自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台的制作方法

1.本发明涉及海洋平台技术领域，尤其是涉及一种自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台。


背景技术：

2.目前海洋基础设施建设、能源开发、渔业、旅游等领域存在重大需求，而这些需求的背后离不开海上平台的建设。相较于陆上建设，海上建设面临诸多不利条件，包括恶劣的腐蚀环境、复杂的荷载作用、恶劣的施工条件以及有限的维修养护能力。
3.因此，对于海上浮式平台，实现电能的自供给尤为重要。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，不仅可以实现电能的自供，且自身的波浪动力响应小，稳定性更好。
5.根据本发明实施例的适用于海洋平台的漂浮单元，包括：
6.多个竹筏式漂浮结构单元，多个所述竹筏式漂浮结构单元沿纵向依次排列；
7.太阳能板，所述太阳能板通过支架设置在多个所述竹筏式漂浮结构单元中的至少一个所述竹筏式漂浮结构单元的顶部；
8.波浪能发电装置，所述波浪能发电装置设置在纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元之间，所述波浪能发电装置包括铰接支座和液压动力输出装置，纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元的彼此靠近的端部之间通过所述铰接支座转动相连，所述液压动力输出装置设置在纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元的顶部上。
9.根据本发明实施例的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，通过在竹筏式漂浮结构单元上设置太阳能板，通过在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元之间设置波浪能发电装置，一方面，波浪能发电装置和太阳能板发出的电量可以解决本发明的筏式海洋综合平台的电能供给问题，实现了电能的自供给；另一方面，波浪能发电装置可以通过阻尼作用削减本发明的筏式海洋综合平台的波浪动力响应，提升本发明的筏式海洋综合平台的稳定性和舒适性，还有利于降低本发明的筏式海洋综合平台的应力水平。
10.根据本发明的一些实施例，每个所述竹筏式漂浮结构单元包括多个漂浮单元和多个连接梁，多个所述漂浮单元在水平面内沿横向并排布置并通过横向延伸的多个所述连接梁连接于一体。
11.根据本发明的一些实施例，单个的所述太阳能板对应地固定在单个的所述漂浮单元上，且单个的所述太阳能板的宽度尺寸小于单个的所述漂浮单元的横向尺寸。
12.根据本发明的一些实施例，所述液压动力输出装置包括发电机、活塞和连杆，所述发电机固定在纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元的其中一个所述竹筏式漂浮结构单元上，所述活塞相对所述发电机可往复移动地与所述发电机相连，所述连杆的一端与所述活
塞铰接，所述连杆的另一端与纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元的其中另一个所述竹筏式漂浮结构单元铰接。
13.根据本发明的一些实施例，所述发电机固定在其中一个所述竹筏式漂浮结构单元的所述连接梁或所述漂浮单元上，所述连杆的另一端铰接在其中另一个所述竹筏式漂浮结构单元的所述连接梁或所述漂浮单元上。
14.根据本发明的一些实施例，所述发电机为往复式发电机。
15.根据本发明的一些实施例，每个所述漂浮单元包括n个筒体和漂浮管件，n个所述筒体沿纵向拼接以形成管体，所述n≥2；所述漂浮管件设置于所述管体的管腔中。
16.根据本发明的一些实施例，所述漂浮管件为两端密封的波纹管。
17.根据本发明的一些实施例，所述筒体内铺设有电路和管线。
18.根据本发明的一些实施例，所述筒体为混凝土筒体，所述混凝土筒体为预制混凝土件，所述管体为混凝土管；所述漂浮单元还包括碳纤维板，所述碳纤维板轴向穿设于所述混凝土管的管腔中且位于所述混凝土管与所述漂浮管件之间，所述碳纤维板的两端在所述碳纤维板预应力张拉后分别固定在所述混凝土管的两端上，所述混凝土管的配筋为frp筋；
19.或者，所述筒体为钢筒体，所述管体为钢管体，n个所述钢筒体通过焊接或者螺栓连接的方式轴向顺次拼接以形成钢管体。
