CN212001298U - 一种海上风力机固定基础防冲刷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种海上风力机固定基础防冲刷装置，主要包括两个左右对称的空心半圆体；空心半圆体外形呈喇叭形，其外表曲面上设有两条环形扰流脊，两个空心半圆体的外表曲面靠近开口一侧的上、下部分别设有一个用于紧固连接的连接装置凸台，空心半圆体外表曲面周向设有多组用于固定螺柱与海床连接的螺柱孔。本实用新型装置重量轻、容易运输和安装、在腐蚀性海水中可靠性高，可大大降低海上风力机固定基础的防冲刷成本，具有显著的经济效益。

Description

一种海上风力机固定基础防冲刷装置

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电技术领域，具体是涉及一种海上风力机固定基础防冲刷装置。

背景技术

目前，国内外大部分海上风力机都部署在浅海和潮间带水域，因为这些水域离岸距离近，水深浅，可以为风力机的运输、安装和日常维护提供极大的便利。但受周期性涨、落潮的影响，在这些水域的洋流速度往往比在远海水域的洋流速度要高，对安装在此类水域海床上的风力机固定基础具有更大的冲刷力及更为严重的冲刷后果，即当洋流流经风力机固定基础时，在固定基础的正面会形成下降流，在固定基础的两个侧面会形成马蹄形涡流，在固定基础的背面也会成对出现不规则的反向旋转涡流；当正面的下降流及两侧和背面的涡流接触到海床表面时，便会对海床产生冲刷，从而带走固定基础周围的泥沙。由于固定基础周围泥沙在洋流冲刷作用下的不断流失，久而久之便会在风力机固定基础周围形成坑洞；该坑洞的形成会导致风力机固定基础承载力的降低，严重时会导致基础的倾斜，甚至在最坏的情况下会造成固定基础的整体倒塌，从而出现风力机倒机的灾难性后果；如今，洋流冲刷已被业界广泛认为是降低海上风力机固定基础可靠性、威胁机组安全的重要因素之一。

现有技术存在以下问题：

缺陷一：重量大、成本高、难以运输、施工难度大，不太容易在已经安装好的风力机固定基础上安装，且在腐蚀性海水中经长期浸泡后可靠性差；

缺陷二：现有保护装置实现防冲刷都是采用某单一的工作原理，无法大对度减轻风力机固定基础正前方的下降流及两侧和背面涡流的强度，致使在采用该装置后，坑洞仍然有可能在风力机固定基础的周围形成；

缺陷三：现有保护装置由上、下两部分套筒组成。埋藏在海床下面的套筒部分一旦在洋流长期的冲刷作用下露出海床表面，便可能会导致更加严重的冲刷问题。

因此，现需要一种利用塑料制作而成的海上风力机固定基础防冲刷装置来解决上述技术问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种海上风力机固定基础防冲刷装置，以克服现有技术中存在的成本高、现场施工难度大、工作原理单一、在长期使用后可靠性差、防冲刷效果欠佳的缺陷，提供一种新的利用塑料材料制作而成、重量轻、加工和运输成本低，在海水中经久耐用，并能对海上风力机固定基础起到良好防冲刷作用的防护装置。

本实用新型的技术方案是：一种海上风力机固定基础防冲刷装置，主要包括两个左右对称的空心半圆体；所述空心半圆体的外形呈喇叭形，其外表曲面上设有两条环形扰流脊，两个空心半圆体的外表曲面靠近开口一侧的上、下部分别设有一对用于紧固连接的连接装置凸台，空心半圆体外表曲面周向设有多组用于固定螺柱与海床连接的螺柱孔。本申请防冲刷装置采用两部分组成，但与现有技术不同的是这两部分均在海床表面安装，任何一部分都不是安装在海床下面，正因如此，防冲刷装置的两个空心半圆体非常容易便可以通过部件连接装置合拢在已经安装好的风力机的固定基础上，操作方便。

进一步地，所述空心半圆体上端面的内径与风力机固定基础的外径相同，空心半圆体下端面的内径是风力机固定基础外径的3倍。

进一步地，所述空心半圆体外表面的曲率半径是风力机固定基础内径的2倍，空心半圆体外表曲面弧度为90°。在这一结构设计条件下，风力机固定基础正前方的下降流强度、固定基础两侧及背面涡流的强度、以及固定基础后方海床表面的剪切应力均会得到最大程度地降低，这一结构设计不仅对减轻固定基础洋流冲刷，而且对减轻风力机固定基础后方海床的洋流侵蚀现象都有积极贡献。

