具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎的製作方法
2023-09-16 17:37:10 1
專利名稱：具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發電機領域。
背景技術：
風力發電機使用自然風力來發電，由於有經濟、環保的優點，越來越受到人們的重視，是綠色能源，風力發電技術也得到了高速發展。寬闊的沿海和湖泊有豐富的風力資源，還不佔用寶貴的陸地，是風力發電的首選地帶。在淺海的軟土基礎上進行風力發電時，風力發電機的基礎要承受海上的強風載荷、海水腐蝕、波浪衝擊等，還要解決由於軟土基礎的含水量大，形成很厚的淤泥層，淤泥層的承載力很低造成的基礎不穩、向下沉降等難題。所以，現有的風力發電機的基礎遠比陸上 的結構複雜、技術難度高、施工效率低、建設成本高，投資大，建設周期長，基礎問題嚴重阻礙海上風力發電機的發展，是海上風力發電機技術的瓶頸。
發明內容本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，能承受水上的強風載荷、海水腐蝕、波浪衝擊，解決由於軟土基礎承載力低造成的基礎不穩、向下沉降等難題，使風力發電機的基礎施工效率高、建設成本低，投資少，建設周期短。為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎包括風力發電機，包括支撐風力發電機的基礎體、支撐基礎體的複數個支撐固定樁；基礎體包括位於基礎體下部的下沉底盤、位於中部圓柱形的複數個空心立柱、位於上部的頂部平臺；下沉底盤為下方開口倒扣的扁平正多邊形盒子形狀，下沉底盤上面為正多邊形的下沉底盤上方平板，四周有下沉底盤垂直側面，中間有增加強度的垂直方向的下沉底盤加強筋，下沉底盤的垂直側面及加強筋下沉入海底，下沉底盤上方平板的下平面與海底泥面接觸，海底面支承下沉底盤；下沉底盤上有複數個空心立柱，空心立柱上方連接高於海平面的頂部平臺；頂部平臺也是下方開口的倒扣的扁平正多邊的盒子形狀，頂部平臺上面為正多邊形的頂部平臺上方平板)，四周有頂部平臺垂直側面板中間有增加強度的垂直方向的頂部平臺加強筋；空心立柱的上下貫通的孔中有柱狀的支撐固定樁，支撐固定樁插入海底深處的支撐力強的土層中並和基礎體結合成一體，支撐固定樁支撐基礎體並將基礎體牢固的固定在海上。所述的頂部平臺上方埋置有風力發電機固定螺絲，風力發電機固定螺絲在頂部平臺上固定風力發電機；支撐固定樁的上方有封閉支撐固定樁的混凝土封閉塊。所述的下沉底盤及頂部平臺的形狀為正四邊形、正六邊形或正八邊形，四周的空心立柱相應為四個、六個或八個。所述的四周的空心立柱位於下沉底盤及頂部平臺正多邊盒子的角上，中央的空心立柱位於下沉底盤及頂部平臺的中央；位於四周的空心立柱為垂直方向或上部向內傾斜方向，位於中央的空心立柱為垂直方向。所述的空心立柱中心的孔是圓孔，支撐固定樁插入海底面以下的部分為圓柱型，支撐固定樁在下沉底盤部位的外形為四方形、六方形或八方形，四方形、六方形或八方形的外形表面與空心立柱的圓形孔形成間隙，間隙中灌注有使其連接固定成一體的連接混凝土。所述的空心立柱的中部有增加空心立柱強度和剛度的中部加強橫梁，中部加強橫梁橫向連接相鄰的立柱。所述的頂部平臺、下沉底盤、空心立柱用鋼筋混凝土或鋼材料製作，用鋼材料製作時鋼材料的表面有防腐蝕保護層，鋼材料同時進行陰極防腐蝕保護；支撐固定樁用鋼筋混凝土材料製作。本實用新型的有益效果是風力發電機的基礎能承受海上的強風載荷、海水腐蝕、波浪衝擊，解決由於軟土基礎承載力低造成的基礎不穩、向下沉降等難題，使風力發電機的 基礎施工效率高、建設成本低，投資少，建設周期短。
