具有扰流条的海上风电吸力筒基础的制作方法

1.本技术涉及新能源技术领域，尤其是涉及一种具有消能条的海上风电吸力筒基础。


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.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。


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.由于海浪和潮汐的作用，在海上风电桩基础周围会发生冲刷坑的现象。冲刷现象是一个复杂的耦合过程，涉及水流、沉积物和结构的相互作用。导致冲刷的主要原因是在桩基周围产生的马蹄形漩涡，马蹄形漩涡是由于海水流动时遇到桩基础阻碍而产生的，浪流在冲向桩基础时，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，造成筒振动频率降低，轻则造成桩基础过度疲劳，严重时则引起折断事故。
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。
7.为此，本发明的实施例提出一种具有扰流条的海上风电吸力筒基础，起到消能减冲的效果，达到了对桩基础防护目的。
8.根据本发明实施例的具有扰流条的海上风电吸力筒基础，包括吸力筒、立柱及扰流条，所述吸力筒埋入海床中且其顶端面从海床中露出；所述立柱的底部与所述吸力筒相连；所述扰流条至少设置在所述吸力筒的顶端面上并从所述吸力筒的顶端面向上突出，所述扰流条的延伸方向与所述吸力筒的顶端面平行，所述扰流条在其延伸方向上的长度大于等于0.1d，d为立柱的外径，所述扰流条的长度和宽度之比大于等于5。
9.通过本技术中吸力筒上布置扰流条，扰流条具有一定高度，并且扰流条在吸力筒上延伸布置的结构形式可以进行主动扰流，起到了消散潮流的能量的效果，达到了主动防冲刷的目的，有效地保护桩基础周围的土体，提高桩基础的稳定性。
10.在一些实施例中，所述扰流条为环形且环绕所述立柱设置，所述扰流条为多个，多个所述扰流条在所述吸力筒的径向上排布。
11.在一些实施例中，相邻两个所述扰流条的间距向远离所述立柱的方向减小。
12.在一些实施例中，所述扰流条沿所述吸力筒的径向延伸，所述扰流条包括多个，多
个所述扰流条沿环绕所述立柱的周向排布。
13.在一些实施例中，所述吸力筒的顶端面包括朝向潮流方向的正面、与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条的间距均小于在所述两个侧面上分布的所述扰流条的间距。
14.在一些实施例中，所述扰流条为弧形，所述扰流条包括多个，在所述吸力筒的径向上相邻的两个所述扰流条错开，和/或，在环绕所述立柱的周向上相邻的两个所述扰流条错开。
15.在一些实施例中，所述扰流条在竖直方向上的尺寸为所述扰流条的高度，沿所述吸力筒的径向排布的所述扰流条包含多个不同高度，和/或，沿环绕所述立柱的周向排布的所述扰流条包含多个不同高度。
16.在一些实施例中，所述扰流条还设置在所述立柱上，并从所述立柱的外周面沿所述立柱的径向突出。
17.在一些实施例中，所述扰流条还设置在所述吸力筒的外周面上，并从所述吸力筒的外周面沿所述吸力筒的径向突出。
18.在一些实施例中，所述扰流条在竖直方向上的尺寸为所述扰流条的高度，所述扰流条的高度为0.1m至1.5m。
19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.图1是根据本技术实施例的立柱与吸力筒的整体示意图。
21.图2是根据本技术另一实施例的立柱与吸力筒的整体示意图。
22.图3是图2中立柱的结构示意图。
23.图4是根据本技术又一实施例的立柱与吸力筒的整体示意图。
24.图5是图4中立柱的结构示意图。
25.附图标记：
26.立柱10、扰流条20、吸力筒30。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.下面根据图1
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3描述本发明的实施例的具有扰流条的海上风电吸力筒基础，具体如图1所示，包括吸力筒30、立柱10和扰流条20，吸力筒30与立柱10固定连接且吸力筒30上布置有具有一定高度的扰流条20，相邻扰流条20之间形成扰流通道，其中，吸力筒30的一部分布置在海床中，吸力筒30的另一部分位于海床的上方，也就是说，吸力筒30的一部分埋入在海床中，吸力筒30的另外一部分从海床中露出，处于裸漏状态，立柱10的底部固定穿设在吸力筒30内，需要注意的是，也可以将立柱10的底部固定在吸力筒30的顶端面上，亦或是将立柱10贯穿吸力筒30，并与吸力筒30固定连接，保证立柱10安装的稳定性。