进一步地，所述环形扰流脊设有两条，分别设置在空心半圆体外表曲面上1/3和2/3高度处。本申请在其外表面1/3和2/3高度分别布设了一条环形扰流脊，可以更加有效地降低固定基础正前方下降流和两侧及背面涡流的强度，从而更好地达到防洋流冲刷的目的。

进一步地，所述空心半圆体与风力机固定基础接触侧设有橡胶垫片。通过设置橡胶垫片可以提高空心半圆体与风力机固定基础的连接效果。

进一步地，所述空心半圆体、连接装置凸台均采用塑料材料制成。这不仅可以促进塑料回收，降低白色污染对环境的破坏，而且与其它材料相比，塑料材料重量轻，容易加工，尤其在潮湿、强腐蚀性的海水中不存在腐蚀问题，而且降解速度很慢，可以长时间存在。

进一步地，所述连接装置凸台包括凸台、连接件，所述凸台设有两对，分别设置在空心半圆体靠近开口侧的上、下两部分，每个凸台上都设有用于所述连接件对接的圆孔。

本实用新型的一种技术方案，所述连接件具体为连接螺栓。

本实用新型的另一种技术方案，所述连接件具体为自紧杆件，所述自紧杆件包括紧固螺帽、调节螺杆，所述调节螺杆分为螺纹部、连接部，所述连接部包括螺钉头和连接杆，所述螺纹部包括螺纹杆，所述螺钉头设置在连接杆的一端，所述连接杆的另一端与所述螺纹杆内设有的槽孔嵌套连接，所述槽孔内底面设有第一弹簧与连接杆连接，所述螺纹杆前端设有用于与所述紧固螺帽连接的螺纹，其后端外壁与槽孔位置对应处周向设有多组通孔，所述连接杆与所述通孔位置对应处设有梯形槽，所述各个通孔处设有自紧组件；所述自紧组件包括底座、自紧杆、压帽，所述底座连接在螺纹杆外壁，且中部设有限位孔，所述压帽两侧各通过一个自紧螺杆与底座螺纹孔连接，所述压帽与自紧螺杆之间设有第二弹簧，所述自紧杆前端截面呈梯形，用于与梯形槽配接及挤推作用。通过设置自紧杆件可以时刻保持两个空心半圆形之间拼接的稳定性，利用多组自紧组件的作用可以提高连接杆与螺钉头的连接紧密度，从而实现两者外扩和聚拢力的抵消和平衡，提高连接的稳定性，使自紧杆件时刻紧密连接两个空心半圆体，从而弥补防冲刷装置非一个整体所带来的结构强度的不足。

本实用新型的工作方法为：

海上风力机固定基础防冲刷装置的实施包括以下步骤：

第一步，借助模具用塑料材料分别制作两个空心半圆体及两部件间的连接装置；

第二步，对风力机固定基础周围的海床做平整处理；

第三步，将一个空心半圆体沿风力机固定基础安放到平整好的海床上，并用三根固定螺柱进行预固定；

第四步，将另一个空心半圆体沿风力机固定基础安放到平整好的海床上，并用三根固定螺柱进行预固定；

第五步，通过调整六根固定螺柱的预紧力来调整两个空心半圆体的相对位置，当两个空心半圆体的凸台上的圆孔对中时，通过连接件紧固；

第六步，拧紧六根固定螺柱直到其达到设计的预紧力，将两个空心半圆体牢牢固定在海床上。

本实用新型的一个技术方案为：插入连接螺栓将两个空心半圆体连接在一起，并用螺帽固定；

本实用新型的另一个技术方案为：通过自紧杆件将两个空心半圆体连接在一起，并用紧固螺帽固定，同时，对各个自紧组件的第二弹簧进行预紧，使其自紧杆与梯形槽产生挤推作用力；其中，当紧固螺帽出现松动或者两个空心半圆体之间出现连接间隙时，调节螺杆的连接部与螺纹部会出现相互外扩的远离趋势，此时自紧组件的自紧力作用可以有效使连接杆向槽孔底部或向槽孔底部运动的趋势，从而补偿松动所产生外扩趋势，时刻保持两个空心半圆形之间拼接的稳定性；