I.圖I是具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎的第一種實施例的正面剖視圖。2 圖2是圖I的K向視圖。3 圖3是圖I的A-A剖視圖。4.圖4是具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎的第二種實施例的正面剖視圖。5 圖5是圖I的H向視圖。6 圖6是圖4的B-B剖視圖。7.圖7是圖I和圖4中的C-C截面放大圖。在圖中I.風力發電機 2.基礎體3.支撐固定樁 4.封閉塊5.下沉底盤6.空心立柱7.頂部平臺8.下沉底盤上方平板9.下沉底盤垂直側面板10.下沉底盤加強筋11.頂部平臺上方平板 12.頂部平臺垂直側面板13.頂部平臺加強筋 14.中部加強橫梁15.風力發電機固定螺絲16.連接混凝土17.平均海平面
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明圖I是具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎的第一種實施例的正面剖視圖。圖2是圖I的K向視圖。圖3是圖I的A-A剖視圖。圖4是具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎的第二種實施例的正面剖視圖。圖5是圖I的H向視圖。圖6是圖4的B-B剖視圖。圖7是圖I和圖4中的C-C截面放大圖。由圖中可以看出，具有大面積底盤和多立柱結構的水上風力發電機的基礎支撐風力發電機I的重量和載荷，風力發電機I可以有各種不同功率、不同結構和重量，本實用新型特別適用於重量體積大的位於淺海軟土基礎上的大功率風力發電機。海上風力發電機基礎包括支撐風力發電機I的基礎體2、支撐基礎體2的複數個支撐固定樁3。基礎體2是海上風力發電機基礎的主體，上部安裝風力發電機1，支撐固定樁3由基礎體2內打入海底深部的承力層 ，支撐固定樁3和基礎體2連接為一體，支撐固定樁3牢固的在海上支撐和固定基礎體2。基礎體2包括位於基礎體2下部的下沉底盤5、位於中部圓柱形的複數個空心立柱
6、位於上部的頂部平臺7。下沉底盤5為下方開口倒扣的扁平正多邊形盒子形狀，下沉底盤5上面為正多邊形的下沉底盤上方平板8，四周有下沉底盤垂直側面9，中間有增加強度的垂直方向的下沉底盤加強筋10，下沉底盤的垂直側面及加強筋下沉入海底，下沉底盤上方平板8的下平面與海底泥面接觸，海底面支承下沉底盤5。扁平的下沉底盤5的面積較大，下沉底盤垂直側面板9及下沉底盤加強筋10下沉到海底面以下，形成寬淺的暗基床結構，下沉底盤5受不到海浪的衝擊，下沉底盤5支承面積大，能承受較大的傾復載荷，其中包圍的泥沙有較大的質量，使海上風力發電機具有橫向穩定性。下沉底盤上方平板8、下沉底盤垂直側面9、下沉底盤加強筋10形成複數個封閉空間，倒扣的下沉底盤5中可以封閉空氣，空氣能形成浮力，基礎體2在陸上製作，下水後可以在海上進行浮運，浮運能解決體積重量極大的基礎體2海上運輸困難。基礎體2運輸到安裝位置，放出空氣後即可自然下沉。然後繼續抽出封閉空間的空氣，在封閉空間中形成負壓，負壓使下沉底盤的垂直側面及加強筋壓入海底。下沉底盤加強筋10將下沉底盤5分隔為多個不同位置的封閉空間，在不同位置的空間形成不同的負壓，使下沉底盤5不同位置的負壓力不同，用以控制基礎體2各方向的下沉量，準確進行調平，使基礎體2安裝海上風力發電機的頂部平臺保持水平，保障海上風力發電機中心線垂直，確保海上風力發電機的安裝質量。下沉底盤5上有複數個空心立柱6，空心立柱6上方連接高於海平面的頂部平臺7。頂部平臺7也是下方開口的倒扣的扁平正多邊的盒子形狀，頂部平臺7上面為正多邊形的頂部平臺上方平板11，四周有頂部平臺垂直側面板12，中間有增加強度的垂直方向的頂部平臺加強筋13。頂部平臺7上方有風力發電機固定螺絲15，風力發電機固定螺絲15在頂部平臺7上固定風力發電機I。四周的空心立柱6位於下沉底盤5及頂部平臺7正多邊盒子的角上，中央的空心立柱6位於下沉底盤5及頂部平臺7的中央。空心立柱6大部分位於海水中，複數個圓柱狀的空心立柱6受波浪衝擊面積小，波浪能由空心立柱6之間透過，極大的減小了波浪對基礎體2的橫向衝擊力，複數個空心立柱6有極大的支承力，可以很好的支承頂部平臺7。[0042]基礎體2是整體結構，本身的強度及剛度很高，在海上佔的面積大，穩定性好。空心立柱6的上下貫通的孔中有柱狀的支撐固定樁3，支撐固定樁3插入海底深處的支撐力強的土層中並和基礎體2結合成一體，支撐固定樁3支撐基礎體2的主要重量，使其不會向下沉降，將基礎體2牢固的支承固定在海上，象樹木的根支撐大樹一樣，能抗擊風暴潮或颱風的襲擊，適用於經常受到強風暴潮或颱風的襲擊的地區。