具有导沙功能的海上风电基础的制作方法

1.本发明涉及海上风电领域，尤其是涉及一种具有导沙功能的海上风电基础。


背景技术：

2.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。
3.具有导沙功能的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。


技术实现要素：

4.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
5.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，严重时会造成海上风力机机组的坍塌。
6.本发明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，本发明的实施例提出一种具有良好的防冲刷性能的海上风电多桩基础。
7.根据本发明的具有导沙功能的海上风电基础包括桩基础、防沉板和导沙组件，所述桩基础的横截面的外轮廓为圆形，所述桩基础至少部分埋入海床中，所述海床具有海床面，所述防沉板套设在所述桩基础上且所述防沉板的下表面适于与所述海床面相贴合，所述导沙组件包括导沙管和驱动件，所述导沙管设在所述防沉板的上表面上，所述导沙管用于将所述防沉板外周侧的泥沙导向所述桩基础，所述驱动件与所述导沙管相连，用于驱动所述导沙管导沙。
8.根据本发明的具有导沙功能的海上风电基础通过导沙组件向所述桩基础导沙，减少冲刷坑的形成，具有结构简单、安全可靠、防冲刷效果好的特点。
9.在一些实施例中，所述导沙组件还包括传动杆，所述传动杆的一端与所述驱动件相连，所述传动杆的另一端与所述导沙管相连，用于传递所述驱动件的驱动动力。
10.在一些实施例中，所述导沙管沿第一方向延伸，所述第一方向正交与所述桩基础的长度方向。
11.在一些实施例中，所述传动杆的延伸方向正交与所述第一方向，至少部分所述驱动件位于海平面以下。
12.在一些实施例中，所述驱动件包括涡轮盘和单向轴承，所述涡轮盘与所述单向轴承相连，所述单向轴承设在所述传动杆上，所述涡轮盘沿所述第一方向设置，且所述涡轮盘适于在海水推动下转动，以便通过所述单向轴承和所述传动杆驱动所述导沙管导沙。
13.在一些实施例中，所述导沙管包括管体和导沙件，所述管体内具有腔室、第一端和第二端，所述管体的第一端和所述管体的第二端均具有开口，所述开口与所述腔室连通，所述管体的第二端邻近所述桩基础设置，所述导沙件设在所述腔室内，所述导沙件用于将海水和泥沙从所述管体的第一端导向所述管体的第二端。
14.在一些实施例中，所述导沙件为叶轮，所述叶轮的扬程大于所述叶轮与所述管体的第二端的间距。
15.在一些实施例中，所述导沙管还包括固定件，所述固定件为锥形件，所述锥形件的横截面积沿所述桩基础的长度方向朝向所述海床逐渐变小，所述固定件与所述管体相连且沿所述桩基础的长度方向向所述海床内延伸。
16.在一些实施例中，所述导沙组件为多个，多个所述导沙组件在所述桩基础的周向上间隔布置。
17.在一些实施例中，所述桩基础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，在所述正面上和所述背面上分布的相邻所述导沙组件的间距小于在所述两个侧面上分布的相邻所述导沙组件的间距。
18.在一些实施例中，所述防沉板的底部具有沿所述桩基础的长度方向向所述海床内延伸的切土板，所述切土板的底端为刃形结构。
附图说明
19.图1是根据本发明实施例的具有导沙功能的海上风电基础的结构示意图。
20.附图标记：
21.桩基础1，防沉板2，导沙组件3，导沙管31，管体311，导沙件312，固定件313，驱动件32，涡轮盘321，传动杆33。
具体实施方式
22.下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
23.下面根据图1描述本发明的实施例的具有导沙功能的海上风电基础。
24.根据本发明的具有导沙功能的海上风电基础包括桩基础1、防沉板2和导沙组件3。
25.桩基础1的横截面的外轮廓为圆形，桩基础1至少部分埋入海床中，海床具有海床面，防沉板2套设在桩基础1上且防沉板2的下表面适于与海床面相贴合，导沙组件3包括导沙管31和驱动件32，导沙管31设在防沉板2的上表面上，导沙管31用于将防沉板2外周侧的泥沙导向桩基础1，驱动件32与导沙管31相连，用于驱动导沙管31导沙。
26.如图1所示，圆柱形的桩基础1向下埋入海床中，桩基础1在海床面的位置处设有防沉板2，防沉板2的下表面与海床面相接触以稳定桩基础1，在防沉板2的上表面上布置有导
沙管31，导沙管31的一端朝向桩基础1设置，以将防沉板2四周的泥沙向桩基础1的方向导入，在导沙管31的上方设有驱动件32，用来提供导沙的动力，当海水潮流冲击桩基础1时，在桩基础1外周形成马蹄形旋涡，将泥沙冲刷开形成冲刷坑，此时导沙组件3将泥沙再次导入冲刷孔位置进行填充，减少了冲刷坑的形成，提高了桩基础1的防冲刷性能和稳定性。
27.根据本发明的具有导沙功能的海上风电基础通过导沙组件3向桩基础1导沙，减少冲刷坑的形成，具有结构简单、安全可靠、防冲刷效果好的特点。
28.在一些实施例中，导沙组件3还包括传动杆33，传动杆33的一端与驱动件32相连，传动杆33的另一端与导沙管31相连，用于传递驱动件32的驱动动力。
