用于抑制或减弱海底冲刷的方法以及电缆或管线防冲刷垫技术

本发明专利技术涉及用于抑制或减弱海底冲刷的方法以及电缆或管线防冲刷垫。一种用于抑制或减弱安装在海底的电缆或管线周围的海底冲刷的方法，包括在所述电缆或所述管线的上方和/或下方提供防冲刷垫，所述防冲刷垫包括互连排列的沉降元件，所述沉降元件构造成容纳和/或保持收集到的海底沉积物质。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2010年2月23日、申请号为201080009079.4、专利技术名称为“防冲刷系统”的原案申请的分案申请。
本专利技术涉及海洋建筑物周围的潮刷领域，所述海洋建筑物包括安装在海底的地基和装置、海底电缆和管线以及尤其是单桩(或者三桩)安装的结构比如近海风轮机。具体地讲，本专利技术涉及一种控制和/或防止单桩(或三桩)安装的海洋建筑物或海底电缆或管线周围的潮刷的方法，并涉及一种用在这样的方法中的防冲刷装置以及一种组装防冲刷装置的方法。
技术介绍
可再生能源对国家乃至全球能源政策越来越重要，利用可再生能源的方法引起投资额逐渐增长。海洋可再生能源装置是能源构成的重要部分，尤其是对于具有大量海洋资源的国家而言。这样的海上可再生装置包括潮汐能装置、波浪能装置以及近海风轮机。风轮机(或风力发电机或其他风能捕获装置)通常是安装在塔架上的多叶片装置(通常为三叶片)，该塔架利用单桩(或者，对于较大尺寸的涡轮机，越来越多地利用三桩地基)固定在适当位置上。风轮机塔架承受因大量叶片运动和受到变化风况而引起的各种应力。这些应力可以导致塔架移动，塔架移动接着会导致塔架振动。这些振动能够导致风轮机的结构损坏或者增加加强维护需求。单桩式安装装置根据系统的固有频率的振型(尤其是第一振型和第二振型)振动，振型随单桩的高度以及装置的重量分布(以及其他因素)而变。已知的是通过将一定质量以一定高度悬挂在塔架内或与该塔架关联(此减振机构可以通过悬挂质量的摆动来捕获振动能量)而使系统中的振动最小化以及抑制风轮机塔架振动。然而，单桩式安装的近海风轮机易于受海底冲刷(例如，通过潮汐变化或由暴风雨天气造成)影响，海底冲刷将单桩风轮机的底座周围的一块海床移去。事实上，这能够导致风轮机的高度随海底冲刷的角度和严重度变化，结果是振动阻尼系统的最佳位置和最佳结构会变化(导致加强维护以检查和改变阻尼结构和/或增大了装置的结构破坏的风险)。因此，最重要的是确保围绕单桩底座和相关结构完整性的冲刷、振动变化、维护和可能的结构损坏最小化。设计成捕获惯常的和可预见的潮汐能的潮汐能装置可以选择性地通过锚或一个或多个海底桩而安装在海底。由于潮汐能装置通常位于高潮流的区域中(以使能量捕获最大)，它们的锚设备特别易受潮刷影响，潮刷会导致锚或海底底架松开并引起移动和损坏或使装置产生隐患。冲刷期间还可以导致潮汐能装置的操作效率低。同样地，重要的是确保防止用于潮汐或风能捕获装置的海底锚周围的冲刷对系统产生不稳固和防止产生损害。存在用于海底冲刷防护的方法和材料，且已做出努力以解决与安装在海底的结构有关的受海底冲刷问题。已发现，在没有冲刷防护的风轮机单桩周围，对单桩的冲刷深度比该单桩的直径大不止两倍，冲刷的存在需要单桩在长度上附加8-10米以用来确保足够的结构稳定性，且冲刷的存在使以上提到的振动变化、维护成本以及损害面临风险。冲刷还可以导致从风轮机引出的电缆遭受湍流且发生损坏。关于安装在海底的近海风轮机的冲刷防护是意识到的问题且在冲刷防护系统中构造这样的风轮机的成本巨大，这样的冲刷保护系统被认为是不恰当的。典型的近海风轮机冲刷防护可以以两种方式着手：安装风轮机并接着修补底座周围形成的冲刷(动态冲刷防护)；或者在安装之前形成或在安装之后马上形成冲刷防护(静态冲刷防护)。冲刷防护通常采用装甲防护(例如一层岩石或者大型混凝土单元)，通常，岩石的直径大约为50-100cm，在较小的石头或岩石下的过滤层具有约10cm的直径。防护可以是1米或2米的深度且可以自单桩延长几米半径。然而，已发现这些传统方法在冲刷防护区域的极限边界和周围海底中产生局部冲刷，这会导致破坏冲刷界限。还发现，由于冲刷防护层下的海底受侵蚀，使单桩底座周围的冲刷防护的地基减低(例如，参见Hansen等的“Scour Protection around Offshore Wind Turbine Foundations,full-scale Measurements”,EWEC 2007)。已说明了对风轮机的单桩或三脚块体/三桩地基周围的侵蚀对风轮机振动的固有频率有明显影响，尤其是对振动的第二振型有明显影响(例如，参见M.B.Saaijer的“Tripod support structure–pre-design and natural frequency assessment for the 6MW DOWEC”,doc.NO.63,TUD,Delft,2002年5月)。已做出了很多努力来改进冲刷防护。已提出植物状混凝土沉排(fronded concrete mattress)且已被发现用在深水石油设备中。然而，此解决方法遭受多个缺点，包括安装成本高，对混凝土沉排的边界形成局部冲刷、混凝土沉排的元件因下面的海底侵蚀而凹陷以及这样的装置在高能量浅水区中性能不足。植物纤维或纺织垫用在石油平台支架周围。这些装置具有浮起的并且自所述纺织垫向上延伸的叶状物。尽管它们在相对低的海流环境中具有一定作用，但它们遭受某些缺点。具体地说，在强流环境中，迫使叶状物与纺织垫成非常小的角度并且丢失其大量的沉淀物收集能力。