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1.本发明属于海上风力发电技术领域，具体涉及一种海上浮式风机基础。


背景技术：

2.随着海上风电的快速发展，我国近海风电资源开发将逐渐饱和，同时，由于近海风电资源面临与近海养殖、渔业捕捞、运输航线等争夺有限资源的问题，而远海、深海风电资源储备量位居世界前列，加之能源需求的逐步增加，海上风电走向远海、深海是必然趋势，产业发展前景广阔。
3.目前在世界范围内已有各种不同型式的浮式风电机组进行了样机示范或者小批量应用。然而，未来要实现大规模商业化，根本问题还是在于成本的不断下降。目前设计的浮式风机基础基于技术成熟度的考虑，大多还是参考海洋油气平台的做法，在设计中均采用纯钢结构形式。然而采用纯钢结构形式，成本较高，对未来推广大规模商业化应用是一个极大的挑战。另外，采用纯钢结构形式，焊接工作量大，同时焊接会带来耗能多、碳排放高、污染严重等问题，对环境不友好，不利于可再生能源行业实现碳中和的目标。
4.采用含有钢筋混凝土结构的钢混结构形式，是解决以上成本问题和碳排放问题的有效解决方案之一。混凝土结构成本低，施工方便，技术成熟度高，同时施工过程无污染，对环境友好，除此之外，采用钢混结构形式还能改善浮式风机基础的腐蚀问题和疲劳问题、是一种具有较大应用前景的解决方案。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种半潜式钢混浮式风机基础，能够降低建造成本，减少碳排放，保证优异的运动性能同时还能改善浮式风机基础特有的腐蚀问题和疲劳问题。
6.本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：本发明提供一种半潜式钢混浮式风机基础，所述半潜式钢混浮式风机基础包括：三个立柱，按照等边形排列；下浮体，将所述三个立柱的底部连接起来；横撑，将所述三个立柱的顶端连接起来；垂荡板，位于下浮体的四周边缘。根据本发明的半潜式钢混浮式风机基础，各构件均为中空结构，立柱和下浮体内部设置有舱室，立柱采用圆柱形式，下浮体呈三角环形形状。除横撑采用纯钢结构形式外，其他结构如：立柱、下浮体、垂荡板等均采用钢筋混凝土结构形式。
7.进一步，所述立柱的横截面为圆形、圆角矩形、正方形或者菱形。
8.进一步，所述的下浮体横截面为矩形、正方形或者圆角矩形。
9.进一步，所述的横撑横截面为圆形、正方形、矩形或者圆角矩形。
10.进一步，所述的垂荡板为片状结构。
11.进一步，所述的立柱、下浮体、垂荡板均采用钢筋混凝土结构，所述的横撑采用纯钢结构。
12.进一步，所述的立柱、下浮体、横撑均为中空结构，其中立柱和下浮体中均设置有
压载水舱。
13.进一步，所述的压载水舱通过抽入海水和排出海水，以调节浮式基础的吃水。
14.进一步，风电机组位于所述立柱的任何一个之上。
15.根据本发明的浮式基础，采用钢筋混凝土结构，由于材料成本更低、制造工艺简单，能极大的降低浮式基础的建造成本，具有更好的经济性；此外，采用钢筋混凝土结构比纯钢结构的建造方式能够具有更低的碳排放，还能够极大的减少焊接工作量，更节能更环保。
16.根据本发明的浮式基础，相比纯钢浮式基础，在海洋环境条件下具有更好的耐腐蚀性，有利于减少维护和提高结构安全性。
17.根据本发明的浮式基础，由于海洋条件复杂，浮式基础不仅遭受浪、流的海洋环境载荷，来遭受来自风机机组的交变载荷，相比纯钢浮式基础，采用钢筋混凝土的结构形式，能提高疲劳性能，增加耐久性，有利于保障浮式基础的安全。
18.根据本发明的浮式基础，结构简单，型式紧凑，结构形状均为规则的矩形或者圆形，便于加工制造，降低造价。特别是批量化建造过程中，能提高生产效率，经济性明显。
