專利名稱：防沖刷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋建筑物周圍的潮刷領(lǐng)域，所述海洋建筑物包括安裝在海底的地基和裝置、海底電纜和管線以及尤其是單樁(或者三樁)安裝的結(jié)構(gòu)比如近海風(fēng)輪機。具體地講，本發(fā)明涉及一種控制和/或防止單樁(或三樁)安裝的海洋建筑物或海底電纜或管線周圍的潮刷的方法，并涉及一種用在這樣的方法中的防沖刷裝置以及一種組裝防沖刷裝置的方法。
背景技術(shù)：
可再生能源對國家乃至全球能源政策越來越重要，利用可再生能源的方法引起投資額逐漸增長。海洋可再生能源裝置是能源構(gòu)成的重要部分，尤其是對于具有大量海洋資源的國家而言。這樣的海上可再生裝置包括潮汐能裝置、波浪能裝置以及近海風(fēng)輪機。風(fēng)輪機(或風(fēng)力發(fā)電機或其他風(fēng)能捕獲裝置)通常是安裝在塔架上的多葉片裝置 (通常為三葉片)，該塔架利用單樁(或者，對于較大尺寸的渦輪機，越來越多地利用三樁地基)固定在適當(dāng)位置上。風(fēng)輪機塔架承受因大量葉片運動和受到變化風(fēng)況而引起的各種應(yīng)力。這些應(yīng)力可以導(dǎo)致塔架移動，塔架移動接著會導(dǎo)致塔架振動。這些振動能夠?qū)е嘛L(fēng)輪機的結(jié)構(gòu)損壞或者增加加強維護需求。單樁式安裝裝置根據(jù)系統(tǒng)的固有頻率的振型(尤其是第一振型和第二振型)振動，振型隨單樁的高度以及裝置的重量分布(以及其他因素) 而變。已知的是通過將一定質(zhì)量以一定高度懸掛在塔架內(nèi)或與該塔架關(guān)聯(lián)(此減振機構(gòu)可以通過懸掛質(zhì)量的擺動來捕獲振動能量)而使系統(tǒng)中的振動最小化以及抑制風(fēng)輪機塔架振動。然而，單樁式安裝的近海風(fēng)輪機易于受海底沖刷(例如，通過潮汐變化或由暴風(fēng)雨天氣造成)影響，海底沖刷將單樁風(fēng)輪機的底座周圍的一塊海床移去。事實上，這能夠?qū)е嘛L(fēng)輪機的高度隨海底沖刷的角度和嚴(yán)重度變化，結(jié)果是振動阻尼系統(tǒng)的最佳位置和最佳結(jié)構(gòu)會變化(導(dǎo)致加強維護以檢查和改變阻尼結(jié)構(gòu)和/或增大了裝置的結(jié)構(gòu)破壞的風(fēng)險)。因此，最重要的是確保圍繞單樁底座和相關(guān)結(jié)構(gòu)完整性的沖刷、振動變化、維護和可能的結(jié)構(gòu)損壞最小化。設(shè)計成捕獲慣常的和可預(yù)見的潮汐能的潮汐能裝置可以選擇性地通過錨或一個或多個海底樁而安裝在海底。由于潮汐能裝置通常位于高潮流的區(qū)域中(以使能量捕獲最大)，它們的錨設(shè)備特別易受潮刷影響，潮刷會導(dǎo)致錨或海底底架松開并引起移動和損壞或使裝置產(chǎn)生隱患。沖刷期間還可以導(dǎo)致潮汐能裝置的操作效率低。同樣地，重要的是確保防止用于潮汐或風(fēng)能捕獲裝置的海底錨周圍的沖刷對系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)固和防止產(chǎn)生損害。存在用于海底沖刷防護的方法和材料，且已做出努力以解決與安裝在海底的結(jié)構(gòu)有關(guān)的受海底沖刷問題。已發(fā)現(xiàn)，在沒有沖刷防護的風(fēng)輪機單樁周圍，對單樁的沖刷深度比該單樁的直徑大不止兩倍，沖刷的存在需要單樁在長度上附加8-10米以用來確保足夠的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且沖刷的存在使以上提到的振動變化、維護成本以及損害面臨風(fēng)險。沖刷還可以導(dǎo)致從風(fēng)輪機弓I出的電纜遭受湍流且發(fā)生損壞。關(guān)于安裝在海底的近海風(fēng)輪機的沖刷防護是意識到的問題且在沖刷防護系統(tǒng)中構(gòu)造這樣的風(fēng)輪機的成本巨大，這樣的沖刷保護系統(tǒng)被認(rèn)為是不恰當(dāng)?shù)?。典型的近海風(fēng)輪機沖刷防護可以以兩種方式著手安裝風(fēng)輪機并接著修補底座周圍形成的沖刷(動態(tài)沖刷防護)；或者在安裝之前形成或在安裝之后馬上形成沖刷防護 (靜態(tài)沖刷防護)。沖刷防護通常采用裝甲防護(例如一層巖石或者大型混凝土單元)，通常，巖石的直徑大約為50-100cm，在較小的石頭或巖石下的過濾層具有約IOcm的直徑。防護可以是1米或2米的深度且可以自單樁延長幾米半徑。然而，已發(fā)現(xiàn)這些傳統(tǒng)方法在沖刷防護區(qū)域的極限邊界和周圍海底中產(chǎn)生局部沖刷，這會導(dǎo)致破壞沖刷界限。還發(fā)現(xiàn)，由于沖刷防護層下的海底受侵蝕，使單樁底座周圍的沖刷防護的地基減低(例如，參見Hansen等的‘、cour Protection around Offshore Wind Turbine Foundations, full-scale Measurements", EffEC 2007)。 gil 明了)
