浮体和水面光伏系统的制作方法

1.本实用新型涉及水面光伏发电技术领域，特别涉及一种浮体和水面光伏系统。


背景技术：

2.目前，市场上的水面漂浮电站所采用的浮体多为吹塑或注塑成型的产品，通过浮体实现对光伏组件的浮力支撑。然而，当遇到大风浪时，此类产品会受到较大风浪的作用力，易导致光伏方阵被掀翻、锚绳断裂等问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种浮体，旨在减小风浪对浮体的影响，提高浮体稳定性。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的浮体设有流道，所述流道贯穿所述浮体相对的两侧面，所述流道包括依次连通的第一流道段、第二流道段和第三流道段，所述第二流道段的横截面积小于所述第一流道段的横截面积，所述第二流道段的横截面积小于或等于所述第三流道段的横截面积。
5.在一实施例中，所述浮体设有多个所述流道，多个所述流道并排设置。
6.在一实施例中，多个所述流道的第一流道段相连通；和/或
7.多个所述流道的第三流道段相连通。
8.在一实施例中，多个所述流道的第一流道段相连通，多个所述流道的第二流道段相连通，多个所述流道的第三流道段相连通。
9.在一实施例中，所述浮体包括第一部分和第二部分，所述第一部分设有第一流道槽，所述第二部分设有第二流道槽，所述第一部分与所述第二部分对接，以使所述第一流道槽和第二流道槽形成所述流道。
10.在一实施例中，水面平静时，所述流道位于所述浮体的吃水线上方。
11.在一实施例中，所述浮体设有连通孔，所述连通孔贯穿所述浮体的上表面，以连通外界和所述第二流道段；所述浮体的上表面相对水平面倾斜设置，当光伏板安装在所述浮体的上表面时，所述光伏板覆盖所述连通孔。
12.在一实施例中，所述浮体设有支架孔，所述支架孔贯穿所述浮体的上表面，以连通外界和所述第二流道段；所述支架孔内设有弹性件，所述弹性件可沿所述支架孔的中轴线方向伸缩，所述弹性件用于弹性支撑光伏组件的支架。
13.在一实施例中，所述浮体还包括密封件，所述密封件用于封堵所述支架孔。
14.本实用新型还提出一种水面光伏系统，所述水面光伏系统包括：
15.至少一个如上述任一项所述的浮体，多个所述浮体相互连接。
16.本实用新型技术方案通过在浮体内设置流道，空气在流经横截面积减小的流道段时，速度会加快，因而在流道内的气体压力会变小，进而在流道与浮体上表面之间形成压力差，使外界空气对浮体有向下的压力作用，从而使浮体紧贴在水面，提高浮体在大风浪条件
下的稳定性，有效避免浮体被掀翻。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
18.图1为本实用新型浮体一实施例的结构示意图；
19.图2为本实用新型浮体另一些实施例的结构示意图；
20.图3为图2中浮体的剖面示意图；
21.图4为图3中浮体流道的气流流向示意图；
22.图5为本实用新型浮体一实施例的剖面结构示意图；
23.图6为本实用新型浮体再一实施例的结构示意图；
24.图7为图6中浮体流道的气流示意图；
25.图8(a)为图6中浮体结构自然状态下时的剖面结构示意图；
26.图8(b)为图6中浮体结构在风浪来袭时的剖面结构示意图；
27.图9为本实用新型浮体流道结构的剖面示意图；
28.图10为本实用新型浮体一实施例的横截面示意图。
29.附图标号说明：
30.标号名称标号名称10浮体10d安装槽10a流道11弹性件101a第一流道段13密封件103a第二流道段15连接部105a第三流道段30光伏组件10b连通孔31光伏板10c支架孔33支架
31.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
34.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
35.目前，市场上的水面漂浮电站所采用的浮体多为吹塑或注塑成型的产品，浮体较为轻质，浮体内部为封闭的空腔或者填充可漂浮物，以实现对光伏组件30的浮力支撑。然而，当遇到大风浪时，此类产品会受到较大风浪的作用力，易导致光伏方阵被掀翻、锚绳断裂等问题。
