适用于海上桩基础的可升降抗冰锥的制作方法

1.本实用新型属于海上风电工程和海洋平台技术领域，特别涉及一种适用于海上桩基础的可升降抗冰锥。


背景技术：

2.在部分海域，冬季存在海冰的侵扰，海冰对风力发电机基础的影响严重，不仅存在较大的静力作用，而且在特定流速下会导致结构物的冰激振动。这不仅会降低发电量造成经济损失，甚至会造成结构物失效，产生安全问题。另外，海洋平台采用的抗冰锥结构可以解决上述问题，但此方式造成风机基础成本增加较多，而且极大的增加了施工难度及施工工期。
3.现有技术中也有相应的抗冰措施，例如中国专利文献cn 204267229u记载了一种海上风电桩基础结构破冰减震转至，通过牛腿、连接板及连接螺栓安置于冰激基础位置，通过破冰锥体是海冰破坏由挤压型破坏转为弯曲性破坏以减小基础结构损伤。但此类破冰锥固定于桩基础上，虽然减小了冰激振动对基础的影响，但增加了波浪荷载，造成基础工程量的增加。


技术实现要素：

4.鉴于背景技术所存在的技术问题，本实用新型所提供的适用于海上桩基础的可升降抗冰锥，在无冰期提升高度减小波浪荷载的作用，保证结构物安全的同时，降低桩基础工程量，节约成本；锁紧轮装置为曳引牵引绳提供摩擦力，防止曳引牵引绳出现打滑问题。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案来实现：
6.一种适用于海上桩基础的可升降抗冰锥，包括桩基础，桩基础内设有控制平台，控制平台上有导向轮和曳引轮，曳引轮由驱动电机带动旋转；导向轮和曳引轮之间通过曳引牵引绳传动，曳引牵引绳一端连接抗冰椎体，曳引牵引绳另一端连接配重块；曳引轮与锁紧轮装置相配合用于将曳引牵引绳夹持。
7.优选的方案中，所述的锁紧轮装置包括与控制平台连接的支架，支架顶部与旋转杆铰接，旋转杆上可转动地设有锁紧轮，锁紧轮和曳引轮相配合将曳引牵引绳夹持；旋转杆通过伸缩杆装置驱动转动。
8.优选的方案中，所述的伸缩杆装置为电动推杆或油缸，伸缩杆装置两端分别与旋转杆和副支架铰接，副支架与支架连接。
9.优选的方案中，所述的导向轮、曳引轮、锁紧轮装置和曳引牵引绳设有多组，多根曳引牵引绳连接同一个配重块。
10.优选的方案中，所述的桩基础外壁设有导轨，抗冰椎体与导轨滑动配合。
11.优选的方案中，所述的桩基础外壁下部设有限位器，限位器位于抗冰椎体下方。
12.优选的方案中，所述的桩基础上设有冰情监测传感器。
13.本专利可达到以下有益效果：
14.1、本实用新型在无冰环境下，提升抗冰锥至波浪影响区以外，减小波浪荷载；在传感器监测到桩周存在冰情后，通过控制器控制曳引轮及曳引牵引绳，令抗冰锥体下降至冰面，通过改变冰的破坏方式，从而降低冰荷载。此外，该系统通过抗冰锥不断的提升下降，可实现主动破冰功能。该机构通过季节性调节，不仅大大降低桩基础设计的工程量，节约造价，同时该机构安装及操作简单，施工方便，施工速度快，可大大提升冰区海上风电和海洋平台的经济效益。
15.2、锁紧轮装置主要为曳引牵引绳提供摩擦力，防止曳引牵引绳出现打滑问题。正常情况下，配重块与抗冰椎体通过曳引牵引绳与曳引轮之间的摩擦力进行平衡。但是在配重块运动的过程中，会因惯性作用出现打滑现象。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
17.图1为本实用新型结构示意图图一；
18.图2为本实用新型结构示意图图二;
19.图3为本实用新型锁紧轮装置结构示意图。
20.图中：1-桩基础，2-限位器，3-抗冰椎体，4-导轨，5-导向轮，6-曳引轮，7-控制器，8-配重块，9-曳引牵引绳，10-控制平、11-锁紧轮装置、11.1-支架、11.2-旋转杆、11.3-伸缩杆装置、11.4-锁紧轮、12-冰情监测传感器。
具体实施方式