採用在空心立柱6中打入支撐固定樁3，用支撐固定樁3支撐固定基礎體2是本實用新型的主要特點之一。頂部平臺7可以用做支撐固定樁3的打樁平臺使用，頂部平臺7上可以放置陸用履帶式打樁機進行打樁工作，不使用昂貴的海上打樁船，極大的降低 施工成本。下沉底盤5及頂部平臺7的形狀為正四邊形、正六邊形或正八邊形，四周的空心立柱6相應為四個、六個或八個，空心立柱6的數量多直徑大則支承力愈大，愈適用於大功率的水上風力發電機。位於四周的空心立柱6為上部向內傾斜方向或垂直方向，位於四周的空心立柱6為上部向內傾斜方向時，其內的支撐固定樁3打入海底會向四周申出，使支撐面積增大，具有更好的支撐固定穩定性，但傾斜樁結構增加了施工難度。位於四周的空心立柱6為垂直方向時，施工難度較小，但支撐固定樁6的支撐面積小，支撐固定穩定性稍差。位於中央的空心立柱6為垂直方向，中央的空心立柱6增加了空心立柱6在中心的支承強度。圖I、圖2、圖3表示第一種實施例，位於四周的空心立柱6上部向內傾斜。圖4、圖
5、圖6表不第二種實施例,位於四周的空心立柱6是垂直方向。支撐固定樁3的上方有封閉支撐固定樁3的混凝土封閉塊4，封閉塊4壓住支撐固定樁3。空心立柱6中心的孔是圓孔，支撐固定樁3插入海底面以下的部分為圓柱型，支撐固定樁3在下沉底盤5部位的外形為四方形、六方形或八方形，四方形、六方形或八方形的外形表面與空心立柱6的圓形孔形成間隙，間隙中灌注有使其連接固定成一體的連接混凝土 16。大直徑支撐固定樁3可採用空心結構，以減輕重量，降低成本。圖7是圖I和圖4中的C-C截面放大圖，表示支撐固定樁3在下沉底盤5部位的外形為六方形，六方形與空心立柱6的圓形孔形成間隙，間隙中灌注有使其連接固定成一體的連接混凝土 16。空心立柱6中部有增加空心立柱強度和剛度的中部加強橫梁14，中部加強橫梁14橫向連接相鄰的立柱。頂部平臺7、下沉底盤5、空心立柱6用鋼筋混凝土或鋼材料製作，鋼材料的表面有防腐蝕保護層；支撐固定樁3用鋼筋混凝土材料製作。圖中未說明件號17表示平均海平面的位置。本實用新型風力發電機基礎的施工過程是I.在陸上的預製場預製基礎體2。預製採用大批量連續流水生產方式，使用專業生產設備及工具，陸上製作施工方便快捷安全，儘量減少海上施工的工作量，特別是減少用昂貴的海上船舶來施工，提高效率降低成本。2.基礎體2下水及漂浮運輸。基礎體2由於體積重量較大，且有能漂浮的大面積底盤，適於漂浮運輸，基礎體2在陸上製作下水，用拖輪漂浮運輸到安裝位置放氣下沉。本實用新型不對軟土基礎支承力極低的淤泥層進行置換或加固處理，基礎體2直接放在海底泥面上，極大的減少了施工的費用和降低成本，基礎體2由支撐固定樁3來支撐固定。3.基礎體2負壓下沉及調平。繼續抽出下沉底盤封閉空間的空氣，形成負壓，負壓將下沉底盤壓入軟土基礎的淤泥層中。使下沉底盤5不同位置的負壓力不同，用以控制基礎體2各方向的下沉量，準確進行基礎體2的調平，確保海上風力發電機的安裝質量。4.在空心立柱6內打入支撐固定樁3，灌注連接混凝土，用支撐固定樁3支撐固定基礎體2。頂部平臺7可以用做支撐固定樁3的打樁平臺使用，頂部平臺7上可以放置陸用 履帶式打樁機進行打樁工作，不使用昂貴的海上打樁船，極大的降低打樁的施工成本。在空心立柱6的孔與支撐固定樁3的間隙中灌注使其連接固定成一體的連接混凝土 16。5.在基礎體2上安裝風力發電機。安裝風力發電機最好使用風力發電機專用的整體吊裝船進行安裝，提高效率，降低成本。本實用新型的有益效果是風力發電機的基礎能承受海上的強風載荷、海水腐蝕、波浪衝擊，解決由於軟土基礎承載力低造成的基礎不穩、向下沉降等難題，使風力發電機的基礎施工效率高、建設成本低，投資少，建設周期短。
權利要求1.一種具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，包括風力發電機(1)，其特徵是還包括支撐風力發電機(I)的基礎體(2)、支撐基礎體(2)的複數個支撐固定樁(3)；基礎體(2)包括位於基礎體(2)下部的下沉底盤(5)、位於中部圓柱形的複數個空心立柱(6)、位於上部的頂部平臺(7);下沉底盤(5)為下方開口倒扣的扁平正多邊形盒子形狀，下沉底盤(5)上面為正多邊形的下沉底盤上方平板(8)，四周有下沉底盤垂直側面(9)，中間有增加強度的垂直方向的下沉底盤加強筋(10)，下沉底盤的垂直側面及加強筋下沉入海底，下沉底盤上方平板(8)的下平面與海底泥面接觸，海底面支承下沉底盤(5);下沉底盤(5)上有複數個空心立柱￠)，空心立柱(6)上方連接高於海平面的頂部平臺(7);頂部平臺(7)也是下方開口的倒扣的扁平正多邊的盒子形狀，頂部平臺(7)上面為正多邊形的頂部平臺上方平板(11)，四周有頂部平臺垂直側面板(12)中間有增加強度的垂直方向的頂部平臺加強筋(13);空心立柱(6)的上下貫通的孔中有柱狀的支撐固定樁(3)，支撐固定樁(3)插入海底深處的支撐力強的土層中並和基礎體(2)結合成一體，支撐固定樁(3)支撐基礎體(2)並將基礎體(2)牢固的固定在海上。
2.根據權利要求I所述的具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，其特徵是頂部平臺(7)上方埋置有風力發電機固定螺絲(15)，風力發電機固定螺絲(15)在頂部平臺(7)上固定風力發電機(I);支撐固定樁(3)的上方有封閉支撐固定樁(3)的混凝土封閉塊⑷。
3.根據權利要求I所述的具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，其特徵是下沉底盤(5)及頂部平臺(7)的形狀為正四邊形、正六邊形或正八邊形，四周的空心立柱(6)相應為四個、六個或八個。
4.根據權利要求I所述的具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，其特徵是四周的空心立柱(6)位於下沉底盤(5)及頂部平臺(7)正多邊盒子的角上，中央的空心立柱(6)位於下沉底盤(5)及頂部平臺(7)的中央；位於四周的空心立柱(6)為垂直方向或上部向內傾斜方向，位於中央的空心立柱(6)為垂直方向。
5.根據權利要求I所述的具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，其特徵是空心立柱(6)中心的孔是圓孔，支撐固定樁(3)插入海底面以下的部分為圓柱型，支撐固定樁(3)在下沉底盤(5)部位的外形為四方形、六方形或八方形，四方形、六方形或八方形的外形表面與空心立柱出)的圓形孔形成間隙，間隙中灌注有使其連接固定成一體的連接混凝土(16)。
6.根據權利要求I所述的具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，其特徵是空心立柱(6)的中部有增加空心立柱強度和剛度的中部加強橫梁(14)，中部加強橫梁(14)橫向連接相鄰的立柱。
7.根據權利要求I所述的具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，其特徵是頂部平臺(7)、下沉底盤(5)、空心立柱(6)用鋼筋混凝土或鋼材料製作，用鋼材料製作時鋼材料的表面有防腐蝕保護層，鋼材料同時進行陰極防腐蝕保護；支撐固定樁(3)用鋼筋混凝土材料製作。
專利摘要一種具有下沉底盤和支撐樁的海上風力發電機基礎，包括上面安裝風力發電機的基礎體、支撐基礎體的複數個支撐固定樁，基礎體包括下沉底盤、空心立柱、頂部平臺；下沉底盤和頂部平臺為下方開口倒扣的扁平正多邊形盒子形狀，空心立柱位於下沉底盤及頂部平臺正多邊盒子的角上，空心立柱的孔中有插入海底的支撐固定樁，海上風力發電機基礎能承受海上的強風載荷、海水腐蝕、波浪衝擊，解決由於軟土基礎承載力低造成的基礎不穩、向下沉降等難題，風力發電機的基礎施工效率高、建設成本低，投資少，建設周期短。
文檔編號F03D11/04GK202483813SQ20122011559
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月26日 優先權日2012年3月26日
發明者劉東華, 劉紅靜 申請人:劉紅靜