用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)的安裝的基于重力的地基系統(tǒng)和用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)地基系統(tǒng)的安 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明可以包括在用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)的安裝的基于重力的地基系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域中。
[0002]本發(fā)明的客體是一種用于海上風(fēng)力渦輪機(jī)的安裝的基于重力的地基系統(tǒng)以及用于安裝前述基于重力的地基系統(tǒng)的方法，其中所述地基系統(tǒng)一旦錨定就允許風(fēng)力渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)部件的運輸、錨定和隨后再浮動，從而針對安裝相關(guān)聯(lián)的不確定性和地面(terrain)如何在短期和長期響應(yīng)的解決方案給出很大的通用性。
【背景技術(shù)】
[0003]海上風(fēng)力部門的主要問題之一是用作風(fēng)力渦輪機(jī)的底座(base)的支撐結(jié)構(gòu)。此部門已經(jīng)根據(jù)其中要安裝的風(fēng)力渦輪機(jī)的深度解決了固定和浮動風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)展。海上風(fēng)力系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性需要優(yōu)化和發(fā)展這些支撐結(jié)構(gòu)。
[0004]根據(jù)其中結(jié)構(gòu)支撐在海床上的方式，有兩種通用類型的固定結(jié)構(gòu)，即稱為基于重力的結(jié)構(gòu)的建立在海床上的那些和埋在地下的那些?；谥亓Φ牡鼗鞘褂玫鼗淖陨碇亓亢捅３譁u輪機(jī)穩(wěn)定和直立的可能的壓載(ballast)的重量在海床不適合鉆探時使用的解決方案。一般地，已經(jīng)為基于重力的地基而發(fā)展的解決方案可以在概念上和建設(shè)上以下列方式分類:
[0005].截頭圓錐體形狀的基于重力的地基，其中錐形段具有不同的細(xì)長度和傾斜。
[0006].由其上建有細(xì)長軸的寬底座組成的地基。該解決方案與橋墩中使用的類似。
[0007]這些解決方案可包括鋼襟翼在底座處，以限制地面來根據(jù)其特性促進(jìn)使用抽吸室打粧和/或發(fā)展局部地面改進(jìn)。
[0008]用于打粧和基于重力的解決方案的海上風(fēng)力渦輪機(jī)地基的選擇由兩個主要因素影響:海床的地面性質(zhì)和潛在地點的深度。
[0009]隨著40-50米的深度接近，海上風(fēng)力渦輪機(jī)安裝遇到限制此部門及其盈利能力發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)困難。地基的大小、施工和現(xiàn)場安裝的困難、傳輸?shù)降孛娴呢?fù)荷和部件的垂直性的潛在損失限制了可用的地點，其中在沿海大陸架中制定這些解決方案是可行的。
[0010]除了所解決的困難，安裝一些至今發(fā)展的解決方案需要使用專門的海運方式，專門為運輸和現(xiàn)場安裝設(shè)計。目前，具有這些特征的可用船舶的數(shù)量是非常有限的，并且貨運或其實施方式的成本非常高。
[0011]現(xiàn)有技術(shù)中已知的系統(tǒng)包括關(guān)于用于三腳架或金屬套箱的海上平臺地基結(jié)構(gòu)的國際申請W02011147592，所述三腳架或金屬套箱由一個或多個固定元件與其上支撐有地基支腿的襟翼組成。
[0012]前述結(jié)構(gòu)需要呈現(xiàn)大起重能力來完成放置的昂貴的海上器械；此外，此結(jié)構(gòu)不是自浮式的并且不可能在所述結(jié)構(gòu)上將風(fēng)力渦輪機(jī)從陸地運輸?shù)桨惭b位置。
[0013]此外，根據(jù)此解決方案，由三腳架或套箱形成的金屬結(jié)構(gòu)達(dá)到海床，這增加了金屬的使用和因此此類解決方案的成本，除了在水平移動的情況下具有有限的穩(wěn)定性。
[0014]還已知的是歐洲專利申請EP2539219，該專利申請涉及用于運輸和安裝基于重力的地基海上風(fēng)力渦輪機(jī)的裝置和方法。所述解決方案不是自浮式的、昂貴，并需要具有高起重能力用于其放置的海上器械，從而不允許在其結(jié)構(gòu)上將風(fēng)力渦輪機(jī)從陸地運輸，因此一旦錨定需要通過聚集物或混凝土塊將附加重量并入該結(jié)構(gòu)來增加其穩(wěn)定性；因此，與低承載能力的地面不兼容，并提供了有限的穩(wěn)定性來抗傾覆。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]由本發(fā)明提出的解決方案是基于使用合并閥系統(tǒng)的三個中空鋼筋混凝土底座，由此填充水并從內(nèi)部排空以用作壓載物。金屬結(jié)構(gòu)將這些三個混凝土底座與軸或連接元件連接，其中所述三個混凝土底座在該結(jié)構(gòu)的中心處開始并出現(xiàn)在水表面之上，連接風(fēng)力渦輪機(jī)塔架的元件將連接至所述三個混凝土底座，并且所述三個混凝土底座上將安裝泊船區(qū)、樓梯和維護(hù)平臺。