29.如图1所示，驱动件32位于导沙管31的上方，为有效传递驱动件32的驱动动力，在驱动件32和导沙管31之间设有传动杆33，传动杆33的传动方式包括但不限于齿轮传动、蜗杆传动、连杆传动等传动方式。如图1所示，在一些实施例中，导沙管31沿第一方向延伸，第一方向正交与桩基础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。
30.在一些实施例中，传动杆33的延伸方向正交与第一方向，至少部分驱动件32位于海平面以下。
31.驱动件32的全部或者下半部分位于海水中，接受潮流的冲击，从而产生驱动力，传动杆33垂直于导沙管31设置，以有效传递驱动件32产生的动力，具有简单高效的特点。
32.在一些实施例中，驱动件32包括涡轮盘321和单向轴承(图中未示出)，涡轮盘321与单向轴承相连，单向轴承设在传动杆33上，涡轮盘321沿第一方向设置，且涡轮盘321适于在海水推动下转动，以便通过单向轴承和传动杆33驱动导沙管31导沙。
33.涡轮盘321可在海水驱动下转动，海水产生的潮流方向多变，相反方向的潮流驱动涡轮盘321产生的动力方向也相反，为保证导沙管31导沙方向是由防沉板2外周侧朝向桩基础1，在涡轮盘321与传动杆33之间设置单向轴承，当潮流方向为从防沉板2外周侧朝向桩基础1时，涡轮盘321产生的驱动动力通过单向轴承和传动杆33向下传递给导沙管31，导沙管31开始导沙，当潮流方向相反时，单向轴承不进行动力传输，防止导沙管31反向导沙，增强桩基础1稳定性，同时还延长传动杆33的使用寿命。
34.在一些实施例中，导沙管31包括管体311和导沙件312，管体311内具有腔室、第一端和第二端，管体311的第一端和管体311的第二端均具有开口，开口与腔室连通，管体311的第二端邻近桩基础1设置，导沙件312设在腔室内，导沙件312用于将海水和泥沙从管体311的第一端导向管体311的第二端。
35.如图1所示，管体311沿第一方向约束海水和泥沙的输送方向和位置，导沙件312提高输送效率。在一些实施例中，导沙件312为叶轮，叶轮的扬程大于叶轮与管体311的第二端的间距。换言之，叶轮在输送泥沙时，为防止泥沙堵塞管体311，设置叶轮的扬程大于泥沙在管体311内的行程，使泥沙能够尽快排出管体311，提高导沙效率。
36.在一些实施例中，导沙管31还包括固定件313，固定件313为锥形件，锥形件的横截面积沿桩基础1的长度方向朝向海床逐渐变小，固定件313与管体311相连且沿桩基础1的长度方向向海床内延伸。
37.如图1所示，在导沙管31的下方连接有固定件313，以固定导沙管31，防止导沙管31在海水的冲刷下发生偏转，固定件313为向下延伸插入海床内的锥形件，该锥形件将导沙管
31的管体311固定在海床上，增强导沙管31的稳定性，提高了导沙管31的导沙效率。
38.在一些实施例中，导沙组件3为多个，多个导沙组件3在桩基础1的周向上间隔布置。
39.具有导沙功能的海上风电基础在实际使用的过程中，潮流会冲击桩基础1的多个方向的外周面，在桩基础1的外周侧均能形成冲刷坑，为减少桩基础1外周侧的冲刷坑形成数量，在桩基础1的周向设置多个导沙组件3，以填充桩基础1外周各个方向上形成的冲刷坑，增强桩基础1的抗冲刷能力。
40.在一些实施例中，桩基础1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，在正面上和背面上分布的相邻导沙组件3的间距小于在两个侧面上分布的相邻导沙组件3的间距。
41.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，因此可以在桩基础1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导沙组件3，而在桩基础1的两侧设置少量的导沙组件3，即在正面上和背面上相邻导沙组件3之间的最短距离小于在两个侧面上相邻导沙组件3之间的最短距离，以第一时间导沙充填冲刷坑，使具有导沙功能的海上风电基础既能够具有较强的防冲刷能力，又能减小制造成本，具有方冲刷效果好、成本低的特点。
42.在一些实施例中，防沉板2的底部具有沿桩基础1的长度方向向海床内延伸的切土板(图中未示出)，切土板的底端为刃形结构。
43.桩基础1还有一部分向下埋入海床内，防沉板2位于桩基础1的外周，，具有保持桩基础1稳定的效果，为保证桩基础1在自重作用下稳定向下埋入海床中，在防沉板2的底部还设有向下延伸的切土板，且切土板的底部为刃形结构，该刃形结构的横截面积向下逐渐变小且最下端具有尖头，以方便切土板向下伸入海床内，提高桩基础1的稳定性，以增强防冲刷效果。
44.在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。
45.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。在本发明的描述中，“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。
46.在本发明中，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发明中的具体含义。
47.在本发明中，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。
48.在本发明中，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发明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。
49.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。