一种海上风电桩基的自维修防冲刷装置的制作方法

本发明涉及海上风电桩基防护技术领域，尤其涉及一种海上风电桩基的自维修防冲刷装置。

背景技术：

根据最新数据显示，海上风力发电是一种清洁环保的发电方式，各国都在大力推广，风能发电仅次于水力发电占到全球可再生资源发电量的16％，我国的海上风力机装机容量也逐年增长；在全球高度关注发展低碳经济的语境下，海上风电有成为可持续发展道路中必不可少的一种可再生能源电力的潜质；在人口密集的沿海地区，可以快速地建立起吉瓦级的海上风电场，这也使得海上风电可以成为通过经济有效的方式来减少能源生产环节碳排放的重要技术之一。

而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，锈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，因此提出一种海上风电桩基的自维修防冲刷装置。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种海上风电桩基的自维修防冲刷装置，以解决上述描述问题。

本发明一种海上风电桩基的自维修防冲刷装置的目的与功效，由以下具体技术手段达成：一种海上风电桩基的自维修防冲刷装置，包括桩基、隔筒、外支撑架组件、隔罩组件、支撑台、修复装置,桩基安装于海床上端，桩基外侧套接有隔筒，隔筒外侧下端设有多个通孔，隔筒底部固定于海床上端，隔筒外侧固定连接有外支撑架组件，外支撑架组件由外连接筒、顶板、通槽组成，外连接筒套接在隔筒外侧，且外连接筒底部固定在海床上端，外连接筒顶部与隔筒顶部外侧之间固定连接有顶板，顶板顶部等距离依次设有通槽，外连接筒外侧等距离依次活动连接有防冲刷装置，防冲刷装置与外连接筒外侧壁面之间活动连接有推动组件，外连接筒顶部与支撑台底部之间固定连接有隔罩组件，隔筒外侧对应推动组件处均安装有驱动组件，隔筒外侧位于驱动组件处竖直设有一号凹槽，隔筒外侧对应一号凹槽竖直安装有一号齿条杆，桩基上端安装有修复装置，隔筒内侧竖直固定连接有二号齿条杆，修复装置与二号齿条杆传动连接。

优选的，支撑台顶部前后侧竖直转动连接有丝杆，丝杆底部穿过支撑台底部外侧延伸至隔筒内底部转接，支撑台左右两侧一侧竖直转动连接有连接轴；支撑台另一侧固定连接有一号正反电机，支撑台顶部外侧固定连接有控制器，控制器内安装有单片机，一号正反电机与控制器之间电性连接，一号正反电机顶部输出轴、丝杆上端以及连接轴上端均固定连接有同步轮，且一号正反电机、丝杆以及连接轴上端同步轮之间通过同步带连接，修复装置前后侧与丝杆螺纹连接，支撑台顶部外侧还安装有供电设备，供电设备与风电发电机电连接。

优选的，一号凹槽内上下端之间固定连接有滑杆，一号齿条杆底部靠近隔筒一侧固定连接有一号滑块，一号滑块套接在滑杆上端，一号齿条杆顶部固定连接有导电块，导电块与通槽上下正对应设置。

优选的，隔罩组件还包括有隔离罩、导线连接环、通电槽，隔离罩呈空心圆台状，隔离罩内侧中心固定连接有导线连接环，导线连接环底部正对应通槽处设有通电槽，导线连接环为一号正反电机与供电装置的闭合串连线路，通电槽为导线连接环开路处。

优选的，防冲刷装置还包括有支架板、驱动轮、缓冲组件、固沙轮，支架板顶部与外连接筒外侧铰接，支架板上端设有缺口，缺口前后侧之间转动连接有驱动轮，驱动轮中心轴延伸至支架板一侧外端固定连接有链轮，支架板中心位置设有缺口，缺口内等距离依次安装有缓冲组件，支架板下端设有缺口，缺口前后侧之间转动连接有固沙轮，固沙轮中心轴延伸至支架板一侧外端固定连接有链轮，且与驱动轮中心轴上端的链轮之间通过链条连接，固沙轮上端设有多个渗水孔，支架板设有不少于4个，缓冲组件还包括有连接板、消能板、消能孔、减震弹簧，缺口内前后侧之间转动连接有消能板，消能板上端设有多个消能孔，缺口内位于消能板后侧下端固定连接有连接板，消能板与连接板之间前后侧均固定连接有减震弹簧，支架板靠近外连接筒一侧铰接有推动组件，外连接筒外侧下端设有多个通孔。

