本发明专利技术涉及海洋工程技术领域，公开了一种海上风电单桩冲刷坑主动修复装置，包括底座、连接架和多个沉砂扇，沉砂扇内设置有流道，沉砂扇上设置有水流入口、沉砂口和抽水口，沉砂扇上设置有与抽水口连通的水泵，水流入口供水泵将外界的水流抽入流道，流道内于沉砂口远离水流入口的一侧还设置有滤砂网。水泵通过抽水口从单桩桩体周围的水域抽水，水流在水道内流动时滤砂网过滤水流内的泥沙，泥沙通过沉砂口落入单桩桩体周围的冲刷坑内，对冲刷坑进行修复；其使用单桩桩体周围的土体回填冲刷坑，不需要人工运输泥沙回填，降低了成本；水泵作为主动动力源，增加了经过沉砂扇的流道的水流流量，泥沙沉积量提升显著，适于对冲刷坑的主动快速应急修补。快速应急修补。快速应急修补。
【技术实现步骤摘要】
一种海上风电单桩冲刷坑主动修复装置
[0001]本专利技术涉及海洋工程
，特别是涉及一种海上风电单桩冲刷坑主动修复装置。
技术介绍
[0002]当前我国海上风电产业发展迅速，我国在近海海域建设了大量海上风电机场。海上风电机由下部的塔筒和基础结构支撑，当前使用最广泛的基础结构为单桩基础，在海流和波浪作用下，单桩基础周围会形成特殊的水流结构，进而引发桩周泥沙的不平衡输移动，最终导致冲刷坑的形成。近年来，通过水下观测发现，许多单桩基础周边已经出现了显著的冲刷坑，其中冲刷问题较严重的冲刷坑深度甚至达到了2倍桩径，如此大的冲刷深度会导致桩基横向承载力的下降和风机－桩基共振风险的增加，倘若任其自由发展将会使得风机运营商承受由于风机支撑结构变形甚至塌垮带来的巨大经济成本。因此，如何对现有单桩基础冲刷坑进行修复并且预防冲刷的继续产生，是当前海上风电工程亟待解决的问题。
[0003]当前海上风电单桩冲刷坑修复多采用人工回填方法，通过向冲刷坑内铺设防冲刷层、添加固化土、灌浆液体以及碎石进行冲刷坑的回填以及桩周土层的固化，以防止后继冲刷。该种方法的缺点在于运输成本过高，并且随着海上风电场逐渐向中远海发展，回填泥沙所需的运输成本将大幅度增加。
[0004]从桩址周边取土回填可以解决上述问题，现有通过促淤原理来实现冲刷坑修复的装置都是基于被动方式，即通过改变桩周流场，削弱桩前下降流、桩周马蹄涡与尾涡等水流结构来促进水体中泥沙的淤积。但上述方式想要促进泥沙淤积需要相当长的时间，更适用于无冲刷坑条件下桩周冲刷的预防，而不适用于冲刷坑的应急修复。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是：提供一种海上风电单桩冲刷坑主动修复装置，以解决现有技术中的远距离取土回填修复冲刷坑运输成本高、桩周取土不适于应急修复的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种海上风电单桩冲刷坑主动修复装置，包括底座、连接架和沉砂扇，所述底座用于套装在单桩桩体的外侧，所述连接架用于连接固定所述底座与所述沉砂扇，所述沉砂扇绕所述单桩桩体的周向布置有多个，各所述沉砂扇均通过所述连接架与所述底座连接，各沉砂扇围成绕单桩桩体的环形结构；
[0007]所述沉砂扇内设置有流道，所述沉砂扇上设置有与所述流道连通的水流入口、沉砂口和抽水口，所述沉砂口设置在所述沉砂扇的底部且位于所述水流入口与所述抽水口之间，所述沉砂扇上设置有与所述抽水口连通的水泵，所述水流入口供水泵将外界的水流抽入流道，所述流道内于所述沉砂口远离所述水流入口的一侧还设置有滤砂网。
[0008]优选地，所述沉砂扇的底部还设置有导流罩，所述导流罩设置在所述沉砂口处，所述导流罩的开口背离所述流道内的水流方向。
[0009]优选地，所述沉砂扇的底部沿所述流道的延伸方向间隔设置有至少两个所述沉砂
口，各所述沉砂口处均设置有所述滤砂网与所述导流罩。
[0010]优选地，所述流道于所述沉砂扇内对称设置有两组，两组所述流道上均设置有所述水流入口、所述沉砂口与所述抽水口，各所述沉砂口处均设置有所述滤砂网，各所述抽水口均与所述水泵连接。
[0011]优选地，所述连接架包括斜拉杆、第一连接件、第二连接件和第三连接件，所述第一连接件布置在所述底座上，所述斜拉杆的顶端与所述第一连接件绕水平轴线铰接，所述沉砂扇上设置有沿所述沉砂扇的径向延伸的中轴，所述第二连接件转动装配在所述中轴上，所述斜拉杆的底端与所述第二连接件绕水平轴线铰接，所述斜拉杆的两端的转动方向平行，所述第三连接件布置在所述底座上，所述沉砂扇与所述第三连接件之间绕所述沉砂扇的径向转动装配，所述沉砂扇与所述第三连接件的转动轴线与所述中轴同轴。
[0012]优选地，所述第一连接件与所述第二连接件上均开设有固定孔，所述斜拉杆的两端转动装配在所述固定孔内，所述第二连接件上开设有与所述固定孔垂直的轴孔，所述轴孔套装在所述中轴上，所述第三连接件上一体成型有旋转轴，所述沉砂扇上设置有与所述中轴同轴的旋转接头，所述旋转轴插装在所述旋转接头内。
[0013]优选地，所述底座上设置有沿所述单桩桩体的周向延伸的轨道槽，所述轨道槽为T形结构，所述轨道槽沿上下方向间隔布置有两组，所述第一连接件与所述第三连接件上均设置有用于插入所述轨道槽内的T形插件，所述第一连接件滑动装配在上侧的所述轨道槽内，所述第三连接件滑动装配在下侧的所述轨道槽内。
[0014]优选地，各所述沉砂扇的侧面上均设置有径向延伸的供销钉插装的销钉孔，各所述沉砂扇平铺时相邻的两个所述沉砂扇通过销钉可拆连接。
[0015]优选地，所述底座包括两组成对布置的半圆环支架，两组成对的所述半圆环支架沿所述单桩桩体的轴向间隔布置，各所述半圆环支架的两端均设置有固定接头，两组成对布置的所述半圆环支架通过所述固定接头连接。