輪機的單樁或三腳塊體/三樁地基周圍的侵蝕對風(fēng)輪機振動的固有頻率有明顯影響， 尤其是對振動的第二振型有明顯影響(例如，參見M. B. Maijer的“Tripod support structure-pre-design and natural frequency assessment for the 6MW DOffECdoc. NO. 63，TUD, Delft, 2002 年 5 月)。已做出了很多努力來改進沖刷防護。已提出植物狀混凝土沉排(fronded concrete mattress)且已被發(fā)現(xiàn)用在深水石油設(shè)備中。然而，此解決方法遭受多個缺點，包括安裝成本高，對混凝土沉排的邊界形成局部沖刷、混凝土沉排的元件因下面的海底侵蝕而凹陷以及這樣的裝置在高能量淺水區(qū)中性能不足。植物纖維或紡織墊用在石油平臺支架周圍。這些裝置具有浮起的并且自所述紡織墊向上延伸的葉狀物。盡管它們在相對低的海流環(huán)境中具有一定作用，但它們遭受某些缺點。具體地說，在強流環(huán)境中，迫使葉狀物與紡織墊成非常小的角度并且丟失其大量的沉淀物收集能力。此外，在強流流動中，紡織墊的邊沿周圍和紡織墊下面的海底物質(zhì)可能被破壞，最終導(dǎo)致墊錨動蕩以及葉狀紡織墊不固定并隨水流移開。已嘗試了避開沖刷的影響。W0-A-2008/151660描述了一種包括自風(fēng)輪機引到近海(通常)的電纜的方法，該方法防止在對單樁底座沖刷時，電纜因裸露而受到破壞。通過利用鉸鏈連接到自單樁底座向外伸到海底的剛性管，所提供的管狀結(jié)構(gòu)可以自水上提供且不會通過對單樁的沖刷而變形(典型地如J管結(jié)構(gòu)的情況)。盡管這提供了對海底沖刷導(dǎo)致的問題的解決方法，但其并未解決根本的沖刷問題。期望提供對安裝在海底的地基的沖刷進行抑制或修補的方法和/或裝置，所述安裝在海底的地基比如為與近海風(fēng)輪機、錨固可再生能源裝置或者其他的海上可再生能源裝置關(guān)聯(lián)的單樁，所述方法和/或裝置以節(jié)約成本和易于應(yīng)用的方式解決了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題需要以節(jié)約成本和容易應(yīng)用的方式來改進抑制或制止對海洋可再生能源裝置的底座、尤其是對比如近海風(fēng)輪機的單樁的地基周圍進行沖刷的方法和裝置。本發(fā)明的目的是提供一種容易應(yīng)用并節(jié)約成本的用于沖刷防護的方法，所述沖刷防護包括沖刷抑制和/或制止。本發(fā)明的另一目的是提供一種用于以有效和節(jié)約成本的方式來安裝沖刷防護系統(tǒng)或沖刷防護系統(tǒng)的一部分的裝置。本發(fā)明的又一目的是提供一種制造和安裝這樣的裝置和/或?qū)崿F(xiàn)這樣的方法的方法和方式。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于抑制或減弱安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨周圍的海底沖刷的方法，所述方法包括在包圍和/或相鄰于所述安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨的區(qū)域中，提供沉降元件的互連排列，其特征在于，所述沉降元件的結(jié)構(gòu)特性和/或元件的互連排列使得所述元件本身既不導(dǎo)致進一步?jīng)_刷，也不使支撐的海底物質(zhì)進一步移動。在本發(fā)明的第二方面中，提供了一種用于單樁、安裝在海底的地基、風(fēng)輪機或其他海洋可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨的沖刷抑制和/或減弱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括互連排列的沉降元件，其特征在于，所述沉降元件的結(jié)構(gòu)特性和/或互連排列使得所述元件在就位時本身既不導(dǎo)致進一步?jīng)_刷，也不使支撐的海底物質(zhì)進一步移動。在本發(fā)明的第三方面中，提供了一種海底沖刷抑制或減弱裝置，所述裝置包括多個互連的沉降元件，所述沉降元件包括至少兩個沉積物收集部件，用于收集在基本上不同的方向上流動的流體中的沉積物，所述元件以單層形式布置成密集排列。在本發(fā)明的第四方面中，提供了一種具有至少兩個沉積物收集部分的沉降元件， 所述沉積物收集部分能夠自在兩個基本不同的方向上流動的流體中收集沉積物，所述元件具有頂部和/或底部以及壁部，且在所述壁部或頂部中具有至少一個孔，以在將所述元件放置在適當(dāng)位置期間允許空氣逸出。在本發(fā)明的第五方面中，提供了用于抑制或減弱安裝在海底的地基、近海風(fēng)輪機樁或海洋能量裝置或海洋能量裝置的錨周圍的沖刷的沉降元件的用途，所述沉降元件包括一個或多個沉積物收集部件，所述沉積物收集部件在就位時在兩個基本上不同的方向上提供沉積物收集能力。在本發(fā)明的第六方面中，提供了一種在安裝在海底的海洋能源裝置、近海風(fēng)輪機的地基或單樁周圍安裝沖刷防護系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟組裝多個沉降元件以形成沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分；提供用于運輸所述沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分的運輸支架，所述運輸支架具有多個裝置接合部件以可拆卸地與所述沖刷抑制裝置接合；將所述運輸支架與所述沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分可拆卸地接合；將所述運輸支架移動到期望位置；以及拆卸所述沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分以將所述沖刷抑制裝置設(shè)置在需要沖刷防護的期望位置中。在本發(fā)明的第七方面中，提供了一種用于運輸沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分的運輸支架，所述支架包括縱向支撐件和至少兩個橫向支撐件，所述支撐件包括多個沖刷抑制裝置元件接合部件。本發(fā)明的優(yōu)勢本發(fā)明的方法和系統(tǒng)利用由易于得到的材料制成的排列的互連沉降元件(防沖刷墊)以低成本使海洋地基比如風(fēng)輪機單樁和三樁周圍的海底沖刷大大減弱。由此本發(fā)明解決了安裝在海底的結(jié)構(gòu)的已被意識到的重大潮刷問題，且在風(fēng)輪機的情況下，因?qū)φ駝拥墓逃蓄l率的任何與沖刷有關(guān)的變化進行控制，能夠使風(fēng)輪機塔架減振裝置在連續(xù)操作中有效地運作，由此減少維護和損害風(fēng)險以及風(fēng)輪機故障時間。


