【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上风力发电工程中基础装备，尤其涉及一种内壁仿生鳞片式吸力基础。
技术介绍
1、海上风机的基础结构是保障其安全运行的关键，但是施工造价占比高达25～35％。寻求新型基础结构及其安装技术革新，以降低基础工程造价，成为海上风电建设的首要问题。吸力基础是一种顶部封闭，底部开口的薄壁圆桶结构，具有安装速度快、适用水深范围广、避免了使用大型驳船或巨大打桩设备，大大降低了施工费用。吸式沉箱的生命周期包括三个阶段，分别为沉贯、服役和回收。但是，目前传统吸力基础在应用过程中存在缺陷，例如，安装过程中桶壁阻力过大和土塞效应导致吸力基础安装不到位，造成基础服役期间承载力损失。此外，面对吸力基础内部土塞与基础顶盖之间的空隙这一难点，当前工程界采用灌浆工艺进行填充，然而这一工艺不仅增加了施工难度和成本，而且导致吸力沉箱在退役时，丧失了通过注水进行回收的优势，尤其灌浆结束后基础顶盖产生的溢浆将造成海洋环境污染。
2、针对以上问题，本专利技术对传统吸力基础进行了革新，旨在研发一种新型吸力基础，达到利于沉贯、降低土塞量、提升承载力、免除灌浆工序的效果。利用仿生学理念提出了一种内壁仿生鳞片式吸力基础，这一灵感主要启发于蛇类爬行动物前进时阻力减小，后退时阻力增大的原理。在吸力基础的内侧壁采用了仿生鳞片结构，单个鳞片简化为蛇腹皮肤层与鳞片所形成的三角区域，保证了鳞片结构的方向性特征。
3、现有技术的相关研究报道主要有：
4、中国专利公布号为cn 113338330 a公开了一种仿刺吸式口器吸力锚，该吸力锚在桶外壁均
5、中国专利公布号为cn 108239977 a、cn 205314125 u和cn 206815361 u分别公开和授权了一种海底竹节式吸力锚，一种可增强抗拔力的吸力锚和新型海底裙式吸力锚，该种类吸力锚在桶壁外侧设置有一定坡度的环形凹槽，通过增大外壁与地基土接触面积提高基础的抗拔承载力，但新增环形凹槽增大了锚侧壁厚度，导致吸力锚沉贯过程中尖端阻力增大，难以贯入设计深度。而本专利技术中吸力基础内侧壁设置的鳞片结构由于其特有的方向性在沉贯时将减少沉箱内侧壁与土体之间的摩擦力，尤其是在砂土地基中，在渗流力的作用下将进一步减低贯入阻力。
6、中国专利公布号为cn 108425379 a授权了一种深海内环式海底吸力锚及其安装方法，该吸力锚内壁沿轴向等间距布置若干空心环形凸起，基础侧壁内壁空心环形凸起的侧壁形成倒钩状结构，通过增大内壁与土体摩擦提高基础抗拔承载力，但空心环形凸起不能调动桶外土体抵抗水平荷载和弯矩，故对抗拔承载力提高有限，且新增空心环形凸起增大了锚侧壁厚度，沉贯过程中吸力锚尖端阻力增大，难以贯入设计深度。
7、中国专利公布号为cn 107299645 a授权了一种深海竹节式吸力锚，该吸力锚包括竹节式锚桶、轴承和可旋转喷头，通过增大基础侧壁与土体摩擦力提高基础抗拔承载力，但桶壁呈竹节状使得锚侧壁厚度增大，故沉贯过程中吸力锚尖端阻力增大，难以贯入设计深度。
8、中国专利公布号为cn 115522562 a公开了一种仿生鳞片式桶壁吸力基础及尺寸确定方法，该吸力基础的仿生鳞片结构设置在外侧壁，为一组横向和竖向都连续的多层仿生鳞片组。而本专利技术中内壁仿生鳞片式吸力基础的仿生鳞片结构设置在基础桶体内侧壁，鳞片为倾斜的三角形状，达到减少贯入阻力，而且内壁设置鳞片，由于内侧壁与土体之间滑动摩阻力小，造成基础在服役期间与内部土体将形成一个整体，所以提高了基础承载力。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术旨在研发一种新型吸力基础，达到利于沉贯、降低土塞量、提升承载力、免除灌浆工序的目的。尤其是一种内壁仿生鳞片式吸力基础。
2、本专利技术所采用的技术方案为：一种内壁仿生鳞片式吸力基础是一个顶部封闭、底部开口的薄壁圆桶结构，其中基础内侧壁设置了仿生蛇皮鳞片结构。
3、所述鳞片式吸力基础包括排水孔、基础顶盖和基础侧壁。
4、进一步优选为，所述鳞片式吸力基础侧壁分为布置有鳞片结构组的内侧壁和光滑外侧壁。
5、进一步优选为，所述鳞片结构组借用了蛇皮鳞片前进时阻力减小，后退时阻力增大的仿生理念，将鳞片层与皮肤层所行成的直角三角区域引入到吸力基础内侧壁，其中单个鳞片沿着三角形的最尖端向下布置。
6、进一步优选为，仿生鳞片的最大优势是具有方向性的特征。
7、进一步优选为，内壁鳞片结构组造成吸力基础沉贯过程中阻力将减少，当基础沉贯完成后，相对于外侧壁设置鳞片的基础，吸力基础在服役期间，由于内壁鳞片造成内部土体与基础结构形成一个整体，相当于增加了基础的重量，从而增加吸力基础承载力。
