用于海上设施的基础以及海上设施的制作方法

2021/221506没有公开混合基础。例如，连接器主体的顶部是封闭的，并且在所有主要实施方案中，连接器主体的占地面积在侧视图和平面图中都与沉箱重叠。因此，在那些实施方案中，连接结构位于沉箱上方的水平，使得向外逐渐变细的臂可以向外延伸超过沉箱的径向内侧以连接沉箱的顶部。在第二实施方案中，连接器主体的臂不与沉箱重叠；相反，臂与沉箱的内侧相连，臂的顶部与沉箱的顶部处于同一水平。然而，沉箱的顶部，就像臂的顶部一样，是封闭的。
10.由spt商业化并在 https://www.sptoffshore.com/wind-turbine-generator-wtg-foundations/上公开的“三吸桩式沉箱(tri-suction pile caisson)”基础结构与wo 2021/221506的主要实施方案具有共同的关键特征。特别地，该结构包括星形连接器主体，其径向延伸的臂包围各个沉箱的顶部并且因此在平面图中与沉箱重叠。同样，每个臂都向外逐渐变细，但在这种情况下，由于臂的急剧倾斜的顶面和水平底面之间的向外会聚，逐渐变细在侧视图中最明显。
11.每个臂终止于环绕并包围相关沉箱顶部的环，因此具有比沉箱更大的外径。环的外侧部分具有水平顶面，与臂的倾斜顶部的最低范围齐平。环的向内部分与臂的倾斜顶面成一体，因此急剧倾斜以匹配臂的倾斜顶面。
12.所得结构体积大，结构和制造要求复杂。此外，虽然该环略微突出于沉箱的封闭顶部，因此在沉箱顶部限定了浅向上凹入的凹槽，该凹槽太浅且形状不合适，无法保留稳定风力涡轮机所需的有用体积的压载材料。这意味着必须扩大沉箱以增加其支撑能力，进而意味着必须扩大连接器主体以适应更大的沉箱。额外的材料增加了成本，更大的体积和重量增加了安装的挑战。


技术实现要素：

13.在此背景下，本实用新型涉及用于海上设施的基础，该基础包括由连接器主体连接的至少三个吸力沉箱。连接器主体包括从中心轮毂向外辐射的臂，以连接吸力沉箱中的各自相关联的吸力沉箱。每个吸力沉箱包括直立管，有利地，该管可以在其整个高度或垂直长度上具有基本恒定的水平横截面。该管具有作为用于限定吸入室的底部开口裙部的下管部分、限定顶部开口压载容器的上管部分、以及将下管部分与上管部分分开的内部隔板。
14.每个臂由相关吸力沉箱的上管部分终止。例如，每个臂可以具有箱形截面结构，在这种情况下，箱形截面结构的外端可以由相关的吸力沉箱的上管部分恰当地封闭。
15.每个臂的箱形截面结构适当地包括由侧壁连接的顶壁和底壁。顶壁和 /或底壁可以基本上是水平的并且侧壁可以基本上是垂直的。相关联的吸力沉箱的隔板可以基本上与底壁齐平，并且优选地与底壁共面。相反，顶壁优选地与上管部分的顶边缘齐平，或处于上管部分的顶边缘下方的水平。优选地，该顶边缘的整个圆周基本上是水平的，以使压载容器的容量最大化。
16.每个臂可以包括沿着臂延伸到相关吸力沉箱的上管部分的加强构件或梁的阵列。在臂具有双层结构的情况下，阵列的至少一些构件可以设置在该结构的内壁和外壁或内表皮和外表皮之间。这些构件中的至少一些可以延伸到上管部分中，例如通过延伸穿过管壁。加强构件可以形成管内的框架的一部分，该框架加强隔板。这种框架可以方便地位于压载容器底部处的隔板顶部。
17.本实用新型构思包含包括本实用新型基础的海上设施。在那种情况下，吸力沉箱的下管部分嵌入海床的土壤中，并且压载材料可以沉积在它们的压载容器中。支撑柱可从轮毂向上延伸至表面以上水平以支撑表面以上结构，例如风力涡轮机。
