本發(fā)明涉及海上風機基礎防沖刷技術領域，特別涉及一種防沖刷裝置的水下固定結構及方法。

背景技術：

海上風力發(fā)電機組地基基礎所處環(huán)境十分復雜，在海洋動力作用下，海床沉積物容易被海底水流帶走，在基礎周圍形成沖刷坑。沖刷作用使基礎埋深減少，地基基礎的承載力及上部結構的穩(wěn)定性受到嚴重影響。傳統(tǒng)的海上風機基礎防沖刷措施，如拋石法和沙袋法，屬于被動防御措施，以覆蓋掩護的方式保護海床基礎周邊的土顆粒不被水流帶走。

然而，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的海上風機基礎防沖刷措施，覆蓋掩護范圍邊緣容易產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，且該法效果并不能保證長久，當拋石和沙袋等覆蓋物被海底水流沖離海床設計保護范圍，海床基礎亦會受到?jīng)_刷的影響，綜上，傳統(tǒng)的水下防沖刷措施在施工完成后需要定期監(jiān)測并補充砂石原料。

因此，如何提供一種防沖刷裝置的水下固定結構及方法，在海床基礎周圍布置后能夠有效減緩水流流速，促進泥沙沉積在基礎周圍，并通過主動防御的方法取得永久的海上風機基礎防沖刷效果，已成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，在于提供一種防沖刷裝置的水下固定結構及方法，以解決現(xiàn)有技術中的水下防沖刷措施因覆蓋掩護范圍邊緣容易產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，且當拋石和沙袋等覆蓋物被海底水流沖離海床設計保護范圍后，海床基礎會受到嚴重地沖刷影響的技術問題。

本發(fā)明提供一種防沖刷裝置的水下固定結構，所述固定結構為沙袋式壓載物，所述沙袋式壓載物上設置有人工仿生草單元；所述沙袋式壓載物包括有多個沙袋，多個所述沙袋沿所述人工仿生草單元的四周分布，且所述沙袋通過綁帶與所述人工仿生草單元固定連接；所述沙袋的兩端分別設有扁狀綁繩，所述扁狀綁繩用于將多個所述沙袋首尾依次連接；所述人工仿生草單元由多條仿生草重疊編織而成，且多條所述仿生草沿串聯(lián)繩等間距布置；所述綁帶用于與所述串聯(lián)繩連接，以使所述人工仿生草單元與多個所述沙袋連接。

本發(fā)明提供一種防沖刷裝置的水下固定方法，包括如下步驟：將多條仿生草的底部重疊編織在串聯(lián)繩上并沿串聯(lián)繩等間距布置，以形成人工仿生草單元；多條等間距布置有所述人工仿生草單元的所述串聯(lián)繩縱向放置，至少兩條未布置有所述人工仿生草單元的所述串聯(lián)繩橫向放置，縱橫綁定連接以形成網(wǎng)狀；通過綁帶將沙袋與串聯(lián)繩連接，通過扁狀綁繩將多個沙袋連接；分別吊裝多個防沖刷裝置至海水中各個指定位置。

本發(fā)明提供一種防沖刷裝置的水下固定結構，所述固定結構為硬塊式壓載物，所述硬塊式壓載物上設置有人工仿生草單元；所述硬塊式壓載物包括：由多個混凝土塊并通過圓繩連接而成的混凝土塊體系，以及在所述混凝土塊體系上、且沿所述混凝土塊體系四周設置的綁繩；所述人工仿生草單元由多條仿生草重疊編織而成，且多條所述仿生草沿編帶等間距布置；所述綁繩用于與所述編帶連接，以使所述人工仿生草單元與所述混凝土塊體系連接。

本發(fā)明提供一種防沖刷裝置的水下固定方法，包括如下步驟：將多條圓繩同時穿過多個混凝土塊，以連系成混凝土塊體系；將多條仿生草的底部重疊編織在編帶上并沿編帶等間距布置，以形成人工仿生草單元；通過綁繩綁定編帶，以固定人工仿生草單元；分別吊裝多個防沖刷裝置至海水中各個指定位置。