此外，在强流流动中，纺织垫的边沿周围和纺织垫下面的海底物质可能被破坏，最终导致垫锚动荡以及叶状纺织垫不固定并随水流移开。已尝试了避开冲刷的影响。WO-A-2008/151660描述了一种包括自风轮机引到近海(通常)的电缆的方法，该方法防止：在对单桩底座冲刷时，电缆因裸露而受到破坏。通过利用铰链连接到自单桩底座向外伸到海底的刚性管，所提供的管状结构可以自水上提供且不会通过对单桩的冲刷而变形(典型地如J管结构的情况)。尽管这提供了对海底冲刷导致的问题的解决方法，但其并未解决根本的冲刷问题。期望提供对安装在海底的地基的冲刷进行抑制或修补的方法和/或装置，所述安装在海底的地基比如为与近海风轮机、锚固可再生能源装置或者其他的海上可再生能源装置关联的单桩，所述方法和/或装置以节约成本和易于应用的方式解决了上述问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题需要以节约成本和容易应用的方式来改进抑制或制止对海洋可再生能源装置的底座、尤其是对比如近海风轮机的单桩的地基周围进行冲刷的方法和装置。本专利技术的目的是提供一种容易应用并节约成本的用于冲刷防护的方法，所述冲刷防护包括冲刷抑制和/或制止。本专利技术的另一目的是提供一种用于以有效和节约成本的方式来安装冲刷防护系统或冲刷防护系统的一部分的装置。本专利技术的又一目的是提供一种制造和安装这样的装置和/或实现这样的方法的方法和方式。专利技术概要根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于抑制或减弱安装在海底的地基或可再生能源装置或可再生能源装置的锚周围的海底冲刷的方法，所述方法包括在包围和/或相邻于所述安装在海底的地基或可再生能源装置或可再生能源装置的锚的区域中，提供沉降元件的互连排列，其中，所述沉降元件的结构特性和/或元件的互连排列使得所述元件本身既不导致进一步冲刷，也不使支撑的海底物质进一步移动。在本专利技术的第二方面中，提供了一种用于单桩、安装在海底的地基、风轮机或其他海洋可再生能源装置或可再生能源装置的锚的冲刷抑制和/或减弱系统，所述系统包括互连排列的沉降元件，其中，所述沉降元件的结构特性和/或互连排列使得所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抑制或减弱安装在海底的电缆或管线周围的海底冲刷的方法，所述方法包括在所述电缆或所述管线的上方和/或下方提供防冲刷垫，所述防冲刷垫包括互连排列的沉降元件，所述沉降元件构造成容纳和/或保持收集到的海底沉积物质。

【技术特征摘要】
2009.02.24 GB 0903068.51.一种用于抑制或减弱安装在海底的电缆或管线周围的海底冲刷的方法，所述方法包括在所述电缆或所述管线的上方和/或下方提供防冲刷垫，所述防冲刷垫包括互连排列的沉降元件，所述沉降元件构造成容纳和/或保持收集到的海底沉积物质。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述垫纵向延伸以沿着所述管线或所述电缆的轴线放置。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述垫的宽度为2m到10m。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述垫放置在所述电缆或所述管线上方并锚固在所述电缆或所述管线周围的海底中。5.如权利要求1所述的方法，其中，一个垫放置在所述电缆或所述管线的上方，并且另一个垫放置在所述电缆或所述管线的下方。6.如权利要求5所述的方法，其中，两个所述垫设置有固定到所述电缆或所述管线的装置，或者所述电缆或所述管线的上方的所述垫和下方的所述垫互连。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉降元件和/或所述互连排列的沉降元件包括平均比重，在所述沉降元件处于就位时该平均比重基本上与内部/上面放置有该沉降元件的海底物质的平均比重相同，使得所述沉降元件本身既不导致进一步冲刷，也不使支撑的海底物质进一步移动。8.如权利要求1所述的方法，其中，所述沉降元件的比重在1.05到2的范围内。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述沉降元件的比重在1.2到1.5的范围内。10.如权利要求1所述的方法，其中，所述沉降元件在就位时能够部分悬浮和/或浮在移动过的海底物质中。11.如权利要求1所述的方法，其中，所述沉降元件是正方形密集排列或六边形密集排列。12.如权利要求1所述的方法，其中，所述排列的沉降元件是在安装所述电缆或所述管线时被安装的。13.如权利要求1所述的方法，其中，通过将所述排列的沉降元件设置成比在所述电缆或所述管线上方的冲刷范围大得多，或者通过填塞该冲刷范围并将所述排列的沉降元件放置在填料上面，来安装所述排列的沉降元件以修补已形成的冲刷。14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述沉降元件包括一个或多个沉积物收集部件，所述沉积物收集部件在就位时在两个基本上不同的方向上提供沉积物收集能力。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·亨利·达兰特，
申请(专利权)人：防冲系统有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB