CN106192893A - 用于抑制或减弱海底冲刷的方法以及电缆或管线防冲刷垫 - Google Patents

用于抑制或减弱海底冲刷的方法以及电缆或管线防冲刷垫 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于抑制或减弱海底冲刷的方法以及电缆或管线防冲刷垫。一种用于抑制或减弱安装在海底的电缆或管线周围的海底冲刷的方法，包括在所述电缆或所述管线的上方和/或下方提供防冲刷垫，所述防冲刷垫包括互连排列的沉降元件，所述沉降元件构造成容纳和/或保持收集到的海底沉积物质。

Description

用于抑制或减弱海底冲刷的方法以及电缆或管线防冲刷垫
本申请是申请日为2010年2月23日、申请号为201080009079.4、发明名称为“防冲刷系统”的原案申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及海洋建筑物周围的潮刷领域，所述海洋建筑物包括安装在海底的地基和装置、海底电缆和管线以及尤其是单桩(或者三桩)安装的结构比如近海风轮机。具体地讲，本发明涉及一种控制和/或防止单桩(或三桩)安装的海洋建筑物或海底电缆或管线周围的潮刷的方法，并涉及一种用在这样的方法中的防冲刷装置以及一种组装防冲刷装置的方法。
背景技术
可再生能源对国家乃至全球能源政策越来越重要，利用可再生能源的方法引起投资额逐渐增长。海洋可再生能源装置是能源构成的重要部分，尤其是对于具有大量海洋资源的国家而言。这样的海上可再生装置包括潮汐能装置、波浪能装置以及近海风轮机。
风轮机(或风力发电机或其他风能捕获装置)通常是安装在塔架上的多叶片装置(通常为三叶片)，该塔架利用单桩(或者，对于较大尺寸的涡轮机，越来越多地利用三桩地基)固定在适当位置上。风轮机塔架承受因大量叶片运动和受到变化风况而引起的各种应力。这些应力可以导致塔架移动，塔架移动接着会导致塔架振动。这些振动能够导致风轮机的结构损坏或者增加加强维护需求。单桩式安装装置根据系统的固有频率的振型(尤其是第一振型和第二振型)振动，振型随单桩的高度以及装置的重量分布(以及其他因素)而变。已知的是通过将一定质量以一定高度悬挂在塔架内或与该塔架关联(此减振机构可以通过悬挂质量的摆动来捕获振动能量)而使系统中的振动最小化以及抑制风轮机塔架振动。然而，单桩式安装的近海风轮机易于受海底冲刷(例如，通过潮汐变化或由暴风雨天气造成)影响，海底冲刷将单桩风轮机的底座周围的一块海床移去。事实上，这能够导致风轮机的高度随海底冲刷的角度和严重度变化，结果是振动阻尼系统的最佳位置和最佳结构会变化(导致加强维护以检查和改变阻尼结构和/或增大了装置的结构破坏的风险)。
因此，最重要的是确保围绕单桩底座和相关结构完整性的冲刷、振动变化、维护和可能的结构损坏最小化。
设计成捕获惯常的和可预见的潮汐能的潮汐能装置可以选择性地通过锚或一个或多个海底桩而安装在海底。由于潮汐能装置通常位于高潮流的区域中(以使能量捕获最大)，它们的锚设备特别易受潮刷影响，潮刷会导致锚或海底底架松开并引起移动和损坏或使装置产生隐患。冲刷期间还可以导致潮汐能装置的操作效率低。
同样地，重要的是确保防止用于潮汐或风能捕获装置的海底锚周围的冲刷对系统产生不稳固和防止产生损害。
存在用于海底冲刷防护的方法和材料，且已做出努力以解决与安装在海底的结构有关的受海底冲刷问题。
已发现，在没有冲刷防护的风轮机单桩周围，对单桩的冲刷深度比该单桩的直径大不止两倍，冲刷的存在需要单桩在长度上附加8-10米以用来确保足够的结构稳定性，且冲刷的存在使以上提到的振动变化、维护成本以及损害面临风险。冲刷还可以导致从风轮机引出的电缆遭受湍流且发生损坏。
关于安装在海底的近海风轮机的冲刷防护是意识到的问题且在冲刷防护系统中构造这样的风轮机的成本巨大，这样的冲刷保护系统被认为是不恰当的。
典型的近海风轮机冲刷防护可以以两种方式着手：安装风轮机并接着修补底座周围形成的冲刷(动态冲刷防护)；或者在安装之前形成或在安装之后马上形成冲刷防护(静态冲刷防护)。冲刷防护通常采用装甲防护(例如一层岩石或者大型混凝土单元)，通常，岩石的直径大约为50-100cm，在较小的石头或岩石下的过滤层具有约10cm的直径。防护可以是1米或2米的深度且可以自单桩延长几米半径。
