CN105298730B - 利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，包括若干基本单元体，基本单元体包括上浮体、通过锚缆悬于上浮体下方的浮箱式固定锚，相邻两个上浮体上部之间通过软连接装置相连，下部之间通过可调间隙铰接装置相连；所述的上浮体还包括横向能量回收系统和纵向能量回收系统，横向能量回收系统用于将上浮体间的横向运动转化为电能，纵向能量回收系统用于将各上浮体的垂向震荡转化为电能。本发明的飞机海上起降平台可以在海上通过外船体的拖拉进行移动，方便灵活。本发明主要用于飞机在海上的起降，以供飞机做即时的修整和燃料补充，在无飞机停靠时，还可以利用波浪能进行发电，为平台提供所需的能量。

Description

利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台

技术领域

本发明涉及一种海上飞机起降平台，尤其涉及一种可以利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台。

背景技术

飞机要在海上实现升降，通常要用到起降平台。一般的起降平台都比较沉重,在海面上移动起来比较困难。

CN 102556294A公开了一种浮岛式飞机场，旨在提供一种稳定性好的浮岛式飞机场，该发明可用于海上飞机起落平台。但是该平台结构比较笨重。

CN 102862656A公开了一种模块化水上平台，其通过连接装置使多个平台模块连接成整体，对接区可以使平台模块之间准确对准，同时通过凸销和结合孔使平台模块之间牢固紧密连接，保证平台模块之间的紧固。这个发明可以组装成海上飞机跑道，可用于飞机紧急降落与补给。CN 1718500A公开了一种积块式的海上平台，由若干个积块A、B、C连接而成，平台上可以作为机场起落战机，平台下还具有巨大的存储空间。上述两种平台都考虑到将海上的飞机起降平台设计成模块化，在一定程度上解决了起降平台过于沉重的问题，然而其都是对机械结构上的改进，并未考虑到能耗的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，用于飞机在海上的起降停靠，以供飞机做即时的修整和燃料补充，在无飞机停靠时，还可以利用波浪能来进行发电，提供平台自身所需的能量。

本发明的利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，包括若干基本单元体，基本单元体包括上浮体、通过锚缆悬于上浮体下方的浮箱式固定锚，上浮体包括上、中、下三部分，相邻两个基本单元体的上浮体上部之间通过软连接装置相连，下部之间通过可调间隙铰接装置相连；上浮体中部为一密闭空间，由一弹性皮囊分隔为压缩空气舱和海水舱两部分，压缩空气舱通过管路与压缩空气源连通，海水舱侧壁装有两个反向的单向阀以控制海水舱对海水的吞吐，浮箱式固定锚与上浮体中部密闭空间的结构相同；

所述的上浮体还包括横向能量回收系统和纵向能量回收系统，横向能量回收系统用于将上浮体间的横向运动转化为电能，纵向能量回收系统用于将各上浮体的垂向震荡转化为电能。

所述的软连接装置包括球形的一体式液压油缸、第一活塞杆、球铰杆和分别固定于上浮体内上部两侧的第一支座和第一支撑支架，一体式液压油缸与第一支座球铰连接，第一支撑支架竖直面上固定有第二支座，第二支座端面固定有第三支座，球铰杆的球形端与第二、三支座、均球铰连接，第一活塞杆的活塞端位于一体式液压油缸内，并通过密封圈密封，另一端与相邻上浮体的球铰杆端部固定连接，第一活塞杆被两个上浮体隔为段，段上依次套有第一弹簧、第二弹簧和第三弹簧。

所述的横向能量回收系统包括第一蓄能器、四个单向阀、第一油箱、第一节流阀、第一液压马达和第一发电机，一体式液压油缸的两个液压油腔室中一个同时连接第一单向阀的出油口和第三单向阀的进油口，另一个同时连接第二单向阀的出油口和第四单向阀的进油口，第一单向阀的进油口、第二单向阀的进油口连接第一油箱，第三单向阀的出油口、第四单向阀的出油口连接第一蓄能器，第一蓄能器的出口通过第一节流阀与第一液压马达相连，第一液压马达带动第一发电机。

