海上风电桩基冲刷防护装置

技术领域

本发明属于海上风电设备技术领域，具体涉及海上风电桩基冲刷防护装置。

背景技术

现有技术中采用的防冲刷保护，多采用砂被或者抛石进行防冲刷，通过项目实践证明，采用砂被防冲刷，并没有起到防冲刷的效果，而且砂被底部存在被掏蚀、砂被沉降的现象发生，而且现有的防冲刷装置，存在着不便于对第一配重块和第二配重块进行组合，且不便于对加强对骨架固定的问题。

公告号为US8596919B2的美国发明专利提供了一种用于海底桩的防冲刷盘，包括圆盘，该圆盘包括用于嵌入安装在海底上方的圆盘部分下方的海底的外围裙，该圆盘可以包括用于分割圆盘的腔室的隔板，该圆盘可以包括顶部、底部或两个表面上的网格，其中在腔室中安装有一个或多个填充袋。该圆盘可以包括可以用流态化填充材料填充的腔室，例如灌浆或混凝土。填充材料可以通过带有阀门的导管插入填充袋，阀门可以用遥控潜水器远程操作。该发明能降低海底桩基受到的侵蚀和冲刷力，但该发明针对以下问题存在技术改进空间：海底暗流冲刷能带走桩基周围的泥沙，极易导致桩基不稳或下沉，影响电力设备安全。

发明内容

海上风电桩基冲刷防护装置，包括：桩基，桩基安装于海床，桩基底部套设有连接套，连接套外设有位于海床上方的防护套，防护套外侧设有多个导流板，防护套连接有缓冲连接件，防护套通过缓冲连接件与连接套活动连接。防护套外侧的导流板与水流接触后，使得防护套相对连接套活动来缓冲水能冲击，且防护套与连接套形成双层防护，进一步降低了水体冲击对桩基的影响，有助于维持桩基上的风电设备稳定运行。

优选地，防护套外壁呈喇叭形，防护套与连接套之间存在间隙空间，防护套上开设有多个通槽，通槽为竖向条状槽体，导流板设置于通槽长边一侧。防护套的喇叭形外壁一方面能对侧方水体向上方导流，一方面分散水平方向的冲击力，降低传递至桩基的振动干涉，另一方面导流水体也能沿防护套向上流动形成桩基侧壁的清洁，防止植物或生物附着引起锈蚀，侧方水体携带的砂石接触导流板被阻挡减速后能够通过通槽进入防护套内侧的间隙空间，形成桩基底部与海床连接处砂石的堆积，有利于防止泥土流失造成的桩基晃动。

优选地，导流板靠近通槽的一侧阵列开设有导流凹槽，导流凹槽中心开设有透水孔，透水孔贯通导流板两端面。水流携带较大石块以及泥沙接触导流板时，导流凹槽能在通过水体的前提下对泥沙以及大型石块进行截留，从而使得泥沙通过通槽进入防护套内侧加固泥土，进一步防止泥土流失，另一方面截留的石块能落在防护套底部的间隙外侧形成堆积，有利于降低贴近海床的暗流的流速，避免其携带走砂石造成泥土流失，且在水体通过透水孔时能形成细小气泡，气泡上浮既能够对桩基上部侧壁以及通槽形成清洁，避免砂石堵塞通槽，也能通过气泡驱赶周围水生生物，避免其靠近碰撞桩基，有利于提高桩基稳定性。

优选地，缓冲连接件包括固定于防护套内侧的第一套体，第一套体内滑动连接有第二套体，第二套体一端与第一套体之间连接有弹簧，第二套体另一端伸出第一套体且设有滚球，连接套外壁开设有滑槽，滑槽为螺旋槽且与滚球配合设置。防护套受到横向的水体冲击时，滚球在滑槽内滑动，使防护套相对连接套旋转的同时向下滑移，通过旋转和滑动消耗震动传递，降低桩基受到的冲击力，且防护套旋转能通过导流板产生旋流，旋流一方面能消耗后续冲击水体的动能，进一步保护桩基，另一方面旋流能够沿防护套外壁向上流动，形成对防护套、连接套以及桩基的清洁，减少了维护频率，降低维护成本，防护套受冲击能够带动第一套体相对第二套体滑移并挤压弹簧，降低传递至桩基的振动干涉，也能避免防护套过分形变而破裂，提高使用寿命。

优选地，第二套体在末端具有向轴心弯曲的限位套，限位套包围在滚球外端，第二套体内设有卡套，卡套开设有与滚球配合的卡槽，弹簧两端分别固定于卡套和第一套体。限位套与卡套的卡槽能对滚球限制，滚球能够在卡套与限位套以及第二套体形成的空间内自由转动，使得滚球在滑槽内滚动，降低滚球以及连接套的磨损，提高材料的使用寿命。