然而，已发现这些传统方法在冲刷防护区域的极限边界和周围海底中产生局部冲刷，这会导致破坏冲刷界限。还发现，由于冲刷防护层下的海底受侵蚀，使单桩底座周围的冲刷防护的地基减低(例如，参见Hansen等的“Scour Protection around Offshore WindTurbine Foundations,full-scale Measurements”,EWEC 2007)。已说明了对风轮机的单桩或三脚块体/三桩地基周围的侵蚀对风轮机振动的固有频率有明显影响，尤其是对振动的第二振型有明显影响(例如，参见M.B.Saaijer的“Tripod support structure–pre-design and natural frequency assessment for the 6MW DOWEC”,doc.NO.63,TUD,Delft,2002年5月)。
已做出了很多努力来改进冲刷防护。已提出植物状混凝土沉排(frondedconcrete mattress)且已被发现用在深水石油设备中。然而，此解决方法遭受多个缺点，包括安装成本高，对混凝土沉排的边界形成局部冲刷、混凝土沉排的元件因下面的海底侵蚀而凹陷以及这样的装置在高能量浅水区中性能不足。植物纤维或纺织垫用在石油平台支架周围。这些装置具有浮起的并且自所述纺织垫向上延伸的叶状物。尽管它们在相对低的海流环境中具有一定作用，但它们遭受某些缺点。具体地说，在强流环境中，迫使叶状物与纺织垫成非常小的角度并且丢失其大量的沉淀物收集能力。此外，在强流流动中，纺织垫的边沿周围和纺织垫下面的海底物质可能被破坏，最终导致垫锚动荡以及叶状纺织垫不固定并随水流移开。
已尝试了避开冲刷的影响。WO-A-2008/151660描述了一种包括自风轮机引到近海(通常)的电缆的方法，该方法防止：在对单桩底座冲刷时，电缆因裸露而受到破坏。通过利用铰链连接到自单桩底座向外伸到海底的刚性管，所提供的管状结构可以自水上提供且不会通过对单桩的冲刷而变形(典型地如J管结构的情况)。尽管这提供了对海底冲刷导致的问题的解决方法，但其并未解决根本的冲刷问题。
期望提供对安装在海底的地基的冲刷进行抑制或修补的方法和/或装置，所述安装在海底的地基比如为与近海风轮机、锚固可再生能源装置或者其他的海上可再生能源装置关联的单桩，所述方法和/或装置以节约成本和易于应用的方式解决了上述问题。
发明内容
本发明要解决的问题
需要以节约成本和容易应用的方式来改进抑制或制止对海洋可再生能源装置的底座、尤其是对比如近海风轮机的单桩的地基周围进行冲刷的方法和装置。
本发明的目的是提供一种容易应用并节约成本的用于冲刷防护的方法，所述冲刷防护包括冲刷抑制和/或制止。
本发明的另一目的是提供一种用于以有效和节约成本的方式来安装冲刷防护系统或冲刷防护系统的一部分的装置。
本发明的又一目的是提供一种制造和安装这样的装置和/或实现这样的方法的方法和方式。
发明概要
根据本发明的第一方面，提供了一种用于抑制或减弱安装在海底的地基或可再生能源装置或可再生能源装置的锚周围的海底冲刷的方法，所述方法包括在包围和/或相邻于所述安装在海底的地基或可再生能源装置或可再生能源装置的锚的区域中，提供沉降元件的互连排列，其中，所述沉降元件的结构特性和/或元件的互连排列使得所述元件本身既不导致进一步冲刷，也不使支撑的海底物质进一步移动。
在本发明的第二方面中，提供了一种用于单桩、安装在海底的地基、风轮机或其他海洋可再生能源装置或可再生能源装置的锚的冲刷抑制和/或减弱系统，所述系统包括互连排列的沉降元件，其中，所述沉降元件的结构特性和/或互连排列使得所述元件在就位时本身既不导致进一步冲刷，也不使支撑的海底物质进一步移动。
在本发明的第三方面中，提供了一种海底冲刷抑制或减弱装置，所述装置包括多个互连的沉降元件，所述沉降元件包括至少两个沉积物收集部件，用于收集在基本上不同的方向上流动的流体中的沉积物，所述元件以单层形式布置成密集排列。
