CN218580718U - 一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，包括配重块和包覆组件，配重块设置在包覆组件的内腔中，包覆组件的外表面上设置有仿生树，仿生树由柔性材料制成，在海水中摆动，配重块为压载物或石块，包覆组件为框架或网兜。便于大规模加工制作、运输，可以任意方向抛投，采用单体结构便于海底抛投，降低施工难度。另外，单体单独使用或组合使用，都可降低整体故障率，提升服役可靠度，制作成本低，有利于大规模应用。

Description

一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构

技术领域

本实用新型属于海上风电技术领域，具体是基础的海底冲刷防护，尤其是一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构。

背景技术

海上风电机组通常结构高耸，且向着直径更大、风轮叶片更长、塔筒更高的趋势发展，对风机基础的承载能力提出了更高的要求，使海上风机基础设计成为海上风电建设的关键技术之一。在波浪和海流的作用下，原有的海床安装海上风电基础后，基础附近流场将产生扰动，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，形成冲刷坑，冲刷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。同时海上风机在运行时，需要避开波浪与风轮转动引起的共振并且考虑成本问题，冲刷的发生会引起海上风电结构第一自振频率的改变，影响机组正常运行，也对海上风机自振频率的设计提出了更为严格的要求。

为削弱海上风电基础受到冲刷的影响，选择合适的冲刷防护装置，以此来防止桩周土体发生位移而出现冲刷坑，从而保障结构的安全性，是必不可少的。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抛石防护，或者砂被防护，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，而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。当前已有的一种仿生草防冲刷防护技术，能够在海底水流流经仿生草时，使其受到仿生草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草的阻碍作用，促使水流中夹带的泥沙在重力作用下沉积，在仿生草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。

但普通的仿生草防冲刷方法安装繁琐，需要动用海上起重船进行海上作业，同时需要潜水员潜入海底将仿生草锚固于海床面，因此安装成本高，风险大。这样就抬高了这种安装方式的总体成本，所以目前在海上风电防冲刷领域使用较少。

因此，需要考虑复杂多变的近海水动力条件以及海床地质条件，开发一种高效经济的海上风电基础防冲刷保护装置，解决海上风电场的基础冲刷问题。

实用新型内容

为了弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构的技术方案，用于海底冲刷防护工作。

所述的一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，包括配重块和包覆组件，配重块设置在包覆组件的内腔中，包覆组件的外表面上设置有仿生树，仿生树为能够随水流摆动的柔性结构，包覆组件为框架或网兜。

进一步的，框架呈长方体结构，由多组支撑管组成，框架的每个面上分别设置有支撑架，支撑架由支撑管交叉连接组合形成。

进一步的，仿生树的底部固定在支撑管上。

进一步的，配重块为压载物，包覆组件为框架，压载物限位在框架的内腔中。

进一步的，压载物为石块和/或混凝土和/或沙袋。

进一步的，配重块为石块，包覆组件为网兜，石块填充在网兜中，仿生树的底部固定在网兜上。

与现有技术相比，本实用新型有以下优点：

便于大规模加工制作、运输，可以任意方向抛投，采用单体结构便于海底抛投，降低施工难度。另外，单体单独使用或组合使用，都可降低整体故障率，提升服役可靠度，制作成本低，有利于大规模应用。

附图说明

图1实施例1结构示意图；

图2实施例1框架与压载物装配示意图；

图3实施例2结构示意图。

图中：1仿生树；2框架；21支撑管；22支撑架；3压载物；4网兜；5石块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1-2所示，一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，包括框架2，框架由多组支撑管21连接组成，在本实施例中，框架呈长方体结构，框架2的内腔中设置有压载物3，框架2的表面设置有多组仿生树1。框架2的每个面分别通过支撑管21设置有支撑架22。支撑架由两组支撑管21相互交叉组成。框架2和支撑架22为一体成型式结构。

仿生树1是耐腐蚀高分子柔性材料，用于同海流相互作用，利用其阻流效果，使海水中的泥沙在其位置附近沉降，对冲刷坑进行填充。仿生树1的底端固定在框架2上，仿生树1由多组丝带结构的柔性材料组成，沉入海床后仿生树1能跟随海水摆动。仿生树1可分布在框架2的各个表面上。仿生树1和框架2可通过捆绑、螺栓等多种方式进行连接。仿生树为柔性高分子材料，可使用的材料包括塑料、合成纤维等，具体成分包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯、锦纶、涤纶、腈纶、维纶、聚乙烯醇、聚酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酯乙二醇酯等聚合物材料中的一种或几种。