自紧组件的工作原理，当对第二弹簧通过自紧螺杆进行扭紧后，使第二弹簧处于压缩状态，进而通过压帽两侧的第二弹簧的作用力下压压帽，使压帽对自紧杆施加向下的运动力，继而通过自紧杆的前端梯形部分与梯形槽之间的错位运动挤推作用，使连接杆产生向槽孔底部运动的力，从而实现两者外扩和聚拢力的抵消和平衡。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型防冲刷装置的应用不仅具有积极的社会意义，而且由于其加工方便、重量轻、容易运输和安装、在腐蚀性海水中可靠性高，可大大降低海上风力机固定基础的防冲刷成本，具有显著的经济效益。

(2)本实用新型与现有技术相比，本申请防冲刷装置是由两部分组成，但与现有技术不同的是这两部分均在海床表面安装，任何一部分都不是安装在海床下面，正因如此，防冲刷装置的两个空心半圆体非常容易便可以通过部件连接装置合拢在已经安装好的风力机的固定基础上。

(3)本实用新型与现有技术相比，采用两个空心半圆形拼接组成风力机固定基础的防冲刷装置，相对于套设连接在风力机固定基础的防冲刷装置而言，其安装更加方便，同时通过自紧杆件的作用可以时刻保持两个空心半圆形之间拼接的稳定性，避免出现装置结构连接紧固的不稳定而影响对风力机固定基础的防护作用。

(4)本实用新型与现有技术相比，除借助传统“导流”方法来减轻洋流对风力机固定基础冲刷外，本申请的防冲刷装置:(A)在其外表面1/3和2/3高度处分别布设了一条环形的扰流脊，可以更加有效地降低固定基础正前方下降流及两侧和背面涡流的强度，从而更好地达到防洋流冲刷的目的；(B)防护装置外表面的曲率半径是风力机固定基础内径的2倍，弧度为90°，在这一结构设计条件下，风力机固定基础正前方的下降流强度、固定基础两侧及背面涡流的强度、以及固定基础后方海床表面的剪切应力均会得到最大程度的降低，这一结构设计不仅对减轻固定基础洋流冲刷，而且对减轻风力机固定基础后方海床的洋流侵蚀现象都有积极贡献，而现有技术并不具备这些防护特征。

附图说明

图1是本实用新型装置的整体外观示意图。

图2是本实用新型装置的空心半圆体结构示意图。

图3是本实用新型装置的俯视结构示意图。

图4是本实用新型的空心半圆体与海床连接关系示意图。

图5是本实用新型的连接螺栓结构示意图。

图6是本实用新型的自紧杆件外观示意图。

图7是本实用新型的自紧杆件结构示意图。

图8是本实用新型图7的A处结构放大图。

其中，1-空心半圆体、11-螺柱孔、2-环形扰流脊、3-连接装置凸台、31-凸台、32-连接件、4-固定螺柱、5-连接螺栓、6-自紧杆件、61-紧固螺帽、62-调节螺杆、621-螺纹部、622-连接部、63-螺钉头、64-连接杆、641-梯形槽、65-螺纹杆、651-槽孔、652-第一弹簧、653-通孔、66-自紧组件、661-底座、662-自紧杆、663-压帽、664-限位孔、665-自紧螺杆、666-第二弹簧。

具体实施方式

实施例1

如图1、2、3所示，一种海上风力机固定基础防冲刷装置，主要包括两个左右对称的空心半圆体1；空心半圆体1外形呈喇叭形，其外表曲面上设有两条环形扰流脊2，分别设置在空心半圆体1外表曲面上1/3和2/3高度处。本申请在其外表面1/3和2/3高度分别布设了一条环形扰流脊2，可以更加有效地降低固定基础正前方下降流及两侧和背面涡流的强度，从而更好地达到防洋流冲刷的目的。

