CN112681233B - 用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，所述振荡式防冲刷装置由多个防冲刷单元连接构成，每个所述防冲刷单元位于一非封闭的框体内，所有所述防冲刷单元呈网状布设；所述防冲刷单元包括弹性元件和抑流组件，所述抑流组件通过弹性元件安装于框体内，所述抑流组件与框体不接触，所述框体沿洋流冲刷桩基的方向设有非封闭面；洋流流入所述框体时，所述抑流组件在框体内产生振荡。本发明的用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，可有效减少海水冲刷对桩基基础的损害，适应性广、便于维护。

Description

用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置

技术领域

本发明涉及海上风电固定桩基防冲刷技术领域，具体涉及一种用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置。

背景技术

风能是清洁的可再生能源，海上风电是一种清洁环保的发明方式。目前，大多数海上风力机安装在浅水区，其中大部分由大直径单桩支撑。通常，近岸浅水区的潮汐流相对较强，笨重的单桩基础更容易受到影响。

海上风力机桩基基础的稳定性是风力机正常稳定运行的关键所在，一方面，风电桩基既承担风机自身荷载，又受到叶片转动的侧向压力，桩基稳定性至关重要。另一方面，海上风电场处于风、波浪、潮流等动力共同作用的海洋环境，桩基尺度介于通常的桥墩和码头桩基之间，此时，风机基础周围发生局部冲刷形成冲刷坑，冲刷坑的形成降低了海上风机的稳定性，严重的可致失稳、倒塌，造成重大损失。

目前采用的海上风电桩基基础的防冲刷装置，主要为抛石防护法。但是抛石防护的整体性较差，运用过程中的维护费用和工作量较大。常规的柔性防冲一般是铺设仿生水草，那样不适宜小规模使用，同时维修不方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，可有效减少海水冲刷对桩基基础的损害，适应性广、便于维护。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，所述振荡式防冲刷装置由多个防冲刷单元连接构成，每个所述防冲刷单元位于一非封闭的框体内，所有所述防冲刷单元呈网状布设；所述防冲刷单元包括弹性元件和抑流组件，所述抑流组件通过弹性元件安装于框体内，所述抑流组件与框体不接触，所述框体沿洋流冲刷桩基的方向设有非封闭面；洋流流入所述框体时，所述抑流组件在框体内产生振荡。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述框体为多面体，相邻所述框体固定连接。

所述框体设有多个阻流体，所述阻流体设置于框体上，所述阻流体设有阻流槽。

所述框体布设阻流体的面为封闭面。

所述弹性元件设有多个，所述框架设有阻流体的面，分别与一弹性元件连接。

所述阻流体为菱形，所述弹性元件连接于阻流体的中心。

所述抑流组件包括浮球和滚动球，所述浮球设有内腔，所述滚动球非固定设置于浮球的内腔，所述浮球设有至少一个开槽，所述开槽与内腔连通。

所述开槽沿浮球球面圆周方向布设。

所有所述开槽平行布置，所述开槽的开口大于180°。

所述框体采用碳纤维或树脂制成。

本发明提供的用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，与现有技术相比有以下优点：

本发明的用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，单个防冲刷单元结构就可以达到扰乱洋流状态，通过单个单元结构的规律性排列，满足现场实际的尺寸需求，无须繁杂的堆叠，提高了结构布置效率和结构的整体稳定性。本发明的用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，能够使洋流冲刷能量得到大幅度的降低，可有效减少海水冲刷对桩基的损害。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明应用实施的示意图；

图3为本发明防冲刷单元的结构示意图。

图中标号说明：

1、桩基；2、框体；3、防冲刷单元；31、弹性元件；32、阻流体；33、浮球；331、开槽；34、滚动球。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1至图3示出了本发明用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置的一种实施方式，振荡式防冲刷装置由多个防冲刷单元3连接构成，每个防冲刷单元3位于一非封闭的框体2内，所有防冲刷单元3呈网状布设；防冲刷单元3包括弹性元件31和抑流组件，抑流组件通过弹性元件31安装于框体2内，抑流组件与框体2不接触，框体2沿洋流冲刷桩基1的方向设有非封闭面；洋流流入框体2时，抑流组件在框体2内产生振荡。

