一种适用于单立柱海上风电基础的破冰装置的制作方法

1.本实用新型属于海上风电基础技术领域，涉及一种适用于大直径单桩海上风电基础的破冰装置。


背景技术：

2.随着能源危机问题的不断凸显，利用海上风能发电已经成为趋势，不少寒区海域也开启了海上风电场开发的新篇章。目前制约海上风电发展的因素包括三方面：技术水平不高、电价低、建设成本高，其中影响风电发展的根本原因就是成本高，经济性差。由于海上风电场是无人平台，且风电场是由若干风电机组构成，所以，单个风电机组的安全性、经济性对整个风电场的发展至关重要。而由于风电基础结构的成本在整个风电机组开发成本中占据20%至30%，目前对海上风电研究的关键和难点在于基础结构，如何设计选择满足海域的适用性、结构的安全性以及经济性是基础结构研究的最终目标。有研究表明单桩基础结构的稳定好，适用水深范围较广，且结构较轻，经济性好，在寒区海上风电场有很大发展空间。本实用新型针对该基础形式进行抗冰设计。
3.寒区海域冬季海面会生冰，海冰荷载作用会加剧风电结构的振动，增大结构的疲劳损伤，减少风电结构的使用寿命。对寒区风电基础而言，在设计抗冰装置的同时必须考虑结构的经济性。借鉴海洋石油平台的抗冰锥体结构对风电基础进行抗冰设计，海洋石油平台一般采用正锥体与倒锥体相结合的方式，锥体高度要覆盖整个冰蚀区，锥体角度控制在40
°
到65
°
之间。
4.目前，寒区风电基础的抗冰装置设计不成熟，大多抗冰设计源于海洋石油平台，结构形式组合正倒锥结构形式，这类结构波浪载荷较大，经济性较差。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种适用于单立柱海上风电基础的破冰装置。
6.为此，本实用新型的上述目的通过如下技术方案实现：
7.一种适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，其特征在于：所述破冰装置包括端部破冰结构和中部破冰结构；
8.所述中部破冰结构包括上、下连接呈正倒置的圆台，圆台内部中空密封；
9.所述端部破冰结构包括多个立板，所述立板的平面与海上风电基础的单立柱的径向一致，所述立板分别设置在正立的圆台的顶面和倒立的圆台的底面，所述立板的另一端连接至海上风电基础的单立柱上。
10.上述破冰装置的圆台设置在水面处，且使得圆台高度为20年一遇潮差高度，即保证海面低潮位与倒立（下）圆台下顶面平齐，海面高潮位与正立（上）圆台上顶面平齐。
11.在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：
12.作为本实用新型的一种优选技术方案：所述中部破冰结构包括侧面钢板、封顶钢板和封底钢板，所述封顶钢板和封底钢板沿着海上风电基础的单立柱的外周径向环绕设置；
13.所述侧面钢板包括上侧面钢板和下侧面钢板，所述上侧面钢板和下侧面钢板均与水平面形成锥角。
14.作为本实用新型的一种优选技术方案：所述上侧面钢板和下侧面钢板均与水平面形成65度的锥角。
15.作为本实用新型的一种优选技术方案：所述中部破冰结构还包括中部钢板，所述中部钢板设置在正倒置的圆台的连接处，中部钢板布置为与封顶钢板和封底钢板相平行以形成两者之间的间隔和结构增强。
16.作为本实用新型的一种优选技术方案：任意一个端部破冰结构中包括36块立板以使得相邻两个立板之间间隔10度。
17.作为本实用新型的一种优选技术方案：所述立板为直角三角形立板，所述直角三角形立板的直角边紧贴至海上风电基础的单立柱外侧壁上；所述直角三角形立板具有65度的角且该65度的角朝向海上风电基础的单立柱外侧壁。
18.本实用新型提供一种适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，所述破冰装置具有端部破冰结构和中部破冰结构，上、下连接呈正倒置的圆台形成中部破冰结构，处于中部破冰结构的上、下两侧的端部破冰结构具有多个立板，立板形成为类似翅片同样能够起到破冰作用，还可以减小静波浪力和波浪力矩，中部破冰结构和端部破冰结构形成一个破冰整体；此外，由于海冰的弯曲强度约为压缩强度的1/3，在海洋风电平台单立柱基础的水面附近外侧安装有该破冰装置，海冰与破冰装置的作用机理由与直立结构之间的挤压破坏转化为与圆台结构之间的弯曲破坏，从而可以有效的减小冰力极值以及结构冰激振动，保证风电结构的安全运行；中部破冰结构为上、下连接呈正倒置的圆台，是由侧面钢板包绕形成的空心圆台体，大大减轻了该破冰装置的自身重量。本实用新型所提供的适用于单立柱海上风电基础的破冰装置在满足抗冰功能的同时又兼顾结构减小波浪载荷和更好的经济性，该抗冰装置是促进寒区海上风电发展的有效措施。
附图说明
19.图1为本实用新型所提供的适用于大直径单桩海上风电基础的破冰装置的平面图示；
20.图2为本实用新型所提供的适用于大直径单桩海上风电基础的破冰装置的立面图示；
21.图中：1-圆台；2-海上风电基础的单立柱；3-立板。
具体实施方式
22.参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细地描述。
23.一种适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，包括端部破冰结构和中部破冰结构；
24.中部破冰结构包括上、下连接呈正倒置的圆台1（包括上圆台和下圆台，上圆台正
立，下圆台倒立且上、下圆台之间焊接），圆台1内部中空密封；
25.端部破冰结构包括多个立板3，立板3的平面与海上风电基础的单立柱2的径向一致，立板3分别设置在正立的圆台1的顶面和倒立的圆台1的底面，立板3的另一端连接至海上风电基础的单立柱2上。
26.上述破冰装置的圆台1设置在水面处，且使得圆台1高度为20年一遇潮差高度，即保证海面低潮位与倒立（下）圆台1下顶面平齐，海面高潮位与正立（上）圆台1上顶面平齐。
27.中部破冰结构包括侧面钢板、封顶钢板和封底钢板，封顶钢板和封底钢板沿着海上风电基础的单立柱2的外周径向环绕设置；
28.侧面钢板包括上侧面钢板和下侧面钢板，上侧面钢板和下侧面钢板均与水平面形成锥角。
29.上侧面钢板和下侧面钢板均与水平面形成65度的锥角。
30.中部破冰结构还包括中部钢板，中部钢板设置在正倒置的圆台1的连接处，中部钢板布置为与封顶钢板和封底钢板相平行以形成两者之间的间隔和结构增强。
31.任意一个端部破冰结构中包括36块立板以使得相邻两个立板之间间隔10度。
32.立板3为直角三角形立板，直角三角形立板的直角边紧贴并焊接至海上风电基础的单立柱2外侧壁上；直角三角形立板具有65度的角且该65度的角朝向海上风电基础的单立柱2外侧壁。
33.上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施例，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。