18.在海床和每个臂的下侧之间存在间隙的情况下，该间隙可以通过从每个臂悬挂并延伸到每个臂下方的水平的防冲帘系统来桥接。帘系统适当地包括顺应细长屏障元件的阵列，这些元件可以平行于臂的径向取向排列成连续的行并且可以被加重以获得负浮力。这种间隙也可以通过沉积在海床上的材料护堤来桥接。然而，每个臂的下侧可以改为位于海床上，因此臂下方不会留下明显的间隙。
19.因此，本实用新型提供了用于海上风力涡轮机的混合重力吸力基础，允许将风力涡轮机安装在土壤条件使传统基础解决方案难以解决的海上位置。
20.在本实用新型的实施方案中，用于海上风力涡轮机的基础包括至少三个吸力沉箱和将沉箱连接在一起并支撑风力涡轮机的桅杆的星形支撑件。例如，支撑件可以包括分支，每个分支都具有矩形横截面。吸力沉箱的侧壁在海床上方延伸到至少与支撑件的顶壁齐平的高度或水平，使得支撑件的每个分支由相关联的吸力沉箱的侧壁终止。然而，每个吸力沉箱的顶板可以低于侧壁的向上延伸部，以限定顶部开口的容积、凹槽或隔间，以便通过倾倒岩石进行压载。
21.每个分支的底壁或底板在安装后可以与海床齐平或略微嵌入海床。或者，在每个分支的底壁和下面的海床之间可以有间隙。例如，分支的底壁在安装后可以在海床上方1m至5m的距离处。
22.如果分支与其下方的海床之间有间隙，则可以在分支上悬挂帘系统作为防冲措施。帘系统的顶部将在海床之上，但可以在海床之上小于10m，并且优选地小于2m。例如，帘系统可以自由悬挂在分支底壁和海床之间的水中。帘系统可以定位成与分支的侧面成一直线，可以定位在分支侧面的内侧，或者可以从这些侧面向内延伸。
23.帘系统可包括可并排地安装和/或以成交错关系的向内连续行安装的顺应细长元件。帘系统的元件可以包括可以是人造或天然海藻、塑料、弹性体、聚合物或橡胶的一种或多种织物、网、叶状体或条带。这些元件也可以采用绳索、金属丝、细丝或小直径链的形式。元件可以是负浮力材料和/或可以在它们的下端包括额外的重量，从而使正浮力材料能够用于元件。
24.在分支与其下方的海床之间存在间隙的另一种方法中，冲刷保护材料可以沿着每个分支的侧面放置或布置在支撑件的占用空间外侧和/或之内的海床上。例如，冲刷保护材料可以包括岩石或混凝土块，它们可以是松散的或保持在网眼或织物的柔性袋内。
25.总之，本实用新型的混合基础通过将压载材料放置在由连接器主体连接的吸力沉箱顶部而结合了嵌入式基础和重力基础的属性。连接器主体的臂从中心轮毂向外辐射以连接各自的吸力沉箱，每个吸力沉箱包括直立管。内部隔板将每个管分成下部和上部。下部是底部开口的裙部以限定吸入室。上部终止连接器主体的相关臂并限定顶部开口的压载容器。在臂具有箱形截面结构的情况下，臂的外端可以由管的上部封闭。
附图说明
26.为了可以更容易地理解本实用新型，现在将通过示例的方式参考附图，其中：
27.图1是包括本实用新型的海底基础的海上风力涡轮机设施的侧视图；
28.图2是图1所示的基础的透视图；
29.图3是图1所示的基础的简化侧视图，示出了压载物；
30.图4沿图3的iv-iv线的剖视平面图；
31.图5对应于图4，但去除了石头压载物，示出了基础的内部结构构件；
32.图6是图5的vi-vi线的剖视图。
33.图7是图5的vii-vii线的剖视图。
34.图8是沿图5的vi-vi线的示意性剖视图，示出了沉积在与基础的臂相邻的海床上的防冲护堤；
