一种海上风电设备安装用地下基础结构的制作方法

本发明涉及海上风力发电，特别是一种海上风电设备安装用地下基础结构。

背景技术：

1、海上风力发电主要依靠风力发电机来实现，风力发电机属于风电设备的一种，风力发电机安装在海上时，需要对其底部进行承载，这种承载结构的底部安装在海床内，使风力发电机可以稳定的安装在海上，海上的发电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地下的桩基础结构，使得桩基础结构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，所以需要地下基础的桩结构具有稳定支撑的能力。

2、中国专利申请号为202111088992.4的海上风电多桩基础，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。该基础结构通过在底部设置多个桩基础，来形成群桩基础。更加适用于复杂或不稳定的海床地质条件。

3、群桩基础是由多根桩组成的桩基系统，这些桩紧密排列并通过承台连接在一起，通常为预制混凝土桩、钢桩或其他材料的桩，承台是一个水平的钢筋混凝土板，设置在桩顶，用于将上部的风力发电机塔筒的荷载均匀分配到所有桩上。群桩效应使得整个基础系统能够更有效地抵抗垂直荷载和水平荷载，如风力和波浪冲击。

4、现有的海上风电设备安装用地下基础结构在使用的过程中，对海上风电设备支撑的稳定性较差，容易导致海上风力发电设备的塔筒和机舱发生过大的偏移或倾斜，增加了结构疲劳和安全隐患，而且不稳定的支撑会影响风力发电设备的正常跟踪风向，降低风能捕获效率，减少发电量。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有的海上风电设备安装用地下基础结构在使用的过程中，对海上风电设备支撑的稳定性较差，容易导致海上风力发电设备的塔筒和机舱发生过大的偏移或倾斜，增加了结构疲劳和安全隐患，而且不稳定的支撑会影响风力发电设备的正常跟踪风向，降低风能捕获效率，减少发电量。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种海上风电设备安装用地下基础结构，其包括，

3、承载平台，所述承载平台包括台体，所述台体中心处安装有密封头；

4、第一支撑机构，所述第一支撑机构安装于承载平台底部，所述第一支撑机构包括中心桩，所述中心桩顶部连接有连接座，所述连接座顶部连接有密封环，所述中心桩底部连接有直插桩；

5、第二支撑机构，所述第二支撑机构的数量为若干个且安装于承载平台表面，所述第二支撑机构围绕第一支撑机构圆周分布，所述第二支撑机构包括倾斜支撑桩，所述倾斜支撑桩底部安装有斜插桩；

6、连接机构，所述连接机构安装于第一支撑机构表面，并与第二支撑机构表面连接；

7、加强机构，所述加强机构套设于第二支撑机构表面；

8、吸能机构，所述吸能机构安装于第二支撑机构上，所述加强机构对吸能机构底部进行支撑；

9、弹性连接环，所述弹性连接环数量为若干个且套设于第二支撑机构表面顶部。

10、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：台体顶部固定连接有安装座，所述密封头的底部贯穿密封环并延伸至连接座内。

11、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：所述中心桩、连接座和直插桩内部均开设有浇注腔，所述中心桩表面安装有与浇注腔连通的管道，所述管道顶部安装有阀门，所述管道表面套设有固定件，所述固定件安装于台体表面，所述中心桩和连接座连城处设有加强筋。

12、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：所述直插桩表面套设有支撑台，所述直插桩底部连接有锥形头，所述锥形头顶部固定连接有安装杆，所述安装杆表面套设有若干个安装套，所述安装套表面连接有横杆，所述横杆远离安装杆的一端连接有三角卡头，所述三角卡头贯穿至直插桩的表面，所述安装杆的顶部安装有连接杆，所述连接杆表面安装有斜杆，所述斜杆远离连接杆的一端与中心桩内壁连接，所述连接杆顶部连接有多头支杆，所述多头支杆顶部安装有支撑环，所述支撑环安装于中心桩内壁。

13、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：所述倾斜支撑桩和斜插桩内部均设有钢筋结构，所述倾斜支撑桩顶部连接有固定杆，所述固定杆顶部固定连接有固定座，所述固定座套设于台体表面。

14、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：所述固定座顶部固定连接有弯杆，所述弯杆远离固定座的一端固定连接有弧形支撑件。

15、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：所述连接机构包括第一弧形板和第二弧形板，所述第一弧形板安装于中心桩表面，所述第二弧形板安装于倾斜支撑桩表面，所述第一弧形板和第二弧形板相对一侧安装有若干个横向加强件，所述横向加强件相对一侧安装有x形加强件。

16、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：所述加强机构包括套设于倾斜支撑桩表面的稳定台，所述稳定台的底部固定连接有若干个第一辅助桩，所述第一辅助桩的底部设有第二辅助桩，所述第一辅助桩和第二辅助桩围绕斜插桩。

