海上风机整体安装船起重车架设计与强度分析

海上风机整体式安装船是一种新型风机运输安装工作船,侧挂式重型起重车是其实现高效安装的核心装备。根据海上风机整体安装的特点和要求,依据起重机设计规范,设计了风机整体安装侧挂起重小车;分析了最不利工况下起重车所承受的各类载荷及相应计算方法;利用Ansys软件计算了在此工况下车架结构的应力和变形。通过有限元分析验证侧挂式起重小车结构设计的合理性,为类似形式的侧挂式起重车结构设计提供借鉴。     

海上风机吊装作业船全船结构强度有限元分析

海上风机吊装作业船具备自航、自升、运输和起重等复合功能,是一种全新的海洋工程船.文章以其为对象,采用MSC.PATRAN软件建立全船结构有限元模型,通过对该船的运输、安装等不同作业状况的分析,确定典型计算工况,并进行典型工况下的载荷分析和计算工作,得到了全船详细应力分布、变形情况.计算分析结果可以为海上风机吊装作业船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,对该类型船的设计开发也具有指导意义.     

半潜驳改装海上风机吊装船结构强度评估

海上风机吊装船是具备运输、起重功能的用于海上风电设备安装的海洋工程船。本文将1艘半潜驳船改装成海上风机吊装船,利用有限元软件对该船在拖航、坐底及吊装等典型作业工况下的结构强度进行计算分析,得到船体结构的应力分布及变形情况。计算评估方法和结果可为半潜驳改装海上风机吊装船的结构强度评估、改装方案可行性论证提供依据,也对类似船舶的改装设计开发具有参考价值。     

海上风电安装船关键部位结构强度研究

海上风机吊装作业船是建设海上风电场的关键设备,具备自航、自升、运输、起重等功能,安装作业工况复杂。利用有限元软件对海上风机吊装船的船体平台和桩腿、桩靴、固桩架等关键结构的力学性能进行了较为全面的研究和分析。计算结果表明,船体和其他关键结构的强度与刚度均满足要求。研究工作有助于掌握和了解该船型的结构特点和各关键结构的应力水平,对结构设计和相应规范的制定有一定的参考价值。     

海上风机吊装船全船结构强度分析

以海上风机吊装作业船为对象,采用MSC.PATRAN软件建立全船结构有限元模型;通过该船的运输、安装等不同作业状况的分析,确定典型计算工况,并进行典型工况下的载荷分析和计算工作;对该船在典型工况下的应力进行计算和分析,得到了全船详细应力分布、变形情况。计算结果可以为海上风机吊装作业船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,对该类型船的设计开发也具有指导意义。     

大型海上风机吊装船的桩腿结构设计与强度分析

大型海上风机吊装船是用于安装海上风机的特种船舶,其桩腿结构设计与强度分析对于保证船舶的安全运行至关重要。由于风机吊装船的桩腿为型钢材料,发生材料失效的形式包括材料屈服和薄壁件屈曲。本文首先介绍钢材的屈服强度和屈曲强度校核准则,然后介绍大型海上风机吊装船的桩腿结构,结合海浪动力学模型进行风电桩腿的载荷建模。最后,结合有限元计算软件Ansys-workbench进行了风机吊装船的桩腿强度分析和仿真。     

超大型深水远岸风电安装船全船结构强度计算与校核

针对超大型自航自升式海上风电安装船结构设计不可靠而导致出现安全问题,需进行精确的结构变形和应力分析。利用有限单元法对深水海上超大型风电安装平台结构在不同工况下的变形和应力状态进行分析,解析和计算表达出安装平台结构及其与起重基座、桩腿等重要受力结构的协调关系与变化情况。计算结果表明,安装平台在各个工况下的应力值均未超过材料的许用应力的限度,平台主体的主要力学特性均满足相关要求。     