19.根据本发明的浮式基础，相比同形式的纯钢结构浮式基础，由于整体采用了钢筋混凝土结构，自重更大，重心更低，有利于浮式基础的稳性和运动性能，同时还能较少压载水舱的设置，降低内部舾装的复杂度。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
21.图1是示出根据本发明的半潜式钢混浮式风机的整体示意图。
22.图2是示出根据本发明的半潜式钢混浮式风机的浮式基础示意图。
23.图3是示出根据本发明的浮式基础立柱横截面示意图。
24.图4是示出根据本发明的浮式基础下浮体横截面示意图。
25.附图编号：
[0026]1‑
钢混浮式基础；2
‑
塔筒；3
‑
风机机舱；4
‑
风轮；11
‑
立柱；12
‑
下浮体；13
‑
横撑；14
‑
垂荡板；111
‑
立柱环形钢筋；112
‑
立柱纵向钢筋；113
‑
立柱箍筋；114
‑
立柱混凝土；121
‑
下浮体横向钢筋；122
‑
下浮体纵向钢筋；123
‑
下浮体箍筋；124
‑
下浮体混凝土。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028]
图1是示出根据本发明的半潜式钢混浮式风机的整体示意图。参照图1，半潜式钢混浮式风机包括钢混浮式基础1、塔筒2，风机机舱3和风轮4。
[0029]
钢混浮式基础1可漂浮在海面上，塔筒2立于任何一个立柱之上，通过法兰与立柱连接，风机机舱安装在塔筒2上，叶轮4与风机机舱3相连接。在风力的作用下，叶轮4通过旋转将风能转化为机械能，然后通过风机机舱3内部的传动链机构将机械能转化为电能，达到
发电的目的。
[0030]
图2是示出根据本发明的半潜式钢混浮式风机的钢混浮式基础示意图。参照图2，该钢混浮式基础1包括：三个立柱11，呈圆柱形状，按照正三角形排列；下浮体12，具有三角环形形状，其横截面呈矩形，所述三个立柱11分别位于三角环形形状的下浮体12的对应角上，使得所述三个立柱11的底部通过下浮体12相互连接起来；横撑13，横截面呈圆形，为圆形空心钢管结构，横撑端部与立柱11通过土木工程中常用的混合结构节点进行连接；垂荡板14，为片状的钢筋混凝土结构，位于下浮体12的四周边缘，用于增加浮式基础的垂荡阻尼和附加质量，减小浮式基础的运动响应。
[0031]
虽然在示出的实施例中，立柱呈圆柱形，但是立柱也可以呈其他合适的形状，例如：圆角矩形、正方形或者菱形等。
[0032]
虽然在示出的实施例中，下浮体横截面呈矩形，但下浮体横截面也可以呈其他合适的形状，例如：正方形和圆角矩形等。
[0033]
虽然在示出的实施例中，横撑横截面呈圆形，但横撑横截面也可以呈其他合适的形状，如正方形、矩形和圆角矩形等。
[0034]
图3是根据本发明的浮式基础立柱横截面示意图。参照图3，立柱11由环形钢筋111、纵向钢筋112、箍筋113和混凝土114组成。该结构形式通过浇筑而成，钢筋主要用于承受拉应力，混凝土承受压应力。立柱11内部设置有若干舱室，可通过抽入和抽出海水进行压载调节。除此之外，立柱内部还设置锚链舱、设备舱等，用以存储锚链和轮机设备等。
[0035]
图4是示出根据本发明的浮式基础下浮体横截面示意图。参照图4，下浮体12由横向钢筋121、纵向钢筋122、箍筋123和混凝土124组成。该结构形式的建造方法与立柱一样，均通过浇筑而成。下浮体12内部具有多个舱室，可以通过海底阀箱抽入和抽出海水进行压载调节，以满足浮式基础在不同工况下的吃水需求，进一步降低重心，达到使稳性和运动性能最佳的目的。
[0036]
根据本发明的实施例，整个浮式基础1的立柱11、下浮体12和垂荡板14均由钢筋混凝土浇筑而成，横撑为圆钢管结构，横撑与立柱的连接可通过土木工程中常用的混合结构节点形式进行连接。
[0037]
可选地，在保证结构强度要求的前提下，横撑也同样可采用钢筋混凝土浇筑而成。
[0038]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。