在本发明的第四方面中，提供了一种具有至少两个沉积物收集部分的沉降元件，所述沉积物收集部分能够自在两个基本不同的方向上流动的流体中收集沉积物，所述元件具有顶部和/或底部以及壁部，且在所述壁部或顶部中具有至少一个孔，以在将所述元件放置在适当位置期间允许空气逸出。
在本发明的第五方面中，提供了用于抑制或减弱安装在海底的地基、近海风轮机桩或海洋能量装置或海洋能量装置的锚周围的冲刷的沉降元件的用途，所述沉降元件包括一个或多个沉积物收集部件，所述沉积物收集部件在就位时在两个基本上不同的方向上提供沉积物收集能力。
在本发明的第六方面中，提供了一种在安装在海底的海洋能源装置、近海风轮机的地基或单桩周围安装冲刷防护系统的方法，所述方法包括以下步骤：组装多个沉降元件以形成冲刷抑制装置或冲刷抑制装置的一部分；提供用于运输所述冲刷抑制装置或冲刷抑制装置的一部分的运输支架，所述运输支架具有多个装置接合部件以可拆卸地与所述冲刷抑制装置接合；将所述运输支架与所述冲刷抑制装置或冲刷抑制装置的一部分可拆卸地接合；将所述运输支架移动到期望位置；以及拆卸所述冲刷抑制装置或冲刷抑制装置的一部分以将所述冲刷抑制装置设置在需要冲刷防护的期望位置中。
在本发明的第七方面中，提供了一种用于运输冲刷抑制装置或冲刷抑制装置的一部分的运输支架，所述支架包括纵向支撑件和至少两个横向支撑件，所述支撑件包括多个冲刷抑制装置元件接合部件。
本发明的优势
本发明的方法和系统利用由易于得到的材料制成的排列的互连沉降元件(防冲刷垫)以低成本使海洋地基比如风轮机单桩和三桩周围的海底冲刷大大减弱。由此本发明解决了安装在海底的结构的已被意识到的重大潮刷问题，且在风轮机的情况下，因对振动的固有频率的任何与冲刷有关的变化进行控制，能够使风轮机塔架减振装置在连续操作中有效地运作，由此减少维护和损害风险以及风轮机故障时间。
附图说明
图1中的a到h是用在本发明中的沉降元件的可选部分的俯视图；
图2中的a到f是用在本发明中的沉降元件的可选部分的侧面剖视图；
图3中的a到b是根据本发明所用的沉降元件或沉降元件的一部分的透视图；
图4是根据本发明的优选沉降元件的图示；
图5是根据本发明的一个实施方式的设备或装置的俯视图；
图6是根据本发明的实施方式的设备或装置的侧面图；
图7是根据本发明的风轮机单桩周围的沉降元件的模块阵列的图示；
图8示出了图7的阵列的侧面图；
图9是根据本发明的风轮机单桩周围的沉降元件的模块阵列的另一图示；
图10示出了连接到运输支架的沉降元件的模块阵列；
图11是沉降元件的模块阵列和运输支架的俯视图；以及
图12是连接到单一沉降元件的运输支架的图示。
具体实施方式
本发明提供了通过利用具有某些结构特性(或者互连结构)的沉降元件来改进对安装在海底的地基或可再生能源装置或者用于可再生能源装置的锚的冲刷的抑制或防止和/或调整或减弱的方法和系统，这避免了由元件本身导致的进一步冲刷和/或海底物质的移动。
优选地，沉降元件在就位时具有的平均比重基本上和其上/其中放置有冲刷防护系统的海底物质相同。可选择地或另外地，通过材料的平均比重(与海底物质的平均比重基本相同)和/或通过连接到与其相邻的一个、两个或更多个其他沉降元件的每一沉降元件的悬浮作用，沉降元件可以部分地浮在或者能够部分悬浮在其上放置有该沉降元件的海底物质上或者水中的松动海底颗粒的悬浮液中。不受理论限制，认为通过将沉降元件和一个或多个其他元件互连，当位于所述元件附近或下面的海底物质的一部分通过局部海流而暂时松动时，与其他沉降元件的连接可以使被损坏的元件暂时悬浮或者可以使其占据腾出的地基的速度变缓，由此有时间使收集的沉积物重新占据地基。还认为，通过利用平均比重和其上/其中放置有该沉降元件的海底物质基本上相同的沉降元件，则抑制了该元件使位于其下面的海底物质移动(或使移动缓慢)，即使当海底物质被局部海流松动时。优选地，构成该元件的材料具有的比重基本上和海底物质的比重相同。选择性地，沉降元件以收集和容纳大量海底物质(相对于该元件的尺寸有关)的构造，使得充满海底物质的该元件在就位时具有的比重和其上放置有该元件的海底物质基本上相同。