36.鉴于此，为实现减小风浪对浮体的影响，提高稳定性的目的，本实用新型提出一种浮体10，参照图1至图10，在本技术的一些实施例中，该浮体10设有流道10a，流道10a贯穿浮体10相对的两侧面，流道10a包括依次连通的第一流道段101a、第二流道段103a和第三流道段105a，第二流道段103a的横截面积小于第一流道段101a的横截面积，第二流道段103a的横截面积小于或等于第三流道段105a的横截面积。
37.浮体10内所形成的流道10a用于供空气或水流流过。参照图3、图4及图10，沿着迎风方向，第一流道段101a、第二流道段103a及第三流道段105a依次设置，第二流道段103a的横截面积小于第一流道段101a的横截面积。流道段的横截面积即是指在浮体10垂直于流道的延伸方向的横截面上的开口面积。由于文丘里效应，流体在通过面积缩小的横截面时，流体会出现流速增大的现象，其流速与横截面的面积大小成反比，而由伯努利定律知流速的增大伴随流体压力的降低，通俗地讲，即是说高速流动的流体附近会产生低压。当风浪来袭，浮体10周围的气体流速较快，此时，外界的空气由第一流道段101a进入横截面积较小的第二流道段103a时，流速会加快，第二流道段103a内气体的压力会变小，在第二流道段103a与浮体10的上表面之间形成压力差，使外界空气始终对浮体10有压力作用，从而使浮体10紧贴在水面。此外，流道10a还可以使水流快速通过，减小水流对浮体10的冲击。
38.可以理解地，为保证充分的压力差，使浮体10能够较为全面地收到外界空气的压力，在一些实施例中，第二流道段103a的长度大于第一流道段101a和第三流道段105a的长度。
39.其中，第三流道段105a的横截面积可等于第二流道段103a的横截面积，第三流道段105a作为第二流道段103a的延伸，使进入流道10a的空气经过足够长的较小过流断面，使外界空气的作用面积较大。
40.还可以是，第三流道段105a的横截面积可小于第二流道段103a的横截面积，空气自第二流道段103a进入第三流道段105a时，流速更大，压力差更为明显，外界较大的空气压力使浮体10的末端更稳定，减少流体穿过对浮体10的影响。
41.而优选地，第三流道段105a的横截面积大于第二流道段103a的横截面积，当风向改变时，空气依次流过第三流道段105a、第二流道段103a及第一流道段101a，同样可在第二流道段103a处产生浮体10内外的压力差，从而使浮体10稳定地与水面贴合，使浮体10能够适应更多样化的风浪环境。
42.进一步地，第三流道段105a和第一流道段101a对称地设于第二流道段103a的两端，无论空气依次流过第一流道段101a、第二流道段103a及第三流道段105a，还是依次流道10a第三流道段105a、第二流道段103a及第一流道段101a，均能在第二流道段103a处产生较
为一致的压力差，提高浮体10稳定性。
43.而这其中，第二流道段103a可以横截面积处处相同的流道段，还可以是变截面流道段。比如，沿着迎风方向，第二流道段103a的横截面积可以是先变小再变大。
44.综上所述，本技术通过在浮体10内设置流道10a，空气在流经横截面积减小的流道段时，在浮体10内外产生压力差，外界空气将浮体10紧压于水面，流道10a还使得水流可快速通过，减小水流对浮体10的冲击，提高了浮体10在大风浪条件下的稳定性，有效避免浮体10被掀翻。
45.在一些实施例中，参照图9，浮体10设有多个流道10a，多个流道10a并排设置。由此，流体可均匀地自浮体10内穿过，从而浮体10可受到较为均匀的空气压力和水面作用力，有利于浮体10的稳定性。
46.具体地，参照图9(a)，在一实施例中，浮体10大致呈长方体状，流道10a沿着浮体10的长度方向延伸设置，多个流道10a即沿着浮体10的宽度方向依次排布，多个流道10a之间不相连通，形成多个独立的文丘里管模型。进一步地，多个流道10a平行设置，便于加工，且可进一步使浮体10各部分的压差更为均匀，进一步提高浮体10在风浪环境下的稳定性。
47.参照图9(c)，在一实施例中，多个流道10a的第一流道段101a相连通。本实施例中，多个流道10a的第一流道段101a连通为一体，流体自第一流道段101a进入第二流道段103a时再进行分流，一体的第一流道段101a可对流体有一定的缓冲作用。
48.参照图9(d)，在一实施例中，多个流道10a的第三流道段105a相连通。本实施例中，自多个第二流道段103a流出的流体在第三流道段105a处交汇并流出，减小浮体10对流体流动的阻碍，使之更为顺畅地流出，提高浮体10的稳定性。
