本發(fā)明涉及深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電，尤其涉及一種tlp(tension?leg?platform，張力腿平臺)張力腱支撐裝置及張力腿平臺。

背景技術(shù)：

1、目前隨著近海風(fēng)電資源的大幅減少，海上風(fēng)電項(xiàng)目逐漸向深遠(yuǎn)海方向發(fā)展，海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式隨著水深加深而不斷變化，固定式單樁或者導(dǎo)管架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式可以用于近海至60米水深左右的海域，60米水深以上海域需要采用漂浮式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，張力腿式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)因其運(yùn)動響應(yīng)小、穩(wěn)性好、發(fā)電效率高、浮體鋼結(jié)構(gòu)簡單重量低等優(yōu)勢逐漸開始被采用在60米水深以上海域。張力腿風(fēng)機(jī)平臺一般由風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、浮體結(jié)構(gòu)、張力腱和系泊錨固系統(tǒng)組成。張力腿平臺通過自身排水體積遠(yuǎn)大于浮力，將多余部分作為系泊鏈(纜)的預(yù)張力并作用在張力腱，保證張力腱處于張緊狀態(tài)，始終保持風(fēng)機(jī)平臺與海底錨固基礎(chǔ)連接以保持張力腿風(fēng)機(jī)平臺的穩(wěn)定性。由此可見，張力腱作為風(fēng)機(jī)平臺系泊錨固定位中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)關(guān)系到整個風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，張力腱的設(shè)計尤為重要。

2、傳統(tǒng)的張力腱設(shè)計安裝在風(fēng)機(jī)平臺的浮體結(jié)構(gòu)(浮體基礎(chǔ))上，并對張力腱安裝位置的結(jié)構(gòu)處設(shè)計局部加強(qiáng)以保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全，并通過浮體結(jié)構(gòu)自身提供壓載和浮力。這樣的設(shè)計形式已廣泛應(yīng)用在油氣領(lǐng)域并引入深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電領(lǐng)域，但這種類型的設(shè)計也帶來一些問題，如：張力腱安裝在浮體結(jié)構(gòu)上，對浮體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和總體強(qiáng)度都會有較大的影響，需要根據(jù)張力腱的工況和載荷對安裝位置的浮體結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部設(shè)計和加強(qiáng)，特別是疲勞強(qiáng)度的計算評估，而如果張力腱設(shè)計一旦發(fā)生更改，會對相關(guān)設(shè)計周期、建造周期等有一系列的連鎖影響；張力腿平臺浮力與張力腱、系泊張力等均由張力腿平臺浮體結(jié)構(gòu)自身的構(gòu)型、壓載調(diào)整，浮體結(jié)構(gòu)的主尺度要根據(jù)不同水深及載荷來設(shè)計，一般會較大，導(dǎo)致浮體結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)重量偏大；張力腱系統(tǒng)的采購周期和安裝與浮體結(jié)構(gòu)的建造周期要合理計劃，做好銜接以保證浮體結(jié)構(gòu)建造計劃和后期下水拖航計劃；在極端意外載荷作用時若發(fā)生張力腱及周圍結(jié)構(gòu)損壞時，可能會影響浮體結(jié)構(gòu)安全，甚至?xí)l(fā)生浮體局部破壞而需要拖回浮體結(jié)構(gòu)整修，提高運(yùn)維施工成本等。

3、因此，亟需開發(fā)一種新型的tlp張力腱支撐裝置，以解決上述存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的問題是：針對張力腿風(fēng)機(jī)平臺的張力腱直接安裝在浮體結(jié)構(gòu)上的不足，提供一種tlp張力腱支撐裝置及張力腿平臺，其不僅能夠作為獨(dú)立的設(shè)計模塊，獨(dú)立設(shè)計，獨(dú)立建造，對風(fēng)機(jī)平臺的浮體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、強(qiáng)度、建造等基本沒有影響；還能輔助擴(kuò)大浮體結(jié)構(gòu)的排水，降低浮體結(jié)構(gòu)的主尺度和鋼結(jié)構(gòu)重量，便于浮體結(jié)構(gòu)的建造、下水拖航和安裝運(yùn)維，有效降低設(shè)計和施工運(yùn)維成本，為張力腿平臺提供一個切實(shí)可行高效的裝配連接系泊方案。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、一種tlp張力腱支撐裝置，其包括從上至下依次連接的裝配鎖緊機(jī)構(gòu)、分體結(jié)構(gòu)和系泊錨固機(jī)構(gòu)，其中：

4、所述裝配鎖緊機(jī)構(gòu)包括連接管機(jī)構(gòu)和連接管鎖緊裝配機(jī)構(gòu)，所述連接管機(jī)構(gòu)上安裝所述連接管鎖緊裝配機(jī)構(gòu)；

5、所述分體結(jié)構(gòu)包括頂甲板、外艙壁、第一隔艙壁、底甲板、中心管，所述頂甲板與所述底甲板上下相對設(shè)置，所述中心管的上端連接所述連接管機(jī)構(gòu)的下端，且所述中心管居中設(shè)置在所述頂甲板及所述底甲板的中部，所述外艙壁豎直布置在所述頂甲板與所述底甲板的外圍，多個所述第一隔艙壁沿所述中心管的徑向分布在所述外艙壁與所述中心管之間，所述第一隔艙壁、所述中心管和所述外艙壁圍設(shè)形成多個壓載艙；

6、所述系泊錨固機(jī)構(gòu)包括從上至下依次連接的頂部萬向節(jié)卸扣、頂部錨鏈段、系泊纜繩、底部錨鏈段、底部卸扣和海底錨樁，所述頂部萬向節(jié)卸扣鉸接安裝在所述中心管的下端，所述海底錨樁用于與海底面連接完成整個張力腿系泊系統(tǒng)的定位固定。