优选地，在就位时或者优选地固有的，沉降元件所具有的比重在1.05到2.5的范围中、更优选地1.05到2(其中在标准条件下水的比重为1，海水的比重通常约为1.03)、再优选地1.2到1.5。
本发明所解决的冲刷问题是通过遭受强潮汐流和/或遭受暴风雨能量的近海环境中的安装在海底的结构的周围的海流引起的。
本发明的系统和方法在近海应用范围中有功效，所述近海应用范围包括安装在海底的地基或者安装在海底的装置或锚固装置。安装在海底的地基包括例如海上石油平台的地基或勘探和钻探平台的地基以及比如风轮机的可再生能源装置的地基。近海风轮机通常安装在埋入海底的桩上。这些桩通常为单桩，但对于较大尺寸的风轮机而言，更多地为例如三桩。近海风轮机的地基周围的海底冲刷是突出的问题，因为桩通常埋在可以使桩容易地埋进的海底区域中。这样的海底类型因材料性质而特别易于受冲刷影响。安装在海底的装置或者锚固装置可以包括其他的可再生能源捕获装置，比如安装在海底的波浪能发电装置、锚固在海底的波浪能发电装置(或者由该波浪能发电装置拉出的输电线)以及安装在海底的潮汐能发电装置。
优选地，本发明的方法和系统用于抑制和/或减弱近海风轮机的地基(例如，单桩或则三桩)周围的冲刷。
本文中使用的沉降元件是排列的一个或多个沉积物收集部件，该沉积物收集部件在就位时提供在两个基本上不同、优选地基本上相反的液体流动方向上的沉积物收集能力。因此，沉降元件将通常包括由气隙直径分开的至少两个相对的捕获部件或者具有足够曲率的单个捕获部件以在两个基本上相反的流向上提供沉积物收集能力。
沉积物收集部件在俯视图中优选地具有弯曲的横向捕获形状，由此意味着，该部件通过其弯曲或有角度的凹形结构限定了凹进处。图1中的a-h以俯视图示出了沉积物收集部件的形状的示例。
沉积物收集部件优选地具有竖直捕获形状，由此意味着在侧面剖视图中，其具有这样的形状：倾向于通过凹形或有角度的结构引起沉积收集。优选地，元件的侧面剖视图结构成角度或者弯曲以形成壁部分且从所述壁部分延伸出一个或多个径向元件，所述一个或多个径向元件可以称为底部部分或顶部部分。壁部分限定为元件的这样的部分：当使用时其方向与竖直方向成45度内的角。顶部部分或底部部分限定为元件的这样的部分：当使用时，其方向与水平方向成45度内的角。除非文中另有需要，否则底部部分和顶部部分可以互换地使用且应当理解，除非从上下文清楚地看出，否则仅通过简单地使元件的方向颠倒(尤其是对称元件)，顶部部分就可以是底部部分。
优选地，沉积物收集部件和沉降元件具有容纳物质比如海底物质的能力。通常，例如具有壁部分和一个或多个径向元件(比如底部部分和顶部部分)的沉积物收集部件的容纳能力通过位于底部和/或顶部部分上的挡缘增强。当有底部部分和顶部部分时，则优选地有一对减缩型挡缘。
图2中的a到f示出了元件的组成部件的侧面剖视图的示例。
优选地，沉降元件由弯曲壁部分构成，所述弯曲壁部分形成柱体，环形顶部和环形底部从所述柱体径向延伸。
选择性地，所述元件具有空心环形形状，所述空心环形形状在其内壁中具有同轴柱状腔。
由于沉降元件在就位时的重量大部分由其中/其上放置有该沉降元件的海底物质构成，该元件在就位时的相对密度(或者比重)可以与海底物质基本上相同，因此其处于动态平衡。元件(垫)之间的元件布置在沉积物收集部件之间具有大尺寸的空隙(空隙)以及在沉降元件自身之间具有较小的空隙(间隙)，该元件排列允许流砂在一定程度内在所述元件之间移动并能够使捕获或收集到的沉积物平稳地返回到海底，海底保持可用并且不立刻由冲刷防护元件本身代替地占据。
如本文中所使用，在上下文允许称为优选地为单层的互连的沉降元件的阵列或排列的地方，可以使用术语垫。
在本发明的优选实施方式中，沉降元件包括车辆轮胎或改进的车辆轮胎。通常，所述轮胎是重复使用的轮胎(即已经发挥车辆轮胎的作用并需要处理、回收或重复使用的轮胎)。
