具体实施方式

有鉴于此，本发明的核心在于提供一种单桩基础保护装置，以提高单桩基础的安全性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图3所示，本发明实施例公开了一种单桩基础保护装置，包括基管100、输气管道200、输气支管组和喷嘴400。

其中，基管100能够套接于单桩基础500的外圆周，单桩基础500的底部通过打桩锤打入海床700；输气管道200能够与压缩空气导通，输气管道200设置于基管100的侧壁上，并且输气管道200沿基管100的高度方向设置；输气支管组的数量为多组，多组输气支管组沿单桩基础500的高度方向自上而下均匀设置，每个输气支管组包括至少一个与输气管道200连通的输气支管300，输气支管300的中心线呈弧形，并且输气支管300的中心线与基管100的外壁所在平面同心；喷嘴400的数量为多个，每个输气支管300至少与一个喷嘴400连通，喷嘴400的喷射方向沿基管100的外壁的外法线方向设置。

使用本发明所提供的单桩基础保护装置时，将基管100套接于单桩基础500的外圆周，由于输气管道200设置于基管100的侧壁上，并且输气管道200沿基管100的高度方向设置，亦即输气管道200沿单桩基础500的高度方向设置；由于多组输气支管组沿单桩基础500的高度方向自上而下均匀设置，每个输气支管组包括至少一个与输气管道200连通的输气支管300，输气支管300的中心线呈弧形，并且输气支管300的中心线与基管100的外壁所在平面同心，亦即输气支管300的中心线沿基管100的圆周方向设置，因此，以基管100为支撑，输气管道200和输气支管组构成了能够围绕在单桩基础500的外侧且呈空心圆柱状的气体输送管路；由于每个输气支管300至少与一个喷嘴400连通，并且喷嘴400的喷射方向沿基管100外壁的外法线方向设置，因此，当输气管道200与压缩空气导通时，压缩空气流经输气管道200后进入输气支管300，由输气支管300进入喷嘴400，喷嘴400沿基管100外壁的外法线方向喷射气流，该气流使基管100外侧的水流600产生气泡，亦即在单桩基础500的周围产生气泡，通过气泡的湍流作用使得单桩基础500周围的马蹄形旋涡破碎，减少水流600对单桩基础500的冲击力，提高单桩基础500的承载力、抗弯能力和抗剪能力等力学性能，使得单桩基础500的安全性提高。

需要说明的是，本发明对输气管道200的数量、截面形状和截面内径等参数均不作具体限定，实际应用中可以根据实际情况对上述参数作适应性调整，只要是能够满足使用要求的参数均属于本发明保护范围内；并且，当输气管道200的数量为多个时，每个输气管道200对应设置一个压缩空气泵，以便于通过空气压缩泵将空气压缩并将压缩后的空气泵入对应的输气管道200内，单桩保护装置还包括与压缩空气泵电连接的中央控制器，中央控制器能够控制压缩空气泵的开关和流量，以便于通过中央控制器控制压缩空气泵的开关和流量，使得各输气管道200内的气流的流量能够独立控制，达到节能的目的。

另外，输气管道200可以设置于基管100侧壁的外壁上，或者嵌入基管100侧壁上，只要是能够满足使用要求的设置方式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例将输气管道200嵌入基管100侧壁上，以便于减少水流600对输气管道200的冲击力，延长输气管道200的使用寿命。

并且，上述喷嘴400的喷嘴口形状可以是圆形、椭圆形或者是矩形等形状，只要是能够满足使用要求的类型均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的喷嘴400的喷嘴口为圆形，并且，设单桩基础的直径为D，则喷嘴口的直径设置为0.04D-0.08D。

进一步地，该单桩基础保护装置还包括能够采集水流600的方向信息和速度信息的水流传感器，水流传感器与中央控制器电连接，以便于通过水流传感器采集水流600的方向信息和速度信息，并将采集到的方向信息和速度信息传输至中央控制器，由中央控制器根据该方向信息和速度信息控制各空气压缩泵的开关状态，同时适应性地调整泵入输气管道200内的压缩空气的流量，以此调节单桩基础500周围的气泡数量和位置分布，提高对马蹄形旋涡的破碎能力，进一步减少水流600对单桩基础500的冲击力，提高单桩基础500的力学性能和安全性。

如图3所示，本发明所提供的单桩基础保护装置还包括设置于喷嘴400上的气泡调整网401，以便于通过气泡调整网401分割气流，将气流分割为气流截面积较小且气流速度较大的多股气流，多股气流沿基管100外壁的外法线方向喷射，从而在基管100的外侧产生大小适中的气泡，亦即在单桩基础500的周围产生大小适中的气泡，提高对马蹄形旋涡的破碎能力，进一步减少水流600对单桩基础500的冲击力，提高单桩基础500的力学性能和安全性。

应当理解，上述气泡调整网401上的网孔可以是圆形、多边形或者矩形等形状，只要是能够满足使用要求的形状均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的气泡调整网401的网孔为正方形，并且网孔的边长为5mm-20mm。

同样地，上述气泡调整网401可以是钢丝网、钼网或者尼龙网等类型，只要是能够满足使用要求的类型均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的气泡调整网401为钢丝网，具有较好的强度。

本发明对输气支管组的数量和相邻输气支管组之间的距离等参数不作具体限定，实际应用中，可以根据单桩基础500在水流600中的深度适应性的调整输气支管组的数量和相邻输气支管组之间的距离，只要是能够满足使用要求的参数均属于本发明保护范围内；可选地，单桩基础500为圆柱形时，设所述单桩基础500的直径为D，则沿该单桩基础500的高度方向，相邻的所述输气支管组之间的距离为0.2D-0.4D，在能够破碎单桩基础500周围的马蹄形旋涡的同时具有较好的经济性。