所述的可调间隙铰接装置包括第一液压油缸、第二活塞杆、连接杆和分别固定于上浮体内下部两侧的第二支撑支架和第三支撑支架，连接杆的一端固定在第二支撑支架上，另一端穿出上浮体侧壁，第一油缸固定于第三支撑支架上，第二活塞杆的活塞端位于第一液压油缸内，并通过密封圈密封，第二活塞杆的另一端穿出上浮体侧壁与相邻上浮体中的连接杆的穿出端铰接。

所述的上浮体内还设有锚绞系统，锚绞系统包括固定于上浮体底部的第二液压油缸、装有卷筒的卷筒支架和用于驱动卷筒的绞车驱动装置，第三活塞杆的活塞端位于第二油缸内，并通过密封圈密封，在第二油缸底面与第三活塞杆的活塞端面之间设有第四弹簧；第三活塞杆的另一端固定有滑轮支架，滑轮支架上装有滑轮，锚缆的一端连接浮箱式固定锚，另一端穿过上浮体底面绕过滑轮后再绕在卷筒上。

所述的纵向能量回收系统包括第二蓄能器、四个单向阀、第二油箱、第二节流阀、第二液压马达和第二发电机，第二液压油缸的两个液压油腔室中一个同时连接第五单向阀的出油口和第七单向阀的进油口，另一个同时连接第六单向阀的出油口和第八单向阀的进油口，第五单向阀的进油口、第六单向阀的进油口连接第二油箱，第七单向阀的出油口、第八单向阀的出油口连接第二蓄能器，第二蓄能器的出口通过第二节流阀与第二液压马达相连，第二液压马达带动第二发电机。

在无飞机停靠时，在海上由于受到波浪的作用，各个上浮体之间具有相对运动的趋势，利用下端的可调间隙铰接装置可放大上浮体上端的相对运动，第一活塞杆)与一体式液压油缸)组成的活塞泵不断从第一油箱中抽吸液压油。当上浮体间距增大时，通过第一单向阀抽吸液压油，通过第四单向阀向第一蓄能器充入高压油，第三单向阀与第二单向阀因背压锁死；当上浮体间距减小时，通过第二单向阀抽吸液压油，通过第三单向阀向第一蓄能器充入高压油，第一单向阀与第四单向阀因背压锁死。波浪的水平运动能量以高压油的形式临时存放于第一蓄能器，高压油液通过第一节流阀的控制驱动第一液压马达，第一液压马达带动第一发电机进行发电，同时将电能并入平台电站，实现了波浪水平动能的回收。上浮体的内部安装有纵向蓄能装置，当浮箱式固定锚位于海底时，浮箱式固定锚的海水舱腔室内充满水，浮箱式固定锚能够为系统提供足够大的负浮力，此时锚缆始终保持张紧状态，并且具有较大的预紧力，所以浮箱式固定锚与上浮体之间相当于一个刚体连接，当海面波浪对上浮体平台产生作用，上浮台会不断产生升沉运动，升沉运动使得第二液压油缸和第三活塞杆组成的活塞泵不断从第二油箱中抽吸液压油。当上浮体从波谷向波峰运动时，第二油缸和第三活塞杆组成的柱塞泵通过第六单向阀抽吸液压油，通过第七单向阀向第二蓄能器充入高压油，第五单向阀与第八单向阀因背压锁死；当上浮体从波峰向波谷运动时，通过第五单向阀抽吸液压油，通过第八单向阀向第二蓄能器充入高压油，第六单向阀与第七单向阀因背压锁死。波浪的垂直方向的运动能量以高压油的形式临时存放于第二蓄能器，高压油液通过第二节流阀的控制驱动第二液压马达，第二液压马达带动第二发电机进行发电，同时将电能并入平台电站，实现了波浪垂直方向动能的回收。