49.进一步地，参照图9(e)，还可以是多个流道10a的第一流道段101a相连通且多个流道10a的第三流道段105a相连通。
50.在一实施例中，多个流道10a的第一流道段101a相连通，多个流道10a的第二流道段103a相连通，多个流道10a的第三流道段105a相连通。参照图9(b)，在保证浮体10的强度和实现本技术的技术构思的前提下，本实施例中，浮体10的中部只设一个流道10a。流道10a呈扁平的形状，并尽量向浮体10的两侧拓宽延伸，以保证外界空气较为全面地对浮体10的上表面施加压力，提高浮体10稳定性。
51.在一实施例中，浮体10为大致呈块状的塑料件，其两侧面贯通形成上述流道10a，浮体10可以采用一体成型；
52.而在另一实施例中，浮体10包括第一部分和第二部分，第一部分设有第一流道槽，第二部分设有第二流道槽，第一部分与第二部分对接，以使第一流道槽和第二流道槽形成流道10a。本实施例中，将浮体10分为两部分，对两部分分别加工形成第一流道槽和第二流道槽，再行对接，即可形成流道10a，加工较为方便，且成本较低。可选地，第一部分和第二部分可采用胶粘、螺栓或卡接等方式连接。
53.在一实施例中，水面平静时，流道10a位于浮体10的吃水线上方。可以理解地，当有水流进入流道10a时，会影响流道10a内空气的流通，不利于获得良好的空气压力，也不利于浮体10与水面的贴附，本实施例中，流道10a位于浮体10的吃水线上方，尽可能地减少水流的影响。需要注意的是，在本技术的构思中，流道10a有着使水流通过，减小阻力的作用，但毕竟大风浪不是浮体10所处环境的常态，在平稳水面或水面风浪较小时，如此设置可尽量
避免水流进入流道10a，因此，尽可能避免水流影响和流道10a的过水构想是不冲突的。
54.参照图2，在一实施例中，第一流道段101a的横截面形状为长方形、正方形、三角形或圆形中任意一种；或
55.第二流道段103a的横截面形状为长方形、正方形、三角形或圆形中任意一种；或
56.第三流道段105a的横截面形状为长方形、正方形、三角形或圆形中任意一种。
57.可以理解地，同一流道10a的第一流道段101a、第二流道段103a及第三流道段105a的形状可不同，第一流道段101a、第二流道段103a或第三流道段105a内各部分的形状也可不同。当然，第一流道段101a、第二流道段103a及第三流道段105a的横截面形状不限于上述情况，在可实现本技术的技术构思的前提下，第一流道段101a、第二流道段103a及第三流道段105a的横截面形状可以针对实际情况作适应性调整。
58.参照图5，在一实施例中，浮体10设有连通孔10b，连通孔10b贯穿浮体10的上表面，以连通外界和第二流道段103a；浮体10的上表面相对水平面倾斜设置，当光伏板33安装在浮体10的上表面时，光伏板33覆盖连通孔10b。
59.本实施例中，浮体10设有多个连通孔10b，多个连通孔10b沿浮体10的厚度方向贯穿设置。倾斜设置的上表面能够提升光伏板33的发电效率。连通孔10b的孔径较小，当流体流过第二流道段103a时，流道10a内的压力较小，连通孔10b连通流道10a，而光伏板33则封堵连通孔10b的另一端，光伏板33遮盖连通孔10b的表面的压力较小，另一表面则受到空气压力，两面形成压力差，空气压力将光伏板33压紧于浮体10上，从而提高光伏板33与浮体10的漂浮稳定性。
60.进一步地，浮体10的上表面设有安装槽10d，连通孔10b位于安装槽10d底壁。安装槽10d的形状与光伏板33的形状相适应，且安装槽10d的尺寸略大于光伏板33的尺寸，以使得光伏板33可被限位于安装槽10d内，提高光伏板33的稳定性，避免光伏板33脱落。
61.当然，光伏板33还可直接安装在倾斜的上表面上，浮体10可不设连通孔10b，或连通孔10b围绕光伏板33周围设置；当连通孔10b围绕光伏板33周围设置，空气压力将浮体10压紧于水面，提升浮体10的漂浮稳定性。
62.参照图6至图8，在一实施例中，浮体10设有支架孔10c，支架孔10c贯穿浮体10的上表面，以连通外界和第二流道段103a；支架孔10c内设有弹性件11，弹性件11可沿支架孔10c的中轴线方向伸缩，弹性件11用于弹性支撑光伏组件30的支架31。
