结构的重心，并增大浮体底部的面积；35.变截面立柱2，所述变截面立柱2固定连接于所述圆形阻尼箱12 上端，用于提供回复力矩；36.圆形支撑柱3，所述圆形支撑柱3与所述变截面立柱2固定连接，用于支撑所述变截面立柱2。37.可选的，所述星型阻尼箱11内部中空，用于连通所述圆形阻尼箱12，三个圆形阻尼箱12和星型阻尼箱11配合，能够进一步增加垂荡面积，增加垂荡固有周期，使得本装置能够避开波浪能量集中范围，减少风机运动响应。38.可选的，所述星型阻尼箱11的三个分支的长度相等且两两角度互呈120度。39.可选的，所述圆形阻尼箱12设有三个且内部均为中空，用于装载压载水，通过加载压载水降低整个结构的重心位置，提高浮式基础的稳性，同时提供一定的垂向阻尼。40.可选的，所述圆形支撑柱3设有三根，每两个所述变截面立柱2 之间固定连接有一根所述圆形支撑柱3，通星型阻尼箱11与三个圆形阻尼箱12的连接，再通过变截面立柱2上的三个圆形支撑柱3连接有助于加强结构之间的连接方式。41.可选的，每个所述变截面立柱2均呈下细上粗的圆柱形，用于减少海流对浮体的作用面积，减小海流作用力，进一步减小浮式基础的运动响应与系泊锚链的系泊张力。42.如图1所示，可选的，三个所述圆形阻尼箱12的其中一个固定连接有风机支撑杆4。43.可选的，所述风机支撑杆4远离所述圆形阻尼箱12转动连接有风机5。44.本发明的实施方式如下：将本装置放置于水面上，45.如图3所示，在无风浪的情况下：1、本装置的圆形阻尼箱12通过装载的压载水，使整个结构的重心位置降低，进而提高本装置的浮式基础的稳性，同时提供一定的垂向阻尼；2、水面位于变截面立柱 2的细圆柱形立柱上。通过细圆柱形立柱，减少海流对浮体的作用面积，减小海流作用力，进一步减小浮式基础的运动响应与系泊锚链的系泊张力。46.如图4所示，在有风浪的情况下：1、变截面立柱2在水线面以上采用粗立柱设计，能够保证本装置的浮式基础在受到风机产生的巨大倾覆力矩时能够产生足够的回复力矩；2、三个圆形支撑柱3内装载的装载水通过星型阻尼箱11完成转换，进而增加浮体的垂荡面积，增加垂荡固有周期，使得浮式基础能够避开波浪能量集中范围，减少风机5的运动响应。47.本发明的有益效果在于：48.1、变截面立柱在水线面以上采用粗立柱设计，能够保证本装置的浮式基础在受到风机产生的巨大倾覆力矩时能够产生足够的回复力矩；49.2、变截面立柱在水线面以下采用细立柱设计，能够减少海流对浮体的作用面积，减小海流作用力，进一步减小浮式基础的运动响应与系泊锚链的系泊张力；由于减小了水线以下立柱直径，使得相对于传统立柱的浮式基础整体用钢量较小，经济性好；50.3、三个立柱下的圆形阻尼箱能够通过加载压载水降低整个结构的重心位置，提高浮式基础的稳性，同时提供一定的垂向阻尼；连接三个圆形阻尼箱的星型阻尼箱能够进一步增加浮体的垂荡面积，增加垂荡固有周期，使得浮式基础能够避开波浪能量集中范围，减少风机运动响应；51.4、星型阻尼箱与三个立柱连接有助于加强结构之间的连接方式，相较于传统杆件连接形式，星型阻尼箱连接拥有更大的抗弯截面系数，能够抵御恶劣海况下的波浪弯矩；52.5、水线面以上的圆形横撑进一步增大结构的抗弯截面系数，保证结构的稳定性。53.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。54.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。55.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。









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