CN219931061U - 一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，包括单桩及套设于单桩外的套笼，套笼上沿单桩长度方向等距设置若干圈梁，所述圈梁上设有若干抗冰构件，若干抗冰构件环向设置在套笼的圈梁上形成抗冰结构；单个抗冰构件包括若干壳板、竖向支撑肋板和横向支撑肋板，壳板之间的竖向连接通过竖向支撑肋板加固，壳板之间的横向连接通过横向支撑肋板加固，壳板上密布消浪孔。本实用新型的优点为：克服传统形式抗冰锥安装位置与集成式套笼冲突的问题并将两者合二为一，简化抗冰构件结构，降低抗冰装置的运输及安装难度，施工方法简单高效，可达到较好的抗冰及消浪效果。

Description

一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置

技术领域

本实用新型涉及海上风力发电技术领域，具体涉及一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置。

背景技术

人类社会的发展离不开能源的支持，随着石油、煤炭等不可再生能源的日益枯竭，各国政府纷纷投入可再生能源的开发。风能作为一种安全、高效的清洁能源，具有良好的开发前景。风电的开发，包括海上风电和陆上风电两类，其中海上风电不占用陆上空间，远离陆地，对人类社会干扰较小，且海上风速比陆上风速高20%左右，风切变小且风向稳定，风资源储量更丰富。因此，海上风电将是风能开发事业的主要战场。

但与此同时，高纬度地区海面结冰现象带来的海冰荷载，可能会对风机单桩基础等海上结构物造成不利影响。海冰对直立结构的作用主要分为两类：大面积冰场运动时产生的挤压作用和流冰自由漂流时撞击建筑物产生的冲击荷载。研究表明，冰的弯曲破坏强度明显小于挤压强度，故可以将海洋结构水线位置的桩柱设计成带有角度的形式，改变海冰的破碎形式，有效降低海冰对结构的作用力。

单桩基础的附属构件一般采用集成套笼形式，而套笼通常安装于水面附近，导致抗冰锥的设计和安装工作较为困难。因此，针对性的设计一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，能有效抵消海冰作用，降低结构发生冰激振动的可能性，保护套笼和单桩基础结构，保证海上风电场的正常运行。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种适用于海上风力发电行业、克服传统形式抗冰锥安装位置与集成式套笼冲突的问题并将两者合二为一、简化抗冰构件结构、降低抗冰装置的运输及安装难度、施工方法简单高效、达到较好的抗冰及消浪效果的用于海上风电单桩套笼的抗冰装置。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案来实现：

一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，包括单桩及套设于单桩外的套笼，套笼上沿单桩长度方向等距设置若干圈梁，所述圈梁上设有若干抗冰构件，若干抗冰构件环向设置在套笼的圈梁上形成抗冰结构；单个抗冰构件包括若干壳板、竖向支撑肋板和横向支撑肋板，壳板之间的竖向连接通过竖向支撑肋板加固，壳板之间的横向连接通过横向支撑肋板加固，壳板上密布消浪孔。

进一步地，所述圈梁上设有四个抗冰构件，四个抗冰构件环向设置在套笼的圈梁上形成水平并竖直对称的棱台型抗冰结构。

进一步地，所述单个抗冰构件包括若干呈等腰梯形的壳板、若干竖向支撑肋板和若干横向支撑肋板，壳板之间在竖直方向下底焊接并通过横向支撑肋板加固，壳板的上底分别固定于套笼的圈梁上，壳板之间在水平方向侧边焊接并通过竖向支撑肋板加固，壳板与水平面呈夹角设置。

进一步地，所述竖向支撑肋板呈直角梯形并且内部中空，其直角边连接于单桩上，其斜边连接于壳板之间侧边焊接处；所述横向支撑肋板的内圈连接于套笼的圈梁上，外圈连接于壳板之间下底焊接处。

进一步地，所述竖向支撑肋板的直角边通过其上焊接的燕尾夹与单桩上焊接的牛腿连接固定。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，克服传统形式抗冰锥安装位置与集成式套笼冲突的问题并将两者合二为一，简化抗冰构件结构，降低抗冰装置的运输及安装难度，施工方法简单高效，可达到较好的抗冰及消浪效果。

具体地，作为一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，能够有效减小单桩基础所受海冰作用，降低发生冰激振动的可能性，保证海上风电场的正常运行；将抗冰锥体结构分为多块壳板的组合，在减轻结构自重的同时，减小各部件体积，方便运输，节约生产成本；抗冰装置在陆上即可完成组装并加装在套笼上，与套笼一起套设在单桩基础外部，降低安装难度和风险；竖向支撑肋板和横向支撑肋板能够显著加强构件强度，消浪孔的设置能减轻结构自重，同时减小波浪冲击作用。

