CN113718829A

CN113718829A - 海上风电多桩基础

Info

Publication number: CN113718829A
Application number: CN202111088992.4A
Authority: CN
Inventors: 邱旭; 尹铁男; 卢坤鹏; 王海明; 张育钧; 张万雄
Original assignee: Huaneng Clean Energy Research Institute; Clean Energy Branch of Huaneng Zhejiang Energy Development Co Ltd
Current assignee: Huaneng Clean Energy Research Institute; Clean Energy Branch of Huaneng Zhejiang Energy Development Co Ltd; Huaneng Zhejiang Energy Development Co Ltd
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2021-11-30
Anticipated expiration: 2041-09-16
Also published as: CN113718829B

Abstract

本发明公开一种海上风电多桩基础，所述海上风电多桩基础包括多个桩基础、承台和风机，多个桩基础间隔排布，每个桩基础的顶端与承台的底部相连，多个桩基础的底端的中心位于同一水平面上，且沿第一椭圆的圆周分布，风机安装在承台的顶部，风机包括叶轮，叶轮的旋转中心线的延伸方向为第一方向，第一椭圆的长轴沿第一方向延伸。本发明的海上风电多桩基础具有结构简单、桩基础稳固、使用寿命长等优点。

Description

海上风电多桩基础

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，尤其是涉及一种海上风电多桩基础。

背景技术

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，成本约占整个海上风电投资的20％至25％，对海上风电基础一般要求20年以上的使用寿命,但是由于海上风电基础的风机需要承受主风向上的风力，风机将受到的力向下传导至桩基础，使得桩基础承受的风力比水流波浪的力要大很多，因此容易造成桩基础不稳固、倾斜甚至被冲倒的问题，严重影响海上风电基础的使用寿命。

发明内容

本发明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，本发明的实施例提出一种结构稳定、抗风力能力强、成本低廉的海上风电多桩基础。

根据本发明实施例的海上风电多桩基础包括：多个桩基础，多个所述桩基础间隔排布；承台，每个所述桩基础的顶端与所述承台的底部相连，多个所述桩基础的底端的中心位于同一水平面上，且沿第一椭圆的圆周分布；风机，所述风机安装在所述承台的顶部，所述风机包括叶轮，所述叶轮的旋转中心线的延伸方向为第一方向，所述第一椭圆的长轴沿所述第一方向延伸。

根据本发明实施例的海上风电多桩基础，通过多个桩基础的设置，提高了海上风电多桩基础的稳定性，防止海上风电单桩基础受到海风的影响而倾斜或被冲倒，延长了海上风电单桩基础的使用寿命。

在一些实施例中，所述桩基础从所述承台的底部向下且向远离所述承台的中心轴线的方向延伸。

在一些实施例中，多个所述桩基础的顶端的中心位于同一水平面上，且沿第二椭圆的圆周分布，所述第二椭圆的长轴沿所述第一方向延伸。

在一些实施例中，所述第一椭圆与所述第二椭圆的离心率相等，且所述第一椭圆的中心和所述第二椭圆的中心在水平面上的投影重合。

在一些实施例中，所述第一椭圆在水平面上的投影环绕所述承台在所述水平面上的投影。

在一些实施例中，所述承台的横截面的外周轮廓为椭圆形，且所述椭圆形的长轴沿所述第一方向延伸。

在一些实施例中，所述承台为椭圆柱体，且所述承台的中心轴线沿竖直方向延伸。

在一些实施例中，所述海上风电多桩基础还包括塔筒，所述塔筒安装在所述承台的顶部，所述风机安装在所述塔筒的顶端。

在一些实施例中，所述桩基础的中心轴线与水平面的夹角为30°-90°。

在一些实施例中，所述桩基础包括在所述第一椭圆的长轴上相对的第一桩基础和第二桩基础。

附图说明

图1是根据本发明实施例的海上风电多桩基础的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的海上风电多桩基础的主视图。

