用於近海建築物的防衝刷保護的設備的製作方法
2023-05-05 17:43:46
用於近海建築物的防衝刷保護的設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於近海建築物（2）的防衝刷保護的設備（1）。為了獲得持久的、成本低廉的、並且在此情況下有效的保護，提出該設備（1）包括一個或多個彼此連接的由橡膠製成的彈性板（3）以及重量元件（4），這些重量元件（4）藉助固定裝置固定在這些板（3）處。
【專利說明】用於近海建築物的防衝刷保護的設備發明領域
[0001]本發明涉及一種用於近海建築物的防衝刷保護的設備。
[0002]發明背景
應將衝刷理解成近海建築物區域內由於流動導致的被水覆蓋的地面的侵蝕現象。已知的保護措施的缺點在於，這些保護措施較昂貴但是在其保護效果方面仍顯不足。在近海區域中，例如在單樁固定式風力設備中，現有技術為層疊大約300到1000噸石頭作為防衝刷保護。然而，這些石頭產生有害的流動，這些流動妨礙沙子的沉積並且以此方式甚至加速衝刷。此外，還存在落下的或通過流動下沉的被衝洗的石頭損壞近海風力設備的海底電纜接線端子的風險。
[0003]將填有沙子、超過1000 kg重的土工織物容器用作防衝刷保護也是已知的。然而在此情況下，不能確保這些容器保持其在海底曾經佔據的位置。此外，這些容器還與海底形成一角度並且甚至可能由此有利於衝刷。同樣，這些容器和石頭可能通過流動事件沉到海底中並且在此情形中必須始終重新引入，這導致持續的成本。這裡，損壞海底電纜也是可設想的。此外，從某個水深起，不再能位置準確地引入石頭和容器。
[0004]因此，第三種經常使用的方案在於，根本不使用防衝刷保護、忍受衝刷並且在此希望所形成的衝刷不超過一定深度。對於此深度，例如單樁設備的地基於是必須更深地置入海底，這導致較高的建造成本。此外，近海建築物的因衝刷所鋪設的海底電纜可能被自由衝刷和/或其接線端子通過流動作用被損壞或毀壞。
[0005]石頭和容器都可能在設備移除之後對水產業形成持久的危險，因為這些設備由於非常高的成本通常不被拆除。
【發明內容】
[0006]在前述現有技術的背景下開發出本發明。因此，本發明的任務在於，提議一種用於近海建築物的防衝刷保護的設備，該設備提供持久的、成本低廉的並且有效的保護。
[0007]該任務通過如下方式解決:該設備包括由橡膠製成的一個或多個彼此連接的彈性板、以及重量元件，這些重量元件藉助合適的固定裝置固定在這些板上。應將固定理解成重量元件持久且可靠地安裝在板上，即使在彈性板被重量元件向下拉或向下壓的情況下亦是如此，以便因此構成有利的流體力學形狀。合適的固定裝置例如是具有螺母的螺栓。應將有利的流體力學形狀理解成將設備的邊緣區域中的板向下彎曲，其中這些板的背面或下側用作底座的支承面並且這些板的正面或上側用作衝撞面以及對抗磨蝕性的沙渦流和水渦流的保護。由橡膠製成的板可以在水面或海面以下直接鋪設在近海建築物區域中的沙表面或地表上，或者全部或部分地位於地表下方。在此，這些板具有如下優點:這些板匹配地表的走向並且通過其彈性特性能夠吸收波浪和渦流的能量。此外，這些板耐鹽水並且不會出現腐蝕。因此，通過橡膠的抵抗能力和耐久性，該設備無需維護。橡膠可以環境友好地由天然橡膠製成。另一優點在於，該設備在與船舶相撞時不會有危險。由橡膠製成的彈性板與安全且可靠地固定的重量元件一起固定在要被保護的位置處。
[0008]以下描述本發明的具有附加特徵的有利的實施方式。
[0009]已被證明最優的是:由橡膠製成的彈性板具有I到2釐米的厚度。重量元件優選在設備的邊緣區域處固定在彈性板的上側。通過由重量元件施加在板上的力以及通過其彈性導致的回覆力，由板形成的面彎曲並且構成特別有利的充當水波或壓力波的衝撞面的流體力學形狀。壓力波的力被接收、吸收並且被近海建築物傳導。如果重量元件下方的地面下沉或被衝刷，則重量元件與板一起向下運動，由此重新產生保護作用。鋪設在由橡膠製成的彈性板下面的海底電纜被最優地保護並且提高了設備的運行安全。所提議的用於防衝刷保護的設備在近海區域中還具有如下優點:其可用單個起重行程移除並且留下無障礙物的海底。