如图3、4、5所示，两个空心半圆体1的外表曲面靠近开口一侧的上、下部分别设有一对用于紧固连接的连接装置凸台3，连接装置凸台3包括凸台31、连接件32，凸台31设有两个，分别设置在两个空心半圆体1的上、下部分，凸台31上设有用于连接件32对接的圆孔，连接件32具体为连接螺栓5。空心半圆体1外表曲面周向设有多组用于固定螺柱4与海床连接的螺柱孔11。空心半圆体1与风力机固定基础接触侧设有橡胶垫片。通过设置橡胶垫片可以提高空心半圆体1与风力机固定基础的连接效果。本申请防冲刷装置采用两部分组成，但与现有技术不同的是这两部分均在海床表面安装，任何一部分都不是安装在海床下面，正因如此，防冲刷装置的两个空心半圆体非常容易便可以通过部件连接装置合拢在已经安装好的风力机的固定基础上，操作方便。

如图1所示，空心半圆体1上断面的内径与风力机固定基础的外径相同，空心半圆体1下端面的内径是风力机固定基础外径的3倍。空心半圆体1外表面的曲率半径为风力机固定基础外径的2倍，空心半圆体1外表曲面弧度为90°。防护装置外表面的曲率半径是风力机固定基础内径的2倍，在这一结构设计条件下，风力机固定基础正前方的下降流强度、固定基础两侧和背面涡流的强度、以及固定基础后方海床表面的剪切应力均会得到最大程度地降低，这一结构设计不仅对减轻固定基础洋流冲刷，而且对减轻风力机固定基础后方海床的洋流侵蚀现象都有积极贡献。空心半圆体1、连接装置凸台3均采用塑料材料制成。这不仅可以促进了塑料回收，降低白色污染对环境的破坏，而且与其它材料相比，塑料材料重量轻，容易加工，尤其在潮湿、强腐蚀性的海水中不存在腐蚀问题，降解速度慢，可以长时间存在。

上述装置的工作方法为：

海上风力机固定基础防冲刷装置的实施包括以下步骤：

第一步，借助模具用塑料材料分别制作两个空心半圆体1及两部件间的连接装置；

第二步，对风力机固定基础周围的海床做平整处理；

第三步，将一个空心半圆体1沿风力机固定基础安放到平整好的海床上，并用三根固定螺柱4进行预固定；

第四步，将另一个空心半圆体1沿风力机固定基础安放到平整好的海床上，并用三根固定螺柱4进行预固定；

第五步，通过调整六根固定螺柱4的预紧力来调整两个空心半圆体1的相对位置，当两个空心半圆体1的凸台31上的圆孔对中时，通过连接件32紧固；

其中，连接件32采用连接螺栓5，插入连接螺栓5将两个空心半圆体1连接在一起，并用螺帽固定。

第六步，拧紧六根固定螺柱4直到其达到设计的预紧力，将两个空心半圆体1牢牢固定在海床上。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，与其不同之处在于，如图6、7、8所示，连接件32具体为自紧杆件6，自紧杆件6包括紧固螺帽61、调节螺杆62，调节螺杆62分为螺纹部621、连接部622，连接部622包括螺钉头63和连接杆64，螺纹部621包括螺纹杆65，螺钉头63设置在连接杆64的一端，连接杆64的另一端与螺纹杆65内设有的槽孔651嵌套连接，槽孔651内底面设有第一弹簧652与连接杆64连接，螺纹杆65前端设有用于与紧固螺帽61连接的螺纹，其后端外壁与槽孔651位置对应处周向设有多组通孔653，连接杆64与通孔653位置对应处设有梯形槽641，各个通孔653处设有自紧组件66；自紧组件66包括底座661、自紧杆662、压帽663，底座661连接在螺纹杆65外壁，且中部设有限位孔664，压帽663两侧各通过一个自紧螺杆665与底座661螺纹孔连接，压帽663与自紧螺杆665之间设有第二弹簧666，自紧杆662前端截面呈梯形，用于与梯形槽641配接及挤推作用。通过设置自紧杆件6可以时刻保持两个空心半圆形1之间拼接的稳定性，利用多组自紧组件66的作用可以提高连接杆64与螺钉头63的连接紧密度，从而实现两者外扩和聚拢力的抵消和平衡，提高连接的稳定性，使自紧杆件6时刻紧密连接两个空心半圆体1，从而弥补防冲刷装置非一个整体所带来的结构强度的不足。

