[发明专利]一种下压式破冰刃

说明书

本发明公开一种下压式破冰刃，包括长条形钢板(2)、两个支撑杆(3)和带有竖板的连接板，连接板用于将所述的下压式破冰刃和高桩承台(7)相连。两个支撑杆(3)平行固定在连接板(4)的竖板上，位于上部的支撑杆长于位于下部的支撑杆，长条形钢板的长边固定在两个支撑杆(3)的端部，相对于竖板呈一定的倾斜角。本发明具有较好的破冰效果。

技术领域

本发明涉及一种破冰装置。

背景技术

随着海上风能发电的高速发展，高纬度寒区海域以其风能密度大的特点受到了越来越多的关注。在国内海上风电基础结构设计中，高桩承台结构具有成熟而完备的工程应用经验。为了便于船舶停靠及人员上下，通常将高桩承台结构设置于水线面附近。这样一来，当高桩承台式风机基础结构应用于寒区海域时，高桩承台宽大的圆柱结构必然会遭受巨大的冰载荷作用，这将对海上风机基础结构设计和风电场安全运营产生重要影响。此外，由于风电结构通常具有较大柔度的特点，其动冰载荷特性、冰激振动以及冰致结构疲劳累积损伤分析也是海上风电场设计中重点关注的问题，这些问题往往会直接影响到上部风机能否正常运转，从而对发电效率产生影响。由此可见，在海上风机基础结构设计中降低海冰对风机基础结构的影响，直接关系到寒区海上风电场工程的安全和造价。

目前增强寒区高桩承台式风机基础的抗冰能力的方法主要是在高桩承台潮差段安装防冰型钢。防冰型钢在垂向上与高桩承台轴线相平行，横截面为梯形与矩形的组合体。防冰型钢将冰排劈裂成块，减小了与高桩承台相作用的冰块尺寸，进而达到降低冰载荷的效果。已有研究表明，防冰型钢的安装对冰载荷的缩减取得了一定的效果。然而，防冰型钢设计并未从根本上改变冰排在高桩承台前的大面积压屈或挤压的破坏模式，由于天然海冰的挤压强度远大于其弯曲强度，因此冰排发生挤压或压屈破坏所引发的冰载荷，也远大于冰排弯曲破坏的冰载荷。冰排发生大面积的压屈破坏时产生的碎冰尺寸较大，而防冰型钢之间过小的间距将不利于碎冰块的漂移和清除，从而易引发碎冰块在高桩承台下方的堵塞和堆积。因而，该增强方案没有达到预期的效果。

基于上述原因，目前现有高桩承台式风机基础结构中所采用的防冰型钢装置并没有对冰载荷起到有效的降低作用。渤海海域是我国唯一的寒区海域，其风力发电的规模化发展已被列为今后五年我国海上风电产业的重点。因此，研发应用于寒区高桩承台式风机基础这种宽大型结构的新型破冰装置有着十分重要的工程意义。

发明内容

在综合考虑经济性和抗冰效果的前提下，本发明提供一种适用于寒区海域高桩承台式基础结构的下压式破冰刃。将数个此种下压式破冰刃布置在寒区海域高桩承台式基础周围，既即能达到降低冰载荷的目的，也可以在无冰期对波浪载荷起到一定的降低作用，且轻便灵巧，便于安装拆卸。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种下压式破冰刃，包括长条形钢板2、两个支撑杆3和带有竖板的连接板，连接板用于将所述的下压式破冰刃和高桩承台7相连，两个支撑杆3平行固定在连接板4的竖板上，位于上部的支撑杆长于位于下部的支撑杆，长条形钢板的长边固定在两个支撑杆3的端部，相对于竖板呈一定的倾斜角。

优选地，长条形钢板2的倾斜角取66°，其宽度取1.5倍的最大冰厚，截面呈刃状，其厚度取0.1倍的最大冰厚。所述的连接板为倒“L”形连接板4；长条形钢板2的长度L＝L₁+L₂+H/sinα，其中L₁为设计高水位到长条形钢板2顶端的距离，L₁取1.5倍最大冰厚，L₂为设计低水位到长条形钢板2底端的距离，L₂取6.4倍最大冰厚，α为长条形钢板2的倾斜角，H为设计高水位到设计低水位的距离。