CN117364852A - 海上风电防冲刷装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种海上风电防冲刷装置，属于海上风力发电领域。海上风电防冲刷装置包括绕行船、横臂、移动下料车、限位网和两个防护叶片。绕行船绕桩基圆周运动，带动横臂绕桩基运动；在横臂绕桩基运动过程中、移动下料车沿横臂移动，使得托架带动限位网呈螺旋状向外运动、并将限位网呈螺旋状布设于桩基周围的海底形成防冲刷螺旋；在托架带动限位网呈螺旋状铺设过程中，排料管将固化土排入已布设的限位网内侧，限位网始终防护在未固化的固化土外侧，减少了水流的冲刷，限位网也能够对流动的固化土进行限位，使得固化土能够准确的覆盖预定区域，不会任意流动；固化土通过限位网的网孔连接成一个整体，两个防护叶片张开30~60°夹角，减少水流的冲刷。

Description

海上风电防冲刷装置

技术领域

本申请属于海上风力发电桩基施工技术领域，更具体地说，是涉及一种海上风电防冲刷装置。

背景技术

全球碳中和目标愿景下，海上风电凭借其距离用电负荷近、发电稳定、不占用陆地土地资源等优势，在新能源电力行业中迅速发展。海上风力发电塔的基础通常为竖立在海底的桩基。在建设中，桩基插入海底后会导致桩基附近水流质点的流线产生变化，导致附近的水流会冲刷桩基根部的土体，导致桩基根部出现冲刷坑，影响风电的安全。

对于水流冲刷的问题，现在的一种解决方式是在桩基根部进行淤泥固化，使桩基根部的海底形成耐冲刷的固化土层。但是，在实际施工中，淤泥固化工艺仍然存在一定的缺陷，主要包括：（1）现在施工中，通过将固化土直接浇筑在预定区域，利用固化土的自由流动来实现覆盖预定区域，无法精确的控制固化土的覆盖范围，为了保证将预定区域完全覆盖，避免出现局部缺口，往往需要过量的固化土，导致固化土的用量极大；（2）由于固化土固化前流动性较强，因此需要等到桩基根部周围的海流流速较低时才能施工，否则未完成固化的固化土极易受到海流的冲刷，导致覆盖区域偏离预定区域、甚至出现缺口；尤其是对于海流较强的海域，往往很难找到合适的施工时机。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种海上风电防冲刷装置，以解决现有技术中存在的淤泥固化工艺，难以控制固化土的覆盖范围、受海流冲刷影响较大的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

一方面，提供一种海上风电防冲刷装置，包括：

绕行船；

横臂，一端与所述绕行船连接，另一端与桩基转动连接；

移动下料车，设于所述横臂上，具有料仓，底部设有沉至海底的托架以及延伸至海底并位于所述托架内侧的排料管；

限位网，设于所述托架上，一端连接于所述桩基根部；

两个防护叶片，沿所述限位网的上边缘并行设置，两个所述防护叶片的上边缘之间设有多个浮力撑杆，所述浮力撑杆适于漂浮后将两个所述防护叶片撑开至30~60°夹角；

所述绕行船绕所述桩基圆周运动的同时，所述移动下料车沿所述横臂移动，以使所述托架带动所述限位网呈螺旋状向外运动、并将所述限位网呈螺旋状布设于桩基周围的海底形成防冲刷螺旋；在所述托架带动所述限位网呈螺旋状铺设过程中，所述排料管将固化土排入已铺设的所述限位网内侧，且所述限位网两侧的所述固化土可通过网孔自由流动。

