[发明专利]海上风电基础

说明书

本发明提供了一种海上风电基础，包括桩基础和扰流结构。桩基础包括在其长度方向上相互连接的第一部分和第二部分，第二部分埋入海床中，海床具有海床面，第一部分位于海床面上方，扰流结构至少设在第一部分上，扰流结构包括从第一部分的外周面沿第一方向突出的扰流件和/或沿第一方向贯穿第一部分周壁的扰流孔，第一方向正交于桩基础的长度方向。扰流结构的设置起到了消能减冲的效果，抑制了桩基础附近马蹄形漩涡的形成，有效地保护桩基础周围的土体，避免冲刷坑的形成。与相关技术的抛石防护法相比，稳定性更强，防冲刷效果更好，可靠性更好。

技术领域

本发明涉及海上风电领域，尤其是涉及一种海上风电基础。

背景技术

风能作为一种清无害的可再生能源，日益受到人类重视。其中相对于陆地风能而言，海上风能资源不仅具有较高的风速，而且距离海岸线较远，不受噪音限值的影响，允许机组制造更为大型化。

海上风电基础是支撑整个海上风力机的关键所在，成本约占整个海上风电投资的20％至25％，而海上风力发电机发生的事故多为桩基基础不稳造成的。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。此外，在海床表面附近夹杂着泥沙的水流不断冲刷着桩基基础，腐蚀破坏桩基基础表面，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。但是抛石防护的整体性较差，运用过程中的维护费用和工作量较大。

发明内容

本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：

由于海浪和潮汐的作用，在海上风电桩基础周围会发生冲刷坑的现象。冲刷现象是一个复杂的耦合过程，涉及水流、沉积物和结构的相互作用。导致冲刷的主要原因是在桩基周围产生的马蹄形漩涡，马蹄形漩涡是由于海水流动时遇到桩基础阻碍而产生的，浪流在冲向桩基础时，呈现向下的卷掘旋涡结构，旋涡结构将海床上的沉积物卷升起来，并进一步将其带远离桩基周围的地方，形成了冲刷坑，冲刷坑的形成使得桩基础深度变浅，造成筒振动频率降低，轻则造成桩基础过度疲劳，严重时则引起折断事故。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种海上风电基础，具有良好的防冲刷性能。

根据本发明的海上风电基础，包括：

桩基础，所述桩基础包括在其长度方向上相互连接的第一部分和第二部分，所述第二部分埋入海床中，所述海床具有海床面，所述第一部分位于所述海床面上方；

扰流结构，所述扰流结构至少设在所述第一部分上，所述扰流结构包括从所述第一部分的外周面沿第一方向突出的扰流件和/或沿第一方向贯穿所述第一部分周壁的扰流孔，所述第一方向正交于所述桩基础的长度方向。

根据本发明实施例提供的海上风电基础在桩基础上设置扰流结构，扰流结构的设置起到了消能减冲的效果，抑制了桩基础附近马蹄形漩涡的形成，有效地保护桩基础周围的土体，避免冲刷坑的形成。与相关技术的抛石防护法相比，稳定性更强，防冲刷效果更好，可靠性更好。

在一些实施例中，所述扰流件为多个，多个所述扰流件沿所述桩基础的长度方向排布，和/或，多个所述扰流件沿环绕所述桩基础的周向排布。

在一些实施例中，所述扰流件在所述第一方向上的尺寸为所述扰流件的高度，沿所述长度方向排布的所述扰流件包含多个不同高度，和/或，沿所述周向排布的所述扰流件包含多个不同高度。

在一些实施例中，所述扰流件包括扰流钉、扰流条、扰流网中的一种或多种，

其中，所述扰流钉包括多个且在所述第一部分的外周面上间隔排布，所述扰流钉在所述桩基础的长度方向上的尺寸与其在环绕所述桩基础的周向上的尺寸之比大于等于1/2且小于等于2，所述扰流条的延伸方向与所述第一部分的外周面相互平行，所述扰流条的长度和宽度之比大于等于5，所述扰流网为包覆所述第一部分的至少一部分外周面的网状结构。