CN103523183A - 可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台。包括中部安装主浮力舱的半潜船船体，主浮力舱下段安装潮流能发电装置；半潜船船体甲板后部安装通过铰链和支撑臂连接的置于主浮力舱上方的波浪能吸收浮体；半潜船船体甲板安装有若干从下到上分为三段的立柱，下段安装潮流能发电装置，中段设为浮力调节舱，上段为设备舱，设备舱内部安装有能量转换设备和储能蓄电池组等；各立柱顶部连接为水上平台，其上安装若干台风能发电装置、太阳能发电板、海水淡化装置，所有能量转换装置的输出连接蓄电池组；浮体与半潜船船体甲板间铰接安装有波浪能转换元件，在半潜船船体后部安装阻水板。本发明成本低、便于迁移且实用性强。

Description

可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台

技术领域

本发明属于一种能源转化及供应平台，具体涉及一种在海洋上应用的可移动半潜浮式多功能能源供应平台。

背景技术

海洋上具有丰富的能源，人类对海洋以及海洋上岛屿的开发活动日益加强，在海洋上作业的成本和供能问题日渐突出。通过大陆上的电网往海洋上输送电能很难达到生产作业的要求，而且成本极高。传统的办法是采用柴油发电机在海洋中发电，但造成的后果是不仅要额外耗费柴油的运输成本，而且柴油及其废渣对海洋造成了严重的污染。同样，由于交通和成本的问题，往海中岛屿输送淡水也是一个亟待解决的难题。因此，开发高效廉价的海上电力和淡水供应设备，对世界各国的海洋勘探开发活动具有重大的意义。另外，海洋面积虽然广阔，但若不依靠海上浮体，人类无法立足海上工作与生活，因此在海上提供稳定的生产和生活平台同样具有重要意义。海洋上本身蕴含着丰富的自然能源和资源，如波浪能、潮流能、风能、太阳能、水资源、矿物资源等，因此，将自然的可再生能源转换成适合人类生产作业需求的能源，将会具有极大的实用性，也为推动海洋勘探开发向前迈进带来成功的一步。波浪能装置在能量转换过程中已经起到消波的作用，因此波浪能装置不但可以提供能量而且可以为后方提供相对平静的水域，极有利于建造稳定的海上平台供人类生产和生活。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，开发出一种成本低、便于迁移且实用性强的可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，解决海洋上生产作业基本所需的电能和淡水的供应问题，同时提供稳定的水上平台供人类生产、生活或加装设备、仪器。。

本发明的技术方案如下：

包括半潜船船体1，所述半潜船船体1分为多个船舱，每个舱体底部安装带水阀的排水管，舱体上表面安装带气阀的排气管，半潜船船体1甲板中部安装主浮力舱2，主浮力舱2分上下两段，下段安装潮流能发电装置，上段起提供浮力和配合波浪能吸收浮体5吸收波浪能的作用；半潜船船体1甲板后部安装若干铰链3，铰链3通过支撑臂4连接鹰头型波浪能吸收浮体5,鹰头型波浪能吸收浮体5置于主浮力舱2上方，主浮力舱2的上部横截面的前端圆弧与鹰头型波能吸收浮体5截面的尾部圆弧同圆心；半潜船船体1甲板安装有若干立柱6，立柱6从下到上分为三段，立柱6下段安装潮流能发电装置，立柱6中段设为浮力调节舱8，立柱6上段为设备舱9，设备舱9内部安装有和储能蓄电池组等；各立柱6顶部连接为水上平台10，水上平台10上安装若干台风力发电装置，平台10上表面安装太阳能发电板11，所有能量转换装置转换为直流电后输出连接蓄电池组；鹰头型波浪能吸收浮体5连接安装有波浪能转换元件16，所述波浪能转换元件16铰接安装在所述鹰头型波浪能吸收浮体5与半潜船船体1甲板间，或铰接安装在鹰头型波浪能吸收浮体5背部和阻水板17之间。在半潜船船体1后部安装阻水板17，在水上平台10上另安装有海水淡化装置19；半潜船船体1通过锚链连接锚13。

