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大型半潜浮式风机平台设计及稳性研究❋

2021-10-30宋兆波张礼贤

中国海洋大学学报(自然科学版) 2021年11期

宋兆波, 施 伟,2❋❋, 张礼贤, 里 程, 李 昕,2, 王 滨

(1.大连理工大学建设工程学部, 辽宁 大连 116024; 2.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室, 辽宁 大连 116024;3.大连交通大学机械工程学院, 辽宁 大连 116028; 4.浙江省深远海风电技术研究重点实验室, 浙江 杭州 311122)

近年来,全球海上风电的研究和工程实践发展迅速,单机容量不断增大,在提高发电效益的同时因风机重量和叶片尺寸的增大也提高了对基础的要求[1];此外,水深不断增加,在水深大于50 m的海域,浮式基础相较固定式基础更具经济性优势,是深远海风能开发的必然选择,但中国漂浮式风电的研究起步相对较晚,目前常用的海上风机基础仍是单桩基础[2],而设计过渡水深(50 m水深左右)下的大型浮式风机平台顺应中国未来深远海风能开发的需要,具有现实意义。

根据获得静稳性的原理,可将现有的浮式风机平台分为半潜式、Spar式和张力腿式平台。与另外两种类型相比,半潜式平台适用水深范围更广,施工和安装更加方便[3]。近年来,学者们针对半潜浮式风机开展了大量的研究。Roddier等[4]提出利用侧柱支撑风机的WindFloat平台;多数半潜浮式平台由中柱支撑上部风机,欧盟LIFES50+项目提出了OO-star钢筋混凝土平台[5],邓露等[6]提出了一种钢筋混凝土半潜浮式风机平台,Zhang等[7]进行了OC4-DeepCwind、Braceless和V形半潜平台的对比研究,上述平台的立柱都是垂直的,Cao等[3]还提出了侧柱部分倾斜的浮式平台概念。

与传统海洋平台不同,风机平台运行时风轮叶片承受巨大的风载荷,而且风机平台的高耸塔架结构,使得风机平台承受更大的风倾力矩,而稳性是平台在外力作用下倾斜,外力消失后自行恢复到原平衡位置的能力[8],是评价漂浮式风机平台设计是否合理的重要因素。……

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