63.本实施例中，支架孔10c用于安装支架31，支架31用于支撑光伏板33，光伏板33的一端连接于支架31，另一端与浮体10转动连接。参照对比图8(a)，弹性件11为弹簧，弹簧部分设于流道10a内，部分位于支架孔10c内，当弹簧处于自然状态时，光伏板33靠近支架31的一端高于靠近转轴的一端，以保证光伏板33的发电效率；参照图8(b)，当风浪来袭，流道10a内外压差较大时，空气压力迫使光伏板33靠近支架31的一端下降，支架31沿支架孔10c向流道10a内运动，弹簧被压缩，此时光伏板33与水平面的夹角变小，相应地，对气流的阻力更小，减小气流对光伏板33的冲击，一定程度上起到保护光伏板33的作用。
64.可选地，支架31为连接柱，支架孔10c的截面形状为圆形，其尺寸与弹簧的尺寸相适应。
65.进一步地，浮体10还包括密封件13，密封件13用于封堵支架孔10c。可选地，密封件13可套设于支架31，也可套设于弹性件11上。密封件13为柔性材料，其边缘抵接于连通孔
10b的内壁面，以保证气密性，保证空气的下压效果。可选地，密封件13采用橡胶制成。
66.本实用新型还提出一种水面光伏系统，水面光伏系统包括至少一个浮体10，该浮体10的具体结构参照上述实施例，多个浮体10相互连接。由于本水面光伏系统采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
67.其中，参照图2和图6，浮体10的相对两侧设有连接耳15，相邻的浮体10之间通过连接耳15相连。
68.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种浮体，其特征在于，所述浮体设有流道，所述流道贯穿所述浮体相对的两侧面，所述流道包括依次连通的第一流道段、第二流道段和第三流道段，所述第二流道段的横截面积小于所述第一流道段的横截面积，所述第二流道段的横截面积小于或等于所述第三流道段的横截面积。2.如权利要求1所述的浮体，其特征在于，所述浮体设有多个所述流道，多个所述流道并排设置。3.如权利要求2所述的浮体，其特征在于，多个所述流道的第一流道段相连通；和/或多个所述流道的第三流道段相连通。4.如权利要求2所述的浮体，其特征在于，多个所述流道的第一流道段相连通，多个所述流道的第二流道段相连通，多个所述流道的第三流道段相连通。5.如权利要求1所述的浮体，其特征在于，所述浮体包括第一部分和第二部分，所述第一部分设有第一流道槽，所述第二部分设有第二流道槽，所述第一部分与所述第二部分对接，以使所述第一流道槽和第二流道槽形成所述流道。6.如权利要求1所述的浮体，其特征在于，水面平静时，所述流道位于所述浮体的吃水线上方。7.如权利要求1所述的浮体，其特征在于，所述浮体设有连通孔，所述连通孔贯穿所述浮体的上表面，以连通外界和所述第二流道段；所述浮体的上表面相对水平面倾斜设置，当光伏板安装在所述浮体的上表面时，所述光伏板覆盖所述连通孔。8.如权利要求1所述的浮体，其特征在于，所述浮体设有支架孔，所述支架孔贯穿所述浮体的上表面，以连通外界和所述第二流道段；所述支架孔内设有弹性件，所述弹性件可沿所述支架孔的中轴线方向伸缩，所述弹性件用于弹性支撑光伏组件的支架。9.如权利要求8所述的浮体，其特征在于，所述浮体还包括密封件，所述密封件用于封堵所述支架孔。10.一种水面光伏系统，其特征在于，所述水面光伏系统包括：至少一个如权利要求1至9中任一项所述的浮体，多个所述浮体相互连接。

技术总结
本实用新型公开一种浮体和水面光伏系统，其中，浮体设有流道，流道贯穿浮体相对的两侧面，流道包括依次连通的第一流道段、第二流道段和第三流道段，第二流道段的横截面积小于第一流道段的横截面积，第二流道段的横截面积小于或等于第三流道段的横截面积。本申请通过在浮体内设置流道，空气在流经横截面积减小的流道段时，速度会加快，因而在流道内的气体压力会变小，进而在流道与浮体上表面之间形成压力差，使外界空气对浮体有向下的压力作用，从而使浮体紧贴在水面，提高浮体在大风浪条件下的稳定性，有效避免浮体被掀翻。有效避免浮体被掀翻。有效避免浮体被掀翻。


技术研发人员：孟桥 赵强 葛绍进 张得军 汪磊 韩少光 李小锐 尤创 吴勇
受保护的技术使用者：阳光水面光伏科技有限公司
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/6/7