优选的，推动组件还包括有推杆、拨动件、t型杆、一号复位弹簧，推杆一端与支架板铰接，另一端垂直延伸至外连接筒内，推杆上端位于外连接筒外侧套接有弹簧，推杆位于外连接筒内部上端垂直转动连接有拨动件，拨动件上端远离外连接筒内壁一侧呈弯折状，拨动件底部中心铰接有t型杆，t型杆下端与推杆垂直卡接，t型杆位于推杆上端套接有一号复位弹簧。

优选的，驱动组件还包括有固定板、驱动盘、一号驱动齿轮、凸块，外连接筒外侧上端位于推杆前后侧均固定连接有固定板，固定板之间水平转动连接有一号驱动齿轮，一号驱动齿轮前侧固定连接有驱动盘，驱动盘外侧等距离依次固定连接有凸块，凸块靠近推杆一侧下端尘弯折状，凸块下端与拨动件相接，一号驱动齿轮与一号齿条杆啮合卡接。

优选的，修复装置还包括有支撑筒、转筒、油漆盒、蜗杆、蜗轮、丝杆套筒，支撑筒上下端中心水平转动连接有转筒，支撑筒上下端中心位置均设有滑槽，转筒上下端均固定连接有二号滑块，二号滑块呈环状，二号滑块与滑槽对应卡接，转筒外侧中心固定连接有油漆盒，油漆盒顶部设有进料口，支撑筒顶部对应油漆盒进料口设有圆形缺口，油漆盒上下端均固定连接有外齿圈，支撑筒内部对应二号齿条杆一侧上下端之间转动连接有蜗杆，蜗杆上下端均固定连接有齿轮，蜗杆上下端齿轮均与外齿圈对应卡接，支撑筒外侧对应蜗杆中心位置设有缺口槽，缺口槽内转动连接有蜗轮，蜗轮位于支撑筒内部一侧与蜗杆啮合卡接，蜗轮位于支撑筒外侧与二号齿条杆对应啮合卡接。

优选的，转筒内壁中心等距离依次设有二号凹槽，转筒内侧等距离依次安装有除锈组件，除锈组件之间安装有调节组件，转筒内壁中心转动连接有二号驱动齿轮，转筒内壁设有小型正反电机，且正反电机输出轴与二号驱动齿轮中心轴固定连接，除锈组件还包括有h型支架、除锈辊、活塞杆、二号复位弹簧，转筒内壁上下端之间转动连接h型支架，h型支架远离转筒内壁一端转接有除锈辊，h型支架靠近转筒内壁一侧中心位置铰接有活塞杆，活塞杆一端与二号凹槽内部中空位置对应卡接，且活塞杆与二号凹槽处转筒内壁垂直设置，活塞杆与二号凹槽内底部之间固定连接有二号复位弹簧，转筒内壁位于除锈组件件安装有喷头，喷头与油漆盒连接，且喷头为电动喷头。

优选的，调节组件还包括有连接环、二号缺口槽、齿轮齿、顶动件，连接环中心设有六分之五二号缺口槽，连接环另外六分之一处中心等距离依次固定连接有齿轮齿，齿轮齿与二号驱动齿轮啮合卡接，h型支架均延伸穿过二号缺口槽，二号缺口槽内位于h型支架远离活塞杆一侧上下端之间固定连接有顶动件顶动件与h型支架相接。