当需要有飞机停靠时，可调间隙铰链装置开始工作，通过调节第一液压油缸中的油液压力改变上浮体之间的距离，使各个上浮体之间相互靠近组成飞机起降的跑道。当两个上浮体之间的距离靠近到一定的长度时，软连接装置)中的弹簧就会被压缩，当被压缩到一定长度时就不能再被压缩，从而使各个上浮体之间保持一定的固定距离。浮箱式固定锚由弹性皮囊分为海水舱(压载水舱室)和压缩空气舱(气舱)。起锚时，压缩空气进入气舱，弹性皮囊膨胀将压载水通过海水舱壁的一个单向阀排出舷外；落锚时，海水通过舱壁的另一单向阀进入压载水舱，压载水满舱时，能提供足够的负浮力，为上浮体提供锚固力。这样能够保证飞机在平台上平稳的起降。浮箱式固定锚通常情况下是不需要改变浮力的，只有当需要对整个浮体进行移位，改变海区的时候，才会考虑将浮箱式固定锚提升出来，这时只需要通过压缩空气将水腔内的水排出即可。上浮体采用同样的浮力调节结构，可以通过调节水腔内的水来调节上浮体的浮力，从而控制锚缆的预紧力，限制了上浮体的升沉运动，使得上浮体与浮箱式固定锚相当于一个刚体，为飞机的起降提供足够大的支持力。

本发明提出的飞机海上起降平台，可以通过自身发电装置收集海洋的波浪能，将波浪能转化成电能，为整个平台提供所需的能量，而且还可以通过船只进行拖动，方便移动。

附图说明

图1是本发明飞机海上起降平台的结构示意图；

图2是软连接装置的结构示意图；

图3是可调间隙铰接装置的结构示意图；

图4是横向能量回收系统的原理示意图；

图5是锚绞系统的结构示意图，图(a)为主视图，(b)为侧视图；

图6是纵向能量回收系统的原理示意图；

图7是上浮体及浮箱式固定锚的结构示意图；

图中：1.基本单元体，2.软连接装置，3.第一活塞杆，4.一体式液压油缸，5.第一支座，6.螺栓，7.第一支撑支架，8.第二支座，9.第三支座，10.可调间隙铰接装置，11.球铰杆，12.第一弹簧，13.第二弹簧，14.第三弹簧，15.上浮体，16.横向能量回收系统，17.纵向能量回收系统，18.浮箱式固定锚，19.连接杆，20.锚缆，21.第二支撑支架，22.第三支撑支架，23.第一液压油缸，24.密封圈，25.第二活塞杆，26.锚绞系统，27.第三活塞杆，28.第二液压油缸，29.第四弹簧，30.滑轮，31.滑轮支架，32.卷筒，33.卷筒支架，34.绞车驱动装置，35.第六单向阀，36.第五单向阀，37.第二油箱，38.第二液压马达，39.第二发电机，40.第二节流阀，41.第七单向阀，42.第八单向阀，43.第二蓄能器，44.第九单向阀，45.第十单向阀，46.第十一单向阀，47.第二弹性皮囊，48.第一蓄能器，49.第四单向阀，50.第三单向阀，51.第一节流阀，52.第一发电机，53.第一液压马达，54.第一油箱，55.第二单向阀，56.第一单向阀，57.第十二单向阀，58.第一弹性皮囊。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明的利用波浪能发电的可移动海上飞机起降平台，主要用于飞机在海上的起降，以供飞机做即时的修整和燃料补充，在无飞机停靠时，还可以利用波浪能来进行发电，为平台提供所需的能量。

如图1-7所示，该平台包括若干基本单元体1，基本单元体1包括上浮体15、通过锚缆20悬于上浮体15下方的浮箱式固定锚18，上浮体15包括上、中、下三部分，相邻两个基本单元体1的上浮体15上部之间通过软连接装置2相连，下部之间通过可调间隙铰接装置10相连，以此连接方式实现平台尺寸拓展；上浮体15中部为一密闭空间，由一弹性皮囊分隔为压缩空气舱和海水舱两部分，压缩空气舱通过管路与压缩空气源连通，海水舱侧壁装有两个反向的单向阀以控制海水舱对海水的吞吐，浮箱式固定锚18与上浮体15中部密闭空间的结构相同，可以通过控制弹性皮囊内压缩空气的压力来调节上浮体15与浮箱式固定锚18的浮力大小；上浮体15与浮箱式固定锚之间通过锚缆实现连接和间距调整；波浪引起上浮体15的横向运动，其能量通过横向能量回收系统16转化为电能并入平台电站；波浪引起上浮体15的垂向震荡，其能量通过纵向能量回收系统17转化为电能并入平台电站。

