CN105460174A - 一种浮动载体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮动载体，其包括可拆装式漂浮件1，所述可拆装式漂浮件1包括多个漂浮构件11及将它们连接起来的多个连接构件12；所述浮动载体还包括位于所述可拆装式漂浮件1上的支架2，支架形状任意。本发明还公开了所述浮动载体在二维方向上扩展构成的浮动载体阵列，所述浮动载体阵列中的每个浮动载体通过其上的连接接口14可拆卸式连接至连接板4或相邻的浮动载体的连接接口14。本发明的浮动载体具有可调节、尺寸兼容性好、安装简单和成本低等优点。

Description

一种浮动载体

技术领域

本发明属于水上浮动载体设备领域，具体涉及一种可调式浮动载体及浮动载体阵列。

背景技术

光伏发电系统是利用太阳能电池直接将太阳能转换成电能的发电系统。它的主要部件是太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器。其特点是可靠性高、使用寿命长、不污染环境、能独立发电又能并网运行，受到各国企业组织的青睐，具有广阔的发展前景。

建设大规模太阳能电站，需要占用大量的土地。然而，随着世界人口的不断增多，人多地少的矛盾越来越突出。为了减少对居民聚居区土地的占用，现在不少太阳能电站建在荒凉偏僻的地区，而长距离输电成本很高。人们在考虑太阳能电站的选址问题时，首选的是沙漠地区，因为沙漠地区土地廉价，而且阳光充足。其实，大海、湖泊等水体的情况和沙漠比较类似，也不会占用土地，且周边没有建筑、高山等遮挡物。从目前世界各国的发展情况来看，经济发达地区大多分布在沿海，这些地区的人口也十分密集。如果把太阳能电站建在海上、湖泊等水体上，既不会与居民争夺土地，也不需要从偏僻地区远距离输电，电力成本低，资源浪费少。

将太阳能电站建在水上还有以下优点：首先，太阳能组件往往会遭遇过热问题，因此需要冷却水进行冷却，水上太阳能发电可以直接用下面的水冷却，冷却成本很低；其次，灰尘会让太阳能组件变脏，影响太阳能发电的效率，因此需要定期清洗太阳能组件，对于地面太阳能组件来说，清洗成本不菲，而将太阳能电站建在水上可以直接用水清洗太阳能组件。另外，湖面或海面上的平均降雨量也大于沙漠地区降雨量，更多的降雨也有利于清洗掉太阳能组件上的灰尘。

为了在水上建设太阳能电站，通常需要建设浮动载体，然后在已有的平台上铺设太阳能组件，以使光伏发电系统能够漂浮在水面上。这种铺设的方法的透光性和透气性都很差，对水域中的动植物的影响很大，过一段时间水域甚至可能成为臭烘烘的“死水”。且现有的水上光伏发电系统用浮动载体成本高，光伏发电系统中太阳能组件的大小变化后即不再适用，限制了其使用。

已经有一些专利公开了下列的水上漂浮装置。

CN1502223公开了一种水上植物生长装置，其本质上也是一个浮体，其设有若干个横架和竖架，并在竖架上设置若干个浮筒来充当浮力来源。其缺点也是尺寸兼容性差，且浮筒一旦漏水，则丧失浮力。另外，其未公开任何可使其在二维方向上扩展的措施。

CN102849186A公开了一种人工浮岛，但其结构过于复杂，且浮筒内还要填充聚苯乙烯发泡体，这使其加工更加复杂，不利于大规模使用。此外，也没有公布任何可使其在二维方向上扩展的措施。

CN102957436A也公开了一种海水漂浮型太阳能光伏发电装置，其使用封闭框架和使该框架漂浮的浮子，浮子例如废油桶。并使用锚将整个装置固定在水面上。其同样存在尺寸兼容性差的问题，此外，为防止腐蚀和生物附着，需要对废油桶表面进行防腐处理，这也增加了成本。

CN103291551公开了一种海上漂浮风电场，其在浮筒上设置环形轨道，且整体设置成圆形。该专利中同样存在尺寸兼容性差的问题。此外，也没有公布任何可使其在二维方向上扩展的措施。

本申请人之前的专利CN103986409A公开了一种水上光伏发电系统用浮动载体，其为内部密封的一体式壳状中空结构，在上面放置光伏发电设备。这样的浮动载体还可以在二维方向上扩展，形成矩阵阵列。例如，同一申请人的专利CN103986406A公开了一种水上光伏组件承载单元方阵，其通过浮动载体相互配合而成，相邻浮动载体的配合部经过钢缆贯彻来连接。在实际使用中发现该浮动载体有以下不足之处，一是其加工制造需要设计专门的模具，加工成本较高；二是尺寸兼容性差，不能根据太阳能组件的具体尺寸灵活调整平台的尺寸。

