本實用新型屬于海洋能利用領域，尤其涉及海上風力機結構的防護技術。

背景技術：

海上風力機是一種典型的頂部帶有集中大質量的高聳結構。隨著海上風電場分布范圍的不斷擴大，海上各類船舶的意外碰撞事故已成為一個不容回避的重大安全隱患。目前，已建及在建近海風力發(fā)電場的風機基礎結構主要有單樁式、多樁式、重力式、導管架式、高樁承臺式等固定式支撐平臺結構，其中，單樁基礎形式以其更好的性價比成為最為廣泛應用的海上風力機基礎形式。但單樁基礎形式的基礎結構水平剛度較弱，抵抗船舶意外碰撞的能力較弱，一旦發(fā)生與船舶意外碰撞，其底部發(fā)生的碰撞大變形很容易引起頂部結構的強烈動力響應，直至整體結構的失穩(wěn)倒塌，頂部結構(葉片、輪轂和機艙)倒向碰撞船體，造成災難性的結果。

盡管國內外有學者提出了一些如何避免船舶碰撞海上風力機的措施，但面對復雜多變的海洋環(huán)境，如何從整體結構上提高海上風力機抵抗船舶碰撞的能力的措施還少有報導。雖然一些學者公開了船舶碰撞橋梁、船舶等其他海上結構物的防護裝置，但僅限于船舶與橋梁、船舶等其他海上結構物碰撞，還沒有有關海上風力機防船舶碰撞裝置的設計和工程應用方案。

技術實現要素：

本實用新型的目的是在于提出一種開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置。

本實用新型的目的是這樣實現的：開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置，包括海上風力機結構和球殼型防船舶碰撞裝置組合結構；海上風力機結構包括風力機、塔架結構和單樁基礎；其特征在于所述球殼型防船舶碰撞裝置組合結構包括球殼型薄壁鋼板結構、軟橡膠隔墊結構和環(huán)形支撐鋼板結構，所述球殼型薄壁鋼板結構是套裝在單樁基礎的水線部位的球殼型曲面體，曲面體在水線上部和下部各有一個圓形套裝孔，套裝孔與單樁基礎之間有空隙，球殼型薄壁鋼板結構曲面上設有開孔，所述軟橡膠隔墊結構是圓環(huán)型橡膠墊，圓環(huán)型橡膠墊的外圓周面是平面，外圓周面平面與球殼型薄壁鋼板結構的套裝孔相配合，兩個軟橡膠隔墊結構的圓環(huán)型橡膠墊的外圓周平面分別與球殼型薄壁鋼板結構上下兩個套裝孔固定連接，軟橡膠隔墊結構的內圓周面是圓弧面,圓弧面與單樁基礎相對,圓弧面與單樁基礎表面有間隙，間隙為10～20mm，所述環(huán)形支撐鋼板結構是固定于單樁基礎外表面水線上面和下面的兩個環(huán)形槽，兩個環(huán)形槽分別位于與球殼型薄壁鋼板結構上兩個軟橡膠隔墊結構內圓周面相對應位置，軟橡膠隔墊結構的圓弧面端部置于環(huán)形支撐鋼板結構的槽內，使球殼型薄壁鋼板結構和軟橡膠隔墊結構與單樁基礎相連。

本實用新型所述開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置，其特征在于所述球殼型薄壁鋼板結構的開孔在球殼型曲面體上均勻布置，所述開孔的孔徑相同或不同，孔徑在10cm～20cm,相鄰兩孔之間的間距為50cm～100cm。

本實用新型所述開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置，其特征在于所述軟橡膠隔墊結構徑向厚度為0.5m～1.0m，垂向厚度1.0m～1.5m。

本實用新型所述開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置，其特征在于所述軟橡膠隔墊結構是經過防海水腐蝕處理的橡膠材料或泡沫鋁材料。

本實用新型所述開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置，其特征在于所述軟橡膠隔墊結構的圓弧面的直徑為1.0m～1.5m。

本實用新型所述開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置，其特征在于所述球殼型薄壁鋼板結構薄壁鋼板厚度為5mm-10mm。

本實用新型的有益效果是：

1、裝置結構設計合理、施工便利、不影響原風力機結構設計、適合已建和計劃新建的單樁海上風機基礎結構的防船舶碰撞設計。

2、防護裝置的球殼型外形設計具有良好的抗撞性能。

3、外層薄壁鋼板結構可以利用自身塑性變形耗散船舶碰撞能量，特別是開孔式設計可以有效降低用鋼成本，降低作用于防護裝置的波浪力載荷及便于發(fā)揮防護薄壁鋼板塑性變形對船舶碰撞能量的吸收，更好地保護風機主體結構安全。