出于多个原因，利用已使用过的车辆轮胎用于此目的是尤其有利的。使用过的轮胎表现出重大的废物管理问题并且在英国和很多其他国家，大量使用过的轮胎聚集在垃圾堆和存储场所中。尽管已在寻求使用过的轮胎的其他用途，比如形成用作道路和操场中的地面材料的橡胶片或者并入到混凝土中用作建筑材料或者作为海岸堤防，但相比于废物管理问题，它们的用途仍微不足道。此外，用在海底中的使用过的轮胎表现出相对低的污染风险，因为它们经过多年缓慢的降解，而不浸出有毒或有害的物质。
任何适当的材料可以用在本发明的沉降元件中。例如，如果沉降元件构造成收集并容纳海底物质，其可以由铸成薄片或质量轻的金属制成，比如铝，优选地，条件是该元件在就位时(即，当位于正常操作中并包括海底物质时)的比重基本上与海底物质的比重相同(例如从1.05到2)以及该元件本身的比重优选地大于1.03。这适用于可以制成所述元件的任何材料，包括铸成薄片或质量轻的金属、模制塑料或增强纤维材料(例如增强玻璃纤维或碳纤维材料)或橡胶。
优选地，组成沉降元件的材料本身具有的比重(或平均比重)基本上与海底物质相同且在任何情况下优选地为1.05到2，优选地1.2到1.5。
选择性地，沉降元件可以由改性水泥、混凝土或陶瓷材料制成，所述材料被改造以具有闭孔泡沫结构(包括空气或其他发泡气体)或者包括大比例的较小密度的颗粒(例如由使用过的轮胎制成的橡胶碎片)，这使水泥、混凝土或陶瓷材料具有适当的比重(例如在以上提及的范围内)。可选择地，材料可以由硅或其他具有期望比重特性的包括微粒的发泡聚合材料组成。
优选地，沉降元件由橡胶、硫化橡胶或合成橡胶或者塑料材料、优选地用在轮胎制造中的那些材料制成。优选地，这些材料具有以上提及的范围内的比重。
可以根据具体应用需求来选择沉降元件的尺寸以及垫(排列的互连沉降元件)的尺寸。
对于单桩或三桩或者诸如此类的地基(例如，用于风轮机)，尺寸的垫可以选择为：防止或抑制冲刷形成或冲刷恶化。优选地，垫的尺寸被定成提供以下距离的保护：在单桩地基或三桩地基的每一侧周围，至少为1x该单桩地基或该三桩地基的直径(D)，更优选地至少为2.5xD和多达10xD的可选距离，更优选地5xD。在3.5m直径的风轮机单桩周围提供的冲刷防护中，例如，根据本发明的防冲刷垫优选地直径从约10m(包括该单桩自身将穿过的孔)到约75m，更优选地从约20m到约40m。对于直径高达约5m的任何单桩或三桩，这将是垫的尺寸的优选范围(对于直径高达约10m的地基，20m尺寸是优选的最小尺寸)。
该垫可以选为任何适当形状，例如，正方形、长方形或椭圆形，但优选地接近圆形。
优选地，该垫由单层沉降元件构成或者深度基本恒定(即，假如多层部分中的元件基本上比单层中的那些元件薄，因此多层部分中的元件实际上作为单层元件，则该垫包括多层元件中的一部分或一些)。选择性地，用以自垫提供更深凸出的具有不同深度的多层元件中的一些可以被并为“锚固”元件。垫的基本上恒定的深度能够使垫更好地保持其与海底物质的动态完整性。
垫优选地由密集排列(例如接触)的沉降元件构成。优选地，该垫由正方形密集排列的元件或六边形密集排列的元件形成。
为了对电缆或管线提供冲刷防护，垫可以构造成纵向延伸以沿着管线或电缆的轴线放置(针对具体的冲刷问题的距离)或者多个冲刷防护装置可以沿着问题区域中的电缆或管线的长度连续设置。通常，电缆或管线垫的宽度将为2m到10m、优选地3m到5m且最优选地约4m宽。电缆或管线冲刷防护垫将通常放置在管线上方并通常锚固在电缆或管线周围的海底中。然而，选择性地，垫可以放置在电缆或管线上方或下方，且设置有固定到管线的装置的垫或者在管线上方或下方的垫可以互连。
可以根据放置有沉降元件的环境的要求来选择该沉降元件本身的特性尺寸。元件宽度、元件深度(即收集部件或部分的深度)、收集部件或部分的宽度、气隙直径是互相关联的尺寸，它们共同确定在具体环境下由所述元件构成的垫的沉积物收集和冲刷防护作用的效果。元件宽度通常约为收集部件或部分的宽度加上气隙直径(收集直径之间的距离)的两倍。在轮胎形元件的情况下，例如，元件宽度是元件的总宽度，收集部分的宽度是元件的底部部分或顶部部分的径向宽度，气隙直径是轮胎中心中的同心固定物的直径，元件的深度是轮胎的端壁(为免生疑问，轮胎的紧贴道路的胎纹支撑面)的高度。
