CN216156618U - 一种具有扰流孔的海上风电基础 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有扰流孔的海上风电基础，具有扰流孔的海上风电基础包括桩基础和扰流孔，桩基础包括在其长度方向上相互连接的第一部分和第二部分，第二部分埋入海床中，海床具有海床面，第一部分位于海床面上方，扰流孔至少设在第一部分上，扰流孔沿第一方向贯穿第一部分的周壁，第一方向正交于桩基础的长度方向，扰流孔包括多个，多个扰流孔在桩基础的长度方向上和/或环绕桩基础的周向上间隔排布，第一部分的外径为D,扰流孔之间的间隔大于等于0.25D小于等于1D。本实用新型的具有扰流孔的海上风电基础具有结构简单、安装方便、环保节能、适应范围广的特点。

Description

一种具有扰流孔的海上风电基础

技术领域

本实用新型涉及海上风电领域，尤其是涉及一种具有扰流孔的海上风电基础。

背景技术

风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。其中相对于陆地风能而言，海上风能资源不仅具有较高的风速，而且距离海岸线较远，不受噪音限值的影响，允许机组制造更为大型化。

海上风电基础是支撑整个海上风力机的关键所在，成本约占整个海上风电投资的20％至25％，而海上风力发电机发生的事故多为桩基基础不稳造成的。由于波浪和潮流的作用，海上风电桩基基础周围的泥沙将会发生冲刷并形成冲坑，冲刷坑将会对桩基基础的稳定性产生影响。此外，在海床表面附近夹杂着泥沙的水流不断冲刷着桩基基础，腐蚀破坏桩基基础表面，严重时会造成海上风力机机组的坍塌。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。

实用新型内容

本实用新型是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

在实际应用过程中，由于海浪和潮汐的作用，海水直接对海上风电桩基基础冲刷，海水的冲击力直接作用于海上风电桩基基础的表面，呈现向下的卷掘旋涡结构，旋涡结构将海床上的沉积物卷升起来，并进一步将其带远离桩基周围的地方，形成了冲刷坑，冲刷坑的形成使得桩基础深度变浅，影响桩基基础的稳定性，另一方面，海水在桩基基础表面极易形成腐蚀坑，腐蚀坑随着海水冲刷不断变大进而扩大对桩基基础表面的影响，破坏力逐渐增强，严重时会造成海上风力机机组的坍塌。

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种具有良好的防冲刷性能的具有扰流孔的海上风电基础。

根据本实用新型的具有扰流孔的海上风电基础包括桩基础和扰流孔，所述桩基础包括在其长度方向上相互连接的第一部分和第二部分，所述第二部分埋入海床中，所述海床具有海床面，所述第一部分位于所述海床面上方，所述扰流孔至少设在所述第一部分上，所述扰流孔贯穿所述第一部分的周壁，所述扰流孔包括多个，多个所述扰流孔在所述桩基础的长度方向上和/或环绕所述桩基础的周向上间隔排布，所述第一部分的外径为D,所述扰流孔之间的间隔大于等于0.25D小于等于1.0D。

根据本实用新型的具有扰流孔的海上风电基础通过在桩基础上设置扰流孔，将海水中的急流或主流转化为均匀的缓流，减小海水对桩基基础表面的冲击，抑制了马蹄形漩涡的形成，具有良好的防冲刷性能。

在一些实施例中，在所述桩基础的长度方向上相邻的两个所述扰流孔错开，所述相邻的两个扰流孔在环绕所述桩基础的周向上的间距为0.25D至1.0D，和/或，在环绕所述桩基础的周向上相邻的两个所述扰流孔错开，所述相邻的两个扰流孔在所述桩基础的长度方向上的间距为0.2D至0.8D。

在一些实施例中，所述多个扰流孔分为多排，每排扰流孔包括沿所述周向等间隔排布的多个所述扰流孔，所述多排扰流孔沿所述长度方向排列，相邻两排扰流孔在所述长度方向上错开。

在一些实施例中，所述扰流孔的密度向靠近所述海床面的方向变大。

在一些实施例中，所述第一部分的外周面包括朝向潮流方向的正面、所述正面相对的背面以及两个侧面，在所述正面和所述背面上分布的所述扰流孔的密度均大于在所述两个侧面上分布的所述扰流孔的密度。