17、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：所述吸能机构包括吸能壳，所述吸能壳内部开设有油腔，所述油腔内腔底部安装有弹簧，所述弹簧顶部固定连接有活塞头，所述活塞头顶部设有与吸能壳内壁活动连接的活塞杆，所述活塞杆顶部安装有连接件，所述连接件内部转动连接有转动件，所述转动件一端转动连接有弧形连接头，所述弧形连接头安装于倾斜支撑桩表面，所述吸能壳表面安装有支撑座。

18、作为本发明所述海上风电设备安装用地下基础结构的一种优选方案，其中：所述吸能壳上安装有套设于活塞杆表面的密封套，所述吸能壳表面固定连接有油箱，所述油箱内部设有橡胶套，所述橡胶套安装于吸能壳表面，所述吸能壳表面安装有流量调节阀，所述流量调节阀分别于油腔和橡胶套连通。

19、本发明的有益效果：

20、1、本发明通过设置承载平台，能够便于对海上风电设备进行支撑，海上风电设备安装在安装座上，来实现台体和海上风电设备的固定，台体通过螺栓和螺母固定在连接座的顶部，实现台体和连接座的固定，密封头贯穿到连接座内，同时密封环贴合在台体的底部，对连接处进行密封。

21、2、本发明通过设置第一支撑机构，能够便于对承载平台的底部进行稳固支撑，从而实现对海上风电设备的支撑，直插桩的底部贯穿到海床下，支撑台在海床上，实现对中心桩的固定，中心桩对连接座和台体进行支撑，直插桩表面的若干个三角卡头插入到海床内部，增加海床和直插桩的摩擦力，提高直插桩安装的稳定性，横杆和安装套对三角卡头进行支撑，防止其变形损坏，安装杆对若干个安装套进行固定，安装套的顶部分别设置了连接杆、斜杆和多头支杆，斜杆和连接杆对中心桩的内壁进行支撑，提高中心桩的强度，多头支杆顶部安装了支撑环，多头支杆和支撑环也对中心桩内部进行加强，当第一支撑机构安装完成后，通过阀门和管道抽取浇注腔内部的空气，使其内部产生负压，浇注腔内部产生负压后，增加密封环和台体连接处的压力，进一步提高密封效果，抽取负压后，在对连接座和台体连接处的螺栓和螺母进行二次紧固，紧固完成后，通过阀门和管道向浇注腔的内部注入浇注物，来对连接座、中心桩和直插桩的内部进行填充，浇注物为混凝土、水泥浆、砂浆和树脂中的一种，通过灌注材料，可以显著增加第一支撑机构的自重，从而提高其抗拔能力和抗倾覆稳定性，这对于抵抗上部结构的垂直荷载和水平荷载尤为重要，浇注材料可以增强桩体中心桩和直插桩的整体性和连续性，使得在受力时能更加均匀地传递荷载，减少应力集中现象，提升结构的安全性，灌注的材料可以保护中心桩和直插桩的内部免受海水侵蚀，提高使用寿命。

22、3、本发明通过设置若干个第二支撑机构，可以和第一支撑机构组成对海上风电设备支撑的立体式布局，提高了整个结构的稳定性和承载能力，固定座固定在台体表面，对固定杆和弯杆进行固定，弯杆和弧形支撑件对海上风电设备的表面进行支撑，防止海上风电设备在承载平台顶部晃动，斜插桩插入到海床内，对倾斜支撑桩进行固定，倾斜支撑桩对承载平台的周围处进行支撑，提供多个支撑点，增加承载平台承载的稳定性，倾斜支撑桩和斜插桩内部设置了钢筋结构，钢筋结构提高倾斜支撑桩和斜插桩的使用强度，避免其损坏。

23、4、本发明通过设置连接机构，可以加强第二支撑机构和第一支撑机构之间的相互作用，形成更加稳固的三维空间结构体系，第一弧形板安装在中心桩上，第二弧形板安装在倾斜支撑桩上，横向加强件和x形加强件对第一弧形板和第二弧形板之间进行连接，使第二支撑机构和第一支撑机构之间可以协同工作，第二支撑机构表面顶部套设的弹性连接环，对若干个环绕分布的倾斜支撑桩进行连接，使这些倾斜支撑桩可以协同支撑，进一步增加了稳定性。

24、5、本发明通过设置加强机构，可以增加斜插桩和海床之间的连接稳定性，第一辅助桩和第二辅助桩插入海床内，对稳定台进行固定，倾斜支撑桩位于稳定台的内部，使得稳定台可以对倾斜支撑桩和斜插桩进行限位，增强了第二支撑机构底部的稳定性。

25、6、本发明通过设置吸能机构，能够有效吸收和耗散由于风浪、水流及设备运转引起的振动能量，这些振动能量依次通过承载平台和第二支撑机构传导到吸能机构上，减少这些动态载荷对上部结构的影响，有助于保护风力发电机设备的精密部件，在遭遇突发的外部冲击或不规则波浪时，吸能机构能迅速响应并缓冲这些力量，从而提高稳定性，减少位移和倾斜风险，同时通过减少结构振动，可以降低因长期振动导致的疲劳损伤，减少维修频率和维护成本。