實際應用時，在“通過綁繩綁定編帶，以固定人工仿生草單元”步驟之前還包括如下步驟：多條等間距布置有所述人工仿生草單元的所述編帶縱向放置，至少兩條未布置有所述人工仿生草單元的所述編帶橫向放置，縱橫綁定連接以形成網(wǎng)狀。

其中，所述仿生草由密度比海水小的材料構成。

具體地，所述仿生草由高密度聚乙烯或聚丙烯復合材料構成。

本發(fā)明提供一種防沖刷裝置的水下固定結構，所述固定結構為錨固式壓載物，所述錨固式壓載物上設置有人工仿生草單元；所述錨固式壓載物包括多個錨結構，以及分別與每個所述錨結構連接的扁帶；所述人工仿生草單元由多條仿生草重疊編織而成，且多條所述仿生草沿串繩等間距布置；所述串繩上設置有多個連接柄，所述扁帶用于與所述連接柄連接，以用于將所述人工仿生草單元與所述錨結構連接。

本發(fā)明提供一種防沖刷裝置的水下固定方法，包括如下步驟：將多條仿生草的底部重疊編織在串繩上并沿串繩等間距布置，以形成人工仿生草單元；將扁帶穿設過連接柄，以使錨結構與串繩通過扁帶連接固定；分別吊裝多個防沖刷裝置至海水中各個指定位置，并將錨結構打入海床底下一定深度。

實際應用時，在“將扁帶穿設過連接柄，以使錨結構與串繩通過扁帶連接固定”步驟之前還包括如下步驟：多條等間距布置有所述人工仿生草單元的所述串繩縱向放置，至少兩條未布置有所述人工仿生草單元的所述串繩橫向放置，縱橫綁定連接以形成網(wǎng)狀。

其中，所述仿生草由密度比海水小的材料構成。

具體地，所述仿生草由高密度聚乙烯或聚丙烯復合材料構成。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的防沖刷裝置的水下固定結構及方法具有以下優(yōu)勢：

使用本發(fā)明提供的防沖刷裝置的水下固定結構及方法時，由于人工仿生草單元的一端能夠固定在沙袋式、硬塊式或錨固式壓載物上并沉于海底中的海床基礎周圍相應位置，另一端能夠在海底自由浮動，因此當海上風機基礎遇到周邊海底水流時，能夠通過人工仿生草單元的自身運動降低水流流速，以及水流的挾沙能力，從而使泥沙在人工仿生草單元及海床基礎附近形成泥沙淤積，進而達到海上風機防沖刷的效果。綜上，本發(fā)明提供的防沖刷裝置的水下固定結構及方法，能夠化被動為主動，促進泥沙淤積在海床基礎周邊，以從根源上起到防止基礎被沖刷的效果。并且，本發(fā)明提供的防沖刷裝置的水下固定結構及方法造價低、耐腐蝕性好、施工難度低，能夠帶來長久的防沖刷效果。

此處需要補充說明的是，本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構及方法中，水下防沖刷保護范圍不僅限于海床基礎周圍，還可以包括內(nèi)河橋梁、港口、河岸保護，以及近岸和海上工程等等。

附圖說明

構成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種防沖刷裝置的水下固定結構的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種防沖刷裝置的水下固定結構中壓載物的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種防沖刷裝置的水下固定結構中人工仿生草單元的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構中壓載物的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構中錨結構的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構中人工仿生草單元的結構示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構中人工仿生草單元的連接柄區(qū)域放大結構示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例提供的一種防沖刷裝置的水下固定方法的流程示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定方法的流程示意圖；