在一些实施例中，所述扰流孔包括在所述第一部分的径向上相对的第一扰流孔和第二扰流孔。

在一些实施例中，所述扰流孔还设置在所述第二部分上。

在一些实施例中，所述第一部分的外周面上在所述扰流孔的对应位置设置有加强筋环，所述加强筋环围绕所述扰流孔设置，所述加强筋环从所述第一部分的外周面向外突出。

在一些实施例中，所述加强筋环在所述第一方向上的尺寸为所述加强筋环的高度，所述加强筋环的高度为100mm至500mm。

在一些实施例中，所述扰流孔具有短轴和长轴，所述扰流孔的短轴的孔径为300mm至 1000mm，所述长轴与所述短轴之比为1.5至2.5。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的具有扰流孔的海上风电基础的结构示意图。

图2是根据本实用新型实施例的一些实施例中扰流孔的结构示意图。

图3是根据本实用新型实施例的另一些实施例中扰流孔的结构示意图。附图标记：

桩基础1，第一部分11，第二部分12，扰流孔2，第一扰流孔21，第二扰流孔22，加强筋环3。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面根据图1描述本实用新型的实施例的具有扰流孔的海上风电基础。

根据本实用新型的具有扰流孔的海上风电基础包括桩基础1和扰流孔2。

桩基础1包括在其长度方向上相互连接的第一部分11和第二部分12，第二部分12埋入海床中，海床具有海床面，第一部分11位于海床面上方。

如图1所示，桩基础1在上下方向上分为第一部分11和第二部分12，桩基础1向下埋入海床中，桩基础1位于海床面上方的是第一部分11，第二部分12埋入海床面下的海床中，本领域的技术人员可知，目前常用的桩基础均为中空的筒状结构。

扰流孔2至少设在第一部分11上，扰流孔2沿第一方向贯穿第一部分11的周壁，第一方向正交于桩基础1的长度方向，扰流孔2包括多个，多个扰流孔2在桩基础1的长度方向上和/或环绕桩基础1的周向上间隔排布，第一部分11的外径为D,扰流孔2之间的间隔大于等于0.25D小于等于1.0D。

如图1所示，至少在第一部分11上设有扰流孔2，扰流孔2设在第一部分1的周壁上且连通第一部分11的内部空间和外部空间，扰流孔2沿第一方向延伸，第一方向正交于桩基础1的长度方向，换言之，第一方向可以为桩基础1的径向，或者，第一方向可以为水平方向。

当潮流冲向设置有扰流孔2的桩基础1时，由于扰流孔2贯穿第一部分11的周壁，潮流能够通过扰流孔2进入第一部分11的内部，减小了桩基础1对潮流的止挡阻力，起到缓冲的作用，抑制了马蹄形漩涡的形成。为提高消能减冲的效果，在第一部分1的周壁上设有多个扰流孔2，多个扰流孔2在上下方向上间隔排布，或者，多个扰流孔2环绕桩基础1 的周向上间隔排布，又或者，多个扰流孔2在上下方向上以及在环绕桩基础1的周向上排布，相邻扰流孔2之间的距离为大于等于0.25D小于等于1.0D。使海水中的急流或主流进入扰流孔2后尽快消能减冲，转化为均匀的缓流，具有简单高效的特点。

根据本实用新型的具有扰流孔的海上风电基础通过在桩基础1上设置扰流孔2，将海水中的急流或主流转化为均匀的缓流，减小海水对桩基基础表面的冲击，抑制了马蹄形漩涡的形成，具有良好的防冲刷性能。

在一些实施例中，在桩基础1的长度方向上相邻的两个扰流孔2错开，相邻的两个扰流孔2在环绕桩基础1的周向上的间距为0.25D至1.0D，和/或，在环绕桩基础1的周向上相邻的两个扰流孔2错开，相邻的两个扰流孔2在桩基础1的长度方向上的间距为0.2D 至0.8D。

换言之，沿桩基础1的长度方向排布的扰流孔2可以具有不同的周向排布位置，相邻的两个扰流孔2在环绕桩基础1的周向上的间距为0.25D至1.0D，或者，沿环绕桩基础1 的周向排布的扰流孔2可以在上下方向上与海平面之间具有不同的距离，相邻的两个扰流孔2在上下方向上的间距为0.2D至0.8D，又或者，沿桩基础1的长度方向排布的扰流孔2 具有不同的周向排布位置，相邻的两个扰流孔2在环绕桩基础1的周向上的间距为0.25D 至1.0D，并且，沿环绕桩基础1的周向排布的扰流孔2在上下方向上与海平面之间具有不同的距离，相邻的两个扰流孔2在上下方向上的间距为0.2D至0.8D。如此设置可以增大第一部分11上设置的扰流孔2的不规则度，使扰流孔2在面对潮流以及马蹄形漩涡时，能够更好地将潮流以及马蹄形漩涡的流动规律打散打乱，更大程度上地改变水流流向和流速，增强海上风电基础的防冲刷能力，并使海上风电基础能够应对多种能量梯度的潮流以及马蹄形漩涡，增强了海上风电基础的适应能力。