优选地，防护套底部环绕设置有用于支撑的支撑组件，支撑组件包括固定于防护套底部的套筒，套筒设置有转轴，转轴连接有聚沙板，聚沙板与海床抵接。

优选地，转轴与套筒之间连接有卷簧，聚沙板始终朝向防护套内侧，转轴通过卷簧在套筒内摆动复位，相邻的聚沙板侧边互相配合设置。防护套因重力或旋转下移时与海底面挤压聚沙板使其摆动，聚沙板通过转轴在套筒内转动，使得卷簧形变收卷，通过卷簧实现聚沙板在防护套底部的弹性支撑，保证防护套旋转下移后，通过卷簧恢复形变能使防护套旋转回升，保证防护套能循环上下滑移和旋转进行水能缓冲，增加消能频率，提高对桩基的防冲刷能力，也避免防护套下移至行程终点时撞击海床产生振动影响桩基，防护套下移时使得聚沙板相对摆动并推动底部砂石靠近连接套，提高连接套与海床插接处泥沙稳固性，有利于防止泥土流失，且多个聚沙板彼此配合形成海床上方空间的阻挡，能防止底部淤泥靠近连接套，避免桩基锈蚀以及整体下沉。

优选地，聚沙板包括与转轴连接的第一板体，第一板体连接有第二板体，第二板体朝向连接套轴心上方，第一板体与第二板体在连接处呈弧形弯曲。第一板体与第二板体的连接方向有助于推动泥沙聚集，连接处的弧形弯曲与海床接触抵接，减低摩擦力，便于防护套下移时聚沙板的摆动，避免聚沙板受压后卡接在泥沙中被压断。

本发明由于采用了能旋转滑移的防护套对水流消能，因而具有如下有益效果：防护套通过导流板能对砂石减速导流。减小桩基受到的冲击；喇叭形的防护套能对桩基防护以及对水体导流消能，有利于桩基的稳定性；导流板通过导流凹槽截流的砂石能够通过通槽落入防护套内侧空隙，形成砂石堆积，降低泥土流失可能；冲击水体通过透水孔能形成气泡清洁桩基；缓冲连接件通过滚球在滑槽内的滑移实现防护套相对连接套的旋转和滑移，并通过导流板形成旋流，干扰侧方冲击水能，进一步防护桩基，且旋流能被引流从而实现防护套、连接套以及桩基的清洁，降低维护频率和成本；聚沙板通过在转动连接处的卷簧实现防护套的弹性支撑，降低下移冲击，降低桩基干涉；卷簧能实现防护套下移后的回升，提高消能频率，实现持续防冲刷；防护套下移使聚沙班推动海床砂石靠近连接套插接处，提升砂石紧固性，防止泥土流失导致桩基插接不稳；多个聚沙板还形成对海床淤泥的阻挡，防止桩基下沉影响设备运行。因此，本发明是一种能有效消耗水流的且具有自清洁能力的海上风电桩基冲刷防护装置。

附图说明

图1为本发明整体示意图；

图2为防护套与支撑组件连接的正向示意图；

图3为防护套与导流板连接的俯视示意图；

图4为滑槽示意图；

图5为防护套以及连接套半剖示意图；

图6为图5中A区域放大示意图。

附图标号：桩基1；连接套2；防护套3；通槽30；导流板5；导流凹槽50；透水孔51；缓冲连接件件6；第一套体61；第二套体62；弹簧63；滚球64；滑槽65；限位套66；卡套67；卡接凹槽68；支撑组件7；套筒70；转轴71；聚沙板72；卷簧73。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

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。

参见附图1-附图3，海上风电桩基冲刷防护装置，包括：桩基1，桩基1安装于海床，桩基1底部套设有连接套2，连接套2外设有位于海床上方的防护套3，防护套3外侧设有多个导流板5，防护套3连接有缓冲连接件6，防护套3通过缓冲连接件6与连接套2活动连接。

防护套3外侧的导流板5与水流接触后，使得防护套3相对连接套2活动来缓冲水能冲击，且防护套3与连接套2形成双层防护，进一步降低了水体冲击对桩基1的影响，有助于维持桩基1上的风电设备稳定运行。