上述装置的工作方法为：本实施例工作方法与实施例1工作方法基本相同，与其不同之处在于，连接件32具体为自紧杆件6，通过自紧杆件6将两个空心半圆体1连接在一起，并用紧固螺帽61固定，同时，对各个自紧组件66的第二弹簧666进行预紧，使其自紧杆662与梯形槽641产生挤推作用力；其中，当紧固螺帽61出现松动或者两个空心半圆体1之间出现连接间隙时，调节螺杆62的连接部622与螺纹部621会出现相互外扩的远离趋势，此时自紧组件66的自紧力作用可以有效使连接杆64向槽孔651底部或向槽孔651底部运动的趋势，从而补偿松动所产生外扩趋势，时刻保持两个空心半圆形之间拼接的稳定性；

自紧组件66的工作原理，当对第二弹簧666通过自紧螺杆665进行扭紧后，使第二弹簧666处于压缩状态，进而通过压帽663两侧的第二弹簧66的作用力下压压帽663，使压帽663对自紧杆662施加向下的运动力，继而通过自紧杆662的前端梯形部分与梯形槽641之间的错位运动挤推作用，使连接杆64产生向槽孔651底部运动的力，从而实现两者外扩和聚拢力的抵消和平衡。

Claims (9)

1.一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，主要包括左右对称的两个空心半圆体(1)；所述空心半圆体(1)截面呈喇叭形，其外表曲面上设有两条环形扰流脊(2)，两个空心半圆体(1)的外表曲面靠近开口一侧的上、下部分别设有一对用于紧固连接的连接装置凸台(3)，空心半圆体(1)外表曲面周向设有多组用于固定螺柱(4)与海床连接的螺柱孔(11)。

2.如权利要求1所述的一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，所述空心半圆体(1)上端面的内径与风力机固定基础的外径相同，空心半圆体(1)下端面的内径是风力机固定基础外径的3倍。

3.如权利要求1所述的一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，所述空心半圆体(1)外表面的曲率半径为其内径的2倍，空心半圆体(1)外表曲面弧度为90°。

4.如权利要求1所述的一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，所述环形扰流脊(2)设有两条，分别设置在空心半圆体(1)外表曲面上1/3和2/3高度处。

5.如权利要求1所述的一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，所述空心半圆体(1)与风力机固定基础接触侧设有橡胶垫片。

6.如权利要求1所述的一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，所述空心半圆体(1)、连接装置凸台(3)采用塑料材料制成。

7.如权利要求1所述的一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，所述连接装置凸台(3)包括凸台(31)、连接件(32)，所述凸台(31)设有两对，分别设置在两个空心半圆体(1)靠近开口一侧的上、下部分，每个凸台(31)上均设有用于所述连接件(32)对接的圆孔。

8.如权利要求7所述的一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，所述连接件(32)具体为连接螺栓(5)。

9.如权利要求7所述的一种海上风力机固定基础防冲刷装置，其特征在于，所述连接件(32)具体为自紧杆件(6)，所述自紧杆件(6)包括紧固螺帽(61)、调节螺杆(62)，

所述调节螺杆(62)分为螺纹部(621)、连接部(622)，所述连接部(622)包括螺钉头(63)和连接杆(64)，所述螺纹部(621)包括螺纹杆(65)，所述螺钉头(63)设置在连接杆(64)的一端，所述连接杆(64)的另一端与所述螺纹杆(65)内设有的槽孔(651)嵌套连接，所述槽孔(651)内底面设有第一弹簧(652)与连接杆(64)连接，所述螺纹杆(65)前端设有用于与所述紧固螺帽(61)连接的螺纹，其后端外壁与槽孔(651)位置对应处周向设有多组通孔(653)，所述连接杆(64)与所述通孔(653)位置对应处设有梯形槽(641)，所述各个通孔(653)处设有自紧组件(66)；

所述自紧组件(66)包括底座(661)、自紧杆(662)、压帽(663)，所述底座(661)连接在螺纹杆(65)外壁，且中部设有限位孔(664)，所述压帽(663)两侧各通过一个自紧螺杆(665)与底座(661)螺纹孔连接，所述压帽(663)与自紧螺杆(665)之间设有第二弹簧(666)，所述自紧杆(662)前端截面呈梯形，用于与梯形槽(641)配接及挤推作用。

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