风机运输甲板驳结构强度评估

风机运输甲板驳是用于海上风机运输的海洋工程辅助船,近年来随着海上风力发电的兴起而迅速发展。本文采用全船有限元直接计算和 CCS规范计算2种方法对某风机运输甲板驳的结构强度进行评估,计算表明该船结构强度满足设计要求。本文的研究成果和结论对同类型风电安装船舶的结构设计具有参考意义。     

风机运输甲板驳结构强度评估

风机运输甲板驳是用于海上风机运输的海洋工程辅助船,近年来随着海上风力发电的兴起而迅速发展。本文采用全船有限元直接计算和CCS规范计算2种方法对某风机运输甲板驳的结构强度进行评估,计算表明该船结构强度满足设计要求。本文的研究成果和结论对同类型风电安装船舶的结构设计具有参考意义。     

1 600 t深潜坐底多功能风电工程船

正1 600 t深潜坐底多功能风电工程船是一艘坐底式起重工程船,集海上风电的基础施工、风机部件船上组装、风机海上分体及整体安装功能于一体,也可以完成诸如打捞等其他海上结构物的起吊、安装或支持作业。该船的设计特点是适应环境能力强、作业模式多、起重能力大、有效可变载荷大、作业效率高。根据海洋环境条件的不同以及风机厂商的安装要求,可选择在漂浮或者坐底状态下作业,漂浮作业最大水深达80 m,坐底作业最大水深达32 m,最大起重能力1 600 t,甲板面积约3 000 m~2,     

海上风电单桩稳桩平台的结构设计与安全性评估

根据海上风机基础的打桩作业要求,设计一种单桩稳桩平台,并利用ANSYS APDL软件对单桩稳桩平台在打桩作业工况、遭遇台风工况等极端典型工况的结构强度、整体稳定性和单桩稳定性进行校核。结果表明,设计的稳桩平台可满足海上复杂环境下单桩基础的定位、导向和沉桩等技术要求,为海上风电单桩稳桩平台的结构设计和安全性评估提供参考。     

冰区海上风电基础的抗冰性能分析

海上风电基础属于典型的柔性结构。由于冰与柔性抗冰结构相互作用的复杂性,长期以来尚未形成基于动冰力响应分析的结构设计。结构抗冰设计中大都是从极端荷载出发,只考虑最大静冰力或最大倾覆力矩。基于对渤海辽东湾柔性抗冰结构的多年监测,发现强烈的冰激振动引起柔性结构的风险性要远大于极端静冰荷载下结构的整体安全问题。为了明确冰区风电基础结构的抗冰性能及抗冰设计的合理性,文章结合基于多年现场冰与结构作用观测及冰荷载的研究成果,明确该类柔性结构与海冰作用形式及其动力特性;提出了柔性抗冰结构设计中应考虑的主要失效模式及评价方法。最后,以渤海某典型风电基础为例,对其抗冰性能进行评价。该文的研究可为寒区风电基础的抗冰设计及安全保障提供合理依据。     

超大型风机安装平台自升状态下的运动响应频域分析

针对自升自航式海上风机安装作业平台在风浪较大的海上风电场区域作业时风、浪、流载荷较大,影响安全的问题,基于SESAM软件,建立海上风机安装作业平台有限元模型,在频域内计算了波浪载荷和运动响应传递函数,并进行响应谱分析。结果表明,平台运动响应受波浪周期和浪向角的影响较大,当桩腿接近海底时,有可能对导致桩腿触底,在船舶设计以及船舶实际作业时应注意避免这种现象发生。     

海上风电安装船的发展趋势研究

随着海上风力发电产业的迅速发展,风电安装船需求越来越大,并且风电安装船是高附加值工程船,因此这一市场的吸引力将越来越受到造船界重视,竞争将越来越激烈,但海上风电场施工成本高、海上作业时间长及工期长等问题的存在延缓了海力发电产业的发展。因此,本文将着重对海上风电结构物施工、安装过程的单一海工设备发展进行浅析,为探索深水化、大型化、专业化、集成化的海上风电安装船来完成深海域基础施工及风机安装问题提供设计参考。     

Modified environmental contour method for predicting long-term extreme responses of bottom-fixed offshore wind turbines