优选地，气隙直径从0.5×收集部件或部分的宽度到5×收集部件或部分的宽度(对于轮胎形元件而言，将意味着气隙直径为0.25×元件的直径到2.5×元件的直径)、更优选地1×收集部件的宽度到3×收集部件的宽度、再优选地1.5×宽度到2.5×宽度且优选地2×宽度。
优选地，沉降元件的宽高比(即收集部件的宽高比)是收集部件的宽度或径向宽度r除以收集部件的截面深度d，该宽高比为0.5到2、优选地0.75到2.25且更优选地约为2。
优选地，元件的宽度为10cm到2m、更优选地20cm到1m、再优选地30cm到50cm且最优选地35cm到45cm。
优选地，收集部件或部分的径向宽度为0.1×元件宽度到1×元件宽度、优选地0.25×元件宽度，深度为0.1×元件宽度到1×元件宽度、优选地0.25×元件宽度。
优选地，元件的深度范围为1m到5cm、更优选地50cm到10cm且再优选地25cm到15cm。
根据本发明使用的沉降元件(例如使用过的车辆轮胎)优选地被改动以具有在该元件的侧壁的上部中或者所述顶部部分中形成的孔，以允许在安装一组互连元件过程中所收集的空气逸出。垫或垫的部分不具有空气释放孔会使浸没这一步骤更困难且该垫不期望地漂浮。在每一元件中，可以形成至少有两个、优选地若干个这样的孔。通常，这样的孔的面积为1cm2到约5cm2，且可以为任何适当的形状，比如圆形。也可以在侧壁中或底部或顶部中形成孔以能够使一个元件固定到另一元件。可选择地，可以在根据本发明使用的元件中形成固定件(例如，通过在就位铸模)。
如上面所提到的，本发明的另一方面关于一种用于在安装在海底的海洋能源装置、近海风轮机的地基或单桩/三桩周围安装冲刷防护系统或者沉降元件垫的方法。可以在安装可再生能源装置或可再生能源装置的锚或安装在海底的地基时，安装排列好的元件。可选择地，可以通过将排列好的元件放置得比安装在海底的地基或可再生能源装置或可再生能源装置的锚周围的冲刷范围大得多或者填充该冲刷范围并将排列好的元件放置在填料上面来安装排列好的元件以修补已形成的冲刷。
优选地，在安装冲刷防护系统时，垫的各部分形成在用于安装所述系统的近海或船舶上，一系列部分被安装在适当地方。所述部分优选地尺寸为：期望长度达20m，宽度达10m。在使用过的轮胎沉降元件的情况下，所述部分可以由例如150到300个轮胎、优选地约200个轮胎组成(对于风轮机单桩防护系统而言，包括800-1200个轮胎)。优选地，用于运输和安装的部分的宽度达约8m、更优选地达约5m(例如，范围在3-5m中)且优选地长度达约12m、更优选地达约8m(例如，4m到8m的范围中)。达到所述优选尺寸应当使用25-100、优选地40-80范围中的多个互连元件。优选尺寸用于使陆地上的大量部分的生产最大化是理想的，同时促进近海风轮机周围的运输和安装，接着这些部分将在就位互连。
吊架或运输支架通常包括至少一个、更可能是两个纵向支撑构件以及至少两个、优选地为更多个的横向支撑构件或横向构件。在优选实施方式中，所述支架包括箱部，在所述箱部内具有多个平行的横向构件。绳套环(eye link)优选地设置在支架的远端端部以接合与支架一起使用的起重索系统。该支架设置有多个元件接合部件，以可释放地接合垫的元件，从而允许运输支架提升或运输垫或垫的多个部分(这可以称为快速释放环索)。选择性地，每一单个接合元件与用于与该元件接合或者分离的机构连接，或者可选择地，可以操作单个接合/分离机构以在中心控制两个或更多个或全部所述部件。
由此，冲刷防护系统的部分可以置于例如风轮机地基周围的期望位置处并在就位时连接在一起(例如，自与风轮机的底部相邻的元件开始并径向向外运转)。
另一方面，本发明提供了成群紧固在一起以提供防冲刷垫的橡胶轮胎的用途。此垫接着由它们所放置的位置处的材料填满。
本发明的优势包括：利用容易得到的材料使得易于构造；易于安装(不像传统的垫和基座那样重)；对海洋环境和生态学影响最小；轮胎的接近100年的使用寿命将至少超过受保护的单桩的工作寿命。
在组装时，元件(例如轮胎，它们可以利用肥皂水清洗以除去任何残油等)以一致的形式放置在干燥地面(或者轮船的平台)上并在使元件连接的接合处固定在一起(例如通过钻孔和螺栓连接)以形成互连元件的垫。可以在每一元件中设置孔以允许元件浸没时气体逸出。该组件可以接着连接到吊架且被提升到期望位置、浸没并在期望位置时释放。一些元件(例如废弃轮胎)可以利用沙地锚锚固。当设置在适当位置时，该垫可以被覆盖在沙地中或砂粒中以保持在适当地方。