[0010]在一個優選的實施方式中，該設備或彈性板或彼此連接的彈性板形成具有圓形或接近圓形的輪廓的圓盤，近海建築物布置在該圓盤的中點。重量元件於是尤其沿圓盤的邊緣區域固定。彈性板或彼此連接的彈性板於是在邊緣區域中最強地向下彎曲，其中彎曲沿中央布置的近海建築物的方向減小，並且轉變到平坦面中。
[0011]已證明有利的是:在其中布置設備或者將設備固定在近海建築物處的平面中，設備的半徑約是近海建築物的半徑的三倍長。
[0012]重量元件具有大致矩形的底面，該底面的縱軸分別指向近海建築物的方向。
[0013]如果重量元件由金屬製成，則在較小體積的情況下達成具有高重量的大質量。
[0014]重量元件可以在縱截面和/或橫截面中具有等腰對稱的梯形的形狀，該梯形向上逐漸變窄，其中該梯形的稜角優選被倒圓。
[0015]重量元件可以在下側具有凹陷部，該凹陷部在橫截面中凹形地向內彎曲。
[0016]重量元件不僅用於使一個板或多個板增重。重量元件還要根據大小和布置滿足不同的要求和任務。
[0017]重量元件固定在板處並且具有將設備點狀地保持在地面中的任務。根據距離、水深、預期的浪高以及水的流動速度來確定尤其是重量元件的質量。重量元件必須通過波行程補償不同的細孔壓力，即，板應當在重量元件之間提升和下降。然而，沙子保持在其下方並且固定。因此可能的是:必須在要被保護的近海建築物處進行防水的固定並且必須在邊緣處設置邊緣重量元件。
[0018]邊緣重量元件必須具有某種有利於流動的形狀並且以某種方式且彼此相隔某一距離的方式定向到彼此。對於相應的應用實例，應當選擇正確的重量大小和儘可能小的流動阻力。具有小面積和大重量的金屬重量元件是有利的。重量元件之間的距離也是重要的。應當根據使用條件選擇重量元件的重量、形狀和表面，以使得它們在流動作用和波浪作用下在邊緣處自己進入海底並且因此在邊緣處密封板。在此，不允許產生摺痕或開口。但是同時，該邊緣必須匹配海底的每種不平坦。這裡，有利的流體力學形狀的特殊構造是重要的。因此，重量元件的距離、尤其是形狀、大小和布置是重要的。板必須下沉，以使得在佔據海底處的靜止狀態之後形成板與海底之間平坦的過渡，否則會在那裡產生新的衝刷。板中的摺痕(即使非常小)可能導致防衝刷保護設備被衝刷並且導致要被保護的近海建築物被損壞。
[0019]視應用實例，根據所進行的試驗，重量元件的質量可以在50到500 kg/m之間。這裡，使用條件也是重要的。
[0020]應將流體力學有利的形狀理解為:板通過可能的加固裝置僅在希望的方向上下降，以使得關於流動產生遠離近海建築物的合適的表面或者略微彎曲的表面，其中斜度在1:4與1:5之間。試驗已證明，在這種傾斜情況下不會產生衝刷。
[0021]海底的高度不是恆定的。碎石被傳輸。這意味著，近海建築物周圍的海底視地點可能下降約2米。如果這種情況發生，則通過先前待測量的2米的板寬(在1:5時下降2米的情況下為10米)產生1:5的傾斜。在此情況下，板的底部處的外徑變小並且因此圓周變小。每種正常的彈性材料在此情況下將彎有摺痕，而在所選擇的材料的情況下則不是。所選擇的材料能夠補償材料內部的長度變化。相反，材料可以伸展:如果海底僅在近海建築物的一側下降，則該設備能夠匹配下降的海底並且伸展。該設備還能夠補償要被保護的表面內的凹部。
[0022]加固裝置可以是外部或者整合在板中的加固裝置。當加固裝置是外部加固裝置時，該加固裝置可以在板的邊緣外具有約2到3米的距離。所有加固裝置從要被保護的地基的虛擬中點起以星形向外走遠地布置，其中在已知的海底下降的情況下外部輪廓應當具有儘可能圓形或者接近圓形的形狀，以便避免在板的邊緣處形成摺痕。
[0023]在單樁設備中，該設備的外徑約是樁子直徑的三倍大。
[0024]如果海底下降，則希望對板進行點狀地或大規模的衝刷。然而，這僅進行至板下面的沙子通過沙子的稀釋不再能經受住具有重量元件的板的重力並且下降。在此，允許板彎曲，如所示的。這可以點狀地或全部進行。
[0025]橡膠的彈性匹配海底並且在重量序列的外部再次密封。
[0026]地基因此再次受到保護。如果海底下降約2米，則在1:5的傾斜情況下，板從地基體延伸到海中10米。如果該尺寸足以在以上條件下吸收地基的衝刷渦流，則板的大小因此被確定。
[0027]衝刷保護板以防水的方式安裝在要被保護的物體處。如果這不發生並且產生僅一釐米的縫隙，則通過該縫隙形成巨大的衝刷並且損害要被保護的地基的穩固性。
[0028]邊緣處的重量元件基本上由金屬構成。重量元件具有使板的邊緣加重以使得板在末端處沉入海底而不是在那裡導致衝刷的任務。利用金屬重量能夠相對於流動截面實現儘可能大的重量。這還意味著，在必需的重量大小的情況下存在儘可能小的流動阻力。這尤其是重量元件從邊緣起朝地基中心的方向如此布置的原因。重量元件的縱軸始終指向地基的方向。
[0029]然而，重量元件的特殊形狀連同其尺寸還具有其它原因。板或者彼此連接的板具有至少在邊緣處與地面的每個輪廓相匹配的任務。因此，重量不能過寬。另一方面，具有旋緊的重量元件的設備必須是撓性的，以使得該設備匹配所有的地面不平坦，並且匹配正或負的地面變化或凹凸不平。根據海深、流動速度、波浪負載以及地面性質，重量元件具有50到500 Kg/m的質量。
[0030]重量元件可以變形。如果板的直徑較小，則摺痕是不可避免的。為了使該摺痕不產生損失，向下預先給出摺痕。這是通過具有下方凹陷部的重量元件的特殊形狀來實現的。在此，首先使板伸展。在下降時，使板鬆弛。在進一步下降時，通過預先給定的形狀來使板具有許多小摺痕，但是這些小摺痕指向下方並且壓入沙子。該效果足以在結構上正確地設計的板中獲得期望的傾斜。如果重量元件之間的距離過大，則通過沙子壓力向上形成摺痕。那麼，防衝刷保護設備在邊緣處不密封。如果預料海底不會下降，則可以使用不具有凹陷部的重量元件並且加固裝置也同樣不是必需的。但是，這些加固裝置還可用於使防衝刷設備適於在海上運輸並且由此達到物流優點。
[0031]可以為該設備設置一個或多個撓性的加固裝置，這些加固裝置的剛性優選是可調節的。加固裝置包括由撓性塑料製成的加固型材、布置在該加固型材上的由橡膠製成的加固壁，這些加固壁優選具有紡織填充物並且構成封閉的空腔，該空腔填充有諸如水或空氣之類的介質。通過選擇加固型材和/或加固壁的厚度以及通過選擇介質和/或其壓力，可以改變或者調節撓性加固裝置的剛性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]附圖示出:
圖1示出具有單樁2的設備I的俯視圖；
圖2以垂直截面示出設備I的另一實施方式的部分視圖；
圖3以縱截面a、橫截面b和俯視圖c示出重量元件4 ；
圖4以縱截面a、橫截面b和俯視圖c示出具有凹陷部9的重量元件4 ；
圖5a示出具有帶有凹陷部9的重量元件4以及具有不帶有凹陷部9的重量元件的設備I的垂直截面；
圖5b示出具有不帶有凹陷部的重量元件4的設備I的垂直截面；以及圖6示出具有撓性加固裝置18的設備I的另一實施方式的立體水平截面詳圖。
【具體實施方式】
[0033]以下參照附圖來詳細說明本發明的最佳實施方式，其中可以從附圖的各個圖中得到其他有利的特徵。在此，功能相同的部分設有相同的附圖標記。