防护套3外壁呈喇叭形，防护套3与连接套2之间存在间隙空间，防护套3上开设有多个通槽30，通槽30为竖向条状槽体，导流板5设置于通槽30长边一侧。

防护套3的喇叭形外壁一方面能对侧方水体向上方导流，一方面分散水平方向的冲击力，降低传递至桩基1的振动干涉，另一方面导流水体也能沿防护套3向上流动形成桩基1侧壁的清洁，防止植物或生物附着引起锈蚀，侧方水体携带的砂石接触导流板5被阻挡减速后能够通过通槽30进入防护套3内侧的间隙空间，形成桩基1底部与海床连接处砂石的堆积，有利于防止泥土流失造成的桩基1晃动。

导流板5靠近通槽30的一侧阵列开设有导流凹槽50，导流凹槽50中心开设有透水孔51，透水孔51贯通导流板5两端面。

水流携带较大石块以及泥沙接触导流板5时，导流凹槽50能在通过水体的前提下对泥沙以及大型石块进行截留，从而使得泥沙通过通槽30进入防护套3内侧加固泥土，进一步防止泥土流失，另一方面截留的石块能落在防护套3底部的间隙外侧形成堆积，有利于降低贴近海床的暗流的流速，避免其携带走砂石造成泥土流失，且在水体通过透水孔51时能形成细小气泡，气泡上浮既能够对桩基1上部侧壁以及通槽30形成清洁，避免砂石堵塞通槽30，也能通过气泡驱赶周围水生生物，避免其靠近碰撞桩基1，有利于提高桩基1稳定性。

参见附图5-附图6，缓冲连接件6包括固定于防护套3内侧的第一套体61，第一套体61内滑动连接有第二套体62，第二套体62一端与第一套体61之间连接有弹簧63，第二套体62另一端伸出第一套体61且设有滚球64，连接套2外壁开设有滑槽65，滑槽65为螺旋槽且与滚球64配合设置。

防护套3受到横向的水体冲击时，滚球64在滑槽65内滑动，使防护套3相对连接套2旋转的同时向下滑移，通过旋转和滑动消耗震动传递，降低桩基1受到的冲击力，且防护套3旋转能通过导流板5产生旋流，旋流一方面能消耗后续冲击水体的动能，进一步保护桩基1，另一方面旋流能够沿防护套3外壁向上流动，形成对防护套3、连接套2以及桩基1的清洁，减少了维护频率，降低维护成本，防护套3受冲击能够带动第一套体61相对第二套体62滑移并挤压弹簧63，降低传递至桩基1的振动干涉，也能避免防护套3过分形变而破裂，提高使用寿命。

第二套体62在末端具有向轴心弯曲的限位套66，限位套66包围在滚球64外端，第二套体62内设有卡套67，卡套67开设有与滚球64配合的卡槽68，弹簧63两端分别固定于卡套67和第一套体61。

限位套66与卡套67的卡槽68能对滚球64限制，滚球64能够在卡套67与限位套66以及第二套体62形成的空间内自由转动，使得滚球64在滑槽65内滚动，降低滚球64以及连接套2的磨损，提高材料的使用寿命。

参见附图1-附图2，防护套3底部环绕设置有用于支撑的支撑组件7，支撑组件7包括固定于防护套3底部的套筒70，套筒70设置有转轴71，转轴71连接有聚沙板72，聚沙板72与海床抵接。

转轴71与套筒70之间连接有卷簧73，聚沙板72始终朝向防护套3内侧，转轴71通过卷簧73在套筒70内摆动复位，相邻的聚沙板72侧边互相配合设置。

防护套3因重力或旋转下移时与海底面挤压聚沙板72使其摆动，聚沙板72通过转轴71在套筒70内转动，使得卷簧73形变收卷，通过卷簧73实现聚沙板72在防护套3底部的弹性支撑，保证防护套3旋转下移后，通过卷簧73恢复形变能使防护套3旋转回升，保证防护套3能循环上下滑移和旋转进行水能缓冲，增加消能频率，提高对桩基1的防冲刷能力，也避免防护套3下移至行程终点时撞击海床产生振动影响桩基1，防护套3下移时使得聚沙板72相对摆动并推动底部砂石靠近连接套2，提高连接套2与海床插接处泥沙稳固性，有利于防止泥土流失，且多个聚沙板72彼此配合形成海床上方空间的阻挡，能防止底部淤泥靠近连接套2，避免桩基1锈蚀以及整体下沉。

聚沙板72包括与转轴71连接的第一板体，第一板体连接有第二板体，第二板体朝向连接套2轴心上方，第一板体与第二板体在连接处呈弧形弯曲。第一板体与第二板体的连接方向有助于推动泥沙聚集，连接处的弧形弯曲与海床接触抵接，减低摩擦力，便于防护套3下移时聚沙板72的摆动，避免聚沙板72受压后卡接在泥沙中被压断。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。