4、軟橡膠隔墊層可以有效降低傳遞到塔架結構的船舶碰撞力。

5、球殼型防撞裝置利用布設在橡膠隔墊結構近單樁基礎端的圓形構造沿單樁基礎表面進行旋轉運動，有效引導船舶偏離風力機主體結構，降低碰撞損傷。

6、固定于單樁基礎外表面的環(huán)形支撐鋼板結構可以簡潔有效地連接單樁基礎與球殼型防護裝置。

7、本實用新型可以廣泛地應用于單樁及其他相關基礎形式海上風力機結構的防船舶碰撞設計。

附圖說明

圖1是開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置示意圖

圖2是球殼型防船舶碰撞裝置剖面示意圖

圖3是開孔球殼型防船舶碰撞裝置俯視示意圖

圖中，1、風力機，2、塔架結構，3、單樁基礎，4、開孔球殼型防船舶碰撞裝置，5、球殼型薄壁鋼板結構，6、軟橡膠隔墊結構，7、環(huán)形支撐鋼板結構，8、開孔。

具體實施方式

以下結合附圖和具體實施例，對本實用新型作進一步說明。

開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置，包括海上風力機結構和球殼型防船舶碰撞裝置組合結構；海上風力機結構包括風力機1、塔架結構2和單樁基礎3；球殼型防船舶碰撞裝置組合結構4包括球殼型薄壁鋼板結構5、軟橡膠隔墊結構6和環(huán)形支撐鋼板結構7，球殼型薄壁鋼板結構5是套裝在單樁基礎3的水線部位的球殼型曲面體，曲面體在水線上部和下部各有一個圓形套裝孔，套裝孔與單樁基礎3之間有空隙，球殼型薄壁鋼板結構5曲面上設有開孔8，開孔8在球殼型曲面體上均勻布置，開孔8的孔徑相同或不同，孔徑在10cm～20cm,相鄰兩孔之間的間距為50cm～100cm，球殼型薄壁鋼板結構5薄壁鋼板厚度為5mm-10mm。軟橡膠隔墊結構6是圓環(huán)型橡膠墊，圓環(huán)型橡膠墊的外圓周面是平面，外圓周面平面與球殼型薄壁鋼板結構5的套裝孔相配合，兩個軟橡膠隔墊結構6的圓環(huán)性橡膠墊的外圓周平面分別與球殼型薄壁鋼板結構5上下兩個套裝孔固定連接，圓環(huán)型橡膠墊的內圓周面是圓弧面,圓弧面的直徑為1.0m～1.5m，圓弧面與單樁基礎3相對,圓弧面與單樁基礎3表面有間隙，間隙為10～20mm，軟橡膠隔墊結構6徑向厚度為0.5m～1.0m，垂向厚度1.0m～1.5m，軟橡膠隔墊結構6是經過防海水腐蝕處理的橡膠材料或泡沫鋁材料。環(huán)形支撐鋼板結構7是固定于單樁基礎外表面水線上面和下面的兩個環(huán)形槽，兩個環(huán)形槽分別位于與球殼型薄壁鋼板結構5上是兩個軟橡膠隔墊結構6內圓周面相對應位置，軟橡膠隔墊結構6的圓弧面端置于環(huán)形支撐鋼板結構7的槽內，使球殼型薄壁鋼板結構5和軟橡膠隔墊結構6與單樁基礎3相連。

實施例1：

以發(fā)生碰撞船舶噸位為500t，碰撞速度2m/s為例，球殼型防船舶碰撞裝置結構參數如下：球殼型薄壁鋼板結構5厚度5mm、球殼型薄壁鋼板結構直徑8m、布置高度為水面-3m～3m、球殼型薄壁鋼板結構表面均勻開孔，開孔直徑0.1m，孔間距0.5m；軟橡膠隔墊結構6兩層布置，與球殼型薄壁鋼板結構布置高度一致，即分別為-3m和+3m，軟橡膠隔墊結構6的徑向厚度與垂向厚度均為1m，靠近單樁基礎3的圓弧面的直徑為1.0m。

開孔球殼型海上風力機防船舶碰撞裝置的施工安裝流程如下：首先，用現有海上風機基礎施工工藝，將單樁基礎3運到裝機位置并打樁固定于海底；其次，將防船舶碰撞裝置組合結構4的球殼型薄壁鋼板結構5和軟橡膠隔墊結構6進行岸上組裝后，用專業(yè)施工船將組裝好的防護裝置4運到裝機位置，安裝在單樁支撐結構3上，最后，安裝風力機塔架結構2和頂部風力機1，完成單樁基礎海上風機開孔球殼型防船舶碰撞裝置的施工安裝。