20.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1为本发明实施例的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台的结构示意图。
23.图2为本发明实施例的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台中波浪能发电装置的结构示意图。
24.图3为本发明实施例的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台中漂浮单元的结构示意图。
25.图4为本发明实施例的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台中连接梁的结构示意图。
26.附图标记：
27.自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台1000；
28.竹筏式漂浮结构单元1；
29.漂浮单元101；筒体1011；漂浮管件1012；碳纤维板1013；
30.连接梁102；通孔103；
31.太阳能板2；
32.波浪能发电装置3；
33.铰接支座301；液压动力输出装置302；发电机3021；活塞3022；
34.连杆3023。
具体实施方式
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.下面结合图1至图4来描述本发明实施例的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台1000。
37.如图1所示，根据本发明实施例的带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台1000包括多个竹筏式漂浮结构单元1、太阳能板2和波浪能发电装置3，多个竹筏式漂浮结构单元1沿纵向依次排列；太阳能板2通过支架设置在多个竹筏式漂浮结构单元1中的至少一个竹筏式漂浮结构单元1的顶部；波浪能发电装置3设置在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1之间，波浪能发电装置3包括铰接支座301和液压动力输出装置302，纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1的彼此靠近的端部之间通过铰接支座301转动相连，液压动力输出装置302设置在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1的顶部上。
38.可以理解的是，竹筏式漂浮结构单元1至少设置有两个。太阳能板2通过支架设置在多个竹筏式漂浮结构单元1中的至少一个竹筏式漂浮结构单元1的顶部；可以理解的是，太阳能板2的布置位置以及布置数量可以根据实际情况进行设置，太阳能板2能够利用太阳能发电，以实现本发明的筏式海洋综合平台1000所需电能的自供。
39.波浪能发电装置3设置在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1之间，这样，首先，波浪能发电装置3可以利用本发明的筏式海洋综合平台1000的波浪响应发电，以实现本发明的筏式海洋综合平台1000所需电能的自供；其次，由于波浪能发电装置3在发电过程中会耗能，因此波浪能发电装置3可以起到阻尼作用，通过阻尼作用削减本发明的筏式海洋综合平台1000的波浪动力响应，即减小竹筏式漂浮结构单元1在波浪载荷下上下方向上的运动幅值，从而提升本发明的筏式海洋综合平台1000的稳定性和舒适性；最后，由于连接在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1之间的波浪能发电装置3，在波浪载荷的作用下，可以发生变形，因此还有利于降低筏式海洋综合平台1000的应力水平。
40.如图2所示，波浪能发电装置3包括铰接支座301和液压动力输出装置302，纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1的彼此靠近的端部之间通过铰接支座301转动相连，液压动力输出装置302设置在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1的顶部上。可以理解的是，铰接支座301会限制纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1在纵向上的位移，使得竹筏式漂浮结构单元1之间只能发生相对转动，当竹筏式漂浮结构单元1在波浪的作用下，发生反复相对转动时，竹筏式漂浮结构单元1会带动液压动力输出装置302反复伸缩，从而实现将波浪能转化为电能，进而使得本发明的筏式海洋综合平台1000可以实现部分或全部电能的自给自足。