为解决上述尺寸兼容性差的问题，且为了便于在二维方向上扩展，且能减少加工难度和加工成本，提出了本发明。

发明内容

针对目前浮动载体尺寸兼容性差、加工成本高、加工难度大等缺陷，提出本发明。本发明的目的在于提供一种浮动载体，其具有可调节、尺寸兼容性好等特点。本发明的浮动载体可以用于光伏发电系统，也可以用于其他用途。

本发明第一方面涉及一种浮动载体，其包括可拆装式漂浮件1，所述可拆装式漂浮件1包括多个漂浮构件11及将它们连接起来的多个连接构件12，其中所述漂浮构件11和/或连接构件12具有密闭中空段。该密闭中空段使得即便在漂浮构件11与连接构件12连接处漏水的情况下，仍确保该浮动载体能始终漂浮在水面上。漂浮构件11根据实施方案的不同，可以是圆形、多边形或异形管材。其材质可以是空心玻璃钢或塑料，因为这些材料具有成本低和质量轻等优点。所述漂浮构件11只要是能提供浮力的构件即可，在优选的实施方案中，所述漂浮构件11为轻质发泡材料和结构强度支架通过表皮密封构成的复合结构件。

在优选的实施方案中，所述漂浮构件11是直管，所述连接构件12为直角管、弧形管、T型管或十字形管，相应地，所述可拆装式漂浮件1的整体形状为矩形、圆角矩形、工字形或网格形。因此，所述可拆装式漂浮件1呈框架式结构，各种连接件之间具有空隙，而非完全覆盖在水体上的结构。其中所述连接构件12既起到连接漂浮构件11的作用，又具有为整个浮动载体提供浮力的作用。

在优选的实施方案中，所述连接构件12的端部与漂浮构件11相连，中间部分为杆状结构、实心结构或带附属连接处的结构。

在优选的实施方案中，所述连接构件12与所述漂浮构件11之间的连接方式为套接、铆接、螺纹连接或胶接。也可以是任何现有技术中已有的连接方式。

在优选的实施方案中，至少一个所述漂浮构件11上具有至少1个连接接口14，用于与其它物体可拆卸式连接。

在优选的实施方案中，至少一个所述漂浮构件11或连接构件12上具有与其一体成型设置或分体式设置的地脚基础13。当所述漂浮构件11或连接构件12与所述地脚基础13为分体式设置时，可通过胶接、紧固件连接等方式固定连接。

在优选的实施方案中，所述浮动载体还包括位于所述可拆装式漂浮件1上的支架2，支架形状任意。在优选的实施方案中，所述支架2包括若干个竖杆23、若干个斜杆21和位于所述斜杆21上的至少两个可调横梁22，或者所述支架2为一体成型的支架体；所述竖杆23各自通过固定件3与前述地脚基础13连接，所述斜杆21的一端各自通过固定件3与另外的地脚基础13连接，所述斜杆21的另一端靠竖杆23支撑，使所述斜杆21与所述可拆装式漂浮件1呈0°-90°的角度。由于可调横梁22的存在，本发明的浮动载体可以适用于支撑不同尺寸的物件，甚至所述物件的尺寸可以大于支架2的尺寸。

在优选的实施方案中，所述可调横梁22与斜杆21之间的连接方式为滑槽连接、卡接、胶结或紧固件连接。也可以是任何现有技术中已有的连接方式。

在优选的实施方案中，所述竖杆23由两段可相对升降的子杆组成，通过将销钉插于两个子杆上的不同位置的定位孔上来使所述竖杆23的总长度可调。或者在两个子杆上设置螺纹连接来调节总长度。从而调节所述可拆装式漂浮件1与斜杆21之间的角度。所述角度即可以根据当地太阳照射角度的变化进行调整，从而能够充分利用当地的太阳能资源，达到最大的发电效率。

在优选的实施方案中，所述可拆装式漂浮件1或支架2的材料为玻璃钢、聚乙烯、聚苯醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯以及不饱和树脂复合材料、环氧树脂复合材料、聚氨酯复合材料或它们的组合。

本发明第二方面涉及一种由前述任一种浮动载体在二维方向上扩展构成的浮动载体阵列，所述浮动载体阵列中的每个浮动载体通过所述连接接口14可拆卸式连接至连接板4或相邻的浮动载体的连接接口14。根据项目实施方案的需要，还可以通过所述浮动载体阵列中的每个浮动载体一侧的连接接口14之间相互连接来组成浮动载体阵列。所述浮动载体阵列中的每个浮动载体之间，也可以是任何现有技术中已有的连接方式，例如铰接、螺纹连接、链接或销接等。

