一种用于海上风电的筒型基础及施工方法

本发明涉及海上风电，具体的说是一种用于海上风电的筒型基础及施工方法。

背景技术：

1、海上风电是利用海上风能带动风机叶片旋转，进而将风能转变为电能的一种技术。海上风能作为一种可再生能源，资源丰富且清洁无污染，并且，与陆上风能发电技术相比，海上风电具有发电稳定、利用率高、海域面积大、发电潜力大、噪音污染小、距离用电负荷近等优点，既不会对生态环境造成影响，也不会造成能源过度开发的严重后果。

2、在海上风电设备中，稳定的基础结构是海上风电设备能够稳定发电的前提条件，更为稳定的基础结构能够降低风机的振动，提高发电设备工作效率，从而提高海上风电场的发电能力。

3、现有技术中，复合的筒型基础结构具有可自浮拖航、负压沉放稳定等的特点，在我国近海海域的安装及应用已经较为普及。筒型基础在水中的下沉过程受到波浪条件的影响较大，下沉过程中筒型基础的下沉姿态很难得到完全的有利控制。在逐步走向较深海域的过程中，整体高程较大的导管架会进一步影响筒型基础整体的下沉姿态，更加难以精细控制。

4、另一方面，筒型基础安装完成后，在波浪和水流的共同作用下，筒型基础周围海床会受到较大程度的冲刷作用，并形成冲刷坑，导致基础水平承载力的下降。目前，主要通过在此区域铺设砂被或采用固化土等来增强基础的稳定性，但此作业对船舶的要求较高，同时此施工作业技术要求较高，对应的经济成本也随之大幅增加，有悖于海上风电经济成本低、回报率高的优点。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种用于海上风电的筒型基础及施工方法，能够在筒型基础安装过程中提升筒型基础的稳定性，并且在筒型基础安装完成之后对周围的海床土体进行保护。

2、为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

3、一种用于海上风电的筒型基础，包括基础导管架，所述基础导管架的底部固定连接有一个基础中筒和多个基础边筒，并且多个所述基础边筒沿所述基础中筒的圆周方向均匀分布，所述基础中筒的周侧壁固定连接有多个沿圆周方向均匀分布的中筒减摇板，所述中筒减摇板的板面与所述基础中筒的轴线相互垂直；

4、所述基础边筒的周侧壁固定连接有多个沿圆周方向均匀分布的边筒减摇板，所述边筒减摇板的板面与所述基础边筒的轴线相互垂直；

5、所有的所述中筒减摇板与所有的所述边筒减摇板共面。

6、优选的，相邻的两个所述中筒减摇板通过中筒支撑板固定连接，所述中筒支撑板的板面与所述基础中筒的轴线相互平行，并且所述中筒支撑板与所述基础中筒固定连接；相邻的两个所述边筒减摇板通过边筒支撑板固定连接，所述边筒支撑板的板面与所述基础边筒的轴线相互平行，并且所述边筒支撑板与所述基础边筒固定连接。

7、优选的，所述中筒减摇板包括相对设置的第一弧形内壁和第一弧形外壁，其中所述第一弧形内壁与所述基础中筒固定连接；所述边筒减摇板包括相对设置的第二弧形内壁和第二弧形外壁，其中所述第二弧形内壁与所述基础边筒固定连接。

8、优选的，所述中筒减摇板包括第一顶壁，所述第一顶壁上固定设置有呈弧形的镇压板，并且所述镇压板靠近所述第一弧形外壁，所述镇压板靠近所述第一弧形内壁的一侧固定连接有导流条，所述导流条的顶面设置为倾斜面，并且倾斜面的上端与所述镇压板的顶面平齐，倾斜面的下端与所述第一顶壁平齐。

9、优选的，所述中筒减摇板包括第一顶壁，所述第一顶壁上固定设置有若干个扰流挡条，所述扰流挡条沿所述基础中筒的径向延伸，相邻的两个所述扰流挡条之间留有距离。

10、优选的，所述扰流挡条的截断面呈正置的三角形。

11、优选的，所述中筒减摇板包括第一底壁，所述第一底壁固定连接有若干个呈圆弧形的阻挡条，并且所述阻挡条沿所述基础中筒的圆周方向延伸，所有所述阻挡条沿所述基础中筒的径向分布。

12、优选的，所述中筒减摇板包括第一底壁，所述第一底壁固定连接有呈弧形的拢沙板，并且所述拢沙板靠近所述第一弧形外壁，在从所述第一弧形外壁到所述第一弧形内壁的方向上，所述拢沙板的厚度逐渐减小。

