一种自扶正水下仿生树冲刷防护单体结构的制作方法

1.本实用新型属于海上风电工程技术领域，涉及基础防冲刷领域，具体是一种自扶正水下仿生树冲刷防护单体结构。


背景技术：

2.在波浪和海流的作用下，原有的海床设置海上风电基础后，基础附近水流质点的流线发生变化，流线的突变将导致海床面土颗粒受到的剪应力急剧增大，从而使基础周边海床土体产生冲刷。海上风电的基础除了要承受上部结构的自重荷载外，还要承受风荷载、波浪及洋流荷载的作用，并且由于波浪和洋流的冲刷，基础周围流速加快，形成冲坑，冲坑的形成会减弱基础的极限承载力并且改变基础的动态特性，严重将会导致风电结构失效。
3.目前，工程上在泥面处设置的最常用的冲刷防护装置是在基础周围堆砌岩石和碎石（抛石防护），或者在基础周围堆砌砂袋（砂被防护），但经过长期连续的工程实测发现，这两种防护方式的防护效果并不理想，不仅需要定期维护增加后期的运维成本，而且容易形成二次冲刷，对基础结构的稳定性造成更加严重的影响，危及海上风机结构的安全性。而仿生树防冲刷防护技术，能够在海底水流流经仿生树带时，受到仿生树带的柔性粘滞阻尼作用，流速降低，减缓水流对海床的冲刷能力；同时，由于流速的降低和仿生树的阻碍作用，促使水流中夹带的泥沙在重力作用下的沉积，在仿生树布置区域形成海底沙洲，从而减缓海床冲刷，避免二次冲刷的形成。