圖11為本發(fā)明實施例提供的再一種防沖刷裝置的水下固定結構的結構示意圖；

圖12為本發(fā)明實施例提供的再一種防沖刷裝置的水下固定方法的流程示意圖。

圖中：10－壓載物；20－人工仿生草單元；101－混凝土塊體系；102－綁繩；103－圓繩；201－編帶；104－錨結構；105－扁帶；1041－連接扣；202－串繩；203－連接柄；106－沙袋；107－綁帶；108－扁狀綁繩。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種防沖刷裝置的水下固定結構的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構的結構示意圖。

本發(fā)明實施例提供一種防沖刷裝置的水下固定結構，如圖1和圖2所示，所述固定結構為壓載物10，該壓載物10上設置有人工仿生草單元20。

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明實施例所述的防沖刷裝置的水下固定結構具有以下優(yōu)勢：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構中，所述固定結構為壓載物10，且該壓載物10上設置有人工仿生草單元20。由此分析可知，使用本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構時，由于人工仿生草單元20的一端能夠固定在壓載物10上并沉于海底中的海床基礎周圍相應位置，另一端能夠在海底自由浮動，因此當海上風機基礎遇到周邊海底水流時，能夠通過人工仿生草單元20的自身運動降低水流流速，以及水流的挾沙能力，從而使泥沙在人工仿生草單元20及海床基礎附近形成泥沙淤積，進而達到海上風機防沖刷的效果。綜上，本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構，能夠化被動為主動，促進泥沙淤積在海床基礎周邊，以從根源上起到防止基礎被沖刷的效果。并且，本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構造價低、耐腐蝕性好、施工難度低，能夠帶來長久的防沖刷效果。

此處需要補充說明的是，本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構及方法中，水下防沖刷保護范圍不僅限于海床基礎周圍，還可以包括內(nèi)河橋梁、港口、河岸保護，以及近岸和海上工程等等。

實際應用時，如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構中，上述固定結構可以為硬塊式壓載物。

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種防沖刷裝置的水下固定結構中壓載物的結構示意圖。

其中，如圖1結合圖3所示，上述硬塊式壓載物可以包括：混凝土塊體系101，以及在該混凝土塊體系101上、且沿混凝土塊體系101四周設置的綁繩102，從而可以通過綁繩102實現(xiàn)與人工仿生草單元20的連接固定。

具體地，如圖1結合圖3所示，上述混凝土塊體系101可以包括多個混凝土塊，每個混凝土塊的側面設有通孔，且該通孔中可以穿設有圓繩103，從而可以通過圓繩103將多個混凝土塊連接成上述混凝土塊體系101。

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種防沖刷裝置的水下固定結構中人工仿生草單元的結構示意圖。

進一步地，如圖1結合圖4所示，上述人工仿生草單元20可以由多條仿生草重疊編織而成，且多條仿生草可以沿編帶201等間距布置，從而通過將綁繩102與該編帶201連接，以實現(xiàn)將人工仿生草單元20與混凝土塊體系101固定連接。

實際應用時，如圖2所示，本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構中，上述固定結構還可以為錨固式壓載物。

圖5為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構中壓載物的結構示意圖。

其中，如圖2結合圖5所示，上述錨固式壓載物可以包括多個錨結構104，以及分別與每個錨結構104連接的扁帶105。

圖6為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構中錨結構的結構示意圖。

實際生產(chǎn)制造時，為了便于連接固定，如圖6所示，本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構中，上述每個錨結構104上可以分別設置有用于連接扁帶105的連接扣1041。

圖7為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構中人工仿生草單元的結構示意圖；圖8為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定結構中人工仿生草單元的連接柄區(qū)域放大結構示意圖。

具體地，如圖2結合圖7所示，上述人工仿生草單元20可以由多條仿生草重疊編織而成，且多條仿生草沿串繩202等間距布置；如圖2結合圖8所示，上述串繩202上可以設置有多個連接柄203，從而可以通過扁帶105與連接柄203連接，以實現(xiàn)將人工仿生草單元20與錨結構104固定連接。

