一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构

本发明涉及海上风电基础，具体涉及一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构。

背景技术：

1、相较陆上风电，海上风电具有湍流度低、风资源优良、不占用耕地以及可就地消纳等优点，中国拥有丰富的海上风电资源，统计数据显示我国东部沿海地区海上风电开发潜力超过2亿千瓦，随着海上风电技术的不断完善以及相关政策的推动，我国海上风电正朝着深海部署、高容量和低成本的方向迅猛前进。

2、海上风机不仅要承受巨大的风荷载，还要承受波浪、海流等复杂的环境荷载。针对不同的海上风电场，水深及海底地质条件有所不同，因此需要考虑不同型式的海上风机基础。目前应用较多的有重力式基础，单桩基础及筒型基础等。其中筒型基础因为其施工周期短安装方式简洁，受到越来越多的欢迎。

3、例如申请号为cn202111550211.9的发明专利就公开了一种海上风电五连筒导管架结构，在传统的筒型基础上进行改进，一方面利用钢管混凝土导管架代替传统筒型基础混凝土过渡段，以达到减少波浪荷载的目的，同时可提高自振频率；另一方面将单筒变为多筒，外筒通过中间筒的连接成为一个整体，可为基础浮运提供较大浮力。

4、现有技术中，不论是单筒筒型基础，还是多筒筒型基础，都是利用桶吸附在海底来对上部的风电机组提供稳定的支撑力。但是海流和海浪以及风力的长期作用下，尤其是在某一个方向的气流和海流作用下，会导致整个海上风电基础某一侧长期处于受力状态，在长时间的作用下，风电基础还是会缓慢发生倾斜，一旦倾斜角过大，导致整个海上风电的重心偏移就会导致整个海上风电装置倾覆，造成巨大的损失。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，解决现有现有技术中，筒型基础在长期受到某一侧海流和气流影响，重心会逐渐偏移，发生倾覆的问题。

2、为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，包括竖向设置的桁架结构，桁架结构的下端设置有开口朝下的吸力筒，桁架结构的上端设置有用于连接风电机组的过渡段，还包括桩杆，桩杆竖向设置于桁架结构内，桩杆的上部和桁架结构相连，桩杆的下端置于吸力筒的下方。

4、进一步的技术方案是，桁架结构包括多个竖向设置的弦杆，相邻两个弦杆之间通过腹杆相连；桩杆的上部至少套设有一个固定环，固定环的外侧通过多个连接杆和多个弦杆一一相连。

5、更进一步的技术方案是，固定环的内壁设置有检测槽，检测槽内均安装有检测块，检测块朝向桩杆的一侧设置有安装槽，安装槽内安装有橡胶柱，橡胶柱的一端和安装槽的槽底相连，另一端凸出于安装槽，并且和桩杆的外壁顶触相连；橡胶柱的中部设置有贯通两端的通孔，通孔内设置有压力检测杆，压力检测杆的一端和安装槽的槽底顶触相连，另一端和桩杆的外壁顶触相连；固定环的内径大于桩杆的直径；检测槽和检测块沿固定环的内壁配套设置有多个。

6、更进一步的技术方案是，压力检测杆包括第一段体和第二段体，第一段体的一端和安装槽的槽底相连，另一端设置有压力槽，压力槽的槽底设置有压力传感器，第二段体的一端滑动设置于压力槽内，并且通过弹簧和压力传感器顶触相连，第二段体的另一端和桩杆的表面顶触相连。

7、更进一步的技术方案是，压力检测杆的表面包裹设置有橡胶层。

8、更进一步的技术方案是，固定环的外壁设置有若干个和检测槽相连通的螺纹孔，每个螺纹孔内均螺纹匹配连接有螺杆，螺杆的一端在检测槽内和检测块顶触相连，另一端置于固定环的外侧。

9、更进一步的技术方案是，相邻两个连接杆之间通过强化杆相连。

10、更进一步的技术方案是，吸力筒的上部设置有第一吸力管和复位箱，第一吸力管的一端和吸力筒内部相连通，另一端设置有用于控制第一吸力管通断的第一阀门，复位箱内设置有复位腔，复位腔的腔顶通过第二吸力管在第一阀门和吸力筒之间和第一吸力管相连通，第二吸力管上设置有用于控制第二吸力管通断的第二阀门；复位箱的下部设置有和复位腔腔底相连通的排出管，排出管上设置有用于控制排出管通断的第三阀门；复位箱的顶部设置有和复位腔相连通的抽气管和充气管，抽气管连接有抽真空机，充气管连接有空压机。

