一种海上风电桩周防冲刷抛石装置

本发明涉及海上风电工程，特别是一种海上风电桩周防冲刷抛石装置。

背景技术：

1、海上风电基础是支撑整个海上风力机的关键所在，海上风力发电机发生的事故多为桩基基础不稳造成的。目前，我国的海上风电基础，如单桩、多桩、筒型基础等，由于波浪和潮流的作用，海上风电桩基基础周围的泥沙将会发生冲刷并形成冲坑，冲刷坑将会对桩基基础的稳定性产生影响，严重时会造成海上风力机机组的坍塌。目前采用的海上风电桩基基础的防冲刷装置，主要为抛石防护法。一般由运输船将块石运至风电桩周，然后将块石释放至海上风电桩周围。这种方式抛石不均匀，难以保证块石沉底后的具体位置，影响了块石填埋效果。

2、cn116446405a的专利公开了一种海上风电桩周抛石装置及施工方法，其包括用于装载块石的装料箱以及用于驱使装料箱升降的升降机构，所述装料箱上端设置有进料口，所述装料箱下端设置有出料口，所述装料箱设置有用于开闭所述出料口的隔挡机构。通过水平导轨的周向转动以及地位块的水平移动，实现定位块水平面上的运动，定位块对升降机构的吊绳起到定位作用，通过调节定位块的位置，便于确定块石的位置，减少块石下落位置重叠的概率。

3、但上述专利的抛石范围受限于丝杆传送机构的丝杆长度，对于距海上风电桩较远位置且超过丝杆传送机构的丝杆长度的位置，定位块无法移动至该位置，无法进行定位作用。另外，受洋流影响，吊绳在海水中非竖直向下的，海水越深，或洋流越大，吊绳偏移的幅度也越大，影响抛石精度。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种海上风电桩周防冲刷抛石装置。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种海上风电桩周防冲刷抛石装置，包括装载有石块的抛石网兜和用于将抛石网兜吊装投放至风电桩外围的吊机，所述风电桩顶端设有可转动的工作台，工作台上固定安装有第一卷扬机和第二卷扬机；还包括套设在风电桩上且可沿风电桩上下活动的升降环壳，第二卷扬机的第二钢丝绳与升降环壳连接；升降环壳上安装有直线推动机构和固定板，固定板上开设有供第一卷扬机的第一钢丝绳穿过的开口，第一钢丝绳的自由端穿过开口后安装有防脱机构，吊机包括第三钢丝绳和与第三钢丝绳自由端连接的自动脱钩器，防脱机构用于连接第三钢丝绳并带动第三钢丝绳沿风电桩径向活动，以使自动脱钩器连接的抛石网兜靠近或远离风电桩；直线推动机构包括推板，推板能够推动第一钢丝绳沿远离风电桩的方向活动，以使防脱机构能够移动至与第三钢丝绳连接的位置。

3、优选的，所述风电桩为单桩管体，风电桩顶部安装有基座，基座下端固定有与风电桩插接的定位筒体，基座上端安装有旋转台，工作台安装在旋转台上端。

4、优选的，所述工作台下端固定有与定位筒体同轴设置的转向筒体，转向筒体的外径与风电桩外径相同，基座的外径与风电桩外径相同。

5、优选的，所述直线推动机构包括正反牙双向滚珠丝杆模组和剪叉架，正反牙双向滚珠丝杆模组包括安装座、电机、双向滚珠丝杆和滑块，安装座与升降环壳固定连接，电机与安装座固定连接，双向滚珠丝杆转动安装在安装座上，电机通过联轴器与双向滚珠丝杆连接，双向滚珠丝杆的两段旋转相反的螺纹上均安装有滑块，剪叉架的其中一侧的两端分别与两个滑块铰接，推板上开有第一活动口，剪叉架的另一侧的两端均固定有滑动杆，滑动杆滑动安装在第一活动口内，滑动杆上且位于第一活动口上下方均固定有限位环。

6、优选的，所述正反牙双向滚珠丝杆模组还包括防水壳，防水壳与安装座固定连接，电机密封设置在防水壳内。

7、优选的，所述防水壳内安装有蓄电池和控制器，控制器具有无线收发模块。

8、优选的，所述升降环壳内设有多个滚轮，升降环壳内固定有安装架，滚轮转动安装在安装架上，滚轮与风电桩滚动连接。

9、优选的，所述工作台上安装有第一导向轮组和第二导向轮组，第一钢丝绳与第一导向轮组的轮面接触配合，第二钢丝绳与第二导向轮组的轮面接触配合。

10、优选的，所述防脱机构包括n形架、限位座、转轴、防脱杆和配重块，n形架一端与配重块固定连接，另一端固定有两个对称设置的限位座，限位座内转动安装有转轴，防脱杆与转轴固定连接，转轴上套装有扭簧，扭簧一端与防脱杆连接，另一端与限位座连接；扭簧提供弹力使两个防脱杆相向旋转并抵接；两个防脱杆相抵接时，背向配重块的一侧形成供第三钢丝绳进入的v形通道，朝向配重块的一侧与n形架共同形成用于限制第三钢丝绳横向移出的限位空间，第三钢丝绳可通过带动自动脱钩器上升的方式移出限位空间；第一钢丝绳的自由端与配重块连接。

11、优选的，所述n形架上开设有与防脱杆对应的第二活动口，防脱杆远离转轴的一端在第二活动口内活动。

12、相对于现有技术，本技术方案至少具有以下一种有益效果：

13、通过控制吊机、第一卷扬机和第二卷扬机的放卷速度，可使得抛石网兜平稳下降；通过控制固定板下方的第一钢丝绳的长度恒定，可使得抛石网兜距风电桩的距离恒定，第三钢丝绳下段受防脱机构、第一钢丝绳和固定板的拉力作用，可减少第三钢丝绳和抛石网兜受洋流的影响，减小第三钢丝绳的偏移幅度，从而提高抛石精度；

14、定位抛石的范围由第一钢丝绳控制，第一钢丝绳的长度较长，可实现较远距离的抛石定位，提高较远距离的抛石效果。

技术特征：

1.一种海上风电桩周防冲刷抛石装置，包括装载有石块的抛石网兜（1）和用于将抛石网兜（1）吊装投放至风电桩（2）外围的吊机（3），其特征在于，所述风电桩（2）顶端设有可转动的工作台（4），工作台（4）上固定安装有第一卷扬机（5）和第二卷扬机（6）；还包括套设在风电桩（2）上且可沿风电桩（2）上下活动的升降环壳（7），第二卷扬机（6）的第二钢丝绳（10）与升降环壳（7）连接；升降环壳（7）上安装有直线推动机构（8）和固定板（9），固定板（9）上开设有供第一卷扬机（5）的第一钢丝绳（11）穿过的开口（12），第一钢丝绳（11）的自由端穿过开口（12）后安装有防脱机构（13），吊机（3）包括第三钢丝绳（14）和与第三钢丝绳（14）自由端连接的自动脱钩器（15），防脱机构（13）用于连接第三钢丝绳（14）并带动第三钢丝绳（14）沿风电桩（2）径向活动，以使自动脱钩器（15）连接的抛石网兜（1）靠近或远离风电桩（2）；直线推动机构（8）包括推板（25），推板（25）能够推动第一钢丝绳（11）沿远离风电桩（2）的方向活动，以使防脱机构（13）能够移动至与第三钢丝绳（14）连接的位置。

2.根据权利要求1所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述风电桩（2）为单桩管体，风电桩（2）顶部安装有基座（16），基座（16）下端固定有与风电桩（2）插接的定位筒体（17），基座（16）上端安装有旋转台（18），工作台（4）安装在旋转台（18）上端。

3.根据权利要求2所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述工作台（4）下端固定有与定位筒体（17）同轴设置的转向筒体（19），转向筒体（19）的外径与风电桩（2）外径相同，基座（16）的外径与风电桩（2）外径相同。