圖Ia到圖Ih是用在本發(fā)明中的沉降元件的可選部分的俯視圖；圖加到圖2f是用在本發(fā)明中的沉降元件的可選部分的側(cè)面剖視圖；圖3a到圖北是根據(jù)本發(fā)明所用的沉降元件或沉降元件的一部分的透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選沉降元件的圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的設(shè)備或裝置的俯視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的設(shè)備或裝置的側(cè)面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)輪機單樁周圍的沉降元件的模塊陣列的圖示；圖8示出了圖7的陣列的側(cè)面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)輪機單樁周圍的沉降元件的模塊陣列的另一圖示；圖10示出了連接到運輸支架的沉降元件的模塊陣列；圖11是沉降元件的模塊陣列和運輸支架的俯視圖；以及圖12是連接到單一沉降元件的運輸支架的圖示。
具體實施例方式本發(fā)明提供了通過利用具有某些結(jié)構(gòu)特性(或者互連結(jié)構(gòu))的沉降元件來改進對安裝在海底的地基或可再生能源裝置或者用于可再生能源裝置的錨的沖刷的抑制或防止和/或調(diào)整或減弱的方法和系統(tǒng)，這避免了由元件本身導(dǎo)致的進一步?jīng)_刷和/或海底物質(zhì)的移動。優(yōu)選地，沉降元件在就位時具有的平均比重基本上和其上/其中放置有沖刷防護系統(tǒng)的海底物質(zhì)相同?？蛇x擇地或另外地，通過材料的平均比重(與海底物質(zhì)的平均比重基本相同)和/或通過連接到與其相鄰的一個、兩個或更多個其他沉降元件的每一沉降元件的懸浮作用，沉降元件可以部分地浮在或者能夠部分懸浮在其上放置有該沉降元件的海底物質(zhì)上或者水中的松動海底顆粒的懸浮液中。不受理論限制，認(rèn)為通過將沉降元件和一個或多個其他元件互連，當(dāng)位于所述元件附近或下面的海底物質(zhì)的一部分通過局部海流而暫時松動時，與其他沉降元件的連接可以使被損壞的元件暫時懸浮或者可以使其占據(jù)騰出的地基的速度變緩，由此有時間使收集的沉積物重新占據(jù)地基。還認(rèn)為，通過利用平均比重和其上/其中放置有該沉降元件的海底物質(zhì)基本上相同的沉降元件，則抑制了該元件使位于其下面的海底物質(zhì)移動(或使移動緩慢)，即使當(dāng)海底物質(zhì)被局部海流松動時。優(yōu)選地， 構(gòu)成該元件的材料具有的比重基本上和海底物質(zhì)的比重相同。選擇性地，沉降元件以收集和容納大量海底物質(zhì)(相對于該元件的尺寸有關(guān))的構(gòu)造，使得充滿海底物質(zhì)的該元件在就位時具有的比重和其上放置有該元件的海底物質(zhì)基本上相同。優(yōu)選地，在就位時或者優(yōu)選地固有的，沉降元件所具有的比重在1. 05到2. 5的范圍中、更優(yōu)選地1. 05到2(其中在標(biāo)準(zhǔn)條件下水的比重為1，海水的比重通常約為1. 03)、再優(yōu)選地1. 2到1. 5。本發(fā)明所解決的沖刷問題是通過遭受強潮汐流和/或遭受暴風(fēng)雨能量的近海環(huán)境中的安裝在海底的結(jié)構(gòu)的周圍的海流引起的。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法在近海應(yīng)用范圍中有功效，所述近海應(yīng)用范圍包括安裝在海底的地基或者安裝在海底的裝置或錨固裝置。安裝在海底的地基包括例如海上石油平臺的地基或勘探和鉆探平臺的地基以及比如風(fēng)輪機的可再生能源裝置的地基。近海風(fēng)輪機通常安裝在埋入海底的樁上。這些樁通常為單樁，但對于較大尺寸的風(fēng)輪機而言，更多地為例如三樁。近海風(fēng)輪機的地基周圍的海底沖刷是突出的問題，因為樁通常埋在可以使樁容易地埋進的海底區(qū)域中。這樣的海底類型因材料性質(zhì)而特別易于受沖刷影響。安裝在海底的裝置或者錨固裝置可以包括其他的可再生能源捕獲裝置，比如安裝在海底的波浪能發(fā)電裝置、錨固在海底的波浪能發(fā)電裝置(或者由該波浪能發(fā)電裝置拉出的輸電線)以及安裝在海底的潮汐能發(fā)電裝置。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)用于抑制和/或減弱近海風(fēng)輪機的地基(例如，單樁或則三樁)周圍的沖刷。本文中使用的沉降元件是排列的一個或多個沉積物收集部件，該沉積物收集部件在就位時提供在兩個基本上不同、優(yōu)選地基本上相反的液體流動方向上的沉積物收集能力。