海上风电基础和海上风电装置的制作方法

1.本技术涉及海上风电技术领域，尤其是涉及一种海上风电基础和装置。


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。海上风电基础是支撑整个海上风力机的关键所在，因此制造成本约占整个海上风电投资的20％至25％。用料多，成本高，是海上风电基础普遍存在的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型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，本实用新型的实施例提出一种用料省、成本低的海上风电基础。本实用新型的实施例还提出了一种海上风电装置。
4.本实用新型提供的海上风电基础包括桩基础，所述桩基础包括埋入段，所述埋入段埋入海床中，所述埋入段包括逐级递减段，所述逐级递减段包括至少一个过渡段和至少一个延伸段，所述延伸段的长度大于所述过渡段的长度，所述过渡段的最大横向尺寸沿所述埋入段的长度方向向下逐渐减小，所述延伸段与所述过渡段依次交替相连，当所述延伸段包括多个时，位于上方的所述延伸段的最大横向尺寸大于位于下方的所述延伸段的最大横向尺寸。
5.本实用新型实施例提供的海上风电基础包括埋入海床中的逐级递减段，逐级递减段包括最大横向尺寸向下逐渐减小的过渡段，因此逐级递减段的最大横向尺寸随着深度的增大而减小，将埋入段的至少一部分设置为逐级递减段，可以减少桩基础的用料，降低桩基础的制造成本。需要说明的是，位于海床面之下的埋入段承受的弯矩随深度的增大而减小，因此逐级递减段的设置在保证了桩基础的结构强度的基础上，降低成本。
6.在一些实施例中，所述延伸段的最大横向尺寸沿所述长度方向均匀分布。
7.在一些实施例中，所述延伸段的最大横向尺寸沿所述长度方向向下逐渐减小。
8.在一些实施例中，所述埋入段为圆筒结构。
9.在一些实施例中，所述过渡段顶端的最大横向尺寸与所述过渡段底端的最大横向尺寸之比为大于1小于等于100。
10.在一些实施例中，所述过渡段的顶端的最大横向尺寸为d，所述过渡段的长度为0.01d-100d。
11.在一些实施例中，位于最下方的所述延伸段的底端为所述埋入段的底端。
12.在一些实施例中，所述逐级递减段的长度与所述埋入段的长度之比为0.01-1。
13.在一些实施例中，所述埋入段的顶端的最大横向尺寸与所述逐级递减段的底端的最大横向尺寸之比为大于1小于等于100。
14.本实用新型另一方面实施例提出的海上风电装置，包括根据任一项上述实施例中
的海上风电基础。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例一提供的海上风电基础的结构图。
16.图2是本实用新型实施例二提供的海上风电基础的结构图。
17.附图标记：
18.桩基础10、埋入段11、逐级递减段111、过渡段112、延伸段113、直筒段114、海床20。
具体实施方式
19.下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
20.下面根据图1-图2描述本实用新型实施例提供的海上风电基础的基本结构。海上风电基础包括桩基础10，桩基础10包括埋入段11，埋入段11埋入海床20中，埋入段11包括逐级递减段111，逐级递减段111包括至少一个过渡段112和至少一个延伸段113，延伸段113的长度大于过渡段112的长度，过渡段112的最大横向尺寸沿埋入段11的长度方向向下逐渐减小，延伸段113与过渡段112依次交替相连。过渡段112的最大横向尺寸是指其横截面的最大外接圆的直径。当过渡段112的横截面为圆形时，过渡段112的最大横向尺寸为其外径。
21.其中，当延伸段113包括多个时，位于上方的延伸段113的最大横向尺寸大于位于下方的延伸段113的最大横向尺寸。
22.可以理解的是，延伸段113与过渡段112的连接处的尺寸相等，以使桩基础10的结构合理。也就是说，延伸段113的顶端与其上方相连的过渡段112的底端的尺寸相等，延伸段的底端与其下方相连的过渡段112的顶端的尺寸相等。
23.本实用新型实施例提供的海上风电基础包括埋入海床中的逐级递减段，逐级递减段包括最大横向尺寸向下逐渐减小的过渡段，因此逐级递减段的最大横向尺寸随着深度的增大而减小，将埋入段的至少一部分设置为逐级递减段，可以减少桩基础的用料，降低桩基础的制造成本。需要说明的是，位于海床面之下的埋入段承受的弯矩随深度的增大而减小，因此逐级递减段的设置在保证了桩基础的结构强度的基础上，降低成本。
24.下面根据图1-图2描述本实用新型提供的若干实施例。为描述方便，下面实施例中的桩基础10的长度方向沿上下方向延伸，桩基础10为空心圆柱结构(圆筒结构)，桩基础10的最大横向尺寸为其横截面的外径。
25.实施例一：
26.根据图1描述本实施例的海上风电基础。如图1所示，海上风电基础包括桩基础10，桩基础10的埋入段11埋入海床20中，埋入段11包括逐级递减段111和直筒段114。逐级递减段111包括三个过渡段112和三个延伸段113，三个过渡段112和三个延伸段113在埋入段的长度方向上依次相连。如图1所示，逐级递减段111以过渡段112-延伸段113-过渡段112-延伸段113-过渡段112-延伸段的方式从上至下延伸。在本实施例中，延伸段113的外径在其延伸方向上均匀分布，即延伸段113为直筒结构。过渡段112为倒锥形结构。