41.根据本发明实施例的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台1000，通过在竹筏式漂浮结构单元1上设置太阳能板2，以及通过在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1之间设置波浪能发电装置3，一方面，波浪能发电装置3和太阳能板2产生的电量可以解决本发明的筏式海洋综合平台1000的电能供给问题，实现了电能的自供给；另一方面，波浪能发电装置3可以通过阻尼作用削减本发明的筏式海洋综合平台1000的波浪动力响应，提升本发明的筏式海洋综合平台1000的稳定性和舒适性，还有利于降低本发明的筏式海洋综合平台1000的应力水平。
42.根据本发明的一些实施例，每个竹筏式漂浮结构单元1包括多个漂浮单元101和多个连接梁102，多个漂浮单元101在水平面内沿横向并排布置并通过横向延伸的多个连接梁102连接于一体。这样，形成的竹筏式漂浮结构单元1具有模块化、可扩展、方便运输等特性，实用性强。
43.在一些实施例中，如图4所示，多个连接梁102上均开设有多个在横向方向上间隔开的通孔103，多个漂浮单元101一一对应地穿设在多个连接梁102上的多个通孔103中。这样，方便装配，且连接多个漂浮单元101时的连接效果好。
44.可选的，多个连接梁102沿横向方向延伸且沿纵向方向间隔开设置。
45.根据本发明的一些实施例，如图1所示，单个的太阳能板2对应地固定在单个的漂浮单元101上，且单个的太阳能板2的宽度尺寸小于单个的漂浮单元101的横向尺寸。这样，即使相邻的漂浮单元101之间出现晃动或松动，相邻的漂浮单元101之间的距离增大或减小，也不会使太阳能板2产生应力，相邻的漂浮单元101之间不会发生碰撞，即不会对太阳能板2产生影响，有利于保证太阳能板2的长期稳定正常使用。
46.根据本发明的一些实施例，如图2所示，液压动力输出装置302包括发电机3021、活塞3022和连杆3023，发电机3021固定在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1的其中一个竹筏式漂浮结构单元1上，活塞3022相对发电机3021可往复移动地与发电机3021相连，连杆3023的一端与活塞3022铰接，连杆3023的另一端与纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元1的其中另一个竹筏式漂浮结构单元1铰接。可以理解的是，在铰接支座301的约束下，当两个竹筏式漂浮结构单元1在波浪载荷的作用下发生相对转动时，由于连杆3023的另一端与竹筏式漂浮结构单元1铰接，活塞3022与连杆3023的一端铰接，因此，连杆3023会带动活塞3022在纵向方向上相对于发电机3021往复移动，从而实现将波浪能转化为电能。具体地，铰接支座301、连杆3023的一端与活塞3022之间的铰接轴线、连杆3023的另一端与竹筏式漂浮结构单元1之间的铰接轴线均相互平行且沿横向延伸。
47.可选地，如图2所示，发电机3021固定在其中一个竹筏式漂浮结构单元1的连接梁102或漂浮单元101上，连杆3023的另一端铰接在其中另一个竹筏式漂浮结构单元1的连接梁102或漂浮单元101上，可以根据实际情况进行选择。需要说明的是，铰接支座301连接在纵向间隔开的两个漂浮单元101的端部之间。
48.根据本发明的一些实施例，发电机3021为往复式发电机。
49.根据本发明的一些实施例，如图3所示，每个漂浮单元101包括n个筒体1011和漂浮管件1012，n个筒体1011沿纵向拼接以形成管体，n≥2；漂浮管件1012设置于管体的管腔中。n个筒体1011形成的管体主要起到承载作用，是主体部分。n个筒体1011轴向顺次拼接以形成管体，n≥2，也就是说，管体至少由两个筒体1011轴向顺次拼接而成，实际中，可以根据需要的管体的长度来决定轴向顺次拼接的筒体1011的数量，采用拼接连接，拆卸更换筒体1011时更加方便。
50.根据本发明的一些实施例，漂浮管件1012为两端密封的波纹管。由于波纹管可以伸缩，因此方便生产与施工，施工难度和成本都大大降低。
51.根据本发明的一些实施例，筒体1011内铺设有电路和管线。通过在管体内部铺设电路和管线，一方面可以满足本发明的筏式海洋综合平台1000的日常使用需求；另一方面，也更加美观。