[0034]圖1a示出具有單樁2的設備I的俯視圖。該設備由彼此連接的、厚度在I到2釐米的、由橡膠製成的彈性板3構成。板3可以通過硫化或通過(未示出的)合適的形狀配合地起作用的固定裝置彼此連接。彼此連接的彈性板3具有帶有圓形輪廓的圓盤以及圓形中央開口 11的形狀。在中央開口 11中布置要被保護的近海建築物2，即風力設備的單樁。在此，設備I的半徑是近海建築物2的半徑的大致三倍，更確切地說，關於在其中將設備I固定在單樁2處的水平平面、即在海底8的高度上是近海建築物2的半徑的大致三倍。
[0035]由橡膠板3構成的圓盤防水地固定在單樁2處，以使得通過中央開口 11不會有海水滲入設備I。由橡膠製成的彈性板3位於海底8，其中可以通過彈性來補償海底8的不平坦。
[0036]在沿設備I圓周的邊緣區域處將重量元件4固定在板3上，這些重量元件4在邊緣處將板3向下壓入海底並且將其密封。由此達成有效的防衝刷保護。為了清楚起見，僅在兩個相對的圓弧段上示出重量元件4，然而實際上，重量元件4沿整個圓盤邊緣13設置。
[0037]重量元件4具有基本上矩形的底面。將重量元件4定向到板3,使得每個重量元件4的(虛擬)縱軸12朝近海建築物2的方向延伸並且因此所有縱軸12在設備I或單樁2的中間相遇。
[0038]圖1b以詳細圖示出圖1中的截取部分。示出了 5個布置在板3的圓弧段的邊緣處的重量元件4，其中圓弧段的圓周5約為I米。重量元件4分別具有約17釐米的寬度和約3釐米的距離6。重量元件4的總質量為每米圓周5約50到500千克，即每個重量元件4約10到100千克。
[0039]圖2在垂直截面中示出設備I的另一實施方式的部分視圖a、b、c。該設備I在下側具有加固元件7。示出橡膠板3應當密封地固定在近海建築物2的地基體處。
[0040]圖2b示出下降約2米的海底。
[0041]圖2中示出彈性板3如何被重量元件4向下壓，以使得進行密封並且再次保護近海建築物2免受衝刷。如果海底下降2米，則在約1:5的最優傾斜情況下，板從地基體2起的長度約為10米。
[0042]在圖2d中示出不具有加固元件7的設備I。由此得到板的原則上流體力學有利的彎曲形狀14。然而，在所示出的情形中，彎曲14過於顯著，從而產生促成衝刷的渦流。較小的彎曲14』是有利的，如圖2c中虛線示出的。這可以通過重量元件4的質量選擇來調節。
[0043]圖3a以縱截面示出重量元件4,圖3b以橫截面示出重量元件4,並且圖3c以俯視圖示出重量元件4。重量元件4具有向上逐漸變窄的直角平行六面體的基本形狀，該直角平行六面體在縱截面和橫截面中具有等腰對稱的梯形形狀。所示出的重量元件4關於其底面具有3.80米的長度和1.70米的寬度。直角平行六面體在量上逐漸變窄，從而得到與直角相差約15度的偏差。此外，稜角是經倒圓的。由此，一方面得到有利的流體力學形狀，因為在重量元件4處不會產生海水的渦流和不利流動。向上逐漸變窄的形狀的另一重要優點在於，板3的各部分能夠彈性地向下下降，而不會然後在彎曲區域中接觸到重量元件4。
[0044]此外，重量元件4具有用於引入(未示出的)固定元件的兩個通孔15。由此,重量可以持久地固定在橡膠板3處。即使在橡膠板3下降並且形成傾斜或彎曲的情況下，如圖2c和2d中所示，也能夠確保可靠的固定。
[0045]此外，為重量元件4分別設置兩個下部空隙17。這些空隙用作安裝輔助，並且在運輸重量元件4以及隨後將其固定在彈性板3上時使重量元件4的抓取變得容易。
[0046]圖4a以縱截面示出重量元件4的另一實施方式，圖4b以橫截面示出該實施方式，並且圖4c以俯視圖示出該實施方式。在該實施方式中，重量元件4在其下側具有凹形地向內或向上彎曲的凹陷部9。
[0047]圖5a示出具有帶有下方凹陷部9的重量元件4的設備I的垂直截面。重量元件4因此對應於圖4a、4b和4c中所示的實施方式。在橫截面中示出的重量元件4固定在並且持久地安裝在彈性板3的上側。