4.根据权利要求1所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述直线推动机构（8）包括正反牙双向滚珠丝杆模组和剪叉架（20），正反牙双向滚珠丝杆模组包括安装座（21）、电机（22）、双向滚珠丝杆（23）和滑块（24），安装座（21）与升降环壳（7）固定连接，电机（22）与安装座（21）固定连接，双向滚珠丝杆（23）转动安装在安装座（21）上，电机（22）通过联轴器与双向滚珠丝杆（23）连接，双向滚珠丝杆（23）的两段旋转相反的螺纹上均安装有滑块（24），剪叉架（20）的其中一侧的两端分别与两个滑块（24）铰接，推板（25）上开有第一活动口（26），剪叉架（20）的另一侧的两端均固定有滑动杆（27），滑动杆（27）滑动安装在第一活动口（26）内，滑动杆（27）上且位于第一活动口（26）上下方均固定有限位环（28）。

5.根据权利要求4所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述正反牙双向滚珠丝杆模组还包括防水壳（29），防水壳（29）与安装座（21）固定连接，电机（22）密封设置在防水壳（29）内。

6.根据权利要求5所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述防水壳（29）内安装有蓄电池和控制器，控制器具有无线收发模块。

7.根据权利要求1所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述升降环壳（7）内设有多个滚轮（30），升降环壳（7）内固定有安装架（31），滚轮（30）转动安装在安装架（31）上，滚轮（30）与风电桩（2）滚动连接。

8.根据权利要求1所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述工作台（4）上安装有第一导向轮组（32）和第二导向轮组（33），第一钢丝绳（11）与第一导向轮组（32）的轮面接触配合，第二钢丝绳（10）与第二导向轮组（33）的轮面接触配合。

9.根据权利要求1所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述防脱机构（13）包括n形架（34）、限位座（35）、转轴（36）、防脱杆（37）和配重块（38），n形架（34）一端与配重块（38）固定连接，另一端固定有两个对称设置的限位座（35），限位座（35）内转动安装有转轴（36），防脱杆（37）与转轴（36）固定连接，转轴（36）上套装有扭簧（39），扭簧（39）一端与防脱杆（37）连接，另一端与限位座（35）连接；扭簧（39）提供弹力使两个防脱杆（37）相向旋转并抵接；两个防脱杆（37）相抵接时，背向配重块（38）的一侧形成供第三钢丝绳（14）进入的v形通道（40），朝向配重块（38）的一侧与n形架（34）共同形成用于限制第三钢丝绳（14）横向移出的限位空间（41），第三钢丝绳（14）可通过带动自动脱钩器（15）上升的方式移出限位空间（41）；第一钢丝绳（11）的自由端与配重块（38）连接。

10.根据权利要求9所述的海上风电桩周防冲刷抛石装置，其特征在于，所述n形架（34）上开设有与防脱杆（37）对应的第二活动口（42），防脱杆（37）远离转轴（36）的一端在第二活动口（42）内活动。

技术总结本发明公开了一种海上风电桩周防冲刷抛石装置，涉及海上风电工程技术领域，包括抛石网兜、吊机、工作台、升降环壳，工作台转动安装在风电桩顶端，工作台上固定安装有第一卷扬机和第二卷扬机；升降环壳套设在风电桩上，第二卷扬机的第二钢丝绳与升降环壳连接；升降环壳上安装有直线推动机构和固定板，第一钢丝绳的自由端安装有防脱机构，吊机包括第三钢丝绳和与第三钢丝绳自由端连接的自动脱钩器。通过控制固定板下方的第一钢丝绳的长度恒定，可使得抛石网兜距风电桩的距离恒定，第三钢丝绳下段受防脱机构、第一钢丝绳和固定板的拉力作用，可减少第三钢丝绳和抛石网兜受洋流的影响，从而提高抛石精度，可实现较远距离的抛石定位。技术研发人员：李彦苍,崔旺,吴平川,张高青,杜尊峰,陈沫宇,郭庆林,韩晓斌,曹东伟,李荣华,孟庆轩,李兆龙受保护的技术使用者：河北工程大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5