在优选的实施方案中，所述连接板4之间还具有辅助连接板5，所述连接板4与所述辅助连接板5可拆卸式连接。连接板4和辅助连接板5连接后，还具有施工、维护的，以及线缆通道的功能，方便电站建成后维护检修。同时还能克服水面波动对电站的影响。

本发明的上述各个部件中，仅用于固定地脚基础等的紧固件使用金属，在使用环境恶劣的地方，也可使用非金属的紧固件。其余部件均使用高分子材料制成，优选玻璃钢。

本发明还涉及一种浮动载体，包括可拆装式漂浮件1，所述可拆装式漂浮件1包括多个漂浮构件11及将它们连接起来的多个连接构件12；所述浮动载体还包括位于所述可拆装式漂浮件1上的支架2，支架形状任意。

其中所述漂浮构件11为密闭中空结构，或者内部填充防水发泡材料。

其中至少一个所述漂浮构件11上具有至少1个连接接口14，用于与其它物体可拆卸式连接。

其中所述漂浮构件11及将它们连接起来的多个所述连接构件(12)整体连接成一个平面；或者，连接成多个框架式结构，所述框架式结构为长方形、正方形、网格型、工字型中的一种或者几种的组合。

其中所述漂浮构件11的材质为高密度聚乙烯、聚乙烯、聚苯醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯以及金属-非金属复合材料、非金属-非金属复合材料中的一种或几种的组合。

其中所述支架2包括若干个竖杆23、若干个斜杆21和位于所述斜杆21上的至少两个可调横梁22；或者所述支架2为一体成型的支架体；所述斜杆21与所述可拆装式漂浮件1呈0°-90°的角度。

其中所述支架2的材质为铝合金、镀锌碳素钢、玻璃钢、纤维复合材料中的一种或者几种的组合。

本发明还涉及一种浮动载体，包括可拆装式漂浮件1，所述可拆装式漂浮件1包括多个漂浮构件11；所述浮动载体还包括位于所述漂浮构件11上的支架2，支架形状任意。

其中所述漂浮构件11为密闭中空结构，或者内部填充防水发泡材料。

其中所述支架2包括若干个竖杆23、若干个斜杆21和位于所述斜杆21上的至少两个可调横梁22；或者所述支架2为一体成型的支架体；所述斜杆21与所述可拆装式漂浮件1呈0°-90°的角度。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的浮动载体具有可调节、尺寸兼容性好的优点。首先由于可调横梁的存在，可以根据太阳能组件的尺寸来调节横梁的位置，从而使一个浮动载体可用于多种不同尺寸的太阳能组件。其次，由于竖杆的长度可调，使太阳能组件与水面的角度可以调节，从而能够充分利用当地的太阳能资源，达到最大的发电效率。再者，通过多种形式的漂浮构件和连接构件组合延展成整体的浮动平台，或者是连接成长方形、正方形、网格型、工字型等多种形式的框架式结构，因而可以自由地调节浮动平台或者框架式结构的大小，从而适应不同尺寸的太阳能组件。

2、本发明的浮动载体便于在二维方向上扩展，通过将多个浮动载体连接，可以根据对电量的需求合理安排浮动载体的数量，且铰接、链接等连接方式使浮动载体之间相对运动更加容易，避免了水面起伏对浮动载体的损坏。

3、本发明的浮动载体的可拆装式漂浮件1的漂浮构件11中的密闭中空段设计可以防止漏水，确保浮动载体能漂浮在水面上。

4、本发明的浮动载体与水面接触的可拆装式漂浮件1的漂浮构件11和连接构件构成框架式的可拆装式漂浮件1，而不是完全覆盖在水体上，从而使氧气和部分光线都能透过电池板，所以水里的动植物能够继续生存，不会受到很大的影响，不会影响水质。