有益效果：

1.海水冲刷桩基的过程中，浪水冲击支架板，支架板顶动推杆往外连接筒内部移动，使得推杆上端弹簧挤压，同时浪水冲刷驱动轮，驱动轮受力转动，驱动轮转动过程中通过链轮以及链条带动固沙轮转动，将桩基的沙子不易跑出，固沙轮向桩基方向一侧转动，从而将向外移动的沙子拨回，从而防止沙子跑出而形成凹坑，浪水冲刷缓冲组件时，浪水与消能板碰撞接触，部分浪水通过消能孔穿过，消能板摆动挤压后侧的减震弹簧，使得减震弹簧挤压收缩，通过缓能组件多级缓能的作用，使得冲刷的力减小，从而防止浪水冲刷损坏桩基。

2.浪水经常冲刷的过程中使得推杆带动拨动件循环的拨动凸块，从而使得驱动盘转动，驱动盘带动一号驱动齿轮转动，一号驱动齿轮带动一号齿条杆往上移动，一定时间后，隔筒外侧的一号齿条杆顶部导电块均对应通电槽内部中空位置卡接后，使得导线连接环形成闭合回路，从而使得一号正反电机启动带动丝杆转动，从而带动修复装置移动对桩基进行修复。

3.修复装置往下移动的过程中蜗轮与二号齿条杆摩擦滚动，蜗轮滚动的过程中带动蜗杆转动，蜗杆转动则通过齿轮以及外齿圈的作用带动转筒以及油漆盒转动，转筒转动的过程中使得内部除锈辊对桩基表面进行除锈打磨，油漆盒转动的过程中使得内部油漆转动混合，当修复装置移动至桩基最下端后，通过控制器控制二号驱动齿轮转动，从而使得连接环转动，使得顶动件挤压连接杆，从而使得除锈辊与桩基表面脱离，控制一号正反电机反转，从而使得修复装置上移，上移的过程中启动电动喷头，从而对桩基表面进行涂覆防腐防锈的油漆。

附图说明

图1为本发明整体剖视结构示意图。

图2为本发明防冲刷装置结构示意图。

图3为本发明支撑台俯视结构示意图。

图4为本发明缓冲组件结构示意图。

图5为本发明支撑筒内部结构示意图。

图6为本发明支撑筒侧视结构示意图。

图7为本发明油漆盒结构示意图。

图8为本发明转筒俯视结构示意图。

图9为本发明调节组件结构示意图。

图10为本发明图1的a处放大结构示意图。

图11为本发明图8的b处放大结构示意图。

图1-11中，部件名称与附图编号的对应关系为：

桩基1、隔筒2、一号凹槽201、滑杆202、外支撑架组件3、外连接筒301、顶板302、通槽303、隔罩组件4、隔离罩401、导线连接环402、通电槽403、支撑台5、一号正反电机501、控制器502、丝杆503、连接轴504、修复装置6、支撑筒61、转筒62、油漆盒63、蜗杆64、蜗轮65、丝杆套筒66、防冲刷装置7、支架板71、驱动轮72、缓冲组件73、固沙轮74、推动组件8、推杆81、拨动件82、t型杆83、一号复位弹簧84、驱动组件9、固定板91、驱动盘92、一号驱动齿轮93、凸块94、一号齿条杆10、导电块1001、一号滑块1002、二号齿条杆11、连接板12、消能板13、消能孔14、减震弹簧15、滑槽16、外齿圈17、二号驱动齿轮18、二号滑块19、二号凹槽20、一号缺口槽21、喷头22、除锈组件23、h型支架231、除锈辊232、活塞杆233、二号复位弹簧234、调节组件24、连接环241、二号缺口槽242、齿轮齿243、顶动件244。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如附图1至附图11所示：一种海上风电桩基的自维修防冲刷装置，包括桩基1、隔筒2、外支撑架组件3、隔罩组件4、支撑台5、修复装置6,桩基1安装于海床上端，桩基1外侧套接有隔筒2，隔筒2外侧下端设有多个通孔，隔筒2底部固定于海床上端，隔筒2外侧固定连接有外支撑架组件3，外支撑架组件3由外连接筒301、顶板302、通槽303组成，外连接筒301套接在隔筒2外侧，且外连接筒301底部固定在海床上端，外连接筒301顶部与隔筒2顶部外侧之间固定连接有顶板302，顶板302顶部等距离依次设有通槽303，外连接筒301外侧等距离依次活动连接有防冲刷装置7，防冲刷装置7与外连接筒301外侧壁面之间活动连接有推动组件8，外连接筒301顶部与支撑台5底部之间固定连接有隔罩组件4，隔筒2外侧对应推动组件8处均安装有驱动组件9，隔筒2外侧位于驱动组件9处竖直设有一号凹槽201，隔筒2外侧对应一号凹槽201竖直安装有一号齿条杆10，桩基1上端安装有修复装置6，隔筒2内侧竖直固定连接有二号齿条杆11，修复装置6与二号齿条杆11传动连接。

