防冲刷的海上风机基础的制作方法

本发明涉及海上风电技术领域，特别涉及一种防冲刷的海上风机基础。

背景技术：

近年来，随着国内海上风能资源开发速度逐步加快，各种形式的海上风机基础不断出现，主要有高桩承台基础、导管架基础、单桩基础以及桶型基础等。研究发现，由于海床表层土多为松散细沙或者流塑状态的淤泥，强度较低，故单桩基础和单桶基础周边易于出现比较严重的冲刷现象。风电机组长期服役期间，冲刷现象将导致风机基础不稳，影响风机的正常工作。

目前，风机施工时都需要对风机的基础进行防冲刷处理。但是，现有的防冲刷的方案存在结构形式不合理、整体刚度不足等诸多缺陷，从而导致防冲刷效果不佳。风机长期使用后，其基础依然存在因冲刷过度而不稳定的风险。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有风机基础的防冲刷效果较差的问题，提供一种防冲刷效果较好的海上风机基础。

一种防冲刷的海上风机基础，安装于海床，所述防冲刷的海上风机基础包括：

基础本体，包括相对的顶端及底端，且所述底端埋设于所述海床内，所述基础本体位于所述顶端与底端之间的区域设置有吃水线；

防冲刷覆层，覆设于所述海床的表面并沿所述基础本体的周向设置；及

防冲刷卡圈，为环形板状结构，所述防冲刷卡圈套设于所述基础本体上并位于所述吃水线与所述防冲刷覆层之间，所述防冲刷卡圈与所述防冲刷覆层的表面间隔设置。

在其中一个实施例中，所述防冲刷覆层为砂被。

在其中一个实施例中，所述砂被呈圆形分布，且砂被的直径大于或等于所述基础本体直径的三倍。

在其中一个实施例中，所述防冲刷卡圈呈圆环形。

在其中一个实施例中，所述防冲刷卡圈与所述海床表面之间的距离为所述海床表面与所述吃水线之间距离的四分之一。

在其中一个实施例中，所述基础本体的表面沿周向设置有多个限位块，所述防冲刷卡圈与所述多个限位块抵接。

在其中一个实施例中，所述防冲刷卡圈的中部具有通孔，且所述通孔的直径大于所述基础本体的直径。

在其中一个实施例中，在沿所述顶端到所述底端的方向上，所述基础本体的直径依次增大。

在其中一个实施例中，还包括设置于所述基础本体表面的j形管，所述防冲刷卡圈上开设有弧形缺口，所述j形管穿设于所述弧形缺口内。

在其中一个实施例中，还包括爬梯及设置于所述顶端的钢平台，所述爬梯的一端与所述钢平台连接，另一端指向所述吃水线。

上述防冲刷的海上风机基础，防冲刷覆层覆设于海床的表面，从而对基础本体周围的海床起到防护作用。进一步的，水流在基础本体的周围流动时，防冲刷卡圈可起到破坏扰流流场、减小基础本体周围的水流剪应力的作用，从而大幅削弱水流的冲刷能力。一方面，水流对海床本身的冲刷作用会减弱。另一方面，水流冲刷能力减弱还可避免防冲刷覆层被快速冲刷，使防冲刷覆层保留较长时间，从而对海床起到持续的保护作用。因此，上述防冲刷的海上风机基础的防冲刷效果较好。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中防冲刷的海上风机基础的结构示意图；

图2为图1所示防冲刷的海上风机基础中防冲刷卡圈的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明较佳实施例中的防冲刷的海上风机基础100包括基础本体110、防冲刷覆层120及防冲刷卡圈130。

基础本体110一般为混凝土结构、钢架结构等。基础本体110固定于海床上，用于对整个风机起支撑的作用。根据风电风机类型的不同，基础本体110可以是高桩承台基础、导管架基础、单桩基础以及桶型基础等多种类型。其中，本实施例中的基础本体110主要是指单桩基础以及桶型基础。

基础本体110包括相对的顶端(图未标)及底端(图未标)，其底端埋设于海床内。针对单桩基础以及桶型基础，其一般呈圆筒状、管状。此外，基础本体110位于顶端与底端之间的区域设置有吃水线(图未示)。

吃水线指的是，当基础本体110安装于海床时，水面所在位置。吃水线可以是一个实际存在标识，也可以是虚拟的标识。因此，吃水线反应的是基础本体110安装位置的水深。针对不用类型以及安装位置不同的风机，基础本体110上吃水线的位置可相应调整。

防冲刷覆层120覆设于海床的表面并沿基础本体110的周向设置。防冲刷覆层120主要是对基础本体100周围的海床起到保护作用，以防止其被水流冲刷而导致基础本体100不稳固。具体的，防冲刷覆层120可以是抛石、砂被、土工垫层等结构。

请一并参阅图2，防冲刷卡圈130为环形板状结构。其中，防冲刷卡圈130一般为金属结构，可预先成型。防冲刷卡圈130套设于基础本体100上并位于吃水线与防冲刷覆层120之间。而且，防冲刷卡圈130与防冲刷覆层120的表面间隔设置。