[0016]优选地，所述单桩桩体的外侧设置有轴向延伸的T形轨道，所述半圆环支架的外侧设置与所述T形轨道滑动装配的的C形槽，所述C形槽的翼缘上还设置有滚轮，所述半圆环支架滑动装配在所述T形轨道上，所述单桩桩体的底部还设置有限位环，所述限位环上设置有固定螺栓，所述半圆环支架上设置有供所述固定螺栓穿过的固定螺孔。
[0017]本专利技术实施例一种海上风电单桩冲刷坑主动修复装置与现有技术相比，其有益效果在于：通过底座和连接架将沉砂扇固定在单桩桩体的外侧，在需要修复单桩桩体周围的冲刷坑时，水泵通过抽水口从单桩桩体周围的水域抽水，水道内形成负压，水流经过水流入口进入水道内，水流在水道内流动时滤砂网过滤水流内的泥沙，泥沙通过沉砂口落入单桩桩体周围的冲刷坑内，对冲刷坑进行修复；其采用低流速下泥沙自然沉积的原理，从单桩桩体周围抽水，使用单桩桩体周围的土体回填冲刷坑，过程中不需要人工添置泥沙，也无需多余的人为干涉，降低了成本，提高了自动化程度；同时水泵作为主动动力源，大大增加了经过沉砂扇的流道的水流流量，泥沙沉积效率提升显著，适用于对冲刷坑的主动快速应急修补。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的结构示意图；
[0019]图2是图1的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的第二视角的结构示意图；
[0020]图3是图1的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的第三视角的结构示意图；
[0021]图4是图3的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的A处的放大结构示意图；
[0022]图5是图1的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的沉砂扇的结构示意图；
[0023]图6是图5的沉砂扇的俯视图；
[0024]图7是图5的沉砂扇的剖视图；
[0025]图8是图1的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的半圆环支架的结构示意图；
[0026]图9是图1的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的第一连接件的结构示意图；
[0027]图10是图1的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的第二连接件的结构示意图；
[0028]图11是图1的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置的第三连接件的结构示意图；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海上风电单桩冲刷坑主动修复装置，其特征在于，包括底座、连接架和沉砂扇，所述底座用于套装在单桩桩体的外侧，所述连接架用于连接固定所述底座与所述沉砂扇，所述沉砂扇绕所述单桩桩体的周向布置有多个，各所述沉砂扇均通过所述连接架与所述底座连接，各沉砂扇围成绕单桩桩体的环形结构；所述沉砂扇内设置有流道，所述沉砂扇上设置有与所述流道连通的水流入口、沉砂口和抽水口，所述沉砂口设置在所述沉砂扇的底部且位于所述水流入口与所述抽水口之间，所述沉砂扇上设置有与所述抽水口连通的水泵，所述水流入口供水泵将外界的水流抽入流道，所述流道内于所述沉砂口远离所述水流入口的一侧还设置有滤砂网。2.根据权利要求1所述的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置，其特征在于，所述沉砂扇的底部还设置有导流罩，所述导流罩设置在所述沉砂口处，所述导流罩的开口背离所述流道内的水流方向。3.根据权利要求2所述的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置，其特征在于，所述沉砂扇的底部沿所述流道的延伸方向间隔设置有至少两个所述沉砂口，各所述沉砂口处均设置有所述滤砂网与所述导流罩。4.根据权利要求1－3任一项所述的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置，其特征在于，所述流道于所述沉砂扇内对称设置有两组，两组所述流道上均设置有所述水流入口、所述沉砂口与所述抽水口，各所述沉砂口处均设置有所述滤砂网，各所述抽水口均与所述水泵连接。5.根据权利要求1－3任一项所述的海上风电单桩冲刷坑主动修复装置，其特征在于，所述连接架包括斜拉杆、第一连接件、第二连接件和第三连接件，所述第一连接件布置在所述底座上，所述斜拉杆的顶端与所述第一连接件绕水平轴线铰接，所述沉砂扇上设置有沿所述沉砂扇的径向延伸的中轴，所述第二连接件转动装配在所述中轴上，所述斜拉杆的底端与所述第二连接件绕水平轴线铰接，所述斜拉杆的两端的转动方向平行，所述第三连接件布置在所述底座上，所述沉砂扇与所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：马会环，张舒烨，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
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