本系统为海上风电领域创新装置，旨在通过桩基贻贝扰流技术实现防冲刷和减振效果。该装置固定于海中桩基，顶部设有绕桩平台，内部集成电机组件、下苗收获装置、养殖扰流组件及底座。电机组件位于风电塔筒内，下苗收获装置通过缆线悬吊，养殖扰流组件位于海水表面下，底部与底座连接形成养殖区。该系统有效解决了传统装置在冲刷防护、振动减弱和生态友好性方面的不足。
背景技术
随着“双碳”目标的提出和海洋强国战略的实施，海洋可再生能源的开发与利用迅速发展。其中，海上风电产业发展迅猛，技术已逐渐成熟。海上风电基础是支撑风电机组的部分，占海上风电项目成本的三分之一左右。不同的水深与地质条件会采用不同形式的基础，包括单桩基础、导管架基础、吸力筒式基础和浮式基础等。其中，单桩基础因其成本低、施工简单等优点而被广泛应用在各大风电场中。
单桩基础被安装在海中后，会改变原有的海水流动。在波浪、海流与单桩结构相互作用的影响下，桩前会产生下潜流，近床面桩周处会出现马蹄形旋涡，桩后会出现尾涡并发生涡的扩散与消散。这就会导致桩周处海床发生冲刷，冲刷坑的出现使得桩基本应掩埋在床面下的部分暴露于海水中，一方面减弱了桩基的最大承载力，另一方面增大了整体所受的水动力荷载。这就会使得桩基容易发生倾覆，导致风电机组失效。此外，在海流的作用下，桩后涡街的产生与发展，也会引发桩基的振动，在冲刷的影响下，桩基的振动会更加剧烈，这也有可能导致结构的共振和失稳，从而使海上风电设施效率降低或失效。桩基振动还会导致桩周土体液化，加剧桩周冲刷。
现阶段的桩基冲刷防护方法按照其防护原理，被分为了三种防护类型：主动防护、被动防护和组合式防护。主动防护是通过减弱桩周水动力实现冲刷防护。被动防护是通过增强床面抗冲能力来实现冲刷防护。组合式防护是将多种防护方法组合起来，互相补充其缺陷之处来实现防护。然而，已有方法还是存在不够生态友好、防护有效期短和建设维护成本高等问题。例如抛石防护会出现抛石沉降、位移的问题，需要定期补充抛石。出于节约资源、生态友好的考虑，有文献指出可以将海上风电与海水养殖相结合，并通过海水养殖的设施实现冲刷防护。
已有的基于海上风电的贻贝养殖方式主要是悬挂式养殖和养殖箱分层坐底式养殖，这两种方式对于水流的扰动有限，需要的用海面积较大，会造成较大的阻水效应，过大过宽的养殖网箱也会增加桩上部的质量。这些问题都会导致已有的与海水养殖结合的海上风电单桩基础冲刷防护方法会增大桩基的振动幅度。一方面，在防护冲刷、海水养殖的同时，增大了桩基的振动，另一方面，促进了桩基振动导致的桩周土体液化，又反过来促进了冲刷，使得冲刷防护的效果降低。
申请号为202021460932.1(公开号为CN213062081U)的中国专利公布了一种与海上养殖业相结合的海上风电防冲刷装置，该发明在海上风电桩基外设置卡箍配合安装耐腐蚀的养殖网，养殖网用以养殖带状海生经济作物，养殖网的下端设置用以锚定的重型压载物。通过养殖网养殖带状海生经济作物可以起到扰乱海流、沉降泥沙的作用，进而起到防冲刷保护作用，但是上窄下宽的结构形式和悬飘式的海带养殖方式会增加整体结构的阻水面积和水动力荷载，从而加剧桩基的振动。此外，锚定本身就有冲刷风险，悬飘养殖的方式对作物的保护是不利的，容易遭到海洋动物的侵蚀和海洋灾害的破坏。
申请号为202111089021.1(公告号为CN113718841B)的中国专利公布了一种海上风电防冲刷装置，该发明在海上风电桩基外设置套筒和消能件，通过消能件和套筒上的通孔来扰流和冲刷防护。但是消能件会随着消能的过程而破坏，从而增加其建设和维护的成本，且装置的支撑主要依赖于套筒结构下方的防沉板，防沉板本身底部就会产生淘刷问题，容易导致整个装置沉降、失效。该装置在节约资源、生态友好的方面仍有提升的空间。
综上所述，现有的装置不能实现兼顾冲刷防护、振动减弱和生态友好的三方面协同效果的问题。
实现思路