如图2所示，本发明的软连接装置2包括球形的一体式液压油缸4、第一活塞杆3、球铰杆11和通过螺栓6分别固定于上浮体15内上部两侧的第一支座5和第一支撑支架7，一体式液压油缸4与第一支座5球铰连接，第一支撑支架7竖直面上固定有第二支座8，第二支座8端面固定有第三支座9，球铰杆11的球形端与第二、三支座8、9均球铰连接，第一活塞杆3的活塞端位于一体式液压油缸4内，并通过密封圈密封，上浮体15另一端与相邻上浮体15的球铰杆11端部固定连接，第一活塞杆3被两个上浮体15隔为段，段上依次套有第一弹簧12、第二弹簧13和第三弹簧14。这种软连接装置2就是一种双向弹簧的结构，即在相邻的上浮体15腔体的内侧和外侧都有一定长度的弹簧用于起到缓冲的作用。两上浮体15之间需要有一定的距离，且保持在一定的范围内，当两个上浮体15之间的距离靠近到一定的长度时，弹簧就会被压缩，当被压缩到一定程度时就不能再被压缩，使各个上浮体15之间保持一定的固定距离。

如图3所示，本发明的可调间隙铰链装置包括第一液压油缸23、第二活塞杆25、连接杆19和分别固定于上浮体15内下部两侧的第二支撑支架21和第三支撑支架22，连接杆19的一端固定在第二支撑支架21上，另一端穿出上浮体15侧壁，第一液压油缸23固定于第三支撑支架22上，第二活塞杆25的活塞端位于第一液压油缸23内，并通过密封圈24密封，第二活塞杆25的另一端穿出上浮体15侧壁与相邻上浮体15中的连接杆19的穿出端铰接。当相对位置不变的时候，能够作为铰支端为软连接装置2提供形变的自由空间。当需要有飞机停靠时，可调间隙铰链装置开始工作，通过调节第一液压油缸中的油液压力改变上浮体15之间的距离，使各个上浮体15相互靠近组成飞机起降的跑道。

如图4所示，横向能量回收系统16包括包括第一蓄能器48、四个单向阀、第一油箱54、第一节流阀51、第一液压马达53和第一发电机52，一体式液压油缸4的两个液压油腔室中一个同时连接第一单向阀56的出油口和第三单向阀50的进油口，另一个同时连接第二单向阀55的出油口和第四单向阀49的进油口，第一单向阀56的进油口、第二单向阀55的进油口连接第一油箱54，第三单向阀50的出油口、第四单向阀49的出油口连接第一蓄能器48，第一蓄能器48的出口通过第一节流阀51与第一液压马达53相连，第一液压马达53带动第一发电机52。第一活塞杆3与一体式液压油缸4组成的活塞泵不断从第一油箱中抽吸液压油。当上浮体15间距增大时，通过第一单向阀抽吸液压油，通过第四单向阀向第一蓄能器充入高压油，第三单向阀与第二单向阀因背压锁死；当上浮体15间距减小时，通过第二单向阀抽吸液压油，通过第三单向阀向第一蓄能器充入高压油，第一单向阀与第四单向阀因背压锁死。波浪的水平运动能量以高压油的形式临时存放于第一蓄能器，高压油液通过第一节流阀的控制驱动第一液压马达，第一液压马达带动第一发电机进行发电，同时将电能并入平台电站，实现了波浪水平动能的回收。