13、优选的，所述中筒支撑板的底部和所述边筒支撑板的底部均垂直固定连接有定位板，所述中筒减摇板和所述边筒减摇板上均开设有用于容纳所述定位板的容纳槽。

14、施工方法，用于安装上述的一种用于海上风电的筒型基础，所述方法包括如下步骤：

15、s1、确定筒型基础的结构参数和安装位置，并且基于所述结构参数预制所述筒型基础；

16、s2、将所述筒型基础运输至所述安装位置，并且以第一速度下放所述筒型基础；

17、s3、当所述中筒减摇板和所述边筒减摇板与海平面接触后，以第二速度继续下放所述筒型基础；

18、s4、当所述中筒减摇板和所述边筒减摇板靠近海床时，以第三速度继续下放所述筒型基础；

19、s5、当所述基础中筒和所述基础边筒插入到所述海床中后，以第四速度继续下方所述筒型基础，直到所述中筒减摇板和所述边筒减摇板覆盖在所述海床上；

20、所述第一速度、所述第二速度和所述第三速度依次减小，所述第四速度大于所述第三速度。

21、本发明首先采用了减摇板结构及其支撑结构增加了筒型基础的附加质量和附加惯性矩，保证筒型基础下沉过程中的下沉姿态和垂直度控制，同时增加了结构浮力，降低了浮吊船的吊重需求，然后，减摇板结构及其支撑结构在筒型基础完全安装后，形成筒型基础外围的防冲刷保护结构，避免筒型基础周围海床的土体被海流冲刷走而影响筒型基础的稳定性，还降低了海流对筒型基础结构的流致振动效果，实现了多重防护作用，保证了海上风电设施的稳定安装和安全运行。

技术特征：

1.一种用于海上风电的筒型基础，包括基础导管架(1)，所述基础导管架(1)的底部固定连接有一个基础中筒(2)和多个基础边筒(3)，并且多个所述基础边筒(3)沿所述基础中筒(2)的圆周方向均匀分布，其特征在于：所述基础中筒(2)的周侧壁固定连接有多个沿圆周方向均匀分布的中筒减摇板(8)，所述中筒减摇板(8)的板面与所述基础中筒(2)的轴线相互垂直；

2.如权利要求1所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：相邻的两个所述中筒减摇板(8)通过中筒支撑板(10)固定连接，所述中筒支撑板(10)的板面与所述基础中筒(2)的轴线相互平行，并且所述中筒支撑板(10)与所述基础中筒(2)固定连接；相邻的两个所述边筒减摇板(9)通过边筒支撑板(11)固定连接，所述边筒支撑板(11)的板面与所述基础边筒(3)的轴线相互平行，并且所述边筒支撑板(11)与所述基础边筒(3)固定连接。

3.如权利要求1所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：所述中筒减摇板(8)包括相对设置的第一弧形内壁(12)和第一弧形外壁(14)，其中所述第一弧形内壁(12)与所述基础中筒(2)固定连接；所述边筒减摇板(9)包括相对设置的第二弧形内壁(16)和第二弧形外壁(18)，其中所述第二弧形内壁(16)与所述基础边筒(3)固定连接。

4.如权利要求3所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：所述中筒减摇板(8)包括第一顶壁(15)，所述第一顶壁(15)上固定设置有呈弧形的镇压板(802)，并且所述镇压板(802)靠近所述第一弧形外壁(14)，所述镇压板(802)靠近所述第一弧形内壁的一侧固定连接有导流条(801)，所述导流条(801)的顶面设置为倾斜面，并且倾斜面的上端与所述镇压板(802)的顶面平齐，倾斜面的下端与所述第一顶壁(15)平齐。

5.如权利要求3所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：所述中筒减摇板(8)包括第一顶壁(15)，所述第一顶壁(15)上固定设置有若干个扰流挡条(803)，所述扰流挡条(803)沿所述基础中筒(2)的径向延伸，相邻的两个所述扰流挡条(803)之间留有距离。

6.如权利要求5所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：所述扰流挡条(803)的截断面呈正置的三角形。

7.如权利要求3所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：所述中筒减摇板(8)包括第一底壁，所述第一底壁固定连接有若干个呈圆弧形的阻挡条(804)，并且所述阻挡条(804)沿所述基础中筒(2)的圆周方向延伸，所有所述阻挡条(804)沿所述基础中筒(2)的径向分布。

8.如权利要求3所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：所述中筒减摇板(8)包括第一底壁，所述第一底壁固定连接有呈弧形的拢沙板(805)，并且所述拢沙板(805)靠近所述第一弧形外壁(14)，在从所述第一弧形外壁(14)到所述第一弧形内壁(12)的方向上，所述拢沙板(805)的厚度逐渐减小。

9.如权利要求2所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：所述中筒支撑板(10)的底部和所述边筒支撑板(11)的底部均垂直固定连接有定位板(1001)，所述中筒减摇板(8)和所述边筒减摇板(9)上均开设有用于容纳所述定位板(1001)的容纳槽。

10.施工方法，用于安装如权利要求1所述的一种用于海上风电的筒型基础，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

技术总结一种用于海上风电的筒型基础，包括基础导管架，所述基础导管架的底部固定连接有一个基础中筒和多个基础边筒，并且多个所述基础边筒沿所述基础中筒的圆周方向均匀分布，所述基础中筒的周侧壁固定连接有多个沿圆周方向均匀分布的中筒减摇板，所述中筒减摇板的板面与所述基础中筒的轴线相互垂直；所述基础边筒的周侧壁固定连接有多个沿圆周方向均匀分布的边筒减摇板，所述边筒减摇板的板面与所述基础边筒的轴线相互垂直；所有的所述中筒减摇板与所有的所述边筒减摇板共面。本发明提供一种用于海上风电的筒型基础及施工方法，能够在筒型基础安装过程中提升筒型基础的稳定性，并且在筒型基础安装完成之后对周围的海床土体进行保护。技术研发人员：吴志川,练继建,马超,邵楠,刘润,王海军,燕翔受保护的技术使用者：天津大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13