在某些实施例中，所述浮力撑杆为弹性可弯折构件。

在某些实施例中，外侧的所述防护叶片的外侧面分布有子叶。

在某些实施例中，所述限位网的网孔为上下方向的长条孔，且所述限位网由下至上开孔率逐渐变小。

在某些实施例中，所述限位网下边缘设有适于刺入海底的尖齿。

在某些实施例中，所述排料管的排出口呈扁平状，并沿所述防冲刷螺旋的径向设置。

在某些实施例中，所述防冲刷螺旋的螺旋间隙宽度小于所述防护叶片宽度的两倍。

在某些实施例中，所述限位网位于所述托架上时，两个所述防护叶片折叠于所述限位网的外侧。

本申请实施例提供的海上风电防冲刷装置的有益效果在于：与现有技术相比，本申请实施例的海上风电防冲刷装置，绕行船绕桩基圆周运动，带动横臂绕桩基运动；在横臂绕桩基运动过程中、移动下料车沿横臂移动，使得托架带动限位网呈螺旋状向外运动、并将限位网呈螺旋状布设于桩基周围的海底形成防冲刷螺旋；在托架带动限位网呈螺旋状铺设过程中，排料管将固化土排入已布设的限位网内侧，使得铺设过程中，限位网始终防护在未固化的固化土外侧，减少了水流的冲刷，同时限位网也能够对流动的固化土进行限位，使得固化土能够准确的覆盖预定区域，不会任意流动；

限位网的网孔使得防冲刷螺旋相邻内外圈之间的固化土能够通过限位网的网孔连接成一个整体；并且，限位网两侧的固化土可通过网孔自由流动，使得即使铺设过程中、内圈已浇筑的固化土会被海水少量的冲走，但是等到外圈浇筑固化土时，外圈的固化土会通过限位网的网孔补充到内圈中，从而使内圈的固化土保持完整，最终保证整个覆盖范围的完整；

在水中，浮力撑杆上浮将两个防护叶片的上边缘撑开，从而使两个防护叶片呈30~60°夹角；当外侧的水流向固化土冲刷时，呈夹角的两个防护叶片向内侧倾斜，使得一方面内侧的防护叶片贴合在固化土的顶部、直接保护固化土的顶部，另一方面外侧的防护叶片形成向上的斜面，减缓水流并使水流向上偏转，减少水流对固化土的冲刷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的海上风电防冲刷装置的结构示意图；

图2为图1中的绕行船和横臂的俯视图；

图3为图1中的托架和限位网的俯视图；

图4为图1中的限位网的放大图；

图5为图4中限位网的断面视图；

图6为本申请实施例提供的海上风电防冲刷装置形成的防冲刷螺旋的俯视图；

图7为本申请实施例提供的海上风电防冲刷装置形成的防冲刷螺旋的截面视图。

其中，图中各附图标记：

1-桩基；2-绕行船；3-横臂；4-移动下料车；41-料仓；42-托架；43-排料管；5-限位网；6-防护叶片；61-浮力撑杆；62-子叶；7-防冲刷螺旋；8-预定区域；9-覆盖范围；10-固化土。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图7，现对本申请实施例提供的海上风电防冲刷装置进行说明。一种海上风电防冲刷装置包括：绕行船2、横臂3、移动下料车4、限位网5、两个防护叶片6。

绕行船2主要用于带动横臂3转动。在一些实施例中，绕行船2上安装有卷扬机带动移动下料车4沿横臂3移动。

横臂3一端与绕行船2连接，另一端与桩基1转动连接。横臂3作为承载移动下料车4的轨道，需要具备一定的承载能力，可以采用桁架结构。由于对运动精度的要求较低，所以横臂3与桩基1的转动连接结构可以直接采用钢套套在立柱上的结构，无需轴承等精密部件。

移动下料车4设于横臂3上，具有料仓41，底部设有沉至海底的托架42以及延伸至海底并位于托架42内侧的排料管43。在横臂3转动的同时，移动下料车4沿横臂3远离桩基1向外移动，从而带动托架42将限位网5呈螺旋形铺设，同时排料管43将固化土排入已铺设的限位网5内侧。移动下料车4通过轮子沿横臂3移动，可以是自带动力系统，自主的沿横臂3移动，也可以是通过外部的动力设备带动。移动下料车4的料仓41中暂存配制的固化土，并通过排料管43导向海底。

限位网5设于托架42上，一端连接于桩基1根部。限位网5一端可以是由人工在水下连接于桩基1根部，使得托架42带动限位网5螺旋移动时，限位网5逐渐被从托架42上拽下，铺设在海底。限位网5可以是卷绕成卷状设置在圆形的托架42内，使得限位网5能够容易被拽出。在一些实施例中，托架42内设有可旋转的托盘，卷状的限位网5安装在托盘上，使得限位网5更容易被拽出；另一些实施例中，托架42的托盘可以设有驱动机构，主动将限位网5卷曲或者展开。

