用于海上风机桩基防冲刷的防护装置的制作方法

本实用新型涉及海上风机技术领域，具体涉及一种用于海上风机桩基防冲刷的防护装置。

背景技术：

风能是可再生清洁能源，海上风电对风能利用率高且对人类生产、生活的影响小，适合沿海城市建设和发展。然而海上风电场处于风、波浪、潮流等动力共同作用的海洋环境，风机基础周围发生局部冲刷，冲刷坑的形成降低了海上风机的稳定性，严重的可致失稳、倒塌，造成重大损失。风机基础除了承受自身的荷载，还受到风机叶片转动产生的侧向压力，稳定性要求高，因此，研究海上风电桩基局部冲刷具有重要的工程应用价值。

随着近海及河口地区的码头栈桥和跨江、跨海大桥的建设，对于潮流作用下的桩基冲刷越加重视。潮流作用下的冲刷相对恒定流具有一定的差异性。波浪作用下的圆柱周围局部冲刷，周围水流中的漩涡随着kc数变化，产生不同的冲淤形态。

波浪作用下，风电桩基局部最大冲刷深度随波数的增加而增大。桩基迎浪侧反射波与前进波叠加后形成波能更大的驻波，造成桩基前侧半圆形区域冲刷，两侧为波浪散射冲淤过渡区，背侧则为波浪掩护轻微淤积区，形成回转流。

风电场所所处海域位置收到潮汐水流的作用，桩基周围发生冲刷，冲刷坑形态呈椭圆形，桩基前后两侧冲刷范围小，冲刷深度大，左右两侧冲刷范围大，冲刷深度小，形成马蹄涡流。

波浪与潮流共同作用时，桩基收到波流共同作用，冲刷深度和范围比单纯水流和波浪作用的叠加效果更大，波浪作用使桩基周围泥沙往复振荡，运动的泥沙颗粒随着水流发生位置变化，从而形成冲刷坑。

海上风电桩基基础是支撑整个海上风力机的关键所在，造价约为在整个海上风力发电装置的14％左右，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。抛石防护的碎石很容易在水流的作用下发生位移，失去作用。常规的柔性防冲一般是铺设仿生水草，那样不适宜小规模使用，同时维修不方便。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种用于海上风机桩基防冲刷的防护装置，能够可以有效的阻挡涡流的前进，降低涡流的能量，起到保护桩基的作用。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于海上风机桩基防冲刷的防护装置，包括固定部和防护部，所述固定部和防护部固定连接，所述固定部设有外管和内管，所述外管和内管之间设有浇筑的钢筋砼，所述防护部设有多层防护筒，每层所述防护筒设有多个分流孔，相邻防护筒的分流孔错位布设。

作为上述技术方案的进一步改进为：

上述方案中，优选地，所有所述防护筒同轴布设，所述防护筒中间为空腔。

上述方案中，优选地，所述防护部还设有护栏，所述护栏设于防护筒的外层，所述护栏为非柔性网状。

上述方案中，优选地，所述防护网的网隙小于抛石。

上述方案中，优选地，所述防护网上设有仿生草。

上述方案中，优选地，所述防护筒设有三层。

上述方案中，优选地，所述防护筒的底面高于抛石层的表面。

上述方案中，优选地，所述固定部的上部为环形圆锥状，所述底部为圆盘状的端部。

上述方案中，优选地，所述固定部与防护部连接处直径相同。

上述方案中，优选地，所述防护装置布设于桩基的抛石处。

本实用新型提供的用于海上风机桩基防冲刷的防护装置，与现有技术相比有以下优点：本实用新型的防护装置布设于桩基的周围，位于抛石布设处。当水流遇到防护装置，在产生绕流和漩涡的同时，也降低了自身的流速和能量，再次遇到后面的桩基时，不会对桩基周围的海床面造成很大破坏。本实用新型防护装置的护栏安装在防护筒外，能够阻挡部分护筒表面的下降水流，减小回转流和马蹄涡流的产生，进而起到保护作用。本实用新型的防护装置，底部位于抛石内，能够防止碎石在水流作用下的位移，提高抛石的防护作用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型防护筒的结构示意图。

图3为本实用新型防护筒的立体示意图。

图中标号说明：

1、固定部；11、外管；12、内管；2、防护部；21、防护筒；22、分流孔；23、护栏。

具体实施方式

以下对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

图1至图3示出了本实用新型的用于海上风机桩基防冲刷的防护装置的一种实施方式，防护装置包括固定部1和防护部2，固定部1和防护部2固定连接，固定部1与防护部2连接处直径相同。防护装置围设在桩基的周围，布设多层，每层多个防护装置，错位分布。固定部1插入抛石层内，防护部2露出抛石层。

本实施例中，固定部1上部环形圆锥状。固定部1设有外管11和内管12，外管11和内管12之间设有浇筑形成的钢筋砼，固定部1的底部为圆盘状的端部。安装时，抛石压在圆盘状的端部，达到稳定防护装置的作用。

本实施例中，防护部2设有三层防护筒21，每层防护筒21设有多个分流孔22，相邻防护筒21的分流孔22错位布设。所有防护筒21厚度可以不完全一样，也可以一样。所有防护筒21同轴布设，防护筒21的中间为中空腔。分流孔22分多行分布，每行沿防护筒21筒壁的圆周分布。本实施例中，设防护筒21高度为1.5m，防护筒21的底面高于抛石层的表面，分流孔22的直径为20mm，围绕筒壁呈环形分布，每行8个孔，共11行。同一行中每个孔的间距为45°的圆心角。相邻两层防护筒21的分流孔22交错排布，彼此的圆心相差60°的圆心角，即水流可通过的范围为30°的圆心角。

本实施例中，防护部2还设有护栏23，护栏设于防护筒21的外层，护栏23为非柔性网状。防护网的网隙小于抛石，可以防止抛石堵住防护网。防护网上设有仿生草，能够防止碎石堵塞孔隙，并且能够减小流入防护筒21的水流。仿生草通过锚带捆绑在对应的孔隙框架上。

使用时，引起局部冲刷的主要因素为马蹄涡流，分布在桩基的两侧，旋转着卷走海床面的泥沙。本实施例的防护装置将整个桩基都包含在内，防护筒21侧壁可以有效的阻挡马蹄涡流的前进，降低涡流的能量。当水流通过3层分流孔22到达防护筒21内部的时候，流速下降，对海床面的剪切力已经降低，有效的减小了局部冲刷的影响。本实用新型的防护装置结构简单，制造成本低。防护筒21筒壁上开了分流孔22，所以水流对装置的冲击力也被有效的降低，使得桩基寿命得到了延长。此外，由于分流孔22呈环形分布，水流可以通过，所以装置两侧不会形成马蹄涡流，不会在防护装置附近造成二次冲刷。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。