本发明属于海上风电工程领域，具体涉及一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法。
背景技术：
随着海上风电的发展，漂浮式风机的技术逐渐趋于成熟，漂浮式风机开始出现在近岸以及远海区域，包括各种水深以及复杂地形的海域。半潜式基础是漂浮式风机基础的一种，其适用水深范围广，安装方便，稳定性好。漂浮式风机在海上工作时会受到风浪流荷载的影响，下部基础结构发生摆动，脱离平衡位置，降低了风机的发电效率。传统半潜式基础各立柱之间采用导管连接，排水体积大多由边立柱提供，对海域水深要求较高。另一方面，传统半潜式基础大多采用中心式结构，而风机本身作为不平衡体，中心式结构平台的稳定性不高，降低了风机的发电效率。此外，传统的半潜式基础多采用三立柱结构，因此基础的重心较高，基础稳定性较差。
技术实现要素：
为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法的技术方案。
所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于包括
步骤一：对风机、第一浮筒、第二浮筒、第三浮筒、中立柱、第一边立柱、第二边立柱和第三边立进行选取和设计，使之满足公式m g1×d1×2＝g2×d2 g中×d3和第一浮筒的长度小于第二浮筒和第三浮筒的长度的要求，
其中，m为风载荷产生的力矩，第二浮筒与第二边立柱的重力之和、第三浮筒与第三边立柱的重力之和均为g1，d1为第二浮筒与第三浮筒的长度，g2为第一浮筒与第一边立柱的重力之和，d2为第一浮筒的长度，g中为中立柱与风机重力之和，d3为中立柱与风机(10)整体的重心跟第一浮筒的垂直距离；
步骤二：将第一浮筒、第二浮筒和第三浮筒进行拼接，使之构成对称的y形结构；
步骤三：对漂浮式风机基础及风机进行安装，其中，将中立柱配合安装于第一浮筒、第二浮筒和第三浮筒的交叉连接处，将第一边立柱配合安装于第一浮筒的外端上，将第二边立柱配合安装于第二浮筒的外端上，将第三边立柱配合安装于第三浮筒的外端上。
所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于所述力矩m＝f×h，其中，f为风机的额定推力，h为风叶轮毂距离第一浮筒表面的垂直距离。
所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于所述步骤一中，将第一浮筒长度设计为第二浮筒长度的30-75％。
所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于所述步骤二中，给第一浮筒、第二浮筒和第三浮筒的外端底部分别安装压水板。
所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于所述步骤三中，在进行漂浮式风机基础及风机的安装时，分别通过对应的锚链对第一浮筒、第二浮筒和第三浮筒进行系泊。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明设计的漂浮式风机基础采用偏心式设计，能够提升风机的稳定性，进而提升发电量；
2)本发明设计的漂浮式风机基础底部浮筒长度不同，因此受波浪作用时，波浪间具有的一定的抵消作用，减小波浪载荷对基础的作用，减小风机的疲劳，提升风机使用寿命；
3)本发明设计的漂浮式风机基础所采用的偏心式结构工作更加稳定，结构应力小，能够减小基础的疲劳，减少基础的用钢量，降低制造成本；
4)本发明设计的漂浮式风机基础底部采用全浮筒结构，增大排水量，适用水深范围广；
5)本发明设计的漂浮式风机基础底部采用全浮筒连接，通过改变填充物的材料，可以降低风机的重心，提升风机的稳定性。
附图说明
图1为本发明的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法流程图；
图2为本发明的一种偏心型半潜式漂浮风机基础安装风机时的结构示意图，图中未示出锚链；
图3为本发明一种偏心型半潜式漂浮风机基础俯视结构示意图；
图4为本发明一种偏心型半潜式漂浮风机基础结构示意图，图中未示出锚链。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”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。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图所示，一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，
步骤一：对风机10、第一浮筒1、第二浮筒2、第三浮筒3、中立柱4、第一边立柱5、第二边立柱6和第三边立柱7进行选取和设计，使之满足公式m g1×d1×2＝g2×d2 g中×d3和第一浮筒1的长度小于第二浮筒2和第三浮筒3的长度的要求，