框架2为高强度耐腐蚀的桁架结构，其用于承载仿生树1、以及压载物3。压载物3可由一块或多块压载单体组成，用以填充进框架2中，对装置整体进行压载，减少装置在海底的移动，使装置稳定工作。框架2结构包括但不限于长方体、球体、椭球体、其他不规则体等。

压载物3可由一块或多块压载单体组成，压载单体包括但不限于石块、混凝土、沙袋等材料。使用时，单个装置可在冲刷坑内工作，亦可多个装置在冲刷坑内集群工作。

框架式仿生树单体便于大规模加工制作、运输，可以任意方向抛投，采用单体结构便于海底抛投。框架的大小可以根据施工需求进行调整，拥有较大的尺寸范围。

框架式仿生树单体便于精确的配合铺设方案，仿生树单体及其集群可适应不同冲刷坑形态，框架式仿生树单体及其集群可降低整体故障率，提升服役可靠度。

实施例2

如图3所示，一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，包括网兜4，网兜内部设置有石块5，仿生树1固定在网兜4上。多个网兜式仿生树单体装置整体置于海上风机基础附近的冲刷坑中，用以使海流中的泥沙沉降，对冲刷坑进行填充，实现冲刷坑的修复以及基础防冲刷。

网兜4用于包裹石块，承载仿生树，网兜1为耐腐蚀、抗紫外线老化、抗拉能力强的高分子材质软体网组成。石块5用于填充进网兜1中，对装置整体进行压载，使装置稳定工作，石块5可以是独立的一块石头，也可为多块碎石。石块5可以是天然开采的石块，也可是用人工材料浇筑成的石块、制造的沙袋等。

仿生树1是耐腐蚀、抗拉、抗老化高分子柔性材料，用于同海流相互作用，利用其阻流效果，使海水中的泥沙在其位置附近沉降，对冲刷坑进行填充；仿生树1可分布在网兜4表面的各个位置上；仿生树1和网兜4可通过捆绑、粘接等多种方式进行连接。网兜的大小可以根据施工需求进行调整，拥有较大的尺寸范围。

单个装置可在需要防冲刷的海底工作，亦可多个装置在需要防冲刷的海底集群工作。

仿生树、网兜为柔性高分子材料，为现阶段常用的常规柔性材料。可使用的材料包括塑料、合成纤维等，具体成分包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯、锦纶、涤纶、腈纶、维纶、聚乙烯醇、聚酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酯乙二醇酯等聚合物材料中的一种或几种。

网兜式仿生树单体便于大规模加工制作、运输，单体使用灵活，便于海底抛投，可任意方向抛投，降低施工难度。另外，网兜式仿生树单体柔性可变性，单体及其集群可适应不同冲刷坑形态；网兜式仿生树单体及其集群可降低整体故障率，提升服役可靠度，制作成本低，有利于大规模应用。

Claims (6)

1.一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，其特征在于包括配重块和包覆组件，配重块设置在包覆组件的内腔中，包覆组件的外表面上设置有仿生树（1），仿生树为能够随水流摆动的柔性结构，包覆组件为框架（2）或网兜（4）。

2.根据权利要求1所述的一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，其特征在于框架（2）呈长方体结构，由多组支撑管（21）组成，框架（2）的每个面上分别设置有支撑架（22），支撑架（22）由支撑管（21）交叉连接组合形成。

3.根据权利要求2所述的一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，其特征在于仿生树（1）的底部固定在支撑管（21）上。

4.根据权利要求2所述的一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，其特征在于配重块为压载物（3），包覆组件为框架（2），压载物（3）限位在框架（2）的内腔中。

5.根据权利要求4所述的一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，其特征在于压载物（3）为石块和/或混凝土和/或沙袋。

6.根据权利要求1所述的一种用于海底防冲刷的仿生树单体结构，其特征在于配重块为石块（5），包覆组件为网兜（4），石块（5）填充在网兜（4）中，仿生树（1）的底部固定在网兜（4）上。

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