其中：支撑台5顶部前后侧竖直转动连接有丝杆503，丝杆503底部穿过支撑台5底部外侧延伸至隔筒2内底部转接，支撑台5左右两侧一侧竖直转动连接有连接轴504；支撑台5另一侧固定连接有一号正反电机501，支撑台5顶部外侧固定连接有控制器502，控制器502内安装有单片机，一号正反电机501与控制器502之间电性连接，一号正反电机501顶部输出轴、丝杆503上端以及连接轴504上端均固定连接有同步轮，且一号正反电机501、丝杆503以及连接轴504上端同步轮之间通过同步带连接，修复装置6前后侧与丝杆503螺纹连接，支撑台5顶部外侧还安装有供电设备，供电设备与风电发电机电连接，控制器502设定控制一号正反电机501启动关闭，从而使得桩基1能够通过修复装置6自动修复。

其中：一号凹槽201内上下端之间固定连接有滑杆202，一号齿条杆10底部靠近隔筒2一侧固定连接有一号滑块1002，一号滑块1002套接在滑杆202上端，一号齿条杆10顶部固定连接有导电块1001，导电块1001与通槽303上下正对应设置。

其中：隔罩组件4还包括有隔离罩401、导线连接环402、通电槽403，隔离罩401呈空心圆台状，隔离罩401内侧中心固定连接有导线连接环402，导线连接环402底部正对应通槽303处设有通电槽403，导线连接环402为一号正反电机501与供电装置的闭合串连线路，通电槽403为导线连接环402开路处，导电块1001全部与通电槽403对应卡接后形成启动一号正反电机501的闭合回路，海浪经常冲刷的过程中，通过支架板71挤压的作用，推动推动组件8拨动驱动组件9，使得一号齿条杆10顶部导电块1001全部进入通电槽403内，使得一号正反电机501通电带动修复装置6对桩基1修复，便于桩基1修复，不需要人工进入水下进行修复，非常便捷，只需要利用工具拨动驱动组件9使得一号齿条杆10复位即可，便于下一次受海浪冲刷后能够自修复。

其中：防冲刷装置7还包括有支架板71、驱动轮72、缓冲组件73、固沙轮74，支架板71顶部与外连接筒301外侧铰接，支架板7上端设有缺口，缺口前后侧之间转动连接有驱动轮72，驱动轮72中心轴延伸至支架板71一侧外端固定连接有链轮，支架板71中心位置设有缺口，缺口内等距离依次安装有缓冲组件73，支架板71下端设有缺口，缺口前后侧之间转动连接有固沙轮74，固沙轮74中心轴延伸至支架板71一侧外端固定连接有链轮，且与驱动轮72中心轴上端的链轮之间通过链条连接，固沙轮74上端设有多个渗水孔，支架板71设有不少于4个，缓冲组件73还包括有连接板12、消能板13、消能孔14、减震弹簧15，缺口内前后侧之间转动连接有消能板13，消能板13上端设有多个消能孔14，缺口内位于消能板13后侧下端固定连接有连接板12，消能板13与连接板12之间前后侧均固定连接有减震弹簧15，支架板71靠近外连接筒301一侧铰接有推动组件8，外连接筒301外侧下端设有多个通孔，海水冲刷桩基1的过程中，浪水冲击支架板71，支架板71顶动推杆81往外连接筒301内部移动，使得推杆81上端弹簧挤压，同时浪水冲刷驱动轮72，驱动轮72受力转动，驱动轮72转动过程中通过链轮以及链条带动固沙轮74转动，将桩基1的沙子不易跑出，固沙轮74向桩基1方向一侧转动，从而将向外移动的沙子拨回，从而防止沙子跑出而形成凹坑，浪水冲刷缓冲组件73时，浪水与消能板13碰撞接触，部分浪水通过消能孔14穿过，消能板13摆动挤压后侧的减震弹簧15，使得减震弹簧15挤压收缩，通过缓能组件73多级缓能的作用，使得冲刷的力减小，从而防止浪水冲刷损坏桩基1。