在一些实施例中，多个扰流孔2分为多排，每排扰流孔2包括沿周向等间隔排布的多个扰流孔2，多排扰流孔2沿长度方向排列，相邻两排扰流孔2在长度方向上错开。

作为示例，桩基础1上沿上下方向间隔排布有多排扰流孔2，每排扰流孔2包括多个扰流孔2，每排扰流孔2中的扰流孔2的数量相等。每排扰流孔2在上下方向上与海平面之间具有不同的距离，并且，相邻两排扰流孔2在上下方向上互相错开，每排扰流孔2内的多个扰流孔2沿周向等间隔排布。多排扰流孔2中的至少一部分在上下方向上对齐。如图 1所示，桩基础1上沿上下方向间隔排布有四排扰流孔2，第一排扰流孔2与第三排扰流孔 2在上下方向上对齐。第一排扰流孔2与第三排扰流孔2在上下方向上对齐具体是指：第一排扰流孔2中的多个扰流孔2与第三排扰流孔2中的多个扰流孔2在上下方向上一一对应地相对。

在一些实施例中，扰流孔2的密度向靠近海床面的方向变大。

海上风电基础在实际使用的过程中，第一部分11上越靠近海床面的位置受到的潮流冲击越大，产生马蹄形漩涡的可能性也越大。因此，在一些实施例中，第一部分11靠近海床面的的下部的扰流孔2密集，第一部分11上部的扰流孔2稀疏，从而使扰流孔2的密度向靠近海床面的方向增大，以更好地应对实际情况，优选地，当相邻扰流孔2之间的直线间距小于0.2D时，可以有效减少马蹄形漩涡的产生，向靠近海床面的方向，相邻扰流孔2之间的直线间距逐渐变小，能够增强海上风电基础的防冲刷能力和实用性。

在一些实施例中，第一部分11的外周面包括朝向潮流方向的正面、正面相对的背面以及两个侧面，在正面和背面上分布的扰流孔2的密度均大于在两个侧面上分布的扰流孔2 的密度。

在海水流动过程中产生的潮流方向是不均匀的，受季风气候和地球自转的影响，在某些海域中的潮流常年呈东西流动，南北流动的潮流很少出现。设置在这些海域中的桩基础1主要承受东西流动的潮流，桩基础1的东侧和西侧的海床最容易产生较大的冲刷坑，而南侧和北侧的海床产生的冲刷坑较小，因此可以在第一部分11的常面向潮流方向的正面以及与正面相对的背面密集设置扰流孔2，而在第一部分11的两侧设置少量的扰流孔2，优选地，在第一部分11外周面的正面和背面上相邻扰流孔2之间的距离为0.25D至0.5D，第一部分11的两侧上相邻扰流孔2之间的距离为0.5D至1.0D，使海上风电基础既能够具有较强的防冲刷能力，又能减小其制造成本，降低制造难度。

在一些实施例中，扰流孔2包括在第一部分11的径向上相对的第一扰流孔21和第二扰流孔22。

在桩基础1的径向上设置相对的第一扰流孔21和第二扰流孔22，能够使通过第一扰流孔21进入桩基础的潮流沿桩基础1的径向从第二扰流孔22流出，能够进一步减小桩基础 1对潮流的止挡阻力，或者说，能够进一步使潮流减缓对桩基础1的冲击作用，从而更好地抑制马蹄形漩涡的形成，增强海上风电基础的防冲刷能力。

在一些实施例中，扰流孔2还设置在第二部分12上，即第二部分12上也设置有扰流孔2。可选地，第二部分12上的扰流孔2设置在第二部分12的靠近海床面的位置，优选地，第二部分12上的最远离海床面的扰流孔2与海床面的距离为0.5D至1.0D。当海上风电基础附近海床面上形成冲刷坑，冲刷坑的形成使原本位于海床面以下的第二部分12露出，第二部分12上设置的扰流孔2可以有效地减小冲刷效应，阻止冲刷坑继续向下延伸，增强了海上风电基础的防冲刷性能。