35.图9是沿图5的vi-vi线的示意性剖视图，示出了从基础的臂延伸到海床的防冲帘；以及
36.图10是沿图5的vi-vi线的示意性剖视图，示出了位于海床上的基础的臂。
具体实施方式
37.首先参考附图的图1，海上风力涡轮机设施10包括在本实用新型的海底基础结构14顶部的传统风力涡轮机12。基础结构14包括嵌入海床18 中的吸力沉箱16。在该实施例中，三个吸力沉箱16围绕中心垂直轴线20 呈等边三角形布置。在其他实施例中，可以有四个或更多个吸力沉箱16 围绕垂直轴20成一定角度间隔。
38.吸力沉箱16由星形连接器主体22连接，以垂直轴线20为中心的柱 24从该连接器主体向上延伸以突出到表面26上方。风力涡轮机12的桅杆 28以同轴关系安装在柱24上，延伸到桅杆28顶部的机舱30。机舱30支撑转子32。
39.工作平台34在图1中显示为从柱24的顶部悬臂连接在风力涡轮机12 的桅杆28下方。图2显示了工作平台34连同梯子36一起提供从海平面进入的通道。图2还显示了吸力沉箱16和连接器主体22的细节。
40.每个吸力沉箱16包括关于垂直轴线旋转对称的管，因此在该实施例中具有圆形横截面。该管沿其长度具有基本恒定的直径并且在其位于相应的基本水平的平面中的顶端和底端是开口的。管的内部容积由中间水平的隔板38划分。隔板38也位于基本上水平的平面中。加强梁40越过隔板 38并且将参考后面的附图更详细地描述。
41.在安装时，管的下部42嵌入海床18中。海床18的高度在图2中以虚线示出。因此，管的下部42用作围绕吸力沉箱16的吸入室的裙部。隔板38封闭吸入室的顶部。
42.管或每个吸力沉箱16的上部在隔板38上方连续延伸为圆形壁44。因此，隔板38凹入壁44的顶部下方。隔板38和壁44一起限定了顶部开口的压载容器46。
43.管的壁44和下部42可以彼此附接或结合，或者方便地，可以一体形成或由相同部件形成。在该实施例中，壁44是管的下部42的向上延伸部，其限定了吸力沉箱的裙部。这简化了基础结构14的构造。在这方面，将注意到管的壁44和下部42具有相同的外径。管的壁44和下部42也可以具有相同的内径并因此具有相同的壁厚。
44.方便地，在安装过程中，压载材料48可以降低或倾倒到基础结构14 的压载容器46中，如图3和图4所示。压载材料48在这些图中显示为松散的岩石块，但其他形式的压载材料是可能的，例如浇注或预制混凝土或粒状材料，例如砾石或沙子，它们可能是松散的或袋装
的。壁44的水平顶部边缘使每个压载容器46的容量最大化并且有助于将压载材料48捕获和保持在其中。
45.图2所示的连接器主体22包括空心箱形截面臂50，其相对于图1所示的柱24的中心轴线20径向向外延伸。臂50从共同的根部或轮毂向外延伸，在共同的根部或轮毂处臂50与吸力沉箱16的相应的吸力沉箱连结。图2还显示了连接器主体22的任选特征，即在柱24底座的线缆出口52 和沿臂50延伸以用于腐蚀保护的牺牲阳极54阵列。
46.如在图4、图5和图6中最佳理解的，连接器主体22的每个臂50具有矩形横截面并且沿其长度具有恒定的直径。具体地，如图6所示，每个臂50包括由水平顶壁58和水平底壁60连接的平行平面直立侧壁56，其中每个也是平面的。侧壁56与顶壁58和底壁60正交。更具体地，图6 示出了每个臂50具有双层结构。因此：每个侧壁56包括内侧板56a和外侧板56b；顶壁58包括内顶板58a和外顶板58b；底壁60包括内底板60a 和外底板60b。