其中，m为风载荷产生的力矩，第二浮筒2与第二边立柱6的重力之和、第三浮筒3与第三边立柱7的重力之和均为g1，d1为第二浮筒2与第三浮筒3的长度，g2为第一浮筒1与第一边立柱5的重力之和，d2为第一浮筒1的长度，g中为中立柱4与风机10重力之和，d3为中立柱4与风机10整体的重心跟第一浮筒1的垂直距离；
步骤二：将第一浮筒1、第二浮筒2和第三浮筒3进行拼接，使之构成对称的y形结构；
步骤三：对漂浮式风机基础及风机10进行安装，其中，将中立柱4配合安装于第一浮筒1、第二浮筒2和第三浮筒3的交叉连接处，将第一边立柱5配合安装于第一浮筒1的外端上，将第二边立柱6配合安装于第二浮筒2的外端上，将第三边立柱7配合安装于第三浮筒3的外端上。
作为优化：所述力矩m＝f×h，其中，f为风机10的额定推力，h为风叶轮毂距离第一浮筒1表面的垂直距离，由于f和h均为风机自带的参数，因此m也可被视为风机自带参数。
作为优化：所述步骤一中，将第一浮筒1长度设计为第二浮筒2长度的30-75％。所述第二浮筒2与第三浮筒3的长度相同，所述第一边立柱5、第二边立柱6和第三边立柱7位于一等腰三角形的三个角上。
作为优化：所述步骤二中，给第一浮筒1、第二浮筒2和第三浮筒3的外端底部分别安装压水板8。
作为优化：所述步骤三中，在进行漂浮式风机基础及风机10的安装时，分别通过对应的锚链9对第一浮筒1、第二浮筒2和第三浮筒3进行系泊，其中，所述第一边立柱5配合连接两个锚链9，所述第二边立柱6和第三边立柱7分别配合连接一个锚链9。
相较于传统的三立柱半潜式基础，本发明设计的基础其中立柱4往迎风方向进行了偏移。通过计算风机10作业时风载荷对基础的风倾力矩，利用重心的偏移产生的力矩和风机10工作时产生力矩平衡的原理得出偏移距离。因此，在风机10工作情况下，偏心力矩能够在抵抗一定的风倾力矩，从而提高风机的稳定性，进而提升风机10的发电量。
本发明的偏心式结构体现在底部浮筒长度不同，第一浮筒1与第二浮筒2的比例在0.3～0.75；受到波浪冲击时，波浪具有一定的抵消作用，能够减小波浪载荷对基础的作用，提升漂浮式风机系统的使用寿命。
本发明设计的半潜式基础底部由浮筒连接，能够提供大量的排水体积，相较传统方案可以减小吃水，适用相对较浅的水深。而且，可以改变浮筒中压载的填充物材料，从而降低基础的重心，提升基础稳定性。
本发明设计的偏心式结构，边立柱与中立柱之前可以增加桁架连接，提高整体的结构刚度，更好的保证在遇到极端工况下的安全性和可靠性。
本发明设计的偏心式结构，采用四线四锚系泊方案，第一边立柱5布置两个锚链9，第二边立柱6和第三边立柱7各布置一个锚链9。该系泊方案能够提高整体结构的稳定性，也能降低锚固系统的成本。
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。
1.一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于包括
步骤一：对风机(10)、第一浮筒(1)、第二浮筒(2)、第三浮筒(3)、中立柱(4)、第一边立柱(5)、第二边立柱(6)和第三边立柱(7)进行选取和设计，使之满足公式m g1×d1×2＝g2×d2 g中×d3和第一浮筒(1)的长度小于第二浮筒(2)和第三浮筒(3)的长度的要求，
其中，m为风载荷产生的力矩，第二浮筒(2)与第二边立柱(6)的重力之和、第三浮筒(3)与第三边立柱(7)的重力之和均为g1，d1为第二浮筒(2)与第三浮筒(3)的长度，g2为第一浮筒(1)与第一边立柱(5)的重力之和，d2为第一浮筒(1)的长度，g中为中立柱(4)与风机(10)重力之和，d3为中立柱(4)与风机(10)整体的重心跟第一浮筒(1)的垂直距离；
步骤二：将第一浮筒(1)、第二浮筒(2)和第三浮筒(3)进行拼接，使之构成对称的y形结构；
步骤三：对漂浮式风机基础及风机(10)进行安装，其中，将中立柱(4)配合安装于第一浮筒(1)、第二浮筒(2)和第三浮筒(3)的交叉连接处，将第一边立柱(5)配合安装于第一浮筒(1)的外端上，将第二边立柱(6)配合安装于第二浮筒(2)的外端上，将第三边立柱(7)配合安装于第三浮筒(3)的外端上。
2.根据权利要求1所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于所述力矩m＝f×h，其中，f为风机(10)的额定推力，h为风叶轮毂距离第一浮筒(1)表面的垂直距离。
3.根据权利要求1所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于所述步骤一中，将第一浮筒(1)长度设计为第二浮筒(2)长度的30-75％。
4.根据权利要求1-3中任一所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于所述步骤二中，给第一浮筒(1)、第二浮筒(2)和第三浮筒(3)的外端底部分别安装压水板(8)。
5.根据权利要求1-3中任一所述的一种偏心型半潜式漂浮风机基础的实现方法，其特征在于所述步骤三中，在进行漂浮式风机基础及风机(10)的安装时，分别通过对应的锚链(9)对第一浮筒(1)、第二浮筒(2)和第三浮筒(3)进行系泊。
技术总结