其中：推动组件8还包括有推杆81、拨动件82、t型杆83、一号复位弹簧84，推杆81一端与支架板71铰接，另一端垂直延伸至外连接筒301内，推杆81上端位于外连接筒301外侧套接有弹簧，推杆81位于外连接筒301内部上端垂直转动连接有拨动件82，拨动件82上端远离外连接筒301内壁一侧呈弯折状，拨动件82底部中心铰接有t型杆83，t型杆83下端与推杆81垂直卡接，t型杆83位于推杆81上端套接有一号复位弹簧84。

其中：驱动组件9还包括有固定板91、驱动盘92、一号驱动齿轮93、凸块94，外连接筒301外侧上端位于推杆8前后侧均固定连接有固定板91，固定板91之间水平转动连接有一号驱动齿轮93，一号驱动齿轮93前侧固定连接有驱动盘92，驱动盘92外侧等距离依次固定连接有凸块94，凸块94靠近推杆81一侧下端尘弯折状，凸块94下端与拨动件82相接，一号驱动齿轮93与一号齿条杆10啮合卡接，浪水经常冲刷的过程中使得推杆81带动拨动件82循环的拨动凸块94，从而使得驱动盘92转动，驱动盘92带动一号驱动齿轮93转动，一号驱动齿轮93带动一号齿条杆10往上移动，一定时间后，隔筒2外侧的一号齿条杆10顶部导电块1001均对应通电槽403内部中空位置卡接后，使得导线连接环402形成闭合回路，从而使得一号正反电机501启动带动丝杆503转动，从而带动修复装置6移动对桩基1进行修复。

其中：修复装置6还包括有支撑筒61、转筒62、油漆盒63、蜗杆64、蜗轮65、丝杆套筒66，支撑筒61上下端中心水平转动连接有转筒62，支撑筒61上下端中心位置均设有滑槽16，转筒62上下端均固定连接有二号滑块19，二号滑块19呈环状，二号滑块19与滑槽16对应卡接，转筒62外侧中心固定连接有油漆盒63，油漆盒63顶部设有进料口，支撑筒61顶部对应油漆盒63进料口设有圆形缺口，油漆盒63上下端均固定连接有外齿圈17，支撑筒61内部对应二号齿条杆11一侧上下端之间转动连接有蜗杆64，蜗杆64上下端均固定连接有齿轮，蜗杆64上下端齿轮均与外齿圈17对应卡接，支撑筒61外侧对应蜗杆64中心位置设有缺口槽21，缺口槽21内转动连接有蜗轮65，蜗轮65位于支撑筒61内部一侧与蜗杆64啮合卡接，蜗轮65位于支撑筒61外侧与二号齿条杆11对应啮合卡接，修复装置6往下移动的过程中蜗轮65与二号齿条杆11摩擦滚动，蜗轮65滚动的过程中带动蜗杆64转动，蜗杆64转动则通过齿轮以及外齿圈17的作用带动转筒62以及油漆盒63转动，转筒62转动的过程中使得内部除锈辊232对桩基表面进行除锈打磨，油漆盒63转动的过程中使得内部油漆转动混合。