[0048]試驗已證明，在圖5b中所示的不具有下方凹陷部9的重量元件4中，在一定條件下，當板3下降時可能通過重量元件4之間的沙子壓力產生指向上方的摺痕(即，彈性板3中的凸起部)(未示出)。於是，通過摺痕或凸起部，防衝刷保護在設備I的外部邊緣13處滲漏。
[0049]儘管通過所示出的凹陷部9在重量元件4也之間形成摺痕。然而，重量元件4之間的彈性板3中的摺痕10指向下方，即在間隙16區域中朝海底8的方向彎曲，從而由此形成凹部。這是通過凹陷部9形成橡膠板3的凹形引導進行的，由此形成波浪狀的橡膠板3，如圖5a中所示。由此，在空隙16區域中避免了向上形成有害的摺痕並且設備I在邊緣處密封以及保護近海建築物2免受衝刷。
[0050]圖5b示出不具有凹陷部的重量元件4。如果預期海底下降較大並且由此不會形成向下的摺痕，則可以使用重量元件4的這種實施方式。
[0051]圖6示出具有撓性加固裝置18的設備I的另一實施方式的立體水平截面詳圖。該設備I包括由撓性塑料製成的加固型材19。加固型材19藉助合適的固定裝置固定在彈性板3上。在加固型材19上方布置由橡膠製成的加固壁20，該加固壁20具有紡織填充物並且密封地固定在板3上。固定可以通過粘合劑或硫化進行。
[0052]上方的加固壁20與彈性板3 —起形成填充有介質的封閉空腔21。例如，介質可以為水或空氣。通過選擇加固型材19和/或加固壁20的厚度以及通過選擇介質和/或其壓力，可以改變或者調節撓性加固裝置18的剛性。
[0053]附圖標記列表
I.設備
2.近海建築物
3.彈性板
4.重量元件
5.圓周
6.重量元件的距離
7.加固裝置
8.海底
9.凹陷部
10.摺痕
II.中央開口
12.縱軸
13.邊緣區域
14.彎曲
15.固定開口
16.間隙
17.空隙
18.凹部
19.加固型材
20.加固壁
21.具有介質的空腔
【權利要求】
1.一種用於近海建築物(2)的防衝刷保護的設備(I )，所述設備(I)包括一個或多個彼此連接的由橡膠製成的彈性板(3 )以及重量元件(4 )，所述重量元件(4 )藉助固定裝置固定在所述板(3)處。
2.如權利要求1所述的設備(1)，其特徵在於，所述由橡膠製成的彈性板(3)具有I到2釐米的厚度和/或所述重量元件(4)在所述設備(I)的邊緣區域處固定在所述彈性板(3)上。
3.如權利要求1或權利要求2所述的設備(1)，其特徵在於，所述彈性板(3)或所述彼此連接的彈性板(3)形成具有圓形或接近圓形的輪廓的圓盤，所述近海建築物(2)布置在所述圓盤的中心處。
4.如前述權利要求中的一項所述的設備(1)，其特徵在於，所述設備(I)的半徑在布置所述設備(I)的平面中是所述近海建築物(2)的半徑的大約三倍長。
5.如前述權利要求中的一項所述的設備(1)，其特徵在於，所述重量元件(4)具有基本上矩形的底面，所述底面的縱軸分別指向所述近海建築物(2)的方向。
6.如前述權利要求中的一項所述的設備(I)，其特徵在於，所述重量元件(4)基本上由金屬構成。
7.如前述權利要求中的一項所述的設備(I)，其特徵在於，所述重量元件(4)在縱截面和/或橫截面中具有等腰對稱梯形的形狀，其中所述梯形的稜角優選被倒圓。
8.如前述權利要求中的一項所述的設備(I)，其特徵在於，所述重量元件(4)在下側具有凹陷部(9)，所述凹陷部(9)在橫截面中凹形彎曲。
9.如前述權利要求中的一項所述的設備(1)，其特徵在於，設置至少一個撓性加固裝置(17 )，所述加固裝置包括加固型材(19 )和布置在所述加固型材(19 )上方的加固壁(20 )，其中所述加固壁(20 )形成填充有介質的封閉空腔(21)。
【文檔編號】E02B3/12GK104411890SQ201380021191
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年4月22日 優先權日:2012年4月22日
【發明者】安東·卡南德 申請人:安東·卡南德