29.进一步地，扰流条20布置在吸力筒30的顶端面上并从吸力筒30的顶端面向上突出
形成一定高度的吸力筒30。扰流条20的延伸方向与吸力筒30的顶端面平行，也就是说，扰流条20的长度方向与吸力筒30的顶端面平行，扰流条20可以沿吸力筒30的径向延伸设置，此时扰流条20的长度方向为吸力筒30的径向，亦或是，扰流条20也可以沿吸力筒30的圆周方向设置，此时扰流条20的长度方向为吸力筒30的外周方向。扰流条20在吸力筒30的顶端面上延伸方向(径向/圆周方向)的长度大于等于0.1d,其中d为立柱的外径。扰流条20的长度和宽度之比大于5,避免扰流条过于扁平，无法同旋涡产生有效的干扰。
30.通过本技术实施例中吸力筒30的顶端面上布置具有一定高度的扰流条20，并且扰流条20在吸力筒30的顶端面上延伸布置的结构形式可以进行主动扰流，起到了消散潮流的能量的效果，达到了主动防冲刷的目的，有效地保护桩基础周围的土体，提高桩基础的稳定性。
31.具体如图2所示，在一些实施例中，扰流条20为环形且环绕立柱10设置，扰流条20为多个，多个扰流条20在吸力筒30的径向上排布，可以理解为，形状为环形的扰流条20以立柱10为中心点，在吸力筒30的顶端面上沿吸力筒30的径向依次布置，也就是说，多个不同直径的环形扰流条20按照一定间距依次平行布置在吸力筒30的顶端面上，相邻的环形扰流条20之间形成扰流通道，在环形扰流条20和扰流通道的作用下达到主动扰流、消能减冲的效果，进而对桩基础进行防护，避免桩基础周围被潮流冲刷形成冲刷坑。
32.进一步地，相邻两个扰流条20的间距向远离立柱10的方向减小，可以理解为，在吸力筒30的顶端面且沿吸力筒30的径向上布置的多个扰流条20之间间距不同，越远离立柱10位置，扰流条20之间的设置间距就越小，本实施例选用5个扰流条，其中在沿吸力筒30的径向且远离立柱10上相邻扰流条之间的间距依次为0.1d、0.15d、0.2d、0.3d(其中d为立柱的外部直径)。也就是说，在吸力筒30的顶端面上远离立柱10位置的扰流条20设置密度逐渐增大，在远离立柱10位置密集布置扰流条，可增强立柱周围抗冲刷能力。
33.需要注意的是，上述实施例中相邻两个扰流条20之间的间距也可以设置为等间距，等间距布置的扰流条20同样可起到主动扰流，达到消能减冲的效果。
34.在另一些实施例中，扰流条20沿吸力筒30的径向延伸，扰流条20包括多个，多个扰流条20沿环绕立柱10的周向排布，可以理解为，以扰流条20的一端为固定基点，扰流条20的另一端沿吸力筒的径向延伸布置在吸力筒30的顶端面上，扰流条20的长度方向与吸力筒30的径向平行，此时扰流条20可以是形状为条状或柱状的扰流条，多个扰流条20以立柱10为中心点沿吸力筒30的周向依次间隔布置，多个扰流条20之间形成多个弧形扰流通道。
35.进一步地，吸力筒30的顶端面包括朝向潮流方向的正面、与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条的间距均小于在两个侧面上分布的扰流条的间距，可以理解为，在吸力筒30的顶端面上朝向潮流方向的一侧为正面，与正面相对的另一侧为背面以及与正面和背面之间对应的两个侧面，在吸力筒30的顶端面上朝向潮流方向的正面以及背面上设置的扰流条20数量要多于在两个侧面上布置的扰流条20的数量，也就是说正面和背面上密集设置多个扰流条20，提高正面和背面的抗冲刷能力，增强立柱的防护强度。
36.具体如图4所示，在另一些实施例中，扰流条20为弧形，扰流条20包括多个，在吸力筒30的径向上相邻的两个扰流条20错开，和/或，在环绕立柱10的周向上相邻的两个扰流条20错开。可以理解为，本实施例中扰流条20的形状为弧形，具体的说是未完整环绕吸力筒的
顶端面一圈的扰流条20，多个扰流条20沿吸力筒30的径向上相互交错间隔布置，多个相互交错布置的扰流条20之间形成多个扰流通道，利用多个弧形扰流条20和多个扰流通道分散潮流的冲刷力，起到消能减冲的效果，抑制立柱附近漩涡的形成，避免冲刷坑的形成。
37.需要注意的是，上述实施例中，还可以将多个弧形扰流条20以立柱10为中心沿吸力筒30的顶端面周向间隔布置，多个弧形扰流条20之间可形成多个弧形扰流通道。
38.需要注意的是，上述实施例中，还可以在吸力筒30的顶端面上一部分将多个弧形扰流条20沿吸力筒30的径向上相互交错间隔布置，另外一部分将多个弧形扰流条20以立柱10为中心沿吸力筒30的顶端面周向间隔布置，吸力筒30的顶端面上整体由两种不同布置形式的扰流条20组合，可大大增强吸力筒30的顶端面上抗冲刷能力。