附图说明

图1是本实用新型的抗冰装置的主视图。

图2是本实用新型的抗冰装置的俯视图。

图3是本实用新型的抗冰装置的纵截面局部放大结构示意图。

图4是图3去除壳板的左视图。

图5是本实用新型的抗冰装置的横截面局部放大结构示意图。

图6是本实用新型的套笼的结构示意图。

附图标记：1、单桩；2、套笼；21、圈梁；22、外平台；23、爬梯；3、抗冰构件；31、壳板；32、竖向支撑肋板；33、横向支撑肋板；34、消浪孔；4、燕尾夹；5、牛腿。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的实施例作进一步详细的描述。

如图1所示，一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，包括单桩1及套设于单桩1外的套笼2，套笼2上沿单桩1长度方向等距设置若干圈梁21。如图6所述，所述套笼2还包括位于套笼2顶部的外平台22，外平台22靠近塔筒与单桩1的连接处，便于工作人员进入塔筒；所述套笼2上还设有爬梯23，可方便工作人员在套笼2中进行爬升，进行单桩1的维护和检修。优选地，如图2所示，所述圈梁21上设有四个抗冰构件3，四个抗冰构件3环向设置在套笼2的圈梁21上形成水平并竖直对称的棱台型抗冰结构。单个抗冰构件3包括若干壳板31、竖向支撑肋板32和横向支撑肋板33，壳板31为呈等腰梯形的钢板，壳板31之间在竖直方向下底焊接并通过横向支撑肋板33加固，壳板31的上底分别固定于套笼2的圈梁21上，壳板31之间在水平方向侧边焊接并通过竖向支撑肋板32加固，壳板31与水平面呈夹角设置，夹角为50~65︒，壳板31上密布消浪孔34。

如图3、4所示，所述竖向支撑肋板32为呈直角梯形并且内部中空的钢板，其直角边连接于单桩1上，直角边通过其上焊接的燕尾夹4与单桩1上焊接的牛腿5连接固定，其斜边连接于壳板31之间侧边焊接处。如图5所示，所述横向支撑肋板33为内圈呈圆弧状的钢板，其内圈连接于套笼2的圈梁21上，外圈连接于壳板31之间下底焊接处。

所述抗冰构件3的高度及安装位置应满足破冰作用能覆盖所在海域最高潮位和最低潮位。

本实用新型的抗冰装置的安装施工方法如下：

步骤一：在陆地上，将若干壳板31、竖向支撑肋板34和横向支撑肋板33焊接组装成单个抗冰构件3，组装四个抗冰构件3；

步骤二：在陆地上，将四个抗冰构件3的上端和下端（即各个壳板31的上底）焊接在套笼2的圈梁21上，将竖向支撑肋板32通过其直角边上焊接的燕尾夹4与单桩1上焊接的牛腿5连接固定，将横向支撑肋板33的内圈焊接在圈梁21上；

步骤三：将单桩1下沉至预设位置；

步骤四：将带有抗冰构件3的套笼2结构套设并固定于单桩1的指定位置。

以上所述仅是本实用新型优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，包括单桩及套设于单桩外的套笼，套笼上沿单桩长度方向等距设置若干圈梁，其特征在于：

所述圈梁上设有若干抗冰构件，若干抗冰构件环向设置在套笼的圈梁上形成抗冰结构；单个抗冰构件包括若干壳板、竖向支撑肋板和横向支撑肋板，壳板之间的竖向连接通过竖向支撑肋板加固，壳板之间的横向连接通过横向支撑肋板加固，壳板上密布消浪孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，其特征在于：所述圈梁上设有四个抗冰构件，四个抗冰构件环向设置在套笼的圈梁上形成水平并竖直对称的棱台型抗冰结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，其特征在于：所述单个抗冰构件包括若干呈等腰梯形的壳板、若干竖向支撑肋板和若干横向支撑肋板，壳板之间在竖直方向下底焊接并通过横向支撑肋板加固，壳板的上底分别固定于套笼的圈梁上，壳板之间在水平方向侧边焊接并通过竖向支撑肋板加固，壳板与水平面呈夹角设置。

4.根据权利要求3所述的一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，其特征在于：所述竖向支撑肋板呈直角梯形并且内部中空，其直角边连接于单桩上，其斜边连接于壳板之间侧边焊接处；所述横向支撑肋板的内圈连接于套笼的圈梁上，外圈连接于壳板之间下底焊接处。

5.根据权利要求4所述的一种用于海上风电单桩套笼的抗冰装置，其特征在于：所述竖向支撑肋板的直角边通过其上焊接的燕尾夹与单桩上焊接的牛腿连接固定。