實施例一：

本發(fā)明實施例一提供一種防沖刷裝置的水下固定結構，如圖1結合圖3和圖4所示，上述固定結構為硬塊式壓載物，該硬塊式壓載物上設置有人工仿生草單元20；其中，硬塊式壓載物包括：由多個混凝土塊并通過圓繩103連接而成的混凝土塊體系101，以及在混凝土塊體系101上、且沿混凝土塊體系101四周設置的綁繩102；具體地，人工仿生草單元20由多條仿生草重疊編織而成，且多條仿生草沿編帶201等間距布置，從而可以通過綁繩102與編帶201連接，以實現(xiàn)使人工仿生草單元20與混凝土塊體系101固定連接。

圖9為本發(fā)明實施例提供的一種防沖刷裝置的水下固定方法的流程示意圖。

針對實施例一，本發(fā)明實施例還提供一種防沖刷裝置的水下固定方法，如圖9所示，包括如下步驟：步驟s1、將多條圓繩103同時穿過多個混凝土塊，以連系成混凝土塊體系101；步驟s2、將多條仿生草的底部重疊編織在編帶201上并沿編帶201等間距布置，以形成人工仿生草單元20；步驟s3、通過綁繩102綁定編帶201，以固定人工仿生草單元20；步驟s4、分別吊裝多個防沖刷裝置至海水中各個指定位置。

實際應用時，在“通過綁繩綁定編帶，以固定人工仿生草單元”步驟之前還包括如下步驟：多條等間距布置有所述人工仿生草單元的所述編帶縱向放置，至少兩條未布置有所述人工仿生草單元的所述編帶橫向放置，縱橫綁定連接以形成網(wǎng)狀。

其中，上述仿生草由密度比海水小的材料構成；具體可以由高密度聚乙烯或聚丙烯復合材料構成。

實施例二：

本發(fā)明實施例二提供一種防沖刷裝置的水下固定結構，如圖2結合圖5－圖8所示，上述固定結構為錨固式壓載物，該錨固式壓載物上設置有人工仿生草單元20；其中，錨固式壓載物包括多個錨結構104，以及分別與每個錨結構104連接的扁帶105；具體地，人工仿生草單元20由多條仿生草重疊編織而成，且多條仿生草沿串繩202等間距布置；并且，串繩202上設置有多個連接柄203，從而可以通過扁帶105與連接柄203連接，以實現(xiàn)將人工仿生草單元20與錨結構104固定連接。

圖10為本發(fā)明實施例提供的另一種防沖刷裝置的水下固定方法的流程示意圖。

針對實施例二，本發(fā)明實施例還提供一種防沖刷裝置的水下固定方法，如圖10所示，包括如下步驟：步驟s1，、將多條仿生草的底部重疊編織在串繩202上并沿串繩202等間距布置，以形成人工仿生草單元20；步驟s2，、將扁帶105穿設過連接柄203，以使錨結構104與串繩202通過扁帶105連接固定；步驟s3，、分別吊裝多個防沖刷裝置至海水中各個指定位置，并將錨結構104打入海床底下一定深度。

實際應用時，在“將扁帶穿設過連接柄，以使錨結構與串繩通過扁帶連接固定”步驟之前還包括如下步驟：多條等間距布置有所述人工仿生草單元的所述串繩縱向放置，至少兩條未布置有所述人工仿生草單元的所述串繩橫向放置，縱橫綁定連接以形成網(wǎng)狀。

其中，上述仿生草由密度比海水小的材料構成；具體可以由高密度聚乙烯或聚丙烯復合材料構成。

實施例三：

圖11為本發(fā)明實施例提供的再一種防沖刷裝置的水下固定結構的結構示意圖。

本發(fā)明實施例三提供一種防沖刷裝置的水下固定結構，如圖11所示，上述固定結構為沙袋式壓載物，該沙袋式壓載物上設置有人工仿生草單元20；其中，上述沙袋式壓載物包括有多個沙袋106，多個沙袋106沿人工仿生草單元20的四周分布，且沙袋106通過綁帶107與人工仿生草單元20固定連接；并且，沙袋106的兩端分別設有扁狀綁繩108，該扁狀綁繩108用于將多個沙袋106首尾依次連接；具體地，人工仿生草單元20由多條仿生草重疊編織而成，且多條仿生草沿串聯(lián)繩等間距布置，從而可以通過綁帶107與串聯(lián)繩連接，以實現(xiàn)人工仿生草單元20與多個沙袋106固定連接。