两个防护叶片6，沿限位网5的上边缘并行设置，两个防护叶片6的上边缘之间设有多个浮力撑杆61，浮力撑杆61适于漂浮后将两个防护叶片6撑开至30~60°夹角。固化土浇筑的厚度，以没过限位网5上边缘，仅露出两个防护叶片6为最佳。

两个防护叶片6呈长条状，沿限位网5的上边缘连续设置，当限位网5布设成防冲刷螺旋7后，两个防护叶片6也形成螺旋形。两个防护叶片6可以采用中空的橡胶扁条，使自身有一定的浮力，同时也有一定的弹性能够自动展开挺直。浮力撑杆61两端分别与两个防护叶片6上边缘的对应位置连接；水流静止时，浮力撑杆61在自身浮力下上浮呈水平状，从而将两个防护叶片6上边缘撑开，使两个防护叶片6呈30~60°夹角。

施工时，绕行船2绕桩基1圆周运动的同时，移动下料车4沿横臂3移动，以使托架42带动限位网5呈螺旋状向外运动、并将限位网5呈螺旋状布设于桩基1周围的海底形成防冲刷螺旋7；在托架42带动限位网5呈螺旋状铺设过程中，排料管43将固化土排入已铺设的限位网5内侧（也即限位网5靠近桩基1的一侧），且限位网5两侧的固化土可通过网孔自由流动。实际施工中，防冲刷螺旋7的大小约等于预定区域8的大小，固化土浇筑完成后，固化土的覆盖范围9略大于预定区域8。

与现有技术相比，本申请实施例的海上风电防冲刷装置，绕行船2绕桩基1圆周运动，带动横臂3绕桩基1运动；在横臂3绕桩基1运动过程中、移动下料车4沿横臂3移动，使得托架42带动限位网5呈螺旋状向外运动、并将限位网5呈螺旋状布设于桩基1周围的海底形成防冲刷螺旋7；在托架42带动限位网5呈螺旋状铺设过程中，排料管43将固化土排入已布设的限位网5内侧，使得固化土跟随限位网5一圈一圈的浇筑，铺设过程中，限位网5始终防护在未固化的固化土外侧，减少了水流的冲刷，同时限位网5也能够对流动的固化土进行限位，使得固化土能够准确的覆盖预定区域8，不会任意流动；

限位网5的网孔使得防冲刷螺旋7相邻内外圈之间的固化土能够通过限位网5的网孔连接成一个整体；并且，限位网5两侧的固化土可通过网孔自由流动，使得即使铺设过程中、内圈已浇筑的固化土会被海水少量的冲走，但是等到外圈浇筑固化土时，外圈的固化土会通过限位网5的网孔补充到内圈中，从而使内圈的固化土保持完整，最终保证整个覆盖范围9的完整；

在水中，浮力撑杆61上浮将两个防护叶片6的上边缘撑开，从而使两个防护叶片6呈30~60°夹角；当外侧的水流向固化土冲刷时，呈夹角的两个防护叶片6向内侧倾斜，使得一方面内侧的防护叶片6贴合在固化土的顶部、直接保护固化土的顶部，另一方面外侧的防护叶片6形成向上的斜面，减缓水流并使水流向上偏转，减少水流对固化土的冲刷。

请参阅图5和图7，作为本申请提供的海上风电防冲刷装置的一种具体实施方式，浮力撑杆61为弹性可弯折构件。使浮力撑杆61可以随防护叶片6任意折叠弯曲，当防护叶片6随限位网5展开后，浮力撑杆61则可以在弹力下恢复。在具体实现时，可以采用中空的橡胶管。

请参阅图5和图7，作为本申请提供的海上风电防冲刷装置的一种具体实施方式，外侧的防护叶片6的外侧面分布有子叶62。当水流冲击时，外侧防护叶片6的外侧面形成斜面，设置子叶62可以进一步减缓水流。

本实施例中，两个防护叶片6靠近桩基1的为内、远离桩基1的为外，外侧的防护叶片6即两个防护叶片6中相对远离桩基1的一个。两个防护叶片6相向的侧面为内侧，相背的侧面为外侧，外侧防护叶片6的外侧面分布有子叶62即外侧防护叶片6背向内侧防护叶片6的侧面上设有子叶62。内侧的防护叶片6的外侧面不必设置子叶62，可以防止子叶62被固化土黏住。