5、本发明的浮动载体仅采用少量金属件，其余部件均使用高分子材料制成，例如玻璃钢制成，成本低。

6、本发明的浮动载体安装简单快速、现场可实现无焊接安装。

附图说明

图1是本发明的一种浮动载体的示意图。

图2是本发明的一种浮动载体阵列的示意图。

图3是本发明的一种可调式竖杆的示意图。

图4是本发明的另一种浮动载体阵列的示意图。

图5是本发明的又一种浮动载体阵列的示意图。

图6是本发明的再一种浮动载体阵列的示意图。

其中：1、可拆装式漂浮件；11、漂浮构件；12、连接构件；13、地脚基础；14、连接接口；2、支架；21、斜杆；22、可调横梁；23、竖杆；3、固定件；4、连接板；5、辅助连接板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不应理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明的水上可调式浮动载体包括与水面接触的可拆装式漂浮件1和其上方的支架2；所述可拆装式漂浮件1基本上呈矩形，包括4个漂浮构件11及将它们连接起来的4个连接构件12，所述漂浮构件11与连接构件12之间形成管连接段，每个连接构件12上均具有与其一体成型的地脚基础13；所述支架2包括2个竖杆23、2个斜杆21和位于所述斜杆21上的至少两个可调横梁22，所述竖杆23各自通过固定件3与相邻的两个地脚基础13连接，所述斜杆21的一端各自通过固定件3与另两个地脚基础13连接，所述斜杆21的另一端靠竖杆23支撑，使所述斜杆21与所述可拆装式漂浮件1呈一定的角度。

在使用过程中，将光伏发电系统中的太阳能组件或者其他需要靠支架支撑的物件固定在所述浮动载体的支架上，例如通过限位压块将其固定，也可以是任何现有技术中已有的连接方式。根据所用的太阳能组件或其他物件的尺寸来调节可调横梁22的位置，使本发明的浮动载体适用于不同尺寸的面板，甚至太阳能组件或其他物件的尺寸可以大于支架的尺寸。

根据当地太阳照射角度，可以调节所述竖杆23的长度，从而调节所述可拆装式漂浮件1与斜杆21之间的角度，这样能够充分利用当地的太阳能资源，达到最大的发电效率。

在电量需求量大，需要更多光伏发电系统的情况下，可以使用多个本发明的浮动载体在二维方向上扩展构成浮动载体阵列，如图2所示。当所述浮动载体用于组成浮动载体阵列时，所述可拆装式漂浮件1通过其上任意相对两侧上的连接接口14之间相互连接构成浮动载体阵列，所述浮动载体阵列中的每个浮动载体通过所述连接接口14可拆卸式连接至连接板4或相邻的浮动载体的连接接口14。且各个连接板4之间也可拆卸式连接。

在必要的情况下，所述连接板4之间还具有辅助连接板5，所述连接板4与所述辅助连接板5可拆卸式连接。

图3为可调式竖杆23的结构示意图，其由两段可相对升降的子杆组成，通过将销钉插于两个子杆上的不同位置的定位孔上来使所述竖杆23的总长度可调，从而调节所述可拆装式漂浮件1与斜杆21之间的角度。所述角度即可以根据当地太阳照射角度的变化进行调整，从而能够充分利用当地的太阳能资源，达到最大的发电效率。

如图4所示，本发明的另一种浮动载体阵列包括可拆装式漂浮件1A，可拆装式漂浮件1A包括多个漂浮构件11A及将它们连接起来的多个连接构件12A；该浮动载体还包括位于所述可拆装式漂浮件1A上的支架2，支架形状任意。

其中，漂浮构件11A为密闭中空结构，或者内部填充防水发泡材料。

其中，每个浮动载体矩阵中至少一个漂浮构件11A上具有至少1个连接接口14A，例如可以是在矩形浮动构件11A的四角或者侧边上设置的凸耳，以便于通过销钉等方式将漂浮构件11A与相邻的漂浮构件11A固定连接，或者将与连接构件12A固定连接在一起。

结合图4所示，连接构件12A具体可以是中间有孔的中空构件，可以采用带有钢片的螺钉穿过连接构件12A将相邻的漂浮构件11A连接在一起。漂浮构件11A及将它们连接起来的多个所述连接构件12A整体连接成一个平面。

本实施例中，漂浮构件11A通过连接构件12A，连接成一个整体，支架2可以固定在漂浮构件11A上，也可以固定在连接构件12A上。支架2与可拆装式漂浮件1A的安装角度可以是0到90度。支架2的材质为铝合金、镀锌碳素钢、玻璃钢、纤维复合材料中的一种或者几种的组合。

其中，漂浮构件11A的材质可以是高密度聚乙烯、聚乙烯、聚苯醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯以及金属-非金属复合材料、非金属-非金属复合材料中的一种或几种的组合。

如图5所示，本发明的又一种浮动载体阵列包括可拆装式漂浮件1B，可拆装式漂浮件1B包括多个漂浮构件11B及将它们连接起来的多个连接构件（图中未示出）；该浮动载体还包括位于所述可拆装式漂浮件1B上的支架2，支架形状任意。