因此，沉降元件將通常包括由氣隙直徑分開的至少兩個相對的捕獲部件或者具有足夠曲率的單個捕獲部件以在兩個基本上相反的流向上提供沉積物收集能力。沉積物收集部件在俯視圖中優(yōu)選地具有彎曲的橫向捕獲形狀，由此意味著，該部件通過其彎曲或有角度的凹形結(jié)構(gòu)限定了凹進處。圖l(a-h)以俯視圖示出了沉積物收集部件的形狀的示例。沉積物收集部件優(yōu)選地具有豎直捕獲形狀，由此意味著在側(cè)面剖視圖中，其具有這樣的形狀傾向于通過凹形或有角度的結(jié)構(gòu)引起沉積收集。優(yōu)選地，元件的側(cè)面剖視圖結(jié)構(gòu)成角度或者彎曲以形成壁部分且從所述壁部分延伸出一個或多個徑向元件，所述一個或多個徑向元件可以稱為底部部分或頂部部分。壁部分限定為元件的這樣的部分當(dāng)使用時其方向與豎直方向成45度內(nèi)的角。頂部部分或底部部分限定為元件的這樣的部分當(dāng)使用時，其方向與水平方向成45度內(nèi)的角。除非文中另有需要，否則底部部分和頂部部分可以互換地使用且應(yīng)當(dāng)理解，除非從上下文清楚地看出，否則僅通過簡單地使元件的方向顛倒 (尤其是對稱元件)，頂部部分就可以是底部部分。優(yōu)選地，沉積物收集部件和沉降元件具有容納物質(zhì)比如海底物質(zhì)的能力。通常，例如具有壁部分和一個或多個徑向元件(比如底部部分和頂部部分)的沉積物收集部件的容納能力通過位于底部和/或頂部部分上的擋緣增強。當(dāng)有底部部分和頂部部分時，則優(yōu)選地有一對減縮型擋緣。圖加到圖2f示出了元件的組成部件的側(cè)面剖視圖的示例。優(yōu)選地，沉降元件由彎曲壁部分構(gòu)成，所述彎曲壁部分形成柱體，環(huán)形頂部和環(huán)形底部從所述柱體徑向延伸。選擇性地，所述元件具有空心環(huán)形形狀，所述空心環(huán)形形狀在其內(nèi)壁中具有同軸柱狀腔。由于沉降元件在就位時的重量大部分由其中/其上放置有該沉降元件的海底物質(zhì)構(gòu)成，該元件在就位時的相對密度(或者比重)可以與海底物質(zhì)基本上相同，因此其處于動態(tài)平衡。元件(墊)之間的元件布置在沉積物收集部件之間具有大尺寸的空隙(空隙) 以及在沉降元件自身之間具有較小的空隙(間隙)，該元件排列允許流砂在一定程度內(nèi)在所述元件之間移動并能夠使捕獲或收集到的沉積物平穩(wěn)地返回到海底，海底保持可用并且不立刻由沖刷防護元件本身代替地占據(jù)。如本文中所使用，在上下文允許稱為優(yōu)選地為單層的互連的沉降元件的陣列或排列的地方，可以使用術(shù)語墊。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，沉降元件包括車輛輪胎或改進的車輛輪胎。通常，所述輪胎是重復(fù)使用的輪胎(即已經(jīng)發(fā)揮車輛輪胎的作用并需要處理、回收或重復(fù)使用的輪胎)。出于多個原因，利用已使用過的車輛輪胎用于此目的是尤其有利的。使用過的輪胎表現(xiàn)出重大的廢物管理問題并且在英國和很多其他國家，大量使用過的輪胎聚集在垃圾堆和存儲場所中。盡管已在尋求使用過的輪胎的其他用途，比如形成用作道路和操場中的地面材料的橡膠片或者并入到混凝土中用作建筑材料或者作為海岸提防，但相比于廢物管理問題，它們的用途仍微不足道。此外，用在海底中的使用過的輪胎表現(xiàn)出相對低的污染風(fēng)險，因為它們經(jīng)過多年緩慢的降解，而不浸出有毒或有害的物質(zhì)。任何適當(dāng)?shù)牟牧峡梢杂迷诒景l(fā)明的沉降元件中。例如，如果沉降元件構(gòu)造成收集并容納海底物質(zhì)，其可以由鑄成薄片或質(zhì)量輕的金屬制成，比如鋁，優(yōu)選地，條件是該元件在就位時(即，當(dāng)位于正常操作中并包括海底物質(zhì)時)的比重基本上與海底物質(zhì)的比重相同(例如從1.05到2)以及該元件本身的比重優(yōu)選地大于1.03。這適用于可以制成所述元件的任何材料，包括鑄成薄片或質(zhì)量輕的金屬、模制塑料或增強纖維材料(例如增強玻璃纖維或碳纖維材料)或橡膠。優(yōu)選地，組成沉降元件的材料本身具有的比重(或平均比重)基本上與海底物質(zhì)相同且在任何情況下優(yōu)選地為1. 05到2，優(yōu)選地1. 2到1. 5。選擇性地，沉降元件可以由改性水泥、混凝土或陶瓷材料制成，所述材料被改造以具有閉孔泡沫結(jié)構(gòu)(包括空氣或其他發(fā)泡氣體)或者包括大比例的較小密度的顆粒(例如由使用過的輪胎制成的橡膠碎片)，這使水泥、混凝土或陶瓷材料具有適當(dāng)?shù)谋戎?例如在以上提及的范圍內(nèi))?？蛇x擇地，材料可以由硅或其他具有期望比重特性的包括微粒的發(fā)泡聚合材料組成。優(yōu)選地，沉降元件由橡膠、硫化橡膠或合成橡膠或者塑料材料、優(yōu)選地用在輪胎制造中的那些材料制成。優(yōu)選地，這些材料具有以上提及的范圍內(nèi)的比重?？梢愿鶕?jù)具體應(yīng)用需求來選擇沉降元件的尺寸以及墊(排列的互連沉降元件)的尺寸。對于單樁或三樁或者諸如此類的地基(例如，用于風(fēng)輪機)，尺寸的墊可以選擇為防止或抑制沖刷形成或沖刷惡化。優(yōu)選地，墊的尺寸被定成提供以下距離的保護在單樁地基或三樁地基的每一側(cè)周圍，至少為Ix該單樁地基或該三樁地基的直徑(D)，更優(yōu)選地至少為2. 5xD和多達IOxD的可選距離，更優(yōu)選地&D。在3. 5m直徑的風(fēng)輪機單樁周圍提供的沖刷防護中，例如，根據(jù)本發(fā)明的防沖刷墊優(yōu)選地直徑從約10m(包括該單樁自身將穿過的孔)到約75m，更優(yōu)選地從約20m到約40m。