【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种抗冰锥装置及使用方法，尤其涉及一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置及使用方法。
技术介绍
1、风能作为一种清洁的可再生绿色能源，开发效率高，经济性好，具有大规模开发条件和商业化前景，伴随着全球海上风能的不断开发，海上风机的数量的不断增加。尤其在高纬度海域，在冬季环境下由于受低温影响，海面上会形成浮冰，势必会对海上风机桩基础造成持续地撞击。海冰与风力发电机结构相互作用过程中会产生交变冰力，导致风力发电机结构发生振动，而强烈的冰激振动会引起风机结构的疲劳破坏或损害平台结构上部设施，造成巨大的安全风险。
2、由于海冰的弯曲强度远小于挤压强度，因此在海上风机桩基础通常加装抗冰锥结构，可以将海冰对桩基础的冲击作用从挤压破坏转变为弯曲破坏。这种设计能够显著降低作用在桩基础结构上的峰值冰荷载，从而有效减轻冰载荷对桩基础造成的潜在破坏风险。
3、目前，高纬度海域海上风电基础的抗冰装置设计不成熟，大部分设计源于海洋结构物平台，结构形式主要为简单组合的正倒锥结构，其内部为灌浆浇筑形式。这类结构在无冰期时所承受的波浪载荷较大，反而对海上风机桩基础结构强度不利。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术目的是提出一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置及使用方法，兼具抗冰与破冰功能，并能够在无冰期减小波浪载荷作用。
2、技术方案：本专利技术包括套在风机桩基础外侧的漂浮柱，漂浮柱与风机桩基础之间连接有多个升降机构和抗冰破冰结构，多个升降机构和抗冰破冰结构均沿风
3、所述防冰挡板上部设有锁紧齿轮，同时，在风机桩基础表面设有多个与锁紧齿轮一一对应的齿轮导轨，所述齿轮导轨与锁紧齿轮啮合，通过锁紧齿轮与齿轮导轨的啮合传动带动抗冰锥装置整体上升或下降。
4、所述防冰挡板上开设有若干消浪孔，可较大程度减少波浪载荷的影响。
5、所述防冰挡板位于破冰挡板上方，防冰挡板和破冰挡板通过转轴铰接。
6、所述防冰挡板内侧设有加强筋，对防冰挡板起到加强作用，能够更好地抵御海冰的冲击挤压作用。
7、所述转轴与海平面平行。
8、所述破冰挡板上开设有若干消浪孔，可较大程度减少波浪载荷的影响，有利于风机桩基础的稳定。
9、所述漂浮柱的外侧壁固定有外侧壁延伸板；破冰挡板与外侧壁延伸板铰接。
10、所述升降机构采用液压撑杆，液压撑杆一端与风机桩基础外表面连接；另一端与漂浮柱连接。
11、一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置的使用方法，包括以下步骤：
12、进入冬季冰期时，抗冰锥装置通过升降机构将整体结构下降，直至防冰挡板中位于最下方的挡板与海平面接触，此时，防冰挡板和破冰挡板随之发生角度以及高度的变化；
13、当装置经历波峰时，漂浮柱高度上升，接触防冰挡板的海冰受到防冰挡板结构的影响，对桩基础的挤压碰撞逐渐转变为弯曲变形直至冰层发生断裂；
14、随着装置的抬升，此时海面的浮冰继续俯冲桩基础，接触装置的破冰挡板，同时升降机构行程极具压缩直至释放，使破冰挡板具备更大的动能，将海冰击碎，在装置的不断运动下，海冰逐渐击碎成小体积的浮冰。
15、有益效果：本专利技术具有以下优点：
16、在冬季冰期时，防冰挡板可将海冰对结构的作用机理由与桩基础结构的挤压破坏转化为与锥体结构的弯曲破坏，由于漂浮柱所提供的浮力作用，将整体抗冰锥结构垂直向上抬升，使得防冰挡板化解海冰挤压破坏的能力增强；
17、可以在抗冰的同时，借助波浪作用主动破冰：在波浪作用下液压撑杆的行程受到漂浮柱浮力的不断压缩，当位于波谷时液压撑杆释放，使锥形破冰挡板具备更大的垂直向下的动能，通过破冰挡板可将浮冰击碎，降低海上风机桩基础周围形成更大体积浮冰的可能性，从而减轻较大体积海冰对桩基础的挤压破坏。
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1.一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，包括套在风机桩基础外侧的漂浮柱，漂浮柱与风机桩基础之间连接有多个升降机构和抗冰破冰结构，多个升降机构和抗冰破冰结构均沿风机桩周向间隔排列，其中，升降机构一端安装在漂浮柱顶部，另一端安装在风机桩基础表面；抗冰破冰结构底部与漂浮底部铰接，上部与风机桩基础滑动连接；所述抗冰破冰结构包括防冰挡板和破冰挡板，防冰挡板由多块倾斜角度不同的挡板焊接而成。
2.根据权利要求1所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述防冰挡板上部设有锁紧齿轮，同时，在风机桩基础表面设有多个与锁紧齿轮一一对应的齿轮导轨，所述齿轮导轨与锁紧齿轮啮合。
3.根据权利要求2所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述防冰挡板上开设有若干消浪孔。
4.根据权利要求1所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述防冰挡板位于破冰挡板上方，防冰挡板和破冰挡板通过转轴铰接。
5.根据权利要求3所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述防冰挡板内侧设有加强筋。
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7.根据权利要求4所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述破冰挡板上开设有若干消浪孔。
8.根据权利要求7所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述漂浮柱的外侧壁固定有外侧壁延伸板；破冰挡板与外侧壁延伸板铰接。
9.根据权利要求1所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述升降机构采用液压撑杆，液压撑杆一端与风机桩基础外表面连接；另一端与漂浮柱连接。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，包括套在风机桩基础外侧的漂浮柱，漂浮柱与风机桩基础之间连接有多个升降机构和抗冰破冰结构，多个升降机构和抗冰破冰结构均沿风机桩周向间隔排列，其中，升降机构一端安装在漂浮柱顶部，另一端安装在风机桩基础表面；抗冰破冰结构底部与漂浮底部铰接，上部与风机桩基础滑动连接；所述抗冰破冰结构包括防冰挡板和破冰挡板，防冰挡板由多块倾斜角度不同的挡板焊接而成。
2.根据权利要求1所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述防冰挡板上部设有锁紧齿轮，同时，在风机桩基础表面设有多个与锁紧齿轮一一对应的齿轮导轨，所述齿轮导轨与锁紧齿轮啮合。
3.根据权利要求2所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述防冰挡板上开设有若干消浪孔。
4.根据权利要求1所述的一种自适应海上风机桩基础抗冰锥装置，其特征在于，所述防冰挡板位于破冰挡...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国勇，管义锋，孟勋，徐蒋桐，何建军，李萼祥，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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