[0016]在將該結(jié)構(gòu)運輸?shù)狡浒惭b地點之后，混凝土底座用水填充，通過傳統(tǒng)系統(tǒng)用于壓載和錨定。壓載系統(tǒng)設(shè)計允許一旦錨定就再浮動該結(jié)構(gòu)，從而向關(guān)于與現(xiàn)場安裝相關(guān)聯(lián)的不確定性和在短期和長期的地面響應(yīng)的解決方案給出很大的通用性。
[0017]與單塊基于重力的地基相比，三個支腿提供更大的穩(wěn)定性。除了在遜色的地面中的增強(qiáng)行為以外，其提供更好的負(fù)荷分布并傳輸較少的應(yīng)力到地面。金屬結(jié)構(gòu)允許減少該結(jié)構(gòu)的一段，從而最小化與海浪的接觸表面和因此最小化由流動-結(jié)構(gòu)相互作用傳輸?shù)膽?yīng)力并減少地基的總重量，降低其重心和因此改善其適航性。
[0018]所提出的基于三個自浮式混凝土底座的地基是完全模塊化的，所以在一些生產(chǎn)中心制造地基用于隨后在港口裝配是可行的。
[0019]所提出的解決方案是自浮式的，所以可以牽引到最后位置。浮子的三角形構(gòu)造提供大的船用穩(wěn)定性。另外，由于需要更小的操作窗口，此結(jié)構(gòu)允許風(fēng)力渦輪機(jī)在港口裝配，從而加快裝配速度。
[0020]常規(guī)的拖船用于其運輸。由于不需要特定船舶，更容易具有允許若干系統(tǒng)的同時運輸和安裝的若干單元，從而降低安裝成本并減少安裝時間。
[0021 ] 三個混合連接節(jié)點將金屬結(jié)構(gòu)連接至三個混凝土底座，其中每個混合連接節(jié)點包括混凝土芯和集成在其中的預(yù)加應(yīng)力系統(tǒng)。
[0022]較佳地，此混合連接節(jié)點響應(yīng)于施工需要，因為它可以用作具有的布置能夠處理所要求的執(zhí)行和裝配公差的純粹預(yù)制系統(tǒng)；否則，用作將金屬結(jié)構(gòu)的工廠制造與該節(jié)點的部分或全部在港口處的混凝土澆筑結(jié)合的部分預(yù)制系統(tǒng)。
[0023]將三個混凝土底座聯(lián)接到連接元件的金屬結(jié)構(gòu)包括三個傾斜斜桿，其連接至每個混合連接節(jié)點的端部呈允許機(jī)械約束的適當(dāng)調(diào)整的截頭圓錐體形狀。
[0024]在這點上，具有混凝土芯和集成在其中的預(yù)加應(yīng)力系統(tǒng)的混合連接節(jié)點的解決方案使得下列變得可能:
[0025].確保會聚在混合連接節(jié)點上的桿的軸向動作會聚在給定點上，從而最小化由于組成金屬結(jié)構(gòu)-混合連接節(jié)點-浮式混凝土底座組件的偏心而引起的動作。
[0026].最小化包圍會聚點的混合連接節(jié)點的物理尺寸，其中混合連接節(jié)點接收會聚在其中的桿的端部。
[0027].通過將桿嵌在混合連接節(jié)點中來最小化彎曲應(yīng)力。
[0028].主要使用預(yù)加應(yīng)力系統(tǒng)來實現(xiàn)所要求的將混合連接節(jié)點中的力傳送到浮式混凝土底座的能力。
[0029]三個浮式混凝土底座中的每個包括下板、上板和周邊壁，其中一旦所述系統(tǒng)被淹沒下板就與地面接觸。這些元件用混凝土內(nèi)壁增強(qiáng)，所述混凝土內(nèi)壁反過來限定各組互連單元。
[0030]浮式混凝土底座通過在浮式平臺上的連續(xù)滑動執(zhí)行并且包括控制系統(tǒng)，以通過布置在所述浮式混凝土底座上的閥部件執(zhí)行壓載，來允許用水填充并噴射用于排空水的壓縮空氣的第一組單元的填充。
[0031]可選地，浮式混凝土底座具有第二組單元，所述第二組單元不涉及浮動，以便從上板接入下板和地面之間的接觸表面，并且因此改善地面承載能力或其中嵌入的水平。
[0032]浮式混凝土底座執(zhí)行下列功能:
[0033]——用作到金屬結(jié)構(gòu)的地基，其中風(fēng)力渦輪機(jī)的連接元件在運輸、錨定和維修階段期間附接到所述金屬結(jié)構(gòu)。
[0034]一一在運輸和錨定兩個階段期間增加船用穩(wěn)定性，與由單體積解決方案容許的那些相比，以允許在更充滿活力的氣候條件中導(dǎo)航并且整體地改善所述結(jié)構(gòu)的錨定或淹沒階段中的安全性。
[0035]一一為了在具有安裝浮子的可能性的運輸階段期間牽引的目的，向所述系統(tǒng)提供牽引點。
[0036]——增加穩(wěn)定性以防止翻轉(zhuǎn)和滑動，遠(yuǎn)離傾翻和旋轉(zhuǎn)中心放置團(tuán)塊以助于增加結(jié)構(gòu)部件的慣性，靠近底部移動重心。