在一些实施例中，第一部分11的外周面上在扰流孔2的对应位置设置有加强筋环3，加强筋环3围绕扰流孔2设置，加强筋环3从第一部分11的外周面沿第一方向突出。

海水对桩基础1的冲刷腐蚀会从扰流孔2贯穿第一部分11周壁的位置开始，为减缓海水的腐蚀，在第一部分11的外周面上设置加强筋环3，加强筋环3环绕扰流孔2并沿第一方向向外凸出，以增强海上风电基础的耐冲刷性能，加强筋环3自第一部分11的外周面向外凸出的尺寸为加强筋环3的高度，可选地，加强筋环3的高度为100mm至500mm，在扰流孔2的径向上的厚度为50mm至120mm，既可以增强桩基础1的消能减冲效果，还可以提高桩基础1的使用寿命。

海上风电基础上的扰流孔2形状影响桩基础1的消能减冲效果，如图3所示，在一些实施例中，扰流孔2为上下为半圆，中间为方形的人孔形状，扰流孔2的短轴的孔径为为300mm至1000mm，长宽比为1.5至2.5。

如图2所示，在另一些实施例中，扰流孔2的形状为椭圆，设置椭圆形扰流孔2的桩基础1的结构强度优于设置人孔形扰流孔2的桩基础1的结构强度，椭圆形扰流孔2的短轴的孔径0.05D-0.1D时，能够在不影响桩基础1的结构性能的同时进一步增强桩基础1的消能减冲效果和海上风电基础的防冲刷能力，具有结构简单、环保节能、使用寿命长的特点。优选地，当桩基础1的直径为6m时，在桩基础1上设置短轴孔径为420mm的椭圆形扰流孔2，桩基础1的消能减冲效果和海上风电基础的防冲刷能力最佳。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，包括：

桩基础，所述桩基础包括在其长度方向上相互连接的第一部分和第二部分，所述第二部分埋入海床中，所述海床具有海床面，所述第一部分位于所述海床面上方；

扰流孔，所述扰流孔至少设在所述第一部分上，所述扰流孔贯穿所述第一部分的周壁，所述扰流孔包括多个，多个所述扰流孔在所述桩基础的长度方向上和/或环绕所述桩基础的周向上间隔排布，所述第一部分的外径为D,所述扰流孔之间的间隔大于等于0.25D小于等于1D。

2.根据权利要求1所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，在所述桩基础的长度方向上相邻的两个所述扰流孔错开，所述相邻的两个扰流孔在环绕所述桩基础的周向上的间距为0.25D至1D，

和/或，在环绕所述桩基础的周向上相邻的两个所述扰流孔错开，所述相邻的两个扰流孔在所述桩基础的长度方向上的间距为0.2D至0.8D。

3.根据权利要求2所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，所述多个扰流孔分为多排，每排扰流孔包括沿所述周向等间隔排布的多个所述扰流孔，所述多排扰流孔沿所述长度方向排列，相邻两排扰流孔在所述长度方向上错开。

4.根据权利要求1所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，所述扰流孔的密度向靠近所述海床面的方向变大。

5.根据权利要求1所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，所述第一部分的外周面包括朝向潮流方向的正面、所述正面相对的背面以及两个侧面，在所述正面和所述背面上分布的所述扰流孔的密度均大于在所述两个侧面上分布的所述扰流孔的密度。

6.根据权利要求1所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，所述扰流孔包括在所述第一部分的径向上相对的第一扰流孔和第二扰流孔。

7.根据权利要求1所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，所述扰流孔还设置在所述第二部分上。

8.根据权利要求1所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，所述第一部分的外周面上在所述扰流孔的对应位置设置有加强筋环，所述加强筋环围绕所述扰流孔设置，所述加强筋环从所述第一部分的外周面向外突出。

9.根据权利要求8所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，所述加强筋环在第一方向上的尺寸为所述加强筋环的高度，所述第一方向正交于所述桩基础的轴向，所述加强筋环的高度为100mm至500mm。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的具有扰流孔的海上风电基础，其特征在于，所述扰流孔具有短轴和长轴，所述扰流孔的短轴的孔径为300mm至1000mm，所述长轴与所述短轴之比为1.5至2.5。

Images