水流在基础本体100的周围流动时，防冲刷卡圈130可起到破坏扰流流场、减小基础本体周围的水流剪应力的作用，从而大幅削弱水流的冲刷能力。因此，基础本体110周围的海床便不易被冲刷。而且，由于水流冲刷减弱，防冲刷覆层120也可保留较长时间，从而对海床起到持久的保护作用。

在本实施例中，防冲刷覆层120为砂被。由于防冲刷卡圈130的扰流作用，水流的冲刷能力减弱，故防冲刷出120承受的冲击减弱。因此，在成型防冲刷覆层120时可无需进行抛石操作，从而降低了成本并便于后期维护。

进一步的，在本实施例中，砂被呈圆形分布，且砂被的直径大于或等于基础本体110直径的三倍。

圆形砂被的边界圆滑，故可避免局部被过度冲刷。而经测算，砂被的直径等于大于或等于基础本体110直径的三倍时，砂被的防冲砂效果更佳。其中，此时的基础本体110直径指的是基础本体110被砂被所围绕区域的直径。

具体在本实施例中，防冲刷卡圈130呈圆环形。圆环形的防冲刷卡圈130可从各个方向起到均衡的扰流效果，从而有利于提升防冲刷效果。可以理解，在其他实施例中，防冲刷卡圈130可以为四边形、六边形等。

在本实施例中，防冲刷卡圈130与海床表面之间的距离为海床表面与吃水线之间距离的四分之一。

具体的，海床表面与吃水线之间距离即为基础本体110所在位置的水深。防冲刷卡圈130的直径一般为基础本体110直径的三倍。因此，防冲刷卡圈130在海床上的投影大致与防冲刷覆层120重叠。防冲刷卡圈130的厚度可调，一般为200毫米至400毫米之间。经测算，防冲刷卡圈130与海床表面之间的距离为水深的四分之一时，防冲刷卡圈130的扰流效果最佳。

需要指出的是，由于受潮汐、波浪等因素影响，防冲刷卡圈130与海床表面之间的距离大致为水深的四分之一即可。此外，在其他实施例中，防冲刷卡圈130与海床表面之间的距离也不限于为水深的四分之一。

请再次参阅图1，在本实施例中，基础本体110的表面沿周向设置有多个限位块111，防冲刷卡圈130与多个限位块111抵接。

具体的，限位块111可以为长方体结构，一般焊接于基础本体110的表面。多个限位块111可等间隔也可非等间隔设置。本实施例中，限位孔111为8个，且每隔45度角设置一个限位块111。

此外，防冲刷卡圈130的中部具有通孔131，基础本体110穿过通孔131。当基础本体110固定后，便可将预先成型的防冲刷卡圈130吊起并套入基础本体110的顶端，再使防冲刷卡圈130滑动至与限位块111抵接即可。因此，可提升风电风机组装的便捷性。

进一步的，在本实施例中，通孔131的直径大于基础本体110的直径。具体的，通孔131的直径相较于基础本体110的直径一般大200毫米。因此，在吊装时，可保证防冲刷卡圈130够顺利下放至限位块111的位置。

进一步的，在本实施例中，在沿顶端到底端的方向上，基础本体110的直径依次增大。

因此，基础本体110大致呈锥形，呈上细下粗的结构。因此，可便于通孔131与基础本体110的顶端对准，从而方便防冲刷卡圈130的吊装作业。

在本实施例中，防冲刷的海上风机基础100还包括设置于基础本体表面110的j形管140。防冲刷卡圈130上开设有弧形缺口133，j形管140穿设于弧形缺口133内。

具体的，j形管140一般钢管，用于穿设电缆并对电缆形成保护。弧形缺口133可对j形管140形成避位，防止j形管140突出于防冲刷卡圈130的边缘而对防冲刷卡圈130的扰流功能造成不利影响。其中，j形管140一般为两个，故弧形缺口133也相应为两个。

在本实施例中，防冲刷的海上风机基础100还包括钢平台150及爬梯160。钢平台150设置于基础本体110的顶端，爬梯160的一端与钢平台150连接，另一端指向吃水线。

钢平台150起承载作用，其上可设置多种电气设备并为操作人员提供工作场地，而操作人员则可通过爬梯160达到钢平台150。

上述防冲刷的海上风机基础100，防冲刷覆层120覆设于海床的表面，从而对基础本体110周围的海床起到防护作用。进一步的，水流在基础本体110的周围流动时，防冲刷卡圈130可起到破坏扰流流场、减小基础本体110周围的水流剪应力的作用，从而大幅削弱水流的冲刷能力。一方面，水流对海床本身的冲刷作用会减弱。另一方面，水流冲刷能力减弱还可避免防冲刷覆层120被快速冲刷，使防冲刷覆层120保留较长时间，从而对海床起到持续的保护作用。因此，防冲刷的海上风机基础100的防冲刷效果较好。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。