在另一方面，提供了一种冲刷防护垫，该冲刷防护垫包括多个互连元件，所述互连元件在就位时的密度(或比重)基本上和放置有该互连元件的介质相同。
现在参照附图将更详细地描述本发明，而不限制本发明。
沉降元件可以是任何恰当的结构。图3示出了沉积物收集部件的示例，其由根据图1中的c的俯视图和根据图2中的d的剖面图构成。优选的沉降元件(图3中的b)具有根据图1中的h的收集部件俯视图和根据图2中的d、优选地具有挡缘的图2中的e的剖面图。
在图4中，优选实施方式采用了环形元件1，比如轮胎，环形元件1的元件宽度为e，具有深度为a的壁3(以柱面形式)、径向宽度为b的顶部/底部5以及气隙直径为c的同心中央孔7。
图5示出了本发明的优选实施方式，其中冲刷防护垫或冲刷防护垫的一部分9由多个环形沉降元件1组成，环形沉降元件由紧固件11连接以形成正方形密集排列的平面结构。沉降元件1设置有孔13以允许气体在垫9浸没到期望位置期间逸出。如图6所示，垫9包括单层元件1。
在图6中，具有多个沉降元件1的冲刷防护垫9以单层形式位于例如风轮机17(图8)的单桩15(参见图7)的周围，且在由示例性边界21限定的可能冲刷区域19周围提供保护(参见图9)。
通过将垫9或垫9的一部分组装在陆地上或船上而将垫9或垫的一部分安装在适当位置，并通过将支架23可释放地固定到垫9或垫的一部分来控制垫9或垫的一部分，支架23通过多个可释放接合部件25连接到垫9，支架23通过支架上的吊环39固定，起重索结构27将支架23和连接的垫9移动到适当位置(参见图8)。
如图9所示，用于提起沉降元件1的垫9的支架23具有两个平行的纵向构件29以及多个横向构件31，多个可释放接合构件(未示出)固定到纵向构件和横向构件以将垫在足够多的位置处暂时固定到支架。
图10示出了与一部分支架23有关的可释放接合元件，其与以轮胎形式的环形沉降元件1接合。接合构件33可旋转地安装到竖直轴35，竖直轴35安装到纵向构件29并利用控制杆37导致其接合和脱离。
已参照优选实施方式描述本发明。然而，应当明白的是，可由本领域的一般技术人员作修改和改动，而不脱离本发明的范围。

Claims (27)

1.一种用于抑制或减弱安装在海底的电缆或管线周围的海底冲刷的方法，所述方法包括在所述电缆或所述管线的上方和/或下方提供防冲刷垫，所述防冲刷垫包括互连排列的沉降元件，所述沉降元件构造成容纳和/或保持收集到的海底沉积物质。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述垫纵向延伸以沿着所述管线或所述电缆的轴线放置。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述垫的宽度为2m到10m。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述垫放置在所述电缆或所述管线上方并锚固在所述电缆或所述管线周围的海底中。
5.如权利要求1所述的方法，其中，一个垫放置在所述电缆或所述管线的上方，并且另一个垫放置在所述电缆或所述管线的下方。
6.如权利要求5所述的方法，其中，两个所述垫设置有固定到所述电缆或所述管线的装置，或者所述电缆或所述管线的上方的所述垫和下方的所述垫互连。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉降元件和/或所述互连排列的沉降元件包括平均比重，在所述沉降元件处于就位时该平均比重基本上与内部/上面放置有该沉降元件的海底物质的平均比重相同，使得所述沉降元件本身既不导致进一步冲刷，也不使支撑的海底物质进一步移动。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述沉降元件的比重在1.05到2的范围内。