如图5所示，本发明的上浮体内有锚绞系统26，锚绞系统26包括固定于上浮体15底部的第二液压油缸28、装有卷筒32的卷筒支架33和用于驱动卷筒32的绞车驱动装置34，第三活塞杆27的活塞端位于第二液压油缸28内，并通过密封圈密封，在第二液压油缸28底面与第三活塞杆27的活塞端面之间设有第四弹簧29；第三活塞杆27的另一端固定有滑轮支架31，滑轮支架31上装有滑轮30，锚缆20的一端连接浮箱式固定锚18，另一端穿过上浮体15底面绕过滑轮30后再绕在卷筒32上。滑轮为单滑槽结构，卷筒作为锚缆的收集滚轮。浮箱式固定锚与上浮体15之间用锚缆连接，锚缆在浮箱式固定锚上为固定连接，在上浮体15上通过滑轮与卷筒相连。当浮箱式固定锚中的水腔内充满水时，浮箱式固定锚能够提供很大的负浮力，系统中的锚缆可以认为伸长量很小，再加上浮体可以调节锚缆的预应力，锚缆可以被假定为刚体，这样由于波浪而导致的上浮体15之间的升沉运动，就可以带动锚缆与第二液压油缸中的第四弹簧产生作用力与反作用力，从而实现第二液压油缸中的第三活塞杆往复运动，然后进行蓄能。

如图6所示，纵向能量回收系统17包括第二蓄能器43、四个单向阀、第二油箱37、第二节流阀40、第二液压马达38和第二发电机39，第二液压油缸28的两个液压油腔室中一个同时连接第五单向阀36的出油口和第七单向阀41的进油口，另一个同时连接第六单向阀35的出油口和第八单向阀42的进油口，第五单向阀36的进油口、第六单向阀35的进油口连接第二油箱37，第七单向阀41的出油口、第八单向阀42的出油口连接第二蓄能器43，第二蓄能器43的出口通过第二节流阀40与第二液压马达38相连，第二液压马达38带动第二发电机39。

同横向能量回收系统的原理一样，本发明中纵向能量回收系统的油路通过收集第二液压油缸中油压的变化，用油路中的蓄能器进行收集。当需要使用蓄能器中的能量用于第二液压马达时，通过控制油路，使用蓄能器中的能量来驱动液压马达做功。

如图7所示，本发明中的上浮体15中部为一密闭空间，由一弹性皮囊58分隔为压缩空气舱和海水舱两部分，压缩空气舱通过管路与压缩空气源连通，海水舱侧壁装有两个反向的单向阀44、57，以控制海水舱对海水的吞吐，浮箱式固定锚18与上浮体15中部密闭空间的结构相同；由一弹性皮囊47分隔为压缩空气舱和海水舱两部分，压缩空气舱通过管路与压缩空气源连通，海水舱侧壁装有两个反向的单向阀45、46，以控制海水舱对海水的吞吐，通过改变压缩空气舱的气体压力，可以调节上浮体和浮箱式固定锚的浮力，从而实现装置的上浮运动。压缩空气源可以置于上浮体15的内部，利用平台中的发电设备为其提供动力。压缩空气源与浮箱式固定锚之间采用耐压气管连接，气管可以自由伸长，当上浮体15与浮箱式固定锚之间发生相对位移时，气管不会发生断裂而影响空气输送和密封。浮箱式固定锚中的海水舱内充满水时，浮箱式固定锚能够提供很大的负浮力，系统中的锚缆可以认为伸长量很小，浮箱式固定锚可以被假定为刚体，这样由于波浪而导致的上浮体15的升沉运动可以被纵向蓄能装置转换成油液的压力能存储起来。

Claims (5)

1.利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，其特征在于，包括若干基本单元体（1），基本单元体（1）包括上浮体（15）、通过锚缆（20）悬于上浮体（15）下方的浮箱式固定锚（18），上浮体（15）包括上、中、下三部分，相邻两个基本单元体（1）的上浮体（15）上部之间通过软连接装置（2）相连，上浮体（15）下部之间通过可调间隙铰接装置（10）相连；上浮体（15）中部为一密闭空间，由一弹性皮囊分隔为压缩空气舱和海水舱两部分，压缩空气舱通过管路与压缩空气源连通，海水舱侧壁装有两个反向的单向阀以控制海水舱对海水的吞吐，浮箱式固定锚（18）与上浮体（15）中部密闭空间的结构相同；