图3是根据本发明实施例的海上风电多桩基础的俯视图。

图4是根据本发明实施例的海上风电多桩基础的仰视图。

附图标记：

海上风电多桩基础100；

桩基础1；承台2；塔筒3；第一椭圆4；第二椭圆5；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面根据附图1-4所示，描述本发明的实施例的海上风电多桩基础100，包括多个桩基础1、承台2和风机(图中未示意出)。

多个桩基础1间隔排布。本领域的技术人员可知，目前常用的桩基础1均为中空的筒状结构，海床面是海水和水底砂石的分界面。桩基础1的一部分位于海床面上方的海水中，桩基础1的另一部分埋入海床面下方的砂石中，从而使得桩基础1固定在海上。

每个桩基础1的顶端与承台2的底部相连，多个桩基础1的底端的中心位于同一水平面上，且沿第一椭圆4的圆周分布。具体地，如图1所示，多个桩基础1沿承台2的周向间隔设在承台2的下端面，多个桩基础1的上端与承台2相连，多个桩基础1的下端沿面的中心沿第一椭圆4的方向间隔排布。

风机安装在承台2的顶部，风机包括叶轮，叶轮的旋转中心线的延伸方向为第一方向，第一椭圆4的长轴沿第一方向延伸。具体地，定义第一方向为主风向，叶轮的旋转中心线方向朝向主风向延伸，第一椭圆4的长轴沿主风向的风向延伸。

根据本发明实施例的海上风电多桩基础100，通过多个桩基础1沿第一椭圆4方向设置，椭圆形具有偏流线型，可以比常见的圆形更有效的折减流体对其表面的冲击作用，椭圆形排列的桩基础1的稳定性更强，能够承受较强海风的冲击力，防止桩基础1在海风的冲击力下倾斜或冲倒，提高了海上风电多桩基础100的使用寿命。

根据本发明实施例的海上风电多桩基础100，通过第一椭圆4的长轴沿第一方向延伸的设置，由此椭圆形的长轴与主风向一致，能够减小主风向对桩基础1的冲击，保证了桩基础1的稳定性。

在一些实施例中，桩基础1从承台2的底部向下且向远离承台2的中心轴线的方向延伸。具体地，如图3-4所示，多个桩基础1的中心轴线沿承台2的内外方向向外延伸，从而方便多个基础桩插入埋入海床面下方的砂石中，提高了海上风电多桩基础100的稳定性。

在一些实施例中，多个桩基础1的顶端的中心位于同一水平面上，且沿第二椭圆5的圆周分布，第二椭圆5的长轴沿第一方向延伸。具体地，如图1所示，多个桩基础1的上端沿面的中心沿第二椭圆5的方向间隔排布，从而通过第一椭圆4和第二椭圆5将多个桩基础1排列成椭圆形。

在一些实施例中，第一椭圆4与第二椭圆5的离心率相等，且第一椭圆4的中心和第二椭圆5的中心在水平面上的投影重合。具体地，如图4所示，第一椭圆4的半焦距和长半轴之比等于第二椭圆5的半焦距和长半轴之比，也就是说第一椭圆4和第二椭圆5为相似椭圆，减小了海上风电多桩基础100的安装制作难度，提高了海上风电多桩基础100的坑海风冲击的能力。

在一些实施例中，第一椭圆4在水平面上的投影环绕承台2在水平面上的投影。具体地，如图3-4所示，在正交上下方向的投影面内，承台2在投影面内的投影位于第一椭圆4内，从而使得海上风电多桩基础100设置的更加合理。

在一些实施例中，承台2的横截面的外周轮廓为椭圆形，且椭圆形的长轴沿第一方向延伸。具体地，如图1-4所示，承台2的长轴沿主风向延伸，进一步提高了海上风电多桩基础100稳定性，提高了海上风电多桩基础100抗海风冲击的能力。