本实施例中，框体2为多面体，相邻框体2固定连接。本实施例中，框体2采用正方体，正方体相对的两面为开口面，另外四面为封闭面。

本实施例中，框体2设有四个阻流体32，阻流体32设置于框体2的封闭面上，每个封闭面均设有阻流体32。阻流体32设有阻流槽。

本实施例中，阻流体32为菱形，菱形至少有两个对边位于所在封闭面相对边的中点。菱形由边界向中心下凹形成了阻流槽。

本实施例中，弹性元件31设有四个，采用弹簧。每个弹性元件31的一端连接于阻流体32的中心，另一端与抑流组件固定连接。

本实施例中，抑流组件包括浮球33和滚动球34，浮球33设有内腔，浮球33的四边与弹簧连接。滚动球34至少设有2个，置于浮球33的内腔，没有固定，滚动球34可以在内腔中自由活动。滚动球34的数量以滚动球34能够滚动为宜。

本实施例中，浮球33设有至少一个开槽331，开槽331与内腔连通。开槽331沿浮球33球面圆周方向布设。开槽331的高度小于滚动球34的直径，防止滚动球34滚出浮球33。所有开槽331平行布置，开槽331的开口大于180°，一般开槽331的开口设置300°。相邻开槽331的封口处需交错布置。

本实施例中，框体2基体材料采用轻质的碳纤维或树脂，可以通过3D打印的方式获得。浮球33可为尼龙等材质，滚动球34可为硅胶、尼龙等材质。

本发明用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，防冲刷装置位于桩基1底部的周围，洋流冲击位于中间开槽331的浮球33时，浮球33产生振动，从而带动弹簧产生振动，弹簧振动一方面会击打洋流，造成洋流能量损失，从而减低洋流冲刷能量。另一方面，弹簧振动加上洋流冲击中间浮球33，会使得浮球33急剧跳动，滚动球34在浮球33中无规则运动，洋流进一步紊乱，洋流冲刷能量降低。

当洋流冲击框体2时，由于受到阻流体32的阻碍，洋流会分成两部分，一部分洋流直接冲散，变得紊乱；另一部分，由于受到边壁效应，会沿着菱形表面运动，从而进入阻流槽中。洋流就会在这阻流槽中形成漩涡，漩涡又会撞击弹簧，能够抵消部分浮球33的振动，最终达到抵消洋流冲击的效果，可有效减少海水冲刷对桩基1的损害。

上述实施案例只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，其特征在于，所述振荡式防冲刷装置由多个防冲刷单元连接构成，每个所述防冲刷单元位于一非封闭的框体内，所有所述防冲刷单元呈网状布设；所述防冲刷单元包括弹性元件和抑流组件，所述抑流组件通过弹性元件安装于框体内，所述抑流组件与框体不接触，所述框体沿洋流冲刷桩基的方向设有非封闭面；洋流流入所述框体时，所述抑流组件在框体内产生振荡；所述框体为多面体，相邻所述框体固定连接；所述框体设有多个阻流体，所述阻流体设置于框体上，所述阻流体设有阻流槽；所述框体布设阻流体的面为封闭面；所述弹性元件设有多个，所述框体 设有阻流体的面，分别与一弹性元件连接；所述抑流组件包括浮球和滚动球，所述浮球设有内腔，所述滚动球非固定设置于浮球的内腔，所述浮球设有至少一个开槽，所述开槽与内腔连通。

2.根据权利要求1所述的用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，其特征在于，所述阻流体为菱形，所述弹性元件连接于阻流体的中心。

3.根据权利要求1所述的用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，其特征在于，所述开槽沿浮球球面圆周方向布设。

4.根据权利要求3所述的用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，其特征在于，所有所述开槽平行布置，所述开槽的开口大于180°。

5.根据权利要求1所述的用于海上风电桩基的振荡式防冲刷装置，其特征在于，所述框体采用碳纤维或树脂制成。

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