技术实现要素：

4.为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种自扶正水下仿生树冲刷防护单体结构。
5.所述的一种自扶正水下仿生树冲刷防护单体结构，包括底座，所述底座呈倒置的圆锥状，所述底座的顶部固定设置有仿生树体，所述仿生树体上设置有多组仿生树枝，所述仿生树枝的外端设置有开口，开口上包覆设置有水溶性薄膜，所述开口向所述仿生树枝的内部延伸，设置有凹槽，所述凹槽中设置有仿生树带，所述仿生树带的一端固定连接在所述凹槽的底部，且仿生树带的长度大于所述凹槽的深度，使仿生树带能够从所述开口向外伸出。
6.进一步的，所述仿生树体还包括仿生树干，所述仿生树干的底部与所述底座固定连接，所述仿生树干的上端设置有多组连接端，所述仿生树枝的底部设置有连接槽，所述连接端插接在所述连接槽中，并通过螺纹配合连接。
7.进一步的，所述仿生树干的底部设置有挡环。
8.进一步的，所述凹槽的底部设置有固定垫，所述仿生树带捆绑固定在所述固定垫上。
9.进一步的，所述底座为混凝土底座，所述仿生树体固定在所述混凝土底座上，形成仿生树单元。
10.进一步的，所述仿生树体由pla材料制成，所述仿生树带由聚乙烯或聚丙烯材料制成。
11.进一步的，所述底座的顶面设置向内凹陷形成倒钩结构。
12.与现有技术相比，本实用新型有以下优点：
13.混凝土底座上方固定设置有仿生树体，仿生树体上设置有仿生树带，阻碍水体流动，降低水体对海床的剪切力，减少冲刷；水体流速降低，携沙能力降低，可以有效沉积水体所携带的泥沙，实现对冲刷坑的修复。
14.另外，底座为圆锥状，水流经过，携带走底部的泥沙，使仿生树块底端沉降，而水流携带的泥沙在遇到仿生树带时，部分沉积下来，如此往复，最终将仿生树单元扶正埋入海床中。
附图说明
15.图1为本实用新型结构示意图；
16.图2为本实用新型剖视图；
17.图3为本实用新型仿生树干与仿生树枝安装示意图；
18.图4仿生树单元自扶正加固过程一；
19.图5仿生树单元自扶正加固过程二；
20.图6仿生树单元自扶正加固过程三。
21.图中：1底座；2仿生树体；3仿生树枝；31开口；32凹槽；33连接槽；4仿生树带；5水溶性薄膜；6仿生树干；61连接端；62挡环；7固定垫。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
23.如图1-3所示，一种自扶正水下仿生树冲刷防护单体结构，包括底座1，底座1呈倒置的圆锥状，底座1的顶部固定设置有仿生树体2。底座1为混凝土底座，仿生树体2固定在混凝土底座上，整体形成仿生树单元。可以根据实际工程基础需求，合理排布仿生树单元，形成仿生树林，实现对海上风电基础结构的有效冲刷防护。并且，混凝土底座能够提供重力，在工作中向下沉降。圆锥结构的底座，依靠倒钩加大拔出阻力，可以将仿生树进行自扶正并固定在海底，保证仿生树的持续工作。底座1的顶面设置向内凹陷形成倒钩结构，底座1的横截面成v字形，下沉后，海水会填充该倒钩结构，提高拔出阻力进行加固。
24.仿生树体2上设置有多组仿生树枝3，仿生树枝3的外端设置有开口31，开口31上包覆设置有水溶性薄膜5，开口31向仿生树枝3的内部延伸，设置有凹槽32，凹槽32中设置有仿生树带4，仿生树带4的一端固定连接在凹槽32的底部，且仿生树带4的长度大于凹槽32的深度，使仿生树带4能够从开口31向外伸出。凹槽32的底部设置有固定垫7，固定垫固定安装在凹槽中，仿生树带4捆绑固定在固定垫7上。仿生树体2由pla材料制成，仿生树带4由聚乙烯或聚丙烯等高分子材料制成。仿生树带，阻碍水体流动，降低水体对海床的剪切力，减少冲刷；水体流速降低，携沙能力降低，可以有效沉积水体所携带的泥沙，实现对冲刷坑的修复。
25.仿生树体2还包括仿生树干6，仿生树干6的底部与底座1固定连接，仿生树干6的上端设置有多组连接端61，本实施例中设置四组连接端61，连接端61的外壁上设置有外螺纹。
仿生树枝3的底部设置有连接槽33，连接槽33的内壁上设置有内螺纹，连接端插接在连接槽中，并通过螺纹配合连接。仿生树干6的底部设置有挡环62。混凝土底座与仿生树干固定连接后，通过挡环的作用，可以避免仿生树干6从底座1中滑出，加强连接结构。
26.通过模具制作成仿生树干6，然后浇筑形成混凝土底座1，仿生树枝3可以单个制作，然后通过螺纹连接在仿生树干上形成仿生树单元。
27.仿生树枝的制作工艺如下：通过模具制作形成仿生树枝主体，将仿生树带4绑定在固定垫7上，固定垫和仿生树枝采用螺栓连接固定，最后采用水溶性薄膜5包裹，便于运输、施工。使用时，仿生树冲刷防护单体结构下沉至海底，水溶性薄膜溶解，仿生树枝内部的仿生树带上浮。
28.结合图4-6，仿生树单元自扶正加固过程。水流经过，携带走底部的泥沙，使仿生树块底端沉降，而水流携带的泥沙在遇到仿生树带时，部分沉积下来，如此往复，最终将仿生树单元扶正埋入海床中。
29.本结构的思路是采用耐海水浸泡、抗长期冲刷的各种新型高分子材料来进行加工制作成条状主体，对水流产生阻碍作用，可以达到减缓水流冲刷能力，并使水流中的泥沙沉积，实现海上风电支撑结构的冲刷防护。同时结构依靠底部混凝土块结构沉降，可以实现在工作过程中仿生树结构进行自扶正并依靠倒钩结构提高拔出阻力进行加固。同时结构可以作为单体进行抛投、水下机器人下放等方式进行施工，安装方式灵活简便。同时结构作为一个仿生树单元块体，可以根据实际工程需求进行安排布置，形成不同形状的仿生树林，适用于各种海上风电基础的冲刷防护需求。
30.适用性广，形成仿生树单元，可以根据实际需求排布单元进行防护。
31.施工方便，可以通过类似抛石的方式将仿生树单元放置到水底，然后通过水下机器人进行运输摆放，对仿生树单元进行调整，而且施工要求精度低，可以实现结构的自扶正和加固。
32.防护效果好，仿生树相比于抛石等防护工艺，抛石等防护法只能够减弱水流对基础周围的冲刷，而仿生树除了减弱冲刷能力外，还可以使水流所携带的泥沙发生沉积，形成回填，可以取得更好的防护效果。
33.制作工艺简单，可以模块化制作，适合工业化流水线生产。