11、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果之一：1、本发明通过多个吸力筒和桁架结构配合，能够对安装在过渡段上的风电机组起到支撑作用，并且由于多个吸力筒配合，能够起到很好的将整个基础结构吸附在海底；2、通过设置桩杆，能够采用打深桩的方式将桩杆插入到海底下层泥土中，借助桩杆来提供侧向支撑力，避免整个基础结构在海流和气流作用下导致吸力筒往某一侧倾斜，造成整个基础结构中心偏移，发生倾覆。

技术特征：

1.一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，包括竖向设置的桁架结构（1），所述桁架结构（1）的下端设置有开口朝下的吸力筒（2），所述桁架结构（1）的上端设置有用于连接风电机组的过渡段（3），其特征在于，还包括桩杆（31），所述桩杆（31）竖向设置于所述桁架结构（1）内，所述桩杆（31）的上部和所述桁架结构（1）相连，所述桩杆（31）的下端置于所述吸力筒（2）的下方；

2.根据权利要求1所述的一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，其特征在于：所述压力检测杆（12）包括第一段体（13）和第二段体（14），所述第一段体（13）的一端和安装槽（9）的槽底相连，另一端设置有压力槽（15），所述压力槽（15）的槽底设置有压力传感器（16），所述第二段体（14）的一端滑动设置于压力槽（15）内，并且通过弹簧（17）和所述压力传感器（16）顶触相连，所述第二段体（14）的另一端和所述桩杆（31）的表面顶触相连。

3.根据权利要求1所述的一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，其特征在于：所述压力检测杆（12）的表面包裹设置有橡胶层（18）。

4.根据权利要求1所述的一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，其特征在于：所述固定环（6）的外壁设置有若干个和所述检测槽（7）相连通的螺纹孔（32），每个所述螺纹孔（32）内均螺纹匹配连接有螺杆（33），所述螺杆（33）的一端在检测槽（7）内和所述检测块（8）顶触相连，另一端置于固定环（6）的外侧。

5.根据权利要求1所述的一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，其特征在于：相邻两个所述连接杆（30）之间通过强化杆（29）相连。

6.根据权利要求1所述的一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，其特征在于：所述吸力筒（2）的上部设置有第一吸力管（19）和复位箱（20），所述第一吸力管（19）的一端和所述吸力筒（2）内部相连通，另一端设置有用于控制第一吸力管（19）通断的第一阀门（21），所述复位箱（20）内设置有复位腔（22），所述复位腔（22）的腔顶通过第二吸力管（23）在第一阀门（21）和吸力筒（2）之间和所述第一吸力管（19）相连通，所述第二吸力管（23）上设置有用于控制第二吸力管（23）通断的第二阀门（24）；所述复位箱（20）的下部设置有和复位腔（22）腔底相连通的排出管（25），所述排出管（25）上设置有用于控制排出管（25）通断的第三阀门（26）；所述复位箱（20）的顶部设置有和所述复位腔（22）相连通的抽气管（27）和充气管（28），所述抽气管（27）连接有真空泵，所述充气管（28）连接有空压机。

技术总结本发明涉及海上风电基础技术领域，具体涉及一种具有抗倾覆功能的海上风电基础结构，包括竖向设置的桁架结构，桁架结构的下端设置有开口朝下的吸力筒，桁架结构的上端设置有用于连接风电机组的过渡段，其特征在于，还包括桩杆，桩杆竖向设置于桁架结构内，桩杆的上部和桁架结构相连，桩杆的下端置于吸力筒的下方。通过设置桩杆，能够采用打深桩的方式将桩杆插入到海底下层泥土中，借助桩杆来提供侧向支撑力，避免整个基础结构在海流和气流作用下导致吸力筒往某一侧倾斜，造成整个基础结构中心偏移，发生倾覆。技术研发人员：李彦苍,王相立,陈沫宇,吴平川,张高清,郭庆林,乔威涛,温子琛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：2024/6/11