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述沉降元件的比重在1.2到1.5的范围内。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述沉降元件在就位时能够部分悬浮和/或浮在移动过的海底物质中。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述沉降元件是正方形密集排列或六边形密集排列。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述排列的沉降元件是在安装所述电缆或所述管线时被安装的。
13.如权利要求1所述的方法，其中，通过将所述排列的沉降元件设置成比在所述电缆或所述管线上方的冲刷范围大得多，或者通过填塞该冲刷范围并将所述排列的沉降元件放置在填料上面，来安装所述排列的沉降元件以修补已形成的冲刷。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述沉降元件包括一个或多个沉积物收集部件，所述沉积物收集部件在就位时在两个基本上不同的方向上提供沉积物收集能力。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述沉积物收集部件在就位时具有形成收集凹进处的横向弯曲或有角度的结构。
16.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述沉降元件包括顶部和底部，所述顶部和所述底部均呈环形形式且由形成柱面的连续侧壁部竖直隔开。
17.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述沉降元件包括下列特征中的一个或多个：
a.由气隙直径隔开的至少两个收集部件，其中所述气隙直径在每一收集部件的径向宽度的1倍到3倍之间；
b.收集部件，至少具有顶部或底部、和壁部，且具有称为径向宽度和深度的尺寸，其中所述径向宽度除以所述深度所得的纵横比为0.5到3；
c.所述沉降元件的径向直径在1m至5cm的范围内；以及
d.深度在50cm到10cm的范围内。
18.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述沉降元件至少包括顶部或底部、以及壁部，所述沉降元件在所述顶部中或所述壁部的上部设置有至少一个孔以允许在浸入到液体期间，空气从所述沉降元件逸出。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述沉降元件由选自以下的材料制成：橡胶、硫化橡胶或合成橡胶材料。
20.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述沉降元件是车辆轮胎。
21.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述排列的沉降元件仅以单层设置。
22.一种电缆或管线防冲刷垫，所述防冲刷垫包括多个互连沉降元件，所述互连沉降元件构造成容纳和/或保持收集到的海底沉积物质。
23.如权利要求22所述的电缆或管线防冲刷垫，其中，所述防冲刷垫纵向延伸以沿着所述电缆或所述管线的轴线放置。
24.如权利要求22或23所述的电缆或管线防冲刷垫，其中，所述防冲刷垫的宽度为2m到10m。
25.如权利要求22所述的电缆或管线防冲刷垫，其中，所述防冲刷垫包括放置在所述电缆或所述管线的上方的排列的沉降元件以及放置在所述电缆或所述管线的下方的排列的沉降元件，并且，所述防冲刷垫设置有固定到所述电缆或所述管线的装置，或者所述电缆或所述管线的上方的所述防冲刷垫和下方的所述防冲刷垫互连。
26.如权利要求22所述的电缆或管线防冲刷垫，其中，排列的所述沉降元件设置为单层或多层。
27.如权利要求26所述的电缆或管线防冲刷垫，其中，排列的所述沉降元件仅以单层设置。
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