8、作为上述方案的优选，吸力基础尺寸、仿生鳞片结构的高度(h)及长度(l)根据基础受到的荷载组合、海床土体性质等实际需求进行设计，一种内壁仿生鳞片式吸力基础鳞片布置方式及尺寸确定方法如下：
9、进一步优选为，所述鳞片式吸力基础顶盖的厚度选择范围为50～150mm，其中排水孔位于顶盖偏离正中心位置；基础侧壁厚度d优选范围在10～100mm。
10、进一步优选为，所述仿生蛇皮鳞片式吸力基础材料以钢材为主。
11、进一步优选为，所述鳞片结构组优选范围为单个鳞片高度h为0.1～10mm，鳞片的高度h与长度l的比值优选范围为1:10～1:240。
12、进一步优选为，所述鳞片结构组在桶体内侧壁布置时可分为，全鳞片环形布置、鳞片结构与光滑面间隔布置，布置角度可在0～180°之间进行等比例优选；具体布置方式在设计过程中根据实际工程的土性参数进行确定。
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1.一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：所述吸力基础为一个顶部封闭，底部敞开的圆形桶体结构，包括排水孔(1)、基础顶盖(2)和基础侧壁(3)；基础侧壁(3)分为布置有鳞片结构组的内侧壁(4)和光滑外侧壁(5)。
2.按照权利要求1所述的一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：所述基础顶盖(2)的厚度选择范围为50～150mm，其中排水孔(1)位于顶盖(2)偏离正中心位置；基础侧壁(3)厚度D优选范围在10～100mm；吸力基础材料以钢材为主。
3.按照权利要求1所述的一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：所述鳞片结构组(4a)借用了蛇皮鳞片前进时阻力减小，后退时阻力增大的仿生理念，将鳞片层与皮肤层所行成的直角三角区域引入到吸力基础内侧壁，其中单个鳞片沿着三角形的最尖端向下布置，充分体现了鳞片方向性的特征。
4.按照权利要求1所述的一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：内壁鳞片结构组(4a)造成吸力基础沉贯过程中阻力将减少，当基础沉贯完成后，相对于外侧壁设置鳞片的基础，吸力基础在服役期间，由于内壁鳞片造成内部土体与基础结构形成一个整体，相
5.按照权利要求1所述的一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：所述鳞片结构组(4a)的尺寸设计时应根据土性参数选择，初步优选范围为单个鳞片高度H为0.1～10mm，鳞片的高度H与长度L的比值优选范围为1:10～1:240。
6.按照权利要求1所述的一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：所述鳞片结构组(4a)在桶体内侧壁布置时可分为，全鳞片环形布置、鳞片结构与光滑面间隔布置，布置角度可在0～180°之间进行等比例优选；具体布置方式在设计过程中根据实际工程的土性参数进行确定。
...【技术特征摘要】
1.一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：所述吸力基础为一个顶部封闭，底部敞开的圆形桶体结构，包括排水孔(1)、基础顶盖(2)和基础侧壁(3)；基础侧壁(3)分为布置有鳞片结构组的内侧壁(4)和光滑外侧壁(5)。
2.按照权利要求1所述的一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：所述基础顶盖(2)的厚度选择范围为50～150mm，其中排水孔(1)位于顶盖(2)偏离正中心位置；基础侧壁(3)厚度d优选范围在10～100mm；吸力基础材料以钢材为主。
3.按照权利要求1所述的一种内壁仿生鳞片式吸力基础，其特征在于：所述鳞片结构组(4a)借用了蛇皮鳞片前进时阻力减小，后退时阻力增大的仿生理念，将鳞片层与皮肤层所行成的直角三角区域引入到吸力基础内侧壁，其中单个鳞片沿着三角形的最尖端向下布置，充分体现了鳞片方向性的特征。
4.按照权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李大勇，赵继鹏，张雨坤，吴宇旗，程志良，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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