圖12為本發(fā)明實施例提供的再一種防沖刷裝置的水下固定方法的流程示意圖。

針對實施例三，本發(fā)明實施例再提供一種防沖刷裝置的水下固定方法，如圖12所示，包括如下步驟：步驟s10、將多條仿生草的底部重疊編織在串聯(lián)繩上并沿串聯(lián)繩等間距布置，以形成人工仿生草單元20；步驟s20、多條等間距布置有人工仿生草單元20的串聯(lián)繩縱向放置，至少兩條未布置有人工仿生草單元20的串聯(lián)繩橫向放置，縱橫綁定連接以形成網(wǎng)狀；步驟s30、通過綁帶107將沙袋106與串聯(lián)繩連接，通過扁狀綁繩108將多個沙袋106連接；步驟s40、分別吊裝多個防沖刷裝置至海水中各個指定位置。

此處需要補充說明的是，聚乙烯(polyethylene，簡稱pe)是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂。在工業(yè)上，也包括乙烯與少量α－烯烴的共聚物。聚乙烯無臭，無毒，手感似蠟，具有優(yōu)良的耐低溫性能(最低使用溫度可達－100至－70℃)，化學穩(wěn)定性好，能耐大多數(shù)酸堿的侵蝕(不耐具有氧化性質(zhì)的酸)。常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，電絕緣性優(yōu)良。并且，聚乙烯材料的密度為0.95×10kg/m³。

聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。按甲基排列位置分為等規(guī)聚丙烯(isotacticpolypropylene)、無規(guī)聚丙烯(atacticpolypropylene)和間規(guī)聚丙烯(syndiotacticpolypropylene)三種。甲基排列在分子主鏈的同一側稱等規(guī)聚丙烯，若甲基無秩序的排列在分子主鏈的兩側稱無規(guī)聚丙烯，當甲基交替排列在分子主鏈的兩側稱間規(guī)聚丙烯。一般工業(yè)生產(chǎn)的聚丙烯樹脂中，等規(guī)結構含量約為95％，其余為無規(guī)或間規(guī)聚丙烯。工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯也包括丙烯與少量乙烯的共聚物在內(nèi)。通常為半透明無色固體，無臭無毒。由于結構規(guī)整而高度結晶化，故熔點可高達167℃。耐熱、耐腐蝕，制品可用蒸汽消毒是其突出優(yōu)點。密度小，是最輕的通用塑料。共聚物型的pp材料有較低的熱變形溫度(100℃)、低透明度、低光澤度、低剛性，但是有更強的抗沖擊強度，pp的沖擊強度隨著乙烯含量的增加而增大。pp的維卡軟化溫度為150℃。由于結晶度較高，這種材料的表面剛度和抗劃痕特性很好。pp不存在環(huán)境應力開裂問題。pp的熔體質(zhì)量流動速率(mfr)通常在1－100。低mfr的pp材料抗沖擊特性較好但延展強度較低。對于相同mfr的材料，共聚型的抗沖強度比均聚型的要高。由于結晶，pp的收縮率相當高，一般為1.6－2.0％。并且，聚丙烯材料的密度為0.92×10kg/m³。

本發(fā)明實施例提供的防沖刷裝置的水下固定結構可以在岸上或船舶甲板上完成組裝，不受海上環(huán)境的影響，組裝與吊裝過程快速，整個裝置的完成時間極短，防沖刷裝置到達指定位置后即可投入工作，后續(xù)不需要定期監(jiān)督和替換原料，具有永久性效果。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。