技术特征：
1.一种适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，其特征在于：所述破冰装置包括端部破冰结构和中部破冰结构；所述中部破冰结构包括上、下连接呈正倒置的圆台；所述端部破冰结构包括多个立板，所述立板的平面与海上风电基础的单立柱的径向一致，所述立板分别设置在正立的圆台的顶面和倒立的圆台的底面，所述立板的另一端连接至海上风电基础的单立柱上。2.根据权利要求1所述的适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，其特征在于：所述中部破冰结构包括侧面钢板、封顶钢板和封底钢板，所述封顶钢板和封底钢板沿着海上风电基础的单立柱的外周径向环绕设置；所述侧面钢板包括上侧面钢板和下侧面钢板，所述上侧面钢板和下侧面钢板均与水平面形成锥角。3.根据权利要求2所述的适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，其特征在于：所述上侧面钢板和下侧面钢板均与水平面形成65度的锥角。4.根据权利要求2所述的适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，其特征在于：所述中部破冰结构还包括中部钢板，所述中部钢板设置在正倒置的圆台的连接处。5.根据权利要求1所述的适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，其特征在于：任意一个端部破冰结构中包括36块立板以使得相邻两个立板之间间隔10度。6.根据权利要求1或5所述的适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，其特征在于：所述立板为直角三角形立板，所述直角三角形立板的直角边紧贴至海上风电基础的单立柱外侧壁上；所述直角三角形立板具有65度的角且该65度的角朝向海上风电基础的单立柱外侧壁。

技术总结
本实用新型提供一种适用于单立柱海上风电基础的破冰装置，包括端部破冰结构和中部破冰结构；所述中部破冰结构包括上、下连接呈正倒置的圆台；所述端部破冰结构包括多个立板，所述立板的平面与海上风电基础的单立柱的径向一致，所述立板分别设置在正立的圆台的顶面和倒立的圆台的底面，所述立板的另一端连接至海上风电基础的单立柱上。立板形成为类似翅片同样能够起到破冰作用，还可以减小静波浪力和波浪力矩，中部破冰结构和端部破冰结构形成一个破冰整体。个破冰整体。个破冰整体。


技术研发人员：祝周杰 尚进 斯锋 潘祖兴 熊根 刘清泉 王刚 乔厚
受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2022.06.28
技术公布日：2023/2/9