21.优选的方案如图1至图3所示，一种适用于海上桩基础的可升降抗冰锥，包括桩基础1，桩基础1内设有控制平台10，控制平台10上有导向轮5和曳引轮6，曳引轮由驱动电机带动旋转；导向轮5和曳引轮6之间通过曳引牵引绳9传动，曳引牵引绳9一端连接抗冰椎体3，曳引牵引绳9另一端连接配重块8；曳引轮6与锁紧轮装置11相配合用于将曳引牵引绳9夹持。导向轮5、曳引轮6、锁紧轮装置11和曳引牵引绳9设有多组，多根曳引牵引绳9连接同一个配重块8。
22.本可升降抗冰锥包括桩基础1、抗冰系统、平衡重系统、缓降系统、控制系统和监测系统，以及具有防滑功能的锁紧轮装置11。抗冰系统主要包括抗冰锥体3和导轨4；平衡重系统包括曳引轮6、导向轮5、曳引牵引绳9和配重块8；缓降系统包括限位器2，桩内部的海水；控制系统包括控制器7、控制平台10和冰情监测传感器12。
23.抗冰系统中，在桩基础1外侧设置两道或四道或六道竖向导轨4，抗冰锥3与传统的抗冰锥类似，可为正冰锥、倒冰锥、正-倒锥组合体，抗冰锥3为一个整体在桩基础1外侧环向设置，上述抗冰锥3可沿导轨4在桩基础1外侧升高和降低。抗冰锥3在适当位置设有吊耳，曳引牵引绳9通过吊耳，提升或降低抗冰锥3位置。
24.平衡重系统中的曳引轮6和导向轮5设置于控制平台10上，曳引牵引绳9一端固定于抗冰锥3吊耳上，并绕过导向轮5改变曳引牵引绳9方向，再绕过曳引轮6，另一端固定于配重块8上。吊耳数量、曳引轮6数量、导向轮5数量及曳引牵引绳9数量一一对应，可为2组、4组或6组，多组曳引牵引绳9均固定于同一配重块8上。配重块8可采用预制混凝土或钢材等。配重块8的质量与抗冰锥3的质量相等，以组成平衡重系统。曳引轮6自带动力，由于平衡重系
统的存在，曳引轮6的动力仅要克服摩擦力和少部分的附件重力即可，大大减小了升降所需的动力。曳引轮6的动力通过控制系统中的控制器7控制。
25.缓降系统的限位器2设置于极端低水位以下的桩基础1外侧，限位器2上设置缓冲装置，缓冲装置可采用弹簧。由于桩基础内部水位与海水水位一致，配重块8在桩内部水体中的升降，桩内的水起到了阻尼缓降作用，省去控制器7中的限速器，具有很好的经济性。
26.在桩基础1内部设有控制平台10，控制器7内设有同步系统并放置于控制平台10上，使得多套曳引轮6同步工作。冰情监测传感器12设置于桩基础1外侧控制平台10位置，冰情监测传感器12与控制器7具有数据传输功能，当监测到冰情时，控制器7开始工作，控制抗冰锥3下降。
27.进一步地，锁紧轮装置11包括与控制平台10连接的支架11.1，支架11.1顶部与旋转杆11.2铰接，旋转杆11.2上可转动地设有锁紧轮11.4，锁紧轮11.4和曳引轮6相配合将曳引牵引绳9夹持；旋转杆11.2通过伸缩杆装置11.3驱动转动。伸缩杆装置11.3为电动推杆或油缸，伸缩杆装置11.3两端分别与旋转杆11.2和副支架铰接，副支架与支架11.1连接。
28.锁紧轮装置11主要为曳引牵引绳9提供摩擦力，防止曳引牵引绳9出现打滑问题。正常情况下，配重块8与抗冰椎体3通过曳引牵引绳9与曳引轮6之间的摩擦力进行平衡。但是在配重块8运动的过程中，会因惯性作用出现打滑现象，为了进一步提高曳引牵引绳9牵引地稳定性，本专利设计了锁紧轮装置11，可根据配重块8运行速度和所需制动力大小，调节伸缩杆装置11.3的压力值。
29.工作原理如下：
30.一般状态下无冰环境下，如图1所示，提升抗冰锥3至波浪影响区以外，减小波浪荷载；在传感器监测到桩周存在冰情后，通过控制器控制曳引轮及曳引牵引绳，令抗冰锥体3下降至冰面，如图2所示，通过改变冰的破坏方式，从而降低冰荷载。此外，该系统通过抗冰锥不断的提升下降，可实现主动破冰功能。该机构通过季节性调节，不仅大大降低桩基础设计的工程量，节约造价，同时该机构安装及操作简单，施工方便，施工速度快，可大大提升冰区海上风电及海洋平台的经济效益。
31.上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。