本发明的进一步改进有：

所述水上平台10为镂空式结构。

所述鹰头型波能吸收浮体5两侧安装有立柱6。

所述的半潜船船体中的浮力调节舱以及立柱中的浮力调节舱，为调节整个能源供应平台的半潜浮状态及上浮状态的主要部位。半潜船船体中的浮力调节舱以及立柱中的浮力调节舱内均设有可控的进排水管和充排气管，以便调节整个能源供应平台下沉的水位深度。

设备舱9内部还可以安装有各种能量转换设备和测量设备等。

所述海水淡化装置19直接由发电装置如波浪能、潮流能或风能装置驱动，抽取海水并压入海水淡化装置，通过海水淡化装置输出淡水。所述海水淡化装置为反渗透装置，所述发电装置通过驱动液压缸或抽水泵将海水压入反渗透膜，制备成淡水，以供平台本身或附近的岛屿或设备使用。

所述的半潜船船体1上设置有连接锚13的卷链机14及锚链舱15。

所述阻水板17安装在两立柱6之间；阻水板17由斜梁18支撑加强。

所述风能发电装置包括若干个风力发电机12，风力发电机12安装在立柱6上方。,

本发明可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，具有半潜驳船的特性，可通过调节浮舱内的水位使平台上浮或下沉。平台处于漂浮状态时，通过拖船拖行到目的海域，锚泊固定，通过调节船体浮舱和立柱中的进水量，即可使平台的下部沉到设定的水位，平台达到工作状态，将波浪能、风能、太阳能、潮流能等天然能源转换为电能，且可通过海水淡化设备将海水转化成淡水。需将平台迁移的时候，起锚，然后使立柱和船体部分浮舱中的浮力调节舱充气排水，即可使平台整体浮上水面，通过拖船迁移到设定海域。

本发明的有益效果是：1、本发明的能源供应平台利用潮流能、波浪能、风能和太阳能等清洁无污染的可再生能源，符合环保、生态的原则，也符合未来能源供应趋势。2、本发明的能源供应平台将四种可再生能源集中在一套发电平台上，多种能源之间具有周期性互补作用，无季节适应性问题，大大提高了实用性。3、本发明的能源供应平台在一台能量转换基体上安装多套能量转换装置，其发电量是单个能量转换装置的数倍，因此单位发电功率下本发明的成本明显降低，经济性好。4、本发明的能源供应平台的基体为一艘半潜船，可在水面停留、可像船舶一样在海面航行，也可以停靠码头，使平台的投放、维护和迁移的难度和成本大大降低。5、本发明的能源供应平台设计有水上平台，高出水面一定距离，可根据需要加装其他设备和建筑物，将水上平台扩展为生产、生活和海上试验区。

附图说明

图1是实施例中可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台的侧面图；

图2是实施例中可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台的正面图；

图3是实施例中可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台的使用状态示意图；

图4是实施例中可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台被拖行示意图；

附图标记：1-半潜船船体；101-舱体；2-主浮力舱；201-永久浮舱；3-铰链；4-支撑臂；5-鹰头型波能吸收浮体；6-立柱；7-潮流能发电装置；8-浮力调节舱；9-设备舱；10-水上平台；11-太阳能发电板；12-风力发电机；13-锚；14-卷链机；15-锚链舱；16-波浪能转换元件；17-阻水板；18-斜梁；19-海水淡化装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明：

如图1、2所示，本发明主体结构由半潜船船体1和甲板四角立柱6组成为一条半潜船，所有能量转换设备均安装在半潜船上，半潜船体1由纵横多排舱体101组成，立柱6从上到下分为多个舱体，下段安装潮流能装置，上段所有需要提供浮力的舱体上端均安装排气管，下端均安装排水管。舱内排气进水，实现半潜船向下潜；舱内加气排水，实现半潜船向上浮。控制舱内进排水、气的量可实现半潜船最高升至甲板露出水面一定高度，最低潜至除水上平台10露出水面外半潜船其他部分均淹没于水面之下。本发明半潜船船体1前后两端设计成具有一定斜度，以减小拖行或航行阻力。半潜船体1甲板前端安装的卷链机14通过锚链连接锚13，用来抛锚和收锚，抛锚13时锚链被卷链机14卷出锚链舱15抛入海洋，收回时锚链被卷链机14卷起后落入锚链舱15，锚13同时跟随锚链被收起。