其中：转筒62内壁中心等距离依次设有二号凹槽20，转筒62内侧等距离依次安装有除锈组件23，除锈组件23之间安装有调节组件24，转筒62内壁中心转动连接有二号驱动齿轮18，转筒62内壁设有小型正反电机，且正反电机输出轴与二号驱动齿轮18中心轴固定连接，除锈组件23还包括有h型支架231、除锈辊232、活塞杆233、二号复位弹簧234，转筒62内壁上下端之间转动连接h型支架231，h型支架231远离转筒62内壁一端转接有除锈辊232，h型支架231靠近转筒62内壁一侧中心位置铰接有活塞杆233，活塞杆233一端与二号凹槽20内部中空位置对应卡接，且活塞杆233与二号凹槽20处转筒62内壁垂直设置，活塞杆233与二号凹槽20内底部之间固定连接有二号复位弹簧234，转筒62内壁位于除锈组件23件安装有喷头22，喷头22与油漆盒63连接，且喷头2为电动喷头，当修复装置6移动至桩基1最下端后，通过控制器502控制二号驱动齿轮18转动，二号驱动齿轮18通过齿轮齿243使得连接环241转动，连接环241转动的过程中使得顶动件244挤压连接杆231，从而使得除锈辊232与桩基1表面脱离，控制一号正反电机501反转，从而使得修复装置6上移，上移的过程中启动电动喷头22，从而对桩基1表面进行涂覆防腐防锈的油漆。

其中：调节组件24还包括有连接环241、二号缺口槽242、齿轮齿243、顶动件244，连接环241中心设有六分之五二号缺口槽242，连接环241另外六分之一处中心等距离依次固定连接有齿轮齿243，齿轮齿243与二号驱动齿轮18啮合卡接，h型支架231均延伸穿过二号缺口槽242，二号缺口槽242内位于h型支架231远离活塞杆233一侧上下端之间固定连接有顶动件244顶动件244与h型支架231相接。

工作原理：海水冲刷桩基1的过程中，浪水冲击支架板71，支架板71顶动推杆81往外连接筒301内部移动，使得推杆81上端弹簧挤压，同时浪水冲刷驱动轮72，驱动轮72受力转动，驱动轮72转动过程中通过链轮以及链条带动固沙轮74转动，将桩基1的沙子不易跑出，固沙轮74向桩基1方向一侧转动，从而将向外移动的沙子拨回，从而防止沙子跑出而形成凹坑，浪水冲刷缓冲组件73时，浪水与消能板13碰撞接触，部分浪水通过消能孔14穿过，消能板13摆动挤压后侧的减震弹簧15，使得减震弹簧15挤压收缩，通过缓能组件73多级缓能的作用，使得冲刷的力减小，从而防止浪水冲刷损坏桩基1，浪水经常冲刷的过程中推动支架板71，使得推杆81带动拨动件82循环的拨动凸块94，从而使得驱动盘92转动，驱动盘92带动一号驱动齿轮93转动，一号驱动齿轮93带动一号齿条杆10往上移动，一定时间后，隔筒2外侧的一号齿条杆10顶部导电块1001均对应通电槽403内部中空位置卡接后，使得导线连接环402形成闭合回路，从而使得一号正反电机501启动带动丝杆503转动，从而带动修复装置6移动对桩基1进行修复，修复装置6往下移动的过程中蜗轮65与二号齿条杆11摩擦滚动，蜗轮65滚动的过程中带动蜗杆64转动，蜗杆64转动则通过齿轮以及外齿圈17的作用带动转筒62以及油漆盒63转动，转筒62转动的过程中使得内部除锈辊232对桩基表面进行除锈打磨，油漆盒63转动的过程中使得内部油漆转动混合，当修复装置6移动至桩基1最下端后，通过控制器502控制二号驱动齿轮18转动，二号驱动齿轮18通过齿轮齿243使得连接环241转动，连接环241转动的过程中使得顶动件244挤压连接杆231，从而使得除锈辊232与桩基1表面脱离，控制一号正反电机501反转，从而使得修复装置6上移，上移的过程中启动电动喷头22，从而对桩基1表面进行涂覆防腐防锈的油漆，不需要人工进入水下进行修复，非常便捷，只需要利用工具拨动驱动组件9使得一号齿条杆10复位即可，便于下一次受海浪冲刷后能够自修复。