如图2所示，本发明实施例所提供的单桩基础保护装置包括四个输气管道200，四个输气管道200分别为第一输气管道、第二输气管道、第三输气管道和第四输气管道，第一输气管道、第二输气管道、第三输气管道和第四输气管道在基管100的圆周方向上均匀分布，以便于在单桩基础500的外圆周形成均布的气泡，提高对马蹄形旋涡的破碎程度。

并且，本发明实施例所提供的单桩基础保护装置的每个输气支管组包括八个输气支管300，分别为第一输气支管、第二输气支管、第三输气支管、第四输气支管、第五输气支管、第六输气支管、第七输气支管和第八输气支管。

具体地，第一输气支管和第二输气支管对称设置于第一输气管道的两侧，第三输气支管和第四输气支管对称设置于第二输气管道的两侧，第五输气支管和第六输气支管对称设置于第三输气管道的两侧，第七输气支管和第八输气支管对称设置于第四输气管道的两侧，以便于通过通过第一输气支管、第二输气支管、第三输气支管、第四输气支管、第五输气支管、第六输气支管、第七输气支管和第八输气支管形成环绕单桩基础500外圆周的气流通道，通过上述八个输气支管300上的喷嘴400喷射的气流，在单桩基础500外圆周形成环绕单桩基础500的气泡，有效减少马蹄形旋涡，提高单桩基础500的力学性能和安全性。

进一步地，每个输气支管300远离输气管道200的一端可以封闭，也可以与相邻的输气支管300连通，只要是能够满足使用要求的设置方式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的每个输气支管300远离输气管道200的一端封闭，以便于使输气支管300内具有较大的气压，便于在喷嘴400处喷射气流。

应当理解，喷嘴400可以沿沿基管100的圆周方向以均匀分布形式、随机分布形式或者阵列分布形式等形式分布，只要是能够满足使用要求的分布形式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例所提供的喷嘴400沿基管100的圆周方向均匀分布。

此外，本发明还公开了一种海上风力发电机，包括如上任意一项所述的单桩基础保护装置，因此兼具了上述单桩基础保护装置的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。

如图4至图6所示，本发明还公开了一种单桩基础保护方法，应用如上任意一项所述的单桩基础保护装置，包括步骤：

S1：输气管道200与压缩空气导通，以便于使压缩空气能够依次流经输气管道200和各输气支管组的输气支管。

S2：压缩空气形成的气流依次流经输气管道200和输气支管组，并由喷嘴400喷射压缩空气，使基管100外侧的水流600产生气泡，以便于通过该气泡的湍流作用使得单桩基础500周围的马蹄形旋涡破碎。

由此可见，本发明所提供的单桩基础保护方法能够使单桩基础500的周围产生气泡，通过气泡的湍流作用使得单桩基础500周围的马蹄形旋涡破碎，减少水流600对单桩基础500的冲击力，提高单桩基础500的承载力、抗弯能力和抗剪能力等力学性能，使得单桩基础500的安全性提高。

应当理解，输气管道200可以直接与盛装有压缩空气的容器导通，也可以与空气压缩泵的输出口连通，还可以与能够输送压缩空气的管路导通，只要的能够使输气管道200与压缩空气导通的方式均属于本发明保护范围内；优选地，本发明实施例采用空气压缩泵，将空气压缩后泵入输气管道200内。

进一步地，上述步骤S1包括：

S1-1：中央控制器发出打开指令或者流量调节指令，以便于通过中央控制器发出的打开指令控制空气压缩泵的打开，通过中央控制器发出的流量调节指令控制空气压缩泵泵入输气管道200的气体流量。

S1-2a：当压缩空气泵接收中央控制器发出的打开指令后，压缩空气泵向输气管道200内输送压缩空气，以便于使压缩空气形成的气流依次流经输气管道200和输气支管300后，通过喷嘴400喷射出沿基管100外壁的外法线方向的气流，该气流使单桩基础500的周围产生气泡，通过气泡的湍流作用破碎单桩基础500周围的马蹄形旋涡。

S1-2b：当压缩空气泵接收中央控制器发出的流量调节指令后，压缩空气泵自动调节其输送至输气管道200的压缩空气流量，以便于使得各输气管道200内的气流的流量能够独立控制，达到节能的目的。

应当理解，上述步骤S1-2a和S1-2b为并列关系，亦即不存在先后关系，当压缩空气泵接收中央控制器发出的打开指令后，执行步骤S1-2a，当压缩空气泵接收中央控制器发出的流量调节指令后，执行步骤S1-2b。

更进一步地，步骤S1-1包括：

S1-1a：水流传感器采集水流600的方向信息和速度信息，并将方向信息和速度信息传输至中央控制器，以便于由中央控制器接收该方向信息和速度信息并根据该方向信息和速度信息控制各空气压缩泵的开关状态，同时适应性地调整泵入输气管道200内的压缩空气的流量。

S1-1b：中央控制器接收水流600的方向信息和速度信息，并根据水流600的方向信息和速度信息生成打开指令或者流量调节指令，以便于使压缩空气泵在接收到中央控制器发出的打开指令后能够自动打开，在接收到中央控制器发出的流量调节指令后能够自动调节泵入输气管道200内的压缩空气的流量，以此调节单桩基础500周围的气泡数量和位置分布，提高对马蹄形旋涡的破碎能力，进一步减少水流600对单桩基础500的冲击力，提高单桩基础500的力学性能和安全性。

此外，本发明还公开了一种海上风力发电方法，包括如上任意一项所述的单桩基础保护方法，因此兼具了上述单桩基础保护方法的所有技术效果，本文在此不再一一赘述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。