39.进一步地，扰流条20在竖直方向上的尺寸为扰流条20的高度，沿吸力筒30的径向排布的扰流条20包含多个不同高度，和/或，沿环绕立柱10的周向排布的扰流条20包含多个不同高度。可以理解为，扰流条20沿垂直于吸力筒30径向向外突出部分为扰流条20的高度方向，在吸力筒30的顶端面上布置由多种不同高度的扰流条20，也就是说，当扰流条20的布置方式为沿吸力筒30的顶端面径向布置时，沿吸力筒30的径向布置有至少两种不同的高度的弧形扰流条20，例如当扰流条20的设置数量为5个时，可选用两种不同高度的弧形扰流条20，其中2个扰流条高度相同，另外3个扰流条高度相同，并且高度不同的扰流条20沿吸力筒30的径向交替布置。
40.需要注意的是，当扰流条20的布置方式为以立柱10为中心沿吸力筒30的周向间隔布置时，沿吸力筒30的周向布置有至少两种不同的高度的弧形扰流条20，例如当扰流条20的设置数量为5个时，可选用三种不同高度的弧形扰流条20，1个弧形扰流条选用高度最高的扰流条，其中2个扰流条高度相同，另外2个扰流条高度相同，高度不同的扰流条沿吸力筒的径向交替布置且具有最高的扰流条位于两种不同高度的扰流条之间。
41.需要注意的是，当扰流条20的布置方式为在吸力筒30的顶端面上一部分将多个弧形扰流条20沿吸力筒30的径向上相互交错间隔布置，另外一部分将多个弧形扰流条20以立柱10为中心沿吸力筒30的顶端面周向间隔布置时，沿吸力筒30的径向布置有至少两种不同的高度的弧形扰流条20，例如当扰流条20的设置数量为5个时，可选用两种不同高度的弧形扰流条，其中2个扰流条高度相同，另外3个扰流条高度相同，并且高度不同的扰流条20沿吸力筒30的径向交替布置；沿吸力筒30的周向布置有至少两种不同的高度的弧形扰流条，例如当扰流条的设置数量为5个时，可选用三种不同高度的弧形扰流条，1个弧形扰流条选用高度最高的扰流条，其中2个扰流条高度相同，另外2个扰流条高度相同，高度不同的扰流条沿吸力筒的径向交替布置且具有最高的扰流条位于两种不同高度的扰流条之间。
42.在另一些实施例中，扰流条20还设置在立柱10上，并从立柱10的外周面沿立柱10的径向突出。可以理解为，在立柱10上还布置有扰流条20，并且扰流条20在立柱10的外周面上沿立柱10的径向向外突出，也就是说，布置在立柱10上扰流条20具有一定高度，并且在立柱10上布置有多个扰流条20，多个扰流条20相互平行间隔设置在立柱10的外周面上，多个扰流条20可改变潮流的流动方向和流速，起到主动扰流的效果，使得潮流的能量在一定程度上得以消散。
43.具体如图3所示，需要注意的是，上述实施例中扰流条20可选用截面形状为矩形的扰流条，多个截面形状为矩形的环状扰流条20等间距布置在立柱10的外周面上，同时还可
以将多个截面形状为矩形的环状扰流条20按照间距自上而下依次减小布置在立柱10的外周面上。
44.具体如图5所示，需要注意的是，上述实施例中扰流条20还可沿立柱10的周向均匀间隔布置，多个扰流条20之间形成多个平行于立柱10轴向的扰流通道，通过多个扰流条20和多个扰流通道可大大提高改变潮流流速和流向的能力，增强对潮流的消能减冲效果。
45.在另一些实施例中，扰流条20还设置在吸力筒30的外周面上，并从吸力筒30的外周面沿吸力筒30的径向突出。也就是说，在吸力筒30的外侧周面上也布置有扰流条20，并且扰流条20在吸力筒30的外周面上沿吸力筒30的径向向外突出形成具有一定高度的扰流条20，在吸力筒30的外周面上可布置多个扰流条20，多个扰流条20可在吸力筒30的外周面上沿周向或径向上间隔布置，当在吸力筒30的外周面上沿周向间隔布置时，多个扰流条20之间形成多个与吸力筒30的轴向平行的扰流通道；当在吸力筒30的外周面上沿径向间隔布置时，多个扰流条20之间形成多个与吸力筒30的周向平行的环形扰流通道。
46.在另一些实施例中，扰流条20在竖直方向的尺寸为扰流条的高度，扰流条的高度为0.1至1.5m，利用扰流条同旋涡充分触碰，打散旋涡。
47.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。
48.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。
49.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。
50.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。
51.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。
52.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。