52.可选地，筒体1011的外表面上预埋有多个钉件。需要说明的是，多个钉件用于非结构部件以及系泊系统的安装。例如钉件可以为铆钉。
53.可选地，如图3所示，每个筒体1011的两端均设有企口，两两相邻的筒体1011之间通过企口拼接，从而便于两个相邻的筒体1011之间进行快速拼装安装。
54.根据本发明的一些实施例，筒体1011为混凝土筒体，混凝土筒体为预制混凝土件，管体为混凝土管；漂浮单元101还包括碳纤维板1013，碳纤维板1013轴向穿设于混凝土管的管腔中且位于混凝土管与漂浮管件1012之间，碳纤维板1013的两端在碳纤维板1013预应力张拉后分别固定在混凝土管的两端上，混凝土管的配筋为frp筋。这样，漂浮单元101的使用寿命长，耐腐蚀性能好，漂浮效果好。
55.该实施例的竹筏式漂浮结构单元1在装配时，首先，将对应的混凝土筒体与连接梁102之间对应组装，将对应的混凝土筒体与混凝土筒体之间对应组装，接着将若干个碳纤维板1013沿着混凝土管内壁周向布置，张拉碳纤维板1013向碳纤维板1013和n个混凝土筒体施加预紧力，以紧固n个混凝土筒体；最后在混凝土管内部放置波纹管，并根据需要在混凝土管或连接梁102上安装其他部件。将装配完成的竹筏式漂浮结构单元1漂浮起来，利用船只将竹筏式漂浮结构单元1拖航至预定海域，安装系泊系统后即可服役。
56.需要说明一下，frp为纤维增强复合材料的简称，是以碳纤维、玻璃纤维等为增强体，高分子树脂为基体的一类高性能材料，具有耐海水腐蚀、轻质高强、可设计性强等特点。将混凝土筒体内的配筋替换成frp筋，可以很好地解决钢筋混凝土结构在海洋中还是会被腐蚀，使用寿命较短的问题，有利于极大地延长混凝土筒体的使用寿命，降低了维护成本。具体地，frp筋可以为玻璃纤维筋、玄武岩纤维筋或碳纤维筋。
57.混凝土筒体为预制混凝土件，也就是说，混凝土筒体是在工厂预制生产，然后再运输到拼装位置进行拼装，以提高施工效率，并且为预制混凝土件的混凝土筒体的尺寸统一性好，质量好。
58.该实施例的竹筏式漂浮结构单元1具有如下优点，第一、由于混凝土筒体、漂浮管件1012和碳纤维板1013均具有很好的耐腐蚀性能，耐久性能优越，因此本发明的筏式海洋综合平台1000具有使用寿命长的优点，可以长期正常使用；第二，由于碳纤维板1013的两端在碳纤维板1013预应力张拉后分别固定在混凝土管的两端上，因此碳纤维板1013和混凝土筒体可以同时承载受力，承载强度更大，承载力更高，可以作为海上设施的受力构件，且使得混凝土管不易开裂；第三，本发明采用管式预制拼装的施工方案，预制生产的混凝土筒体在现场拼装，安装系泊系统后即可服役，结构简单，装配方便，施工和维护成本低，可以很好地适应海上维修养护能力差的使用环境；第四，本发明的结构由于采用单元式、拼接式的设计，因此，本发明的漂浮单元101可方便快速地拆解，当本发明的漂浮单元101达到服役期限或局部发生损坏后，可以将本发明的漂浮单元101拖回船坞，进行分段拆解和回收利用，有利于进一步降低使用成本。由此，该实施例的竹筏式漂浮结构单元1具有生产效率高、安装速度快、模块化、可扩展、可回收等优势。
59.在一个具体的例子中，如图4所示，连接梁102为长条状件，且纵截面为方形，连接梁102的侧面均匀布置圆形孔洞，混凝土筒体为圆形管体，连接梁102上的圆形孔洞直径略大于混凝土筒体的外径。
60.可选地，碳纤维板1013采用拉挤工艺或真空导入制造工艺加工而成，加工而成的
碳纤维板1013具有弹模大、强度高以及耐腐蚀的优势，使用效果好。
61.可选地，混凝土筒体的材料选用轻骨料混凝土或纤维轻骨料混凝土。这样，一方面可以保证混凝土筒体的使用强度，另一方面，还可以保证混凝土筒体的足够轻，有利于优化本发明的筏式海洋综合平台1000的漂浮效果。
62.可选地，筒体1011为钢筒体，n个钢筒体通过焊接或者螺栓连接的方式轴向顺次拼接以形成钢管体。可以理解的是，钢筒体均经耐腐蚀处理。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