其中，漂浮构件11B为密闭中空结构，或者内部填充防水发泡材料。漂浮构件11B的外形可以是长方体、正方体或其他形状。其中，每个浮动载体矩阵中至少一个漂浮构件11B上具有至少1个连接接口14B。漂浮构件11B通过其上的连接接口14B及连接构件相互连接成一个个的框架式结构，所述的框架式结构具体可以是长方形、正方形、网格型、工字型框架中的一种或者几种的任意组合。

本实施例中，支架2与可拆装式漂浮件1B的安装角度可以是0到90度。支架2的材质为铝合金、镀锌碳素钢、玻璃钢、纤维复合材料中的一种或者几种的组合。

本实施例中，漂浮构件11A的材质可以是高密度聚乙烯、聚乙烯、聚苯醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯以及金属-非金属复合材料、非金属-非金属复合材料中的一种或几种的组合。

前述两种实施例的浮动载体，至少具有如下有益效果：

1、采用漂浮构架和支架的结合方式，可以兼容不同尺寸的太阳能组件，可以有效避免整体式浮体只能使用于单一尺寸太阳能组件的局限性；

2、漂浮构件可同时作为维护通道，无需再单设维护通道，结构简单，可节约成本；

3、漂浮构件结构简单，模具费用低，可快速生产。

如图6所示，本发明的再一个实施例中，浮动载体阵列包括可拆装式漂浮件1C，可拆装式漂浮件1C包括多个漂浮构件11C；该浮动载体还包括位于所述可拆装式漂浮件11C上的支架2，支架形状任意。

本实施例中，漂浮构件11C为密闭中空结构，或者内部填充防水发泡材料。结合图6，漂浮构件11C具体可以是但不局限于圆桶形，例如还可以是方形、球形浮桶或者其他结构外形。

与前面的实施例有所不同的是，本实施例中，直接将漂浮构件11C分散与支架2进行固连，漂浮构件11C可以不通过连接件相连接。本实施例中，支架2可采用已有方式进行连接安装。支架2之间可以互相连接并沿平面延展开来，支架2及其上支承的光伏电池板等光伏组件在水面上组成光伏矩阵，支架2下方的漂浮构件11C为光伏矩阵提供浮力支撑。

可以看出，本实施例中的这种浮动载体适应不同尺寸的光伏组件的灵活性更高，且结构简单，安装成本低。

综上所述，本发明的浮动载体或浮动载体阵列具有可调节、尺寸兼容性好，安装简单和成本低等优点。

Claims (10)

1.一种浮动载体，其特征在于，包括可拆装式漂浮件（1），所述可拆装式漂浮件（1）包括多个漂浮构件（11）及将它们连接起来的多个连接构件(12)；所述浮动载体还包括位于所述可拆装式漂浮件（1）上的支架（2），支架形状任意。

2.根据权利要求1所述的浮动载体，其中所述漂浮构件（11）为密闭中空结构，或者内部填充防水发泡材料。

3.根据权利要求2所述的浮动载体，其中至少一个所述漂浮构件（11）上具有至少1个连接接口（14），用于与其它物体可拆卸式连接。

4.根据权利要求3所述的浮动载体，其中所述漂浮构件（11）及将它们连接起来的多个所述连接构件(12)整体连接成一个平面；或者，连接成多个框架式结构，所述框架式结构为长方形、正方形、网格型、工字型中的一种或者几种的组合。

5.根据权利要求4所述的浮动载体，其中所述漂浮构件（11）的材质为高密度聚乙烯、聚乙烯、聚苯醚、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯以及金属-非金属复合材料、非金属-非金属复合材料中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求1-5之任一项所述的浮动载体，其中所述支架（2）包括若干个竖杆（23）、若干个斜杆（21）和位于所述斜杆（21）上的至少两个可调横梁（22）；或者所述支架（2）为一体成型的支架体；所述斜杆（21）与所述可拆装式漂浮件（1）呈0°-90°的角度。

7.根据权利要求6所述的浮动载体，其中所述支架（2）的材质为铝合金、镀锌碳素钢、玻璃钢、纤维复合材料中的一种或者几种的组合。

8.一种浮动载体，其特征在于，包括可拆装式漂浮件（1），所述可拆装式漂浮件（1）包括多个漂浮构件（11）；所述浮动载体还包括位于所述漂浮构件（11）上的支架（2），支架形状任意。

9.根据权利要求8所述的浮动载体，其中所述漂浮构件（11）为密闭中空结构，或者内部填充防水发泡材料。

10.根据权利要求8或9所述的浮动载体，其中所述支架（2）包括若干个竖杆（23）、若干个斜杆（21）和位于所述斜杆（21）上的至少两个可调横梁（22）；或者所述支架（2）为一体成型的支架体；所述斜杆（21）与所述可拆装式漂浮件（1）呈0°-90°的角度。