Predicting extreme responses is very important in designing a bottom-fixed offshore wind turbines. The commonly used method that account for the variability of the response and the environmental conditions is the full long-term analysis (FLTA), which is accurate but time consuming. It is a direct integration of all the probability distribution of short-term extremes and the environmental conditions. Since the long-term extreme responses are usually governed by very few important environmental conditions, the long-term analysis can be greatly simplified if such conditions are identified. For offshore structures, one simplified method is the environmental contour method (ECM), which uses the short-term extreme probability distribution of important environmental conditions selected on the contour surface with the relevant return periods. However, because of the inherent difference of offshore wind turbines and ordinary offshore structures, especially their non-monotonic behavior of the responses under wind loads, ECM cannot be directly applied because the environmental condition it selects is not close to the actual most important one.The paper presents a modified environmental contour method (MECM) for bottom-fixed offshore wind turbine applications. It can identify the most important environmental condition that governs the long-term extreme. The method is tested on the NREL 5 MW wind turbine supported by a simplified jacket-type support structure. Compared to the results of FLTA, MECM yields accurate results and is shown to be an efficient and reliable method for the prediction of the extreme responses of bottom-fixed offshore wind turbines.     

航行工况下自升式风车安装船强度直接计算研究

自升自航式风车安装船为海洋工程专业特种船舶,在风机运输,安装中有很高的实际利用价值。采用直接计算法,对航行工况下自升自航式风电安装船的总强度进行评估。建立了船体和桩腿的有限元建模,基于三维势流理论对波浪垂直弯矩进行长期预报,得到风车安装船在典型装载工况下的设计波参数,将船舶在设计波中的重力、静水压力、水动压力、惯性力等施加到模型上进行直接强度分析,对航行工况下船体和桩腿的强度进行了校核。本文的计算方法及结果可为自升自航式风车安装船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,并且对同类工程船的设计开发具有指导意义。     

1000t海上风电安装平台设计及稳性研究

以1 000 t海上风电安装平台为研究对象,从平台总体布置、关键技术参数和主要性能等方面对平台的设计特点进行介绍,并对平台稳性性能进行研究。结果表明,该平台具有较好的稳性性能,尤其是破舱稳性具有较大的安全裕量,总体布置合理。在此基础上,从稳性性能方面对平台设计提出建议,研究结论对海上风电安装平台的设计及优化具有一定的指导意义。     

Study on a new method for installing a monopile and a fully integrated offshore wind turbine structure

This paper presents a preliminary technical feasibility study on a new methodology proposed for installing a monopile-based bottom supported offshore wind turbine structure. The concept is developed to address the problem of “waiting for a suitable weather window” which is commonly faced by the existing installation methods that uses a typical jack-up platform. In the methodology, a floating vessel along with a floatable subsea structure fitted with a hull on the top, hereafter named SSIP (subsea structure for installing a pile), is proposed first to install a monopile. Then the same structure is used to carry an FIUS (fully integrated upper structure) of an offshore wind turbine, which is characterized by a telescopic tower, and install it over the monopile by using an FOP (float-over-pulling) arrangement. Here, the installation methodologies are first briefly described along with the critical load cases associated with them. These load cases are then numerically studied for a significant wave height (H_S) of 2.5 m, and the results are summarized. For installing a fully integrated offshore wind turbine upper structure on a monopile foundation by the FOP method, two installation schemes are presented, and their dynamic characteristics are compared. It is shown that the proposed methodologies have potential to provide installation solutions which can be environmentally more robust compared to the existing method for installing an offshore wind turbine.     

海上风电技术特性对比分析

从海上风能开发利用的技术包括所涉及风电场建设(机组排列、安装及运输、运行监控等)、风电机组设计、并网(海上高压系统、海底电缆、岸上接入设施等)等方面,对比分析海上风电与陆上风电的技术差异,结果表明海上风电在基础安装、运营维护等方面较陆上风电要求更高、难度更大。为进一步发展海上风电提供了参考。