47.从图2、图3和图6可以明显看出，每个臂50与相关的吸力沉箱16 的壁44相连，该壁是管的上部，其下部42限定了吸力沉箱16的裙部。在这个实施例中，每个臂50的底壁60位于海床18上方的水平，因此在臂50的下侧和海床18之间留有间隙。
48.每个臂50的侧壁56和顶壁58也在吸力沉箱16内的隔板38的水平之上。然而，在这个实施例中，每个臂50的底壁60和因此侧壁56的底边缘可以处于隔板38的水平。具体地，如图3中最好理解的那样，隔板 38是臂50的底壁60的水平延伸部。同样，这简化了基础结构14的构造。更具体地说，如图7所示，隔板38是底壁60的外底板60b的水平延伸部。相反，每个臂50的顶壁58以及因此侧壁56的顶边缘基本上与相关的吸力沉箱16的壁44的顶部齐平。这也简化了基础结构14的构造。
49.图5和图6示出了沿连接器主体22的每个臂50纵向延伸的上述梁40 形式的加强构件阵列。图6示出了这些纵梁40夹在内板56a、58a、60a 和臂50的双层结构的相应外板56b、58b、60b之间。
50.图5示出了布置在底壁60的内板60a和外板60b之间的每个臂50 的平行纵梁40的最下部阵列延伸超出臂50的外端。因此，这些纵梁40 的外端部分延伸穿过环绕压载容器46的壁44，并进入位于隔板38上方的压载容器46的底部。这里，那些纵梁40连接相交的梁40以形成延伸跨过压载容器46的底部并加强隔板38，如图7所示。
51.接下来转向图8和图9，这些图显示了防冲刷措施，以防止海床18因水流而侵蚀，否则水流将穿过臂50和海床18之间的间隙62。在图8中，岩石或粒状材料的平行的细长护堤64放置在臂50下方的海床18上以封闭间隙62。每个护堤64是梯形的，包括在朝海床18相反倾斜的内表面 68和外表面70之间的水平顶面66。内表面68基本上在侧壁56的内侧，在间隙62内，并且外表面70和顶面66的大部分或全部在侧壁56的外侧。在该实施例中，内表面68是比外表面70更陡峭地倾斜。
52.图9示出了从臂50的下侧悬挂以桥接底壁60和海床18之间的间隙 62的帘系统72。帘系统72包括一个或多个顺应细长元件74阵列，例如叶状体或条带，在该实施例中，叶状体或条带并排安装在从侧壁56下方延伸到间隙62中的向内连续行中。为了更有效地阻止水流过间隙62，一行的元件74可以交错排列与相邻行的元素74相关。至少一些元件74可以具有加重的下端，以保持它们以竖直取向悬挂在间隙62上。每个元件 74的悬挂部分比间隙62的高度长，使得元件74与海床18接触悬挂并悬垂在海床18上。
53.在本实用新型概念内可以有许多变化。例如，图10示出了吸力沉箱 16可以嵌入海床18中的程度使得臂50和海床18之间没有间隙62。因此，臂50的底壁60在这里被显示为平放在海床18上。在这种情况下，臂50 的平底壁60分散了重量载荷并进一步稳定了风力涡轮机设施10。当然，臂50可以稍微嵌入海床18的土壤中，海床18中的土壤足够柔软。

技术特征：