所述的上浮体（15）还包括横向能量回收系统（16）和纵向能量回收系统（17），横向能量回收系统（16）用于将上浮体（15）间的横向运动转化为电能，纵向能量回收系统（17）用于将各上浮体（15）的垂向震荡转化为电能；

所述的可调间隙铰接装置（10）包括第一液压油缸（23）、第二活塞杆（25）、连接杆（19）和分别固定于上浮体（15）内下部两侧的第二支撑支架（21）和第三支撑支架（22），连接杆（19）的一端固定在第二支撑支架（21）上，另一端穿出上浮体（15）侧壁，第一液压油缸（23）固定于第三支撑支架（22）上，第二活塞杆（25）的活塞端位于第一液压油缸（23）内，并通过密封圈密封，第二活塞杆（25）的另一端穿出上浮体（15）侧壁与相邻上浮体（15）中的连接杆（19）的穿出端铰接。

2.根据权利要求1所述的利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，其特征在于，所述的软连接装置（2）包括球形的一体式液压油缸（4）、第一活塞杆（3）球铰杆（11）和分别固定于上浮体（15）内上部两侧的第一支座（5）和第一支撑支架（7），一体式液压油缸（4）与第一支座（5）球铰连接，第一支撑支架（7）竖直面上固定有第二支座（8），第二支座（8）端面固定有第三支座（9），球铰杆（11）的球形端与第二、三支座（8、9）均球铰连接，第一活塞杆（3）的活塞端位于一体式液压油缸（4）内，并通过密封圈密封，上浮体（15）另一端与相邻上浮体（15）的球铰杆（11）端部固定连接，第一活塞杆（3）被两个上浮体（15）隔为段，段上依次套有第一弹簧（12）、第二弹簧（13）和第三弹簧（14）。

3.根据权利要求1所述的利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，其特征在于，所述的横向能量回收系统（16）包括第一蓄能器（48）、四个单向阀、第一油箱（54）、第一节流阀（51）、第一液压马达（53）和第一发电机（52），一体式液压油缸（4）的两个液压油腔室中一个同时连接第一单向阀（56）的出油口和第三单向阀（50）的进油口，另一个同时连接第二单向阀（55）的出油口和第四单向阀（49）的进油口，第一单向阀（56）的进油口、第二单向阀（55）的进油口连接第一油箱（54），第三单向阀（50）的出油口、第四单向阀（49）的出油口连接第一蓄能器（48），第一蓄能器（48）的出口通过第一节流阀（51）与第一液压马达（53）相连，第一液压马达（53）带动第一发电机（52）。

4.根据权利要求1所述的利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，其特征在于，所述的上浮体（15）内还设有锚绞系统（26），锚绞系统（26）包括固定于上浮体（15）底部的第二液压油缸（28）、装有卷筒（32）的卷筒支架（33）和用于驱动卷筒（32）的绞车驱动装置（34），第三活塞杆（27）的活塞端位于第二液压油缸（28）内，并通过密封圈密封，在第二液压油缸（28）底面与第三活塞杆（27）的活塞端面之间设有第四弹簧（29）；第三活塞杆（27）的另一端固定有滑轮支架（31），滑轮支架（31）上装有滑轮（30），锚缆（20）的一端连接浮箱式固定锚（18），另一端穿过上浮体（15）底面绕过滑轮（30）后再绕在卷筒（32）上。

5.根据权利要求1所述的利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，其特征在于，所述的纵向能量回收系统（17）包括第二蓄能器（43）、四个单向阀、第二油箱（37）、第二节流阀（40）、第二液压马达（38）和第二发电机（39），第二液压油缸（28）的两个液压油腔室中一个同时连接第五单向阀（36）的出油口和第七单向阀（41）的进油口，另一个同时连接第六单向阀（35）的出油口和第八单向阀（42）的进油口，第五单向阀（36）的进油口、第六单向阀（35）的进油口连接第二油箱（37），第七单向阀（41）的出油口、第八单向阀（42）的出油口连接第二蓄能器（43），第二蓄能器（43）的出口通过第二节流阀（40）与第二液压马达（38）相连，第二液压马达（38）带动第二发电机（39）。