半潜船体1甲板中间部分固定安装的主浮力舱2下段安装潮流能装置7，上段永久浮舱201为一个或多个密闭舱，主浮力舱2设计浮力基本等于整个半潜船体的重量，鹰头型波能吸收浮体5两侧安装有立柱6。主浮力舱2截面前端圆弧与鹰头型波浪能吸收浮体5尾部圆弧同圆心，并且两圆弧相距较近。半潜船船体1甲板后部两侧安装有铰链3，波浪能转换元件16铰接安装在鹰头型波浪能吸收浮体5与半潜船船体1甲板间，或铰接安装在鹰头型波浪能吸收浮体5背部和阻水板17之间。鹰头型波浪能吸收浮体5可牵引波浪能转换元件16通过支撑臂4绕铰链3做旋转运动，波浪能转换元件16可以是液压缸、直线电机等其他做直线运动的转换元件，也可通过牵引滚筒将直线运动转换为做旋转运动，驱动做旋转运动的做功元件做功。

半潜船四个立柱6的下端腔体前后方向为海流通道，通道内各安装一个潮流能发电装置7。立柱6中间舱体为浮力调节舱8，当装置需要下潜至工作水位时浮力调节舱8可用来调整半潜船平衡，并且其储备有足够多的浮力体积。立柱6的上端舱体为能量转换平台的设备舱9，内部安装波浪能、潮流能、风能和太阳能等不需要裸露在外部的相关转换设备、储能蓄电池组、空压机、备用发电机、控制器等。四角立柱6顶部建造有镂空水上平台10，正常运转时水上平台10距离水面有一定的高度，使波浪一般不会打到水上平台10上。以水上平台10四角为基础分别安装一台风力发电机12，风力发电机12可将风能转换为电能。水上平台10上可按面积大小安装一定规模的太阳能发电板11，将太阳能转换为电能。水上平台10上可根据需要加装设备、建筑物等，甚至可以住人并扩展成为生产和生活平台。水上平台10上安装反渗透海水淡化装置19，该装置可将具有一定压力的海水转换为淡水，波浪能装置上安装液压缸抽取海水并将海水压入反渗透膜即可制出淡水，风力装置和潮流能装置驱动泵抽取海水并将海水压入反渗透膜也可制出淡水。

在半潜船船体1后部两立柱6之间安装阻水板17，阻水板17宽度为两立柱6间距，高度与水线基本齐平，阻水板17受力较大，需由斜梁18支撑加强。

本发明为漂浮式海洋平台，为增大平台整体在波浪中的稳定性，半潜船船体1的甲板面积尽可能做大，平台的吃水深度尽可能加大，但立柱6的截面积不宜过大，尽量使平台整体重心靠下端，浮心靠上端。

本发明“漂浮式海上多能源发电、制淡水平台”在海洋之中的存在状态如图3所示，本发明平台投放后，通过锚和锚链系泊于海洋之中，平台半潜船下潜到设定工作深度后即可开始工作。处于本发明平台下部的潮流能装置7可将流过的潮流能转换为液压能或电能，处于水线附近的鹰头型波能吸收浮体5可吸收波浪能推动波浪能转换元件16将波浪能转换为液压能或电能，处于本发明顶端的风力发电机12可以将风能转换成液压能或电能，处于本发明平台顶部的太阳能发电板11可将太能直接转换成电能，也可也将太阳能发电板11换成太阳能发热板将太阳能转换成热能。处于本发明平台上端的反渗透海水淡化装置19利用波浪能、风能或潮流能装置提供的能量抽取海水，并将海水压入反渗透膜，将海水转换为淡水。本发明平台四种不同发电设备发出的电能转换为直流电后统一存储在蓄电池组中，蓄电池组中存储的电能可通过水密电缆接口向外输出电能。本发明平台制出的淡水可存储起来供平台自身和附近船舶使用。