1.用于海上设施的基础，该基础包括由连接器主体连接的至少三个吸力沉箱，其中：所述连接器主体包括从中心轮毂向外辐射的臂，以连接所述吸力沉箱中的各自相关联的吸力沉箱；每个吸力沉箱包括直立管，该管具有下管部分，该下管部分是用于限定吸入室的底部开口的裙部，限定顶部开口的压载容器的上管部分，以及将所述下管部分与所述上管部分分开的内部隔板；以及每个臂由各自相关联的一个吸力沉箱的上管部分终止。2.如权利要求1所述的基础，其中，每个臂具有箱形截面结构。3.如权利要求2所述的基础，其中，所述箱形截面结构的外端被相关联的吸力沉箱的上管部分封闭。4.如权利要求2或权利要求3所述的基础，其中，所述箱形截面结构包括由侧壁连接的顶壁和底壁。5.如权利要求4所述的基础，其中，所述顶壁和/或底壁基本上是水平的。6.如权利要求4所述的基础，其中，相关联的吸力沉箱的隔板与底壁基本齐平。7.如权利要求6所述的基础，其中，所述隔板和所述底壁是共面的。8.如权利要求4所述的基础，其中，所述顶壁与所述上管部分的顶边缘齐平或在所述上管部分的顶边缘下方。9.如权利要求8所述的基础，其中，所述上管部分的顶部边缘的整个圆周基本上是水平的。10.如权利要求1至3中任一项所述的基础，其中，每个管在其整个高度上具有基本恒定的水平横截面。11.如权利要求1至3中任一项所述的基础，其中，每个臂包括加强构件的阵列，所述加强构件沿着所述臂延伸到相关联的吸力沉箱的上管部分。12.如权利要求11所述的基础，其中，所述阵列的至少一些构件延伸到所述上管部分中。13.如权利要求12所述的基础，其中，所述构件延伸穿过所述管的壁。14.如权利要求12或权利要求13所述的基础，其中，所述构件形成管内的框架的部分，所述框架加强所述隔板。15.如权利要求14所述的基础，其中，所述框架位于所述压载容器的底座处的所述隔板的顶部。16.如权利要求11所述的基础，其中，所述阵列的至少一些构件设置在双层臂结构的内壁和外壁之间。17.如权利要求1至3中任一项所述的基础，其中，每个臂还包括帘系统，所述帘系统从所述臂悬挂并且延伸至所述臂下方的水平。18.如权利要求17所述的基础，其中，所述帘系统包括顺应细长屏障元件的阵列。19.如权利要求17所述的基础，其中，所述帘系统的元件布置成平行于所述臂的取向的连续行。20.如权利要求18或权利要求19所述的基础，其中，所述帘系统的元件被加重以获得负浮力。
21.一种海上设施，设置在海床上，其特征在于包括根据权利要求1至3中任一项所述的基础，其中，支撑柱从所述轮毂向上延伸至表面以上，并且所述吸力沉箱的下管部分嵌入所述海床的土壤中。22.如权利要求21所述的设施，其特征在于在所述海床和每个臂的下侧之间存在间隙。23.如权利要求22所述的设施，其特征在于每个臂还包括帘系统，所述帘系统从所述臂悬挂并且延伸至所述臂下方的水平，其中，所述间隙由所述帘系统桥接。24.如权利要求22所述的设施，其特征在于所述间隙由沉积在所述海床上的材料护堤来桥接。25.如权利要求21所述的设施，其特征在于每个臂的下侧位于所述海床上。26.如权利要求21至25中任一项所述的设施，其特征在于还包括沉积在所述吸力沉箱的所述压载容器中的压载材料。

技术总结
本实用新型涉及一种用于海上设施的基础以及海上设施。其中，用于海上设施的基础包括由连接器主体连接的吸力沉箱。连接器主体的臂从中心轮毂向外辐射以连接各自的吸力沉箱，每个吸力沉箱包括直立管。内部隔板将管分成下部和上部。下部是底部开口的裙部以限定吸入室。上部终止连接器主体的相关臂并限定顶部开口的压载容器。在臂具有箱形截面结构的情况下，臂的外端由管的上部封闭。臂的外端由管的上部封闭。臂的外端由管的上部封闭。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：萨博赛7有限公司
技术研发日：2022.03.18
技术公布日：2023/5/14