7、本發(fā)明使用時，只需在上部作為浮體基礎(chǔ)的浮體結(jié)構(gòu)上設(shè)置與裝配鎖緊機(jī)構(gòu)配合的連接機(jī)構(gòu)，就可實(shí)現(xiàn)與浮體基礎(chǔ)的連接固定，在本發(fā)明的設(shè)計建造階段，本發(fā)明可作為獨(dú)立的設(shè)計模塊，獨(dú)立設(shè)計，獨(dú)立建造，對風(fēng)機(jī)平臺的浮體結(jié)構(gòu)的設(shè)計、強(qiáng)度、建造等基本沒有影響，且本發(fā)明的分體結(jié)構(gòu)能輔助擴(kuò)大浮體結(jié)構(gòu)的排水，降低浮體結(jié)構(gòu)的主尺度和鋼結(jié)構(gòu)重量，便于浮體結(jié)構(gòu)的建造、下水拖航和安裝運(yùn)維，有效降低浮體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工運(yùn)維成本，為張力腿平臺提供一個切實(shí)可行高效的裝配連接系泊方案。

8、優(yōu)選地，所述連接管機(jī)構(gòu)為螺紋管，所述連接管鎖緊裝配機(jī)構(gòu)為與所述螺紋管匹配的螺母。

9、優(yōu)選地，所述外艙壁全部焊接到所有第一隔艙壁的趾端，且所述第一隔艙壁的趾端超過所述外艙壁的距離不小于10mm，所述頂甲板和底甲板分別凸出所述外艙壁的距離不小于10mm。

10、優(yōu)選地，所述中心管底部與所述底甲板之間平均分布多個柔性肘板，所述肘板的高度為0.8m-1.5m，且所述肘板的底面設(shè)置為圓弧狀，所述圓弧的半徑與所述肘板的高度一致，以消除局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中。

11、優(yōu)選地，相鄰的所述第一隔艙壁之間設(shè)置第二隔艙壁，所述第一隔艙壁、所述第二隔艙壁和所述中心管圍設(shè)形成多個壓載艙和作為操作間的空艙。

12、優(yōu)選地，所述第一隔艙壁上開設(shè)水密人孔。

13、優(yōu)選地，所述頂部錨鏈段和底部錨鏈段的長度為4m-6m，所述系泊纜繩采用高強(qiáng)輕質(zhì)復(fù)合材料制成。

14、優(yōu)選地，所述分體結(jié)構(gòu)的所有艙壁上布置加強(qiáng)筋和水平環(huán)形框架梁，以抵抗水壓和波浪載荷的作用。頂甲板上面主要以中心管為中心，平行于外艙壁方向均勻布置加強(qiáng)筋，并對外圍區(qū)域加強(qiáng)筋跨度過長部分，中間設(shè)計大梁以降低加強(qiáng)筋的跨距，進(jìn)而減小加強(qiáng)筋的尺度。

15、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種張力腿平臺，其包括浮體基礎(chǔ)，所述浮體基礎(chǔ)上設(shè)置連接機(jī)構(gòu)，所述張力腱支撐裝置的裝配鎖緊機(jī)構(gòu)的上端與所述連接機(jī)構(gòu)連接成一體。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

17、(1)本發(fā)明tlp張力腱支撐裝置的張力腱設(shè)計安裝到作為獨(dú)立模塊的分體結(jié)構(gòu)上，便于獨(dú)立設(shè)計張力腱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)，避免張力腱系統(tǒng)直接安裝到浮體基礎(chǔ)上，減少浮體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計難度，使張力腱支撐裝置與浮體基礎(chǔ)可分開獨(dú)立建造，風(fēng)機(jī)浮體基礎(chǔ)的設(shè)計、建造不受張力腱供貨周期和設(shè)計更改的影響；

18、(2)本發(fā)明tlp張力腱支撐裝置，作為獨(dú)立設(shè)計模塊，與浮體基礎(chǔ)固定裝配形成一體模型，可增大浮體排水量，降低浮體尺度，一方面增大浮體垂蕩阻尼，降低風(fēng)機(jī)平臺垂蕩運(yùn)動響應(yīng)，提高風(fēng)機(jī)發(fā)電效率，另一方面可根據(jù)風(fēng)機(jī)容量大小調(diào)整支撐裝置的分體結(jié)構(gòu)大小和浮體基礎(chǔ)的尺度，設(shè)計靈活，便于浮體基礎(chǔ)的建造、下水、拖航等的施工，降低建造施工安裝成本；

19、(3)本發(fā)明tlp張力腱支撐裝置，內(nèi)設(shè)壓載艙，便于張力腱安裝，同時，在極端意外載荷作用時若發(fā)生張力腱及周圍結(jié)構(gòu)損壞時，可單獨(dú)拆卸張力腱支撐裝置返廠維修建造，可地面作業(yè)更換張力腱及維修附屬結(jié)構(gòu)，避免水下作業(yè)更換浮體基礎(chǔ)上的張力腱甚至避免浮體基礎(chǔ)整體拖回，節(jié)省了風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行后的運(yùn)維施工成本；

20、(4)本發(fā)明tlp張力腱支撐裝置的張力腱與系泊錨固系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)簡單，更易調(diào)整控制風(fēng)機(jī)浮體的水平偏移量，可廣泛應(yīng)用到中國南海、東海等深海海域浮式風(fēng)電場，盡快實(shí)現(xiàn)我國深遠(yuǎn)海漂浮式大容量風(fēng)電項(xiàng)目的商業(yè)化。