如图4所示，本发明平台在船厂建造完毕后，可象普通船舶一样漂浮于水面之上，当装置需要投放到工作海域时，拖轮可拖拽本发明平台在海上航行，本发明半潜船船体1造型方正，船头为斜坡设计，因此本发明平台在海上拖行的稳定性好，阻力小。当本发明平台达到工作海域后，首先向海洋之中抛下锚，松锚链。待锚和锚链投放完毕后，按设定步骤控制半潜船船体1和立柱6舱体内的进水量，逐步使本发明平台向下潜，直至到达设定工作深度，然后锁定水阀和气阀，本发明平台即可投入工作，潮流能转换装置在海流的推动下做功发电、波浪能转换装置在波浪的推动下做功发发电、风力发电机在风力的推动下做功发电、太阳能板在太阳光的照射下将太阳能转换为电能，以上各种电能储存于蓄电池组内，蓄电池组连接水密电缆接头可向外输送电力，海水淡化装置，利用波浪能、风能或潮流能提供的动力抽取海水，并将其压入反渗透膜制造淡水。当需要迁移本发明平台到其他海域工作时，其回收过程与投放工作顺序相反，按照设定程序给半潜船船体1和立柱6舱体内加气排水，本发明平台将逐步浮起直至半潜船船体1甲板浮出水面。然后通过卷链机14卷起锚链，收起锚，则本发明平台与海底链接的锚泊力解除，可通过拖轮将本发明平台拖运到任何满足水深条件的工作海域，重复抛锚、松链、下潜等工作，本发明平台又可重新投入发电工作。如果装置运行时长达到需进行维护、保养的设计时间，则可浮起本发明平台，使船体甲板露出水面，维护、保养人员和设备可登船工作。若本发明平台遭遇海啸和台风等自然灾害的正面袭击，则可事先将本发明平台浮起、收锚后拖行到附近港口避灾。

Claims (8)

1.可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，其特征在于，包括半潜船船体（1），所述半潜船船体（1）分为多个船舱，每个舱体底部安装带水阀的排水管，舱体上表面安装带气阀的排气管，半潜船船体（1）甲板中部安装主浮力舱（2），主浮力舱(2)分上下两段，下段安装潮流能发电装置（7），上段起提供浮力和配合波浪能吸收浮体(5)吸收波浪能的作用；半潜船船体（1）甲板后部安装若干铰链(3)，铰链(3)通过支撑臂(4)连接鹰头型波浪能吸收浮体(5),鹰头型波浪能吸收浮体(5)置于主浮力舱（2）上方，主浮力舱（2）上段截面的前方圆弧与鹰头型波能吸收浮体(5)的尾部圆弧同圆心；半潜船船体（1）甲板安装有若干立柱（6），立柱（6）从下到上分为三段，立柱（6）下段安装潮流能发电装置（7），立柱（6）中段设为浮力调节舱（8），立柱（6）上段为设备舱（9），设备舱（9）内部安装有储能蓄电池组；各立柱（6）顶部连接为水上平台（10），水上平台（10）上安装若干台风能发电装置，平台（10）上表面安装太阳能发电板（11），所有能量转换装置转换为直流电后输出连接蓄电池组；鹰头型波浪能吸收浮体（5）连接安装有波浪能转换元件（16），在半潜船船体（1）后部安装阻水板（17），在水上平台（10）上另安装有海水淡化装置（19）；半潜船船体（1）通过锚链连接锚（13）。

2.根据权利要求1所述的可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，其特征在于，所述阻水板（17）安装在两立柱（6）之间；阻水板（17）由斜梁（18）支撑加强。

3.根据权利要求1所述的可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，其特征在于，所述鹰头型波能吸收浮体(5)两侧安装有立柱（6）。

4.根据权利要求1所述的可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，其特征在于，所述波浪能转换元件（16）铰接安装在所述鹰头型波浪能吸收浮体（5）与半潜船船体（1）甲板间，或铰接安装在鹰头型波浪能吸收浮体（5）背部和阻水板（17）之间。

5.根据权利要求1所述的可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，其特征在于，在所述的半潜船船体（1）上设置有连接锚（13）的卷链机（14）及锚链舱（15）。

6.根据权利要求1所述的可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，其特征在于，所述风能发电装置包括若干个风力发电机（12），风力发电机（12）安装在立柱（6）上方。

7.根据权利要求1所述的可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，其特征在于，设备舱（9）内部还安装有能量转换设备和测量设备。

8.根据权利要求1所述的可移动半潜浮式多功能海上能源供应平台，其特征在于，所述水上平台（10）为镂空式结构。

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