對于直徑高達約5m的任何單樁或三樁，這將是墊的尺寸的優(yōu)選范圍(對于直徑高達約IOm的地基，20m尺寸是優(yōu)選的最小尺寸)。該墊可以選為任何適當(dāng)形狀，例如，正方形、長方形或橢圓形，但優(yōu)選地接近圓形。優(yōu)選地，該墊由單層沉降元件構(gòu)成或者深度基本恒定(即，假如多層部分中的元件基本上比單層中的那些元件薄，因此多層部分中的元件實際上作為單層元件，則該墊包括多層元件中的一部分或一些)。選擇性地，用以自墊提供更深凸出的具有不同深度的多層元件中的一些可以被并為“錨固”元件。墊的基本上恒定的深度能夠使墊更好地保持其與海底物質(zhì)的動態(tài)完整性。墊優(yōu)選地由密集排列(例如接觸)的沉降元件構(gòu)成。優(yōu)選地，該墊由正方形密集排列的元件或六邊形密集排列的元件形成。為了對電纜或管線提供沖刷防護，墊可以構(gòu)造成縱向延伸以沿著管線或電纜的軸線放置(針對具體的沖刷問題的距離)或者多個沖刷防護裝置可以沿著問題區(qū)域中的電纜或管線的長度連續(xù)設(shè)置。通常，電纜或管線墊的寬度將為an到10m、優(yōu)選地: 到5m且最優(yōu)選地約寬。電纜或管線沖刷防護墊將通常放置在管線上方并通常錨固在電纜或管線周圍的海底中。然而，選擇性地，墊可以放置在電纜或管線上方或下方，且設(shè)置有固定到管線的裝置的墊或者在管線上方或下方的墊可以互連?？梢愿鶕?jù)放置有沉降元件的環(huán)境的要求來選擇該沉降元件本身的特性尺寸。元件寬度、元件深度(即收集部件或部分的深度)、收集部件或部分的寬度、氣隙直徑是互相關(guān)聯(lián)的尺寸，它們共同確定在具體環(huán)境下由所述元件構(gòu)成的墊的沉積物收集和沖刷防護作用的效果。元件寬度通常約為收集部件或部分的寬度加上氣隙直徑(收集直徑之間的距離) 的兩倍。在輪胎形元件的情況下，例如，元件寬度是元件的總寬度，收集部分的寬度是元件的底部部分或頂部部分的徑向?qū)挾?，氣隙直徑是輪胎中心中的同心固定物的直徑，元件的深度是輪胎的端?為免生疑問，輪胎的緊貼道路的胎紋支撐面)的高度。優(yōu)選地，氣隙直徑從0. 5X收集部件或部分的寬度到5X收集部件或部分的寬度 (對于輪胎形元件而言，將意味著氣隙直徑為0. 25X元件的直徑到2. 5X元件的直徑)、更優(yōu)選地IX收集部件的寬度到3X收集部件的寬度、再優(yōu)選地1. 5X寬度到2. 5X寬度且優(yōu)選地2 X寬度。優(yōu)選地，沉降元件的寬高比(即收集部件的寬高比)是收集部件的寬度或徑向?qū)挾萺除以收集部件的截面深度d，該寬高比為0. 5到2、優(yōu)選地0. 75到2. 25且更優(yōu)選地約為2。優(yōu)選地，元件的寬度為IOcm到2m、更優(yōu)選地20cm到lm、再優(yōu)選地30cm到50cm且最優(yōu)選地35cm到45cm。優(yōu)選地，收集部件或部分的徑向?qū)挾葹?. IX元件寬度到IX元件寬度、優(yōu)選地 0. 25X元件寬度，深度為0. IX元件寬度到IX元件寬度、優(yōu)選地0. 25X元件寬度。優(yōu)選地，元件的深度范圍為Im到5cm、更優(yōu)選地50cm到IOcm且再優(yōu)選地25cm到 15cm。根據(jù)本發(fā)明使用的沉降元件(例如使用過的車輛輪胎)優(yōu)選地被改動以具有在該元件的側(cè)壁的上部中或者所述頂部部分中形成的孔，以允許在安裝一組互連元件過程中所收集的空氣選出。墊或墊的部分不具有空氣釋放孔會使浸沒這一步驟更困難且該墊不期望地漂浮。在每一元件中，可以形成至少有兩個、優(yōu)選地若干個這樣的孔。通常，這樣的孔的面積為Icm2到約5cm2，且可以為任何適當(dāng)?shù)男螤?，比如圓形。也可以在側(cè)壁中或底部或頂部中形成孔以能夠使一個元件固定到另一元件?？蛇x擇地，可以在根據(jù)本發(fā)明使用的元件中形成固定件(例如，通過在就位鑄模)。如上面所提到的，本發(fā)明的另一方面關(guān)于一種用于在安裝在海底的海洋能源裝置、近海風(fēng)輪機的地基或單樁/三樁周圍安裝沖刷防護系統(tǒng)或者沉降元件墊的方法。可以在安裝可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨或安裝在海底的地基時，安裝排列好的元件?？蛇x擇地，可以通過將排列好的元件放置得比安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨周圍的沖刷范圍大得多或者填充該沖刷范圍并將排列好的元件放置在填料上面來安裝排列好的元件以修補已形成的沖刷。優(yōu)選地，在安裝沖刷防護系統(tǒng)時，墊的各部分形成在用于安裝所述系統(tǒng)的近?；虼吧?，一系列部分被安裝在適當(dāng)?shù)胤健Ｋ霾糠謨?yōu)選地尺寸為期望長度達20m，寬度達 10m。在使用過的輪胎沉降元件的情況下，所述部分可以由例如150到300個輪胎、優(yōu)選地約 200個輪胎組成(對于風(fēng)輪機單樁防護系統(tǒng)而言，包括800-1200個輪胎)。優(yōu)選地，用于運輸和安裝的部分的寬度達約8m、更優(yōu)選地達約5m(例如，范圍在3_5m中)且優(yōu)選地長度達約12m、更優(yōu)選地達約8m(例如，細(xì)到8m的范圍中)。達到所述優(yōu)選尺寸應(yīng)當(dāng)使用25-100、 優(yōu)選地40-80范圍中的多個互連元件。優(yōu)選尺寸用于使陸地上的大量部分的生產(chǎn)最大化是理想的，同時促進近海風(fēng)輪機周圍的運輸和安裝，接著這些部分將在就位互連。吊架或運輸支架通常包括至少一個、更可能是兩個縱向支撐構(gòu)件以及至少兩個、 優(yōu)選地為更多個的橫向支撐構(gòu)件或橫向構(gòu)件。