请参阅图4，作为本申请提供的海上风电防冲刷装置的一种具体实施方式，限位网5的网孔为上下方向的长条孔，且限位网5由下至上开孔率逐渐变小。限位网5可以采用冲孔不锈钢网。越向下接近海底水流越小，即使限位网5下部的开孔率较大，也可以很好的抵挡水流对固化土的冲刷，同时还可以使两侧的固化土，更好的连接成一个整体；同时，最外圈的固化土可以通过网孔向预定区域8外延伸，使固化土在预定区域8外形成一圈，覆盖范围9略微大于预定区域8，避免水流直接冲刷预定区域8的固化土，参见图6。越向上远离海底水流越大，限位网5上部的开孔率小，可以更好的抵挡水流对固化土的冲刷，同时也可以更好的将固化土限位在预定区域8。

请参阅图4，作为本申请提供的海上风电防冲刷装置的一种具体实施方式，限位网5下边缘设有适于刺入海底的尖齿。当限位网5落到海底后，限位网5的下边缘会刺入海底，使限位网5的位置固定，使得托架42带动后续限位网5时，避免限位网5已经铺设的部分移动。

请参阅图3，作为本申请提供的海上风电防冲刷装置的一种具体实施方式，排料管43的排出口呈扁平状，并沿防冲刷螺旋7的径向设置。使排料管43的排出口能够将固化土均匀的平铺在限位网5的内侧。

请参阅图7，作为本申请提供的海上风电防冲刷装置的一种具体实施方式，防冲刷螺旋7的螺旋间隙宽度小于防护叶片6宽度的两倍。避免螺旋间隙宽度过大，防护叶片6对水流的减缓作用无法完全覆盖对应的螺旋间隙。

请参阅图1，作为本申请提供的海上风电防冲刷装置的一种具体实施方式，限位网5位于托架42上时，两个防护叶片6折叠于限位网5的外侧。

本实施例中，使得限位网5布设后，防护叶片6外侧的防护叶片6在浮力下展开，不会受到排料管43在限位网5内侧浇筑固化土的影响。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.海上风电防冲刷装置，其特征在于，包括：

绕行船；

横臂，一端与所述绕行船连接，另一端与桩基转动连接；

移动下料车，设于所述横臂上，具有料仓，底部设有沉至海底的托架以及延伸至海底并位于所述托架内侧的排料管；

限位网，设于所述托架上，一端连接于所述桩基根部；

两个防护叶片，沿所述限位网的上边缘并行设置，两个所述防护叶片的上边缘之间设有多个浮力撑杆，所述浮力撑杆适于漂浮后将两个所述防护叶片撑开至30~60°夹角；

所述绕行船绕所述桩基圆周运动的同时，所述移动下料车沿所述横臂移动，以使所述托架带动所述限位网呈螺旋状向外运动、并将所述限位网呈螺旋状布设于桩基周围的海底形成防冲刷螺旋；在所述托架带动所述限位网呈螺旋状铺设过程中，所述排料管将固化土排入已铺设的所述限位网内侧，且所述限位网两侧的所述固化土可通过网孔自由流动。

2.如权利要求1所述的海上风电防冲刷装置，其特征在于，所述浮力撑杆为弹性可弯折构件。

3.如权利要求1所述的海上风电防冲刷装置，其特征在于，外侧的所述防护叶片的外侧面分布有子叶。

4.如权利要求1所述的海上风电防冲刷装置，其特征在于，所述限位网的网孔为上下方向的长条孔，且所述限位网由下至上开孔率逐渐变小。

5.如权利要求1所述的海上风电防冲刷装置，其特征在于，所述限位网下边缘设有适于刺入海底的尖齿。

6.如权利要求1所述的海上风电防冲刷装置，其特征在于，所述排料管的排出口呈扁平状，并沿所述防冲刷螺旋的径向设置。

7.如权利要求1所述的海上风电防冲刷装置，其特征在于，所述防冲刷螺旋的螺旋间隙宽度小于所述防护叶片宽度的两倍。

8.如权利要求1所述的海上风电防冲刷装置，其特征在于，所述限位网位于所述托架上时，两个所述防护叶片折叠于所述限位网的外侧。