CN105568946B - 具有真空腔的水中建构筑物破冰结构 - Google Patents
具有真空腔的水中建构筑物破冰结构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种具有真空腔的水中建构筑物破冰结构。所述破冰结构包括用于套设在水中建构筑物浸水面处外壁上的圆筒，设置在圆筒上的球板，该球板外壁上设有多个弹性元件，可伸缩的所述弹性元件外端固定有环向布置的破冰元件；所述与球板之间形成向水中建构筑物侧产生负压力的真空腔。本发明避免了水中建构筑物发生冰载荷破坏的情况，提高了结构的整体抗冰能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，属于破冰设备领域。
背景技术
海冰是高纬度海域海洋结构物设计和安全运营的重要影响因素,海冰在与海洋结构物相互作用时总是要设计成海冰先遭到破坏,我国渤海和黄海北部每年出现不同程度的冰冻，冰荷载是渤海海洋工程结构设计的重要性荷载。
我国渤海风能资源丰富，海上风能发电市场具有广阔的发展前景，但渤海湾属于高纬度寒区，每年冬春季海面都有海冰情况，对结构的影响很大，为保障渤海海上风能资源开发的安全，基于消除海冰对结构的破坏，拟研究一套具有真空腔的水中建构筑物破冰结构。
目前已有的破冰结构大多是固定式，作用于破冰结构的冰力直接传递到桩上，易使桩受到冰的反复作用而破坏，亟待研究开发一套新型的破冰结构，提高桩的使用寿命。
发明内容
本发明旨在提供一种具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，该破冰结构可以有效地避免水中建构筑物承受冰载荷，延长水中建构筑物的寿命，尤其适用于在海冰海域利用海上风能的装置，从而推动海上风能产业的技术革新和商业化应用。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，其结构特点是，包括水中建构筑物，套设在水中建构筑物浸水面处外壁上的圆筒，设置在圆筒上的球板，该球板外壁上设有多个弹性元件，可伸缩的所述弹性元件外端固定有环向布置的破冰元件；所述圆筒与球板之间形成向水中建构筑物侧产生负压力的真空腔。
本发明在圆筒与球板之间形成真空，产生向水中建构筑物侧的负压力，同时通过在破冰元件与水中建构筑物之间增加弹性元件连接，可以使水中建构筑物受到的冰力通过弹性元件消耗掉，并通过优化破冰结构的型式，减少冰对水中建构筑物的作用，促进水中建构筑物的使用寿命。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
作为一种替换方式，所述球板与水中建构筑物外壁之间直接形成所述真空腔。换句话说，就是取消所述圆筒，直接将球板固定在水中建构筑物外壁上，并形成真空腔，也可以达到同样的效果。
优选地，所述球板上装有真空阀门。由此通过真空阀门和大功率抽气泵抽空圆筒与球板之间所封闭区域的气体，在圆筒与球板之间形成真空，产生向钢管桩侧的负压力。
为了提高破冰效果，优选所述破冰元件的最外端为锥环，锥环的尖端朝外。更优选地，所述圆筒外壁装有水平布置的横杆，该横杆穿过真空腔，且横杆的外端相对所述锥环伸出。
优选地，所述弹性元件为弹簧。更优选地，所述弹簧包括横向伸缩段和竖向伸缩段。由此，破冰元件可以做水平往复运动或上下往复运动，从而提高破冰效果。
为了适应海水建构筑物的情况，所述圆筒、球板外均设有环氧树脂型重防腐涂料层。优选地，所述弹性元件和破冰元件外均设有聚氨酯漆涂料层。
作为一种优选的实施例，所述水中建构筑物为钢管桩，该钢管桩为单桩大直径薄壁结构，该钢管桩的上部装有风机，该钢管桩的底端固定在海底。
本发明通过真空阀门抽空圆筒与球板之间的封闭区域，形成向水中建构筑物侧的负压力，使破冰结构与桩更紧密连接，减少破冰结构与水中建构筑物的相互作用力，有效避免了破冰结构与水中建构筑物的焊接破坏，使破冰结构与水中建构筑物形成有机的整体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明尤其解决了海冰区结构受海冰作用发生破坏的情况，提高了结构的整体抗冰能力，促进了海上风电行业的整体发展，有利于推动海冰区海上风能资源的开发应用。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构原理图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的侧视图；
图4为所述破冰结构的示意图。
在图中：
1-破冰结构；2-钢管桩；3-锥环；4-球板；5-横杆；6-弹簧；7-真空阀门；8-圆筒。
具体实施方式
一种具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，如图1所示，所述结构包括破冰结构1、钢管桩2，钢管桩2外侧套有破冰结构1，破冰结构1与钢管桩2通过焊接相连，钢管桩2结构上部为风机，下部深入海底，整个结构以钢管桩2基础为支撑固定在海上。
如图2-3所示，所述破冰结构1包括锥环3、球板4、横杆5、弹簧6、真空阀门7和圆筒8，圆筒8、球板4和横杆5均采用不锈钢合金材料，外涂环氧树脂型重防腐涂料。
所述锥环3、弹簧6、真空阀门7采用合金结构钢材料，外涂聚氨酯漆涂料。
如图4所示，所述破冰结构包括锥环3、球板4、横杆5、弹簧6、真空阀门7和圆筒8，横杆5穿过球板4焊接在圆筒8上，横杆5头部为锥形并伸出球板4，球板4和横杆5焊接在圆筒8上，锥环3与球板4通过弹簧6焊接相连，真空阀门7嵌在球板4中。
所述真空阀门7通过大功率抽气泵，抽空圆筒8与球板4之间所封闭区域的气体，在圆筒8与球板4之间形成真空，产生向钢管桩2侧的负压力。
所述破冰结构1与钢管桩2通过焊接相连，钢管桩2通过打桩船施打固定在海底。
本发明可以推动海冰区的海上风电的开发利用，加快海上风能发电设备的市场化和商业化，促进海上风能资源大规模商业开发利用，实现我国的减排承诺。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，其特征在于，有水中建构筑物，该破冰结构包括套设在水中建构筑物浸水面处外壁上的圆筒（8），设置在圆筒（8）上的球板（4），该球板（4）外壁上设有多个弹性元件，可伸缩的所述弹性元件外端固定有环向布置的破冰元件；所述圆筒（8）与球板（4）之间形成向水中建构筑物侧产生负压力的真空腔；所述破冰元件的最外端为锥环（3），锥环（3）的尖端朝外；所述圆筒（8）外壁装有水平布置的横杆（5），该横杆（5）穿过真空腔，且横杆（5）的外端相对所述锥环（3）伸出；所述弹性元件为弹簧（6）。
2.根据权利要求1所述的具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，其特征在于，所述球板（4）与水中建构筑物外壁之间直接形成所述真空腔。
3.根据权利要求1所述的具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，其特征在于，所述球板（4）上装有真空阀门（7）。
4.根据权利要求1所述的具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，其特征在于，所述弹簧（6）包括横向伸缩段和竖向伸缩段。
5.根据权利要求1或2所述的具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，其特征在于，所述圆筒（8）、球板（4）外均设有环氧树脂型重防腐涂料层。
6.根据权利要求1或2所述的具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，其特征在于，所述弹性元件和破冰元件外均设有聚氨酯漆涂料层。
7.根据权利要求1或2所述的具有真空腔的水中建构筑物破冰结构，其特征在于，所述水中建构筑物为钢管桩（2），该钢管桩（2）为单桩大直径薄壁结构，该钢管桩（2）的上部装有风机，该钢管桩（2）的底端固定在海底。
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