64.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，包括：多个竹筏式漂浮结构单元，多个所述竹筏式漂浮结构单元沿纵向依次排列；太阳能板，所述太阳能板通过支架设置在多个所述竹筏式漂浮结构单元中的至少一个所述竹筏式漂浮结构单元的顶部；波浪能发电装置，所述波浪能发电装置设置在纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元之间，所述波浪能发电装置包括铰接支座和液压动力输出装置，纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元的彼此靠近的端部之间通过所述铰接支座转动相连，所述液压动力输出装置设置在纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元的顶部上。2.根据权利要求1所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，每个所述竹筏式漂浮结构单元包括多个漂浮单元和多个连接梁，多个所述漂浮单元在水平面内沿横向并排布置并通过横向延伸的多个所述连接梁连接于一体。3.根据权利要求2所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，单个的所述太阳能板对应地固定在单个的所述漂浮单元上，且单个的所述太阳能板的宽度尺寸小于单个的所述漂浮单元的横向尺寸。4.根据权利要求2所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，所述液压动力输出装置包括发电机、活塞和连杆，所述发电机固定在纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元的其中一个所述竹筏式漂浮结构单元上，所述活塞相对所述发电机可往复移动地与所述发电机相连，所述连杆的一端与所述活塞铰接，所述连杆的另一端与纵向相邻的所述竹筏式漂浮结构单元的其中另一个所述竹筏式漂浮结构单元铰接。5.根据权利要求4所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，所述发电机固定在其中一个所述竹筏式漂浮结构单元的所述连接梁或所述漂浮单元上，所述连杆的另一端铰接在其中另一个所述竹筏式漂浮结构单元的所述连接梁或所述漂浮单元上。6.根据权利要求4所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，所述发电机为往复式发电机。7.根据权利要求2所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，每个所述漂浮单元包括n个筒体和漂浮管件，n个所述筒体沿纵向拼接以形成管体，所述n≥2；所述漂浮管件设置于所述管体的管腔中。8.根据权利要求7所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，所述漂浮管件为两端密封的波纹管。9.根据权利要求7所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，所述筒体内铺设有电路和管线。10.根据权利要求7所述的自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台，其特征在于，所述筒体为混凝土筒体，所述混凝土筒体为预制混凝土件，所述管体为混凝土管；所述漂浮单元还包括碳纤维板，所述碳纤维板轴向穿设于所述混凝土管的管腔中且位于所述混凝土管与所述漂浮管件之间，所述碳纤维板的两端在所述碳纤维板预应力张拉后分别固定在所述混凝土管的两端上，所述混凝土管的配筋为frp筋；或者，所述筒体为钢筒体，所述管体为钢管体，n个所述钢筒体通过焊接或者螺栓连接的方式轴向顺次拼接以形成钢管体。

技术总结
本发明公开了一种自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台。该自带光伏发电和波浪能发电的筏式海洋综合平台包括多个竹筏式漂浮结构单元、太阳能板和波浪能发电装置，多个竹筏式漂浮结构单元沿纵向依次排列；太阳能板通过支架设置在多个竹筏式漂浮结构单元中的至少一个竹筏式漂浮结构单元的顶部；波浪能发电装置设置在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元之间，波浪能发电装置包括铰接支座和液压动力输出装置，纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元的彼此靠近的端部之间通过铰接支座转动相连，液压动力输出装置设置在纵向相邻的竹筏式漂浮结构单元的顶部上。本发明不仅可以实现电能的自供，且自身的波浪动力响应小，稳定性更好。稳定性更好。稳定性更好。


技术研发人员：冯鹏 谢崇峰
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司 阿美远东（北京）商业服务有限公司
技术研发日：2023.04.11
技术公布日：2023/5/23