在一些实施例中，承台2为椭圆柱体，且承台2的中心轴线沿竖直方向(如图1-2所示，上下方向)延伸。由此，使得承台2具有一定的稳定性和坑海风冲击的能力，使得承台2的设计更加合理。

在一些实施例中，海上风电多桩基础100还包括塔筒3，塔筒3安装在承台2的顶部，风机安装在塔筒3的顶端。具体地，塔筒3设在承台2的上端面上，风机通过塔筒3安装在承台2上，从而减小了风机的安装制造难度。

在一些实施例中，桩基础1的中心轴线与水平面的夹角为30°-90°。具体地，桩基础1的中心轴线与水平面之间的夹角可以为30°、45°、60°、75°80°85°90°任一角度。

在一些实施例中，第一椭圆4的长轴沿主风向的风向延伸，因此第一椭圆4的长轴方向受到海风的冲击力较大，因此，在一些实施例中，桩基础1包括在第一椭圆4的长轴上相对的第一桩基础1和第二桩基础1。具体地，如图1-4所示，第一桩基础1设在第一椭圆4的左端，第二桩基础1设在第一椭圆4的右端，由此进一步提高了海上风电多桩基础100的稳定性和坑海风冲击能力。

在一些实施例中，第一椭圆4的长轴的长度与短轴的长度之比大于1小于等于5。

在一些实施例中，第一椭圆4的长轴的长度为10m至80m，第一椭圆4的短轴的长度为2m至80m具体地，第一椭圆4的长轴的长度可以选取：2m、10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m任一数值。第一椭圆4的短轴的长度可以选取为2m、10m、20m、30m、40m、50m、60m、70m、80m、任一数值。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“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。

在本发明中，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发明中的具体含义。

在本发明中，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。

在本发明中，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发明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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种海上风电多桩基础，其特征在于，包括：

多个桩基础，多个所述桩基础间隔排布；

承台，每个所述桩基础的顶端与所述承台的底部相连，多个所述桩基础的底端的中心位于同一水平面上，且沿第一椭圆的圆周分布；

风机，所述风机安装在所述承台的顶部，所述风机包括叶轮，所述叶轮的旋转中心线的延伸方向为第一方向，所述第一椭圆的长轴沿所述第一方向延伸。

2.根据权利要求1所述的海上风电多桩基础，其特征在于，所述桩基础从所述承台的底部向下且向远离所述承台的中心轴线的方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的海上风电多桩基础，其特征在于，多个所述桩基础的顶端的中心位于同一水平面上，且沿第二椭圆的圆周分布，所述第二椭圆的长轴沿所述第一方向延伸。

4.根据权利要求3所述的海上风电多桩基础，其特征在于，所述第一椭圆与所述第二椭圆的离心率相等，且所述第一椭圆的中心和所述第二椭圆的中心在水平面上的投影重合。

5.根据权利要求1或2所述的海上风电多桩基础，其特征在于，所述第一椭圆在水平面上的投影环绕所述承台在所述水平面上的投影。

6.根据权利要求1所述的海上风电多桩基础，其特征在于，所述承台的横截面的外周轮廓为椭圆形，且所述椭圆形的长轴沿所述第一方向延伸。

7.根据权利要求6所述的海上风电多桩基础，其特征在于，所述承台为椭圆柱体，且所述承台的中心轴线沿竖直方向延伸。

8.根据权利要求1所述的海上风电多桩基础，其特征在于，还包括塔筒，所述塔筒安装在所述承台的顶部，所述风机安装在所述塔筒的顶端。

9.根据权利要求1或2所述的海上风电多桩基础，其特征在于，所述桩基础的中心轴线与水平面的夹角为30°-90°。

10.根据权利要求1或2所述的海上风电多桩基础，其特征在于，所述桩基础包括在所述第一椭圆的长轴上相对的第一桩基础和第二桩基础。