27.逐级递减段111的底端为自由端，位于最下方的延伸段113的底端为逐级递减段
111的底端。逐级递减段111位于直筒段114的下方，其顶端与直筒段114的底端相连，位于最上方的过渡段112的顶端为逐级递减段111的顶端。
28.如图1所示，直筒段114的外径与桩基础10的位于海床面上方的一部分的外径相同，即桩基础10的位于逐级递减段111上方的一部分为直筒结构。逐级递减段111的顶端的外径与直筒段114的外径相同，逐级递减段111的底端外径小于逐级递减段111的顶端的外径。
29.如图1所示，由于位于下方的延伸段113的外径小于上方的延伸段113的外径，因此本实施例提供的海上风电基础的用料与传统的直筒型的风电基础相比，用料大大节约，成本降低，并且结构强度不会受到影响。因此，本实施例的海上风电基础具有用料省，成本低的优点。
30.可选地，延伸段113的长度与过渡段112的长度之比大于等于2小于等于10,以便使延伸段113主要起延长长度的作用，过渡段112主要起过渡的作用，以使结构更合理。
31.可选地，过渡段112的顶端的外径与过渡段112的底端的外径之比大于1小于等于100。即相邻两段延伸段113的外径之比为大于1小于等于100。或者，过渡段112的顶端的外径与其底端的外径之比大于1小于等于10。或者，过渡段112的顶端的外径与其底端的外径之比大于1小于等于5。或者，过渡段112的顶端的外径与其底端的外径之比大于1小于等于3。或者，过渡段112的顶端的外径与其底端的外径之比为1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或者2.0，以便使相邻两端延伸段113的尺寸变化较小，结构更加合理。
32.进一步可选地，过渡段112的顶端的外径(最大横向尺寸)为d，过渡段112的长度为0.01d-100d。或者，过渡段112的长度为0.1d-10d，或者过渡段112的长度为1.0d-3.0d，或者过渡段112的长度为1.0d、1.3d、1.5d、1.7d、1.9d或者2.3d，以便使过渡段113的结构更合理、更稳定。
33.可选地，逐级递减段111的长度与埋入段10的长度之比为0.01-1。或者，逐级递减段111的长度与埋入段10的长度之比大于等于0.5小于等于1.0，或者，以便使埋入段10的材料用量更节省。
34.可选地，埋入段10的顶端的外径与逐级递减段111的底端的外径之比大于1小于等于100。或者，埋入段10的顶端的外径与逐级递减段111的底端的外径之比大于1小于等于10，以使埋入段10结构稳固、用料节省。在本实施例中，埋入段10的顶端为直筒段114的顶端，埋入段10的顶端的外径等于直筒段114的外径。逐级递减段111的底端的外径为其位于最下方的延伸段113的外径。
35.需要说明的是，图1仅为本实用新型的一个实例，在其他实施例中，过渡段112和延伸段113可以设置其他数量，例如在一个可选实施例中，逐级递减段111包括四个过渡段112和四个延伸段113。
36.实施例二：
37.下面根据图2描述本实施例的海上风电基础，如图2所示，海上风电基础包括桩基础10，桩基础10的埋入段11埋入海床20中，埋入段11包括逐级递减段111。逐级递减段111包括三个过渡段112和三个延伸段113。本实用新型的海上风电基础的结构与实施例一类似，下面仅针对不同部分进行描述。
38.如图2所示，本实施例中的延伸段113的外径(最大横向尺寸)从上至下逐渐减小，
也就是说，本实施例中的延伸段113为倒锥形，其顶端外径大于其底端外径。与实施例中的直筒形的延伸段113相比，在顶端外径和长度相同的情况下，本实施例的延伸段113用料更节省，材料成本则更低。
39.可选地，延伸段113的顶端的外径与其底端的外径为大于1小于等于100。或者，延伸段113的顶端的外径与其底端的外径为大于1小于等于20，或者顶端的外径与其底端的外径为大于1小于等于5。在一些优选实施例中，顶端的外径与其底端的外径为1.2、1.5、1.7、1.9或者2.0。
40.考虑到结构合理性和结构强度，在从上至下方向上，优选延伸段113的外径减小的速率小于过渡段112的外径减小速率，以使逐级递减段111的结构更合理。也就是说，延伸段113的顶端与底端的外径之比小于过渡段112的顶端与底端的外径之比。
41.本实用新型还提供了一种海上风电装置，海上风电装置包括上述任一项实施例的海上风电基础。本实用新型提供的海上风电装置具有成本低的优点。
42.在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
43.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。在本实用新型的描述中，“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。
44.在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。
45.在本实用新型中，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。
46.在本实用新型中，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实用新型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。