在優(yōu)選實施方式中，所述支架包括箱部，在所述箱部內(nèi)具有多個平行的橫向構(gòu)件。繩套環(huán)(eye link)優(yōu)選地設(shè)置在支架的遠(yuǎn)端端部以接合與支架一起使用的起重索系統(tǒng)。該支架設(shè)置有多個元件接合部件，以可釋放地接合墊的元件，從而允許運輸支架提升或運輸墊或墊的多個部分(這可以稱為快速釋放環(huán)索)。選擇性地，每一單個接合元件與用于與該元件接合或者分離的機構(gòu)連接，或者可選擇地，可以操作單個接合/分離機構(gòu)以在中心控制兩個或更多個或全部所述部件。由此，沖刷防護系統(tǒng)的部分可以置于例如風(fēng)輪機地基周圍的期望位置處并在就位時連接在一起(例如，自與風(fēng)輪機的底部相鄰的元件開始并徑向向外運轉(zhuǎn))。另一方面，本發(fā)明提供了成群緊固在一起以提供防沖刷墊的橡膠輪胎的用途。此墊接著由它們所放置的位置處的材料填滿。本發(fā)明的優(yōu)勢包括利用容易得到的材料使得易于構(gòu)造；易于安裝(不像傳統(tǒng)的墊和基座那樣重)；對海洋環(huán)境和生態(tài)學(xué)影響最??；輪胎的接近100年的使用壽命將至少超過受保護的單樁的工作壽命。在組裝時，元件(例如輪胎，它們可以利用肥皂水清洗以除去任何殘油等)以一致的形式放置在干燥地面(或者輪船的平臺)上并在使元件連接的接合處固定在一起(例如通過鉆孔和螺栓連接)以形成互連元件的墊?？梢栽诿恳辉性O(shè)置孔以允許元件浸沒時氣體逸出。該組件可以接著連接到吊架且被提升到期望位置、浸沒并在期望位置時釋放。一些元件(例如廢棄輪胎)可以利用沙地錨錨固。當(dāng)設(shè)置在適當(dāng)位置時，該墊可以被覆蓋在沙地中或砂粒中以保持在適當(dāng)?shù)胤?。在另一方面，提供了一種沖刷防護墊，該沖刷防護墊包括多個互連元件，所述互連元件在就位時的密度(或比重)基本上和放置有該互連元件的介質(zhì)相同。
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現(xiàn)在參照附圖將更詳細(xì)地描述本發(fā)明，而不限制本發(fā)明。沉降元件可以是任何恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。圖3示出了沉積物收集部件的示例，其由根據(jù)圖Ic的俯視圖和根據(jù)圖2d的剖面圖構(gòu)成。優(yōu)選的沉降元件(圖3b)具有根據(jù)圖Ih的收集部件俯視圖和根據(jù)圖2d、優(yōu)選地具有擋緣的圖2e的剖面圖。在圖4中，優(yōu)選實施方式采用了環(huán)形元件1，比如輪胎，環(huán)形元件1的元件寬度為 e，具有深度為a的壁3(以柱面形式)、徑向?qū)挾葹閎的頂部/底部5以及氣隙直徑為c的同心中央孔7。圖5示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其中沖刷防護墊或沖刷防護墊的一部分9由多個環(huán)形沉降元件1組成，環(huán)形沉降元件由緊固件11連接以形成正方形密集排列的平面結(jié)構(gòu)。沉降元件1設(shè)置有孔13以允許氣體在墊9浸沒到期望位置期間選出。如圖6所示，墊 9包括單層元件1。在圖6中，具有多個沉降元件1的沖刷防護墊9以單層形式位于例如風(fēng)輪機17 (圖 8)的單樁15 (參見圖7)的周圍，且在由示例性邊界21限定的可能沖刷區(qū)域19周圍提供保護(參見圖9)。通過將墊9或墊9的一部分組裝在陸地上或船上而將墊9或墊的一部分安裝在適當(dāng)位置，并通過將支架23可釋放地固定到墊9或墊的一部分來控制墊9或墊的一部分，支架23通過多個可釋放接合部件25連接到墊9，支架23通過支架上的吊環(huán)39固定，起重索結(jié)構(gòu)27將支架23和連接的墊9移動到適當(dāng)位置(參見圖8)。如圖9所示，用于提起沉降元件1的墊9的支架23具有兩個平行的縱向構(gòu)件四以及多個橫向構(gòu)件31，多個可釋放接合構(gòu)件(未示出)固定到縱向構(gòu)件和橫向構(gòu)件以將墊在足夠多的位置處暫時固定到支架。圖10示出了與一部分支架23有關(guān)的可釋放接合元件，其與以輪胎形式的環(huán)形沉降元件1接合。接合構(gòu)件33可旋轉(zhuǎn)地安裝到豎直軸35，豎直軸35安裝到縱向構(gòu)件四并利用控制桿37導(dǎo)致其接合和脫離。 已參照優(yōu)選實施方式描述本發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)明白的是，可由本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員作修改和改動，而不脫離本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于抑制或減弱安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨周圍的海底沖刷的方法，所述方法包括在包圍和/或相鄰于所述安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨的區(qū)域中，提供互連排列的沉降元件，其特征在于，所述沉降元件的結(jié)構(gòu)特性和/或所述元件的互連排列使得所述元件本身既不導(dǎo)致進一步?jīng)_刷， 也不使支撐的海底物質(zhì)進一步移動。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述沉降元件的結(jié)構(gòu)特性包括平均比重，在所述沉降元件處于就位時該平均比重基本上與內(nèi)部/上面放置有該沉降元件的海底物質(zhì)的平均比重相似。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述沉降元件的比重在1.05到2. 5范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項所述的方法，其中所述元件在就位時能夠部分懸浮和/ 或浮在移動過的海底物質(zhì)中。
5.一種用于抑制或減弱安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨周圍的海底沖刷方法，所述方法包括在包圍和/或相鄰于所述安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨的區(qū)域中提供互連排列的元件，所述元件由比重在1.05 到2的范圍內(nèi)的材料形成。
6.如權(quán)利要求2或5所述的方法，其中所述比重在1.2到1. 5的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1到6中任一項所述的方法，其中所述沉降元件是正方形密集排列或六邊形密集排列。
8.如權(quán)利要求1到7中任一項所述的方法，其中所述排列的元件是在安裝所述安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨時被安裝的。
9.如權(quán)利要求1到7中任一項所述的方法，其中通過將所述排列的元件設(shè)置成比安裝在海底的地基或可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨周圍的沖刷范圍大得多，或者通過填塞該沖刷范圍并將所述排列的元件放置在填料上面，來安裝所述排列的元件以修補已形成的沖刷。
10.一種用于單樁、安裝在海底的地基、風(fēng)輪機或其他海洋可再生能源裝置或可再生能源裝置的錨的沖刷抑制和/或減弱系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括互連排列的沉降元件，其特征在于， 所述沉降元件的結(jié)構(gòu)特性和/或互連排列使得所述元件在就位時本身既不導(dǎo)致進一步?jīng)_刷，也不使支撐的海底物質(zhì)進一步移動。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述沉降元件的特征在于，所述沉降元件具有至少一個沉積物收集部件，所述沉積物收集部件完全能夠在兩個基本上不同的流動方向上收集沉積物。
12.如權(quán)利要求10或11所述的系統(tǒng)，其中所述元件具有沉積物容納能力。
13.如權(quán)利要求10到12中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述沉降元件在就位時的密度基本上與內(nèi)部/上面放置有所述沉降元件的海底物質(zhì)的密度相似。
14.一種海底沖刷抑制或減弱裝置，所述裝置包括多個互連的沉降元件，所述沉降元件包括至少兩個沉積物收集部件，用于收集在基本上不同的方向上流動的流體中的沉積物， 所述元件以單層形式布置成密集排列。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述沉降元件能夠容納海底物質(zhì)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于，所述沉降元件具有至少一個孔，以使空氣能夠在將所述裝置或所述裝置的一部分放置在需要沖刷防護的海底環(huán)境中的適當(dāng)位置期間逸出。
17.一種具有至少兩個沉積物收集部分的沉降元件，所述沉積物收集部分能夠自在兩個基本不同的方向上流動的流體中收集沉積物，所述元件具有頂部和/或底部以及壁部， 且在所述壁部或頂部中具有至少一個孔，以在將所述元件放置在適當(dāng)位置期間允許空氣逸出ο
18.如權(quán)利要求17所述的沉降元件，其中在所述頂部和/或壁部中具有多個孔以能夠使一個元件固定到另一元件。
19.如權(quán)利要求17所述的沉降元件，所述沉降元件包括用于使一個元件和另一元件之間連接的固定件。
20.用于抑制或減弱安裝在海底的地基、近海風(fēng)輪機樁或海洋能量裝置或海洋能量裝置的錨周圍的沖刷的沉降元件的用途，所述沉降元件包括一個或多個沉積物收集部件，所述沉積物收集部件在就位時在兩個基本上不同的方向上提供沉積物收集能力。
21.如權(quán)利要求20中所述的用途，其中所述沉降元件被構(gòu)造成容納和/或保持收集到的海底沉積物質(zhì)。
22.如權(quán)利要求20或21所述的用途，其中所述沉積物收集部件在就位時具有形成收集凹進處的橫向彎曲或有角度的結(jié)構(gòu)。
23.如權(quán)利要求20到22中任一項所述的用途，其中所述收集部件的側(cè)視剖面結(jié)構(gòu)成角度或彎曲以形成壁部，而且從所述壁部延伸出底部和頂部。
24.如權(quán)利要求23所述的用途，其中所述底部和/或所述頂部設(shè)置有擋緣以增強所述沉降元件內(nèi)容納海底物質(zhì)的能力。
25.如權(quán)利要求20到M中任一項所述的用途，其中所述沉降元件包括頂部和底部，所述頂部和底部均呈環(huán)形形式且由形成柱面的連續(xù)側(cè)壁部豎直隔開。
26.如權(quán)利要求20到25中任一項所述的用途，其中所述元件包括由氣隙直徑隔開的至少兩個收集部件，其中所述氣隙直徑在每一收集部件的徑向?qū)挾鹊?倍到3倍之間。
27.如權(quán)利要求20到沈中任一項所述的用途，其中所述元件包括收集部件，所述收集部件至少具有頂部或底部、和壁部，且具有稱為徑向?qū)挾群蜕疃鹊某叽?，其中所述徑向?qū)挾瘸运錾疃人玫目v橫比為0. 5到3，優(yōu)選地為0. 75到2。
28.如權(quán)利要求20到27中任一項所述的用途，其中所述元件至少包括頂部或底部、以及壁部，所述元件在所述頂部中或所述壁部的上部設(shè)置有至少一個孔以允許在浸入到液體期間，空氣從所述元件逸出。
29.如權(quán)利要求20到28中任一項所述的用途，其中所述元件由比重從1.05到2. 5、優(yōu)選地從1. 1到2且更優(yōu)選地從1. 2到1. 5的材料組成。
30.如權(quán)利要求20到四中任一項所述的用途，其中所述元件由選自以下的材料制成 橡膠、硫化橡膠或合成橡膠材料。
31.如權(quán)利要求20到30中任一項所述的用途，其中所述元件的徑向直徑在Im到5cm、 優(yōu)選地50cm到IOcm且更優(yōu)選地25cm到15cm的范圍內(nèi)。
32.如權(quán)利要求20到31中任一項所述的用途，其中所述元件的深度在Im到5cm、優(yōu)選地50cm到IOcm且更優(yōu)選地25cm到15cm的范圍內(nèi)。
33.如權(quán)利要求20到32中任一項所述的用途，其中所述用途是通過將多個沉降元件布置在安裝在海底的地基、近海風(fēng)輪機樁、海洋能源裝置或海洋能源裝置的錨周圍實現(xiàn)的，所述元件通過元件之間的互連而以所述排列保持在一起。
34.如權(quán)利要求33所述的用途，其中所述排列是正方形密集排列或六邊形密集排列。
35.如權(quán)利要求33或34所述的用途，其中所述元件僅以單層設(shè)置。
36.如權(quán)利要求33到35中任一項所述的用途，其中所述排列形成沉降元件構(gòu)成的墊， 所述墊的橫向尺寸為細(xì)到20m、優(yōu)選地5m到10m。
37.如權(quán)利要求20到36中任一項所述的用途，其中所述沉降元件是車輛輪胎。
38.如權(quán)利要求37所述的用途，其中所述沉降元件是使用過的和/或廢棄的車輛輪胎。
39.如權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法，如權(quán)利要求10到13中任一項所述的系統(tǒng)、如權(quán)利要求14到16中任一項所述的裝置和/或如權(quán)利要求17到19中任一項所述的元件，其中所述沉降元件如在權(quán)利要求20到38中任一項中進一步被限定的。
40.一種在安裝在海底的海洋能源裝置、近海風(fēng)輪機的地基或單樁周圍安裝沖刷防護系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟組裝多個沉降元件以形成沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分，提供用于運輸所述沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分的運輸支架，所述運輸支架具有多個裝置接合部件以可拆卸地與所述沖刷抑制裝置接合，將所述運輸支架與所述沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分可拆卸地接合，將所述運輸支架移動到期望位置；以及拆卸所述沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分，以將所述沖刷抑制裝置設(shè)置在需要沖刷防護的期望位置中。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中所述沖刷防護系統(tǒng)由多個部分安裝成，所述部分在所述安裝在海底的海洋能源裝置、近海風(fēng)輪機的地基或單樁周圍互連且接著在就位時互連。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其中所述沖刷防護系統(tǒng)用于安裝在海底的近海風(fēng)輪機地基且由多個具有不同尺寸的部分設(shè)置而成。
43.一種用于運輸沖刷抑制裝置或沖刷抑制裝置的一部分的運輸支架，所述支架包括縱向支撐件和至少兩個橫向支撐件，所述支撐件包括多個沖刷抑制裝置元件接合部件。
44.一種防止沖刷管線的墊，所述墊包括如上定義的多個沉降元件。
45.一種防沖刷墊，所述防沖刷墊由固定在一起的橡膠或合成輪胎構(gòu)成。
46.如權(quán)利要求45中所述的防沖刷墊，所述防沖刷墊被裝填介質(zhì)。
47.如權(quán)利要求45或46所述的防沖刷墊，所述防沖刷墊以單層或多層使用。
48.一種如前面參照附圖所述的系統(tǒng)、方法、沉降元件或墊。
全文摘要
安裝在海底的地基或可再生能源裝置或用于可再生能源裝置的錨、尤其是風(fēng)輪機單樁周圍的海底沖刷通過以下得到抑制或減弱在海底區(qū)域上或海底區(qū)域中圍繞地基或裝置安裝排列的互連沉降元件，通過元件結(jié)構(gòu)或互連排列本身，不會通過使其上放置有所述元件的海底物質(zhì)充分移動而導(dǎo)致或惡化海底沖刷。在就位時或固有的比重基本上與其中放置有所述元件的海底物質(zhì)或移動的海底物質(zhì)相同的元件能夠?qū)崿F(xiàn)此目的。元件的理想排列(或墊)由使用過或者廢棄的車輛輪胎構(gòu)成。
文檔編號E02B17/00GK102388188SQ201080009079
公開日2012年3月21日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者羅伯特·亨利·達蘭特 申請人:防沖系統(tǒng)有限公司