一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统及消波消能方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115059121A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210990051.8F03B13/00(2006.01)(22)申请日2022.08.18F03B13/22(2006.01)(71)申请人水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院地址210029江苏省南京市鼓楼区广州路223号(72)发明人周子骏曾成杰孙忠滨沈雨生周益人(74)专利代理机构南京鑫之航知识产权代理事务所(特殊普通合伙)32410专利代理师姚兰兰(51)Int.Cl.E02D31/06(2006.01)F04B35/04(2006.01)F04B37/12(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统及消波消能方法(57)摘要本发明公开了一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统及消波消能方法，属于桥梁基础防灾减灾的技术领域，包括：空气压缩机；发电装置与空气压缩机相连接，用于利用水流或波浪产生的机械能转化为电能，并发送给所述空气压缩机；承台空气分配盒或桩基集气分配盒，与所述空气压缩机相连接，用于将空气压缩机压缩的空气进行分配。本发明通过削弱或消杀承台位置处的径流、潮流或波浪等复杂水动力，利用安装于承台迎流面U型槽内涡轮进行消涡发电，产生的电流对安装于上部桥墩处空气压缩机进行作功，利用布置或安装于上部桥墩及承台的管道产生的高压气体通往安装在下部桩基上的开孔管道，达到减小冲刷及基础受力的功能。CN115059121ACN115059121A权利要求书1/2页1.一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统，其特征在于：包括：空气压缩机（10）；发电装置，与空气压缩机（10）相连接，用于利用水流或波浪产生的机械能转化为电能，并发送给所述空气压缩机（10）；承台空气分配盒（30），与所述空气压缩机（10）相连接，用于将空气压缩机（10）压缩的空气进行分配；桩基集气分配盒（40），与所述承台空气分配盒（30）相连接，用于将输入的压缩空气进行分配；桩基排气管（41），与所述桩基集气分配盒（40）相连接；用于通过若干个设置的排气孔（42）将压缩空气排出，形成缓冲空气屏障。2.根据权利要求1所述的一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统，其特征在于：所述桩基排气管（41）安装于桩基（57），每个桩基（57）上设置三根桩基排气管（41），分别安装于桩基（57）迎流侧以及两侧±45°。3.根据权利要求2所述的一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统，其特征在于：所述桩基排气管（41）上部排气孔（42）的密度小于下部排气孔（42）的密度。4.根据权利要求1所述的一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统，其特征在于：所述发电装置包括：涡轮发电机（21），用于利用水流或波浪冲击涡轮旋转发电；涡轮轴承（22），其两端分别装配有涡轮发电机（21）；叶片（23），装配于涡轮轴承（22），用于驱动涡轮轴承（22）旋转及消涡、消能；涡轮固定杆（24），用于固定涡轮发电机（21）；其中，所述涡轮固定杆（24）安装于承台缓冲构件（50）中。5.根据权利要求4所述的一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统，其特征在于：所述承台缓冲构件（50）为矩形块体,其一侧内部开设有U型结构的U型槽，所述承台缓冲构件（50）的竖直面与承台（54）侧面贴合，所述承台缓冲构件（50）的竖直面高为P，与承台（54）的厚度相同，宽度b与承台（54）宽度b2相同；所述U型槽的下底高度与上顶高度均为△d，宽为P‑△d，长与承台（54）长度相同，高为P‑2△d，且承台（54）底高程下限大于0.4h,h为水深。6.根据权利要求5所述的一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统，其特征在于：半径为r3的涡轮轴承（22）贯穿U型槽设置，所述涡轮轴承（22）表面固定有三片弧度为α的叶片（23），相邻两个叶片（23）的角度为120°,所述叶片（23）长度L1小于U型槽内壁高度。7.根据权利要求1所述的一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统，其特征在于：所述空气压缩机（10）功率为W，产生压强S的气体,其安装于桥墩（53）上部或桥面底部，安装高度高于工程海域极端高水位Hmax或海水水流未作用位置，所述空气压缩机（10）通过输气管（55）与承台空气分配盒（30）相连接，所述输气管（55）为半径r4的外壁封闭的管道，承台空气分配盒（30）的长为a3，宽为b3，通过半径为r5的封闭管道将高压气体分配至每个桩基（57）顶部的桩基集气分配盒（40）中，所述桩基集气分配盒（40）为圆环形，内径为r2，外径为r6，与桩基（57）基础半径相同。8.根据权利要求1所述的一种减小群桩基础冲刷的消波消能系统，其特征在于：所述涡轮固定杆（24）的数量为8根，并固定于U型槽