CN105564599A - 一种浮体装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浮体装置，包括密闭壳体和设置于密闭壳体内的具有一定强度的加强体，浮体装置的刚度满足:在承受负载时最大径向变形量不超过其直径的百分之一，最大轴向形变量不超其长度的千分之五,并且浮体装置质量在102KG至550KG之间，且漂浮于水中并提供大于3.84KN的浮力。本发明中的浮体装置质量在满足上述条件时便能提供足够的力来抵抗风力或者水力的作用，从而保证其稳定性。而每一个漂浮于水中的浮体装置都能提供大于3.84KN的浮力，两个浮体装置为一组，每组浮体装置可以承载4～16块光伏组件。通过仿真分析，当将上述浮体装置连接起来组成一个网状结构来支撑太阳能发电组件时，整个网状结构的浮体平台可以抵抗十二级左右台风的风力，因此具有很好的稳定性。

Description

一种浮体装置

技术领域

本发明涉及发电设备安装技术领域，具体是涉及一种浮体装置。

背景技术

水光互补发电技术相对于现有水利发电技术和太阳能发电技术，具有不占用土地、输电成本低、能源利用效率高的显著优势，因此该技术也成为近年来电力工业领域研发的热点。例如，2011年英国设计师就提出漂浮性太阳能电池的概念，可同时采集海浪波能和太阳能。同一年中，以色列SolarisSynergy公司和法国EDFGroup公司也联合开发了一种抗腐蚀水上太阳能发电系统。目前，印度也正在建设该国家的首个水上光伏发电站。在国内也开展了多个水光互补发电工程，如2011年底已经实现并网发电的玉树州“金太阳”水光互补微网发电工程，目前在建设中的龙羊峡水光互补320兆瓦并网光伏电站，以及新疆新华波波娜水光互补20MWp并网光伏电站项目等。然而，上述水光互补发电技术，要么是没有实施只是停留在理论阶段，要么就是依然将太阳能发电的部分设置在陆地上，并未改善对土地资源的浪费。

而要想实现真正意义上的水光互补发电技术，就需要将太阳能发电的部分设置在水面上。这时，如何实现太阳能发电组件能够在水面上稳定的漂浮是关键技术问题。虽然在现有技术中公开了一些将太阳能发电平台设置于水面上的方案，但是均没有对浮体结构做详细的介绍，而上述技术方案中的浮体结构自身的浮力不足，还必须通过系绳且多数方案都是靠与水底锚桩或者水底地层结构连接。这样的设计方法需要在水底打很多锚桩，给施工带来很大的难度。而且，通过系绳的方式与水底锚桩固定，其稳定性容易受到水流、风力的影响，稳定性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中没有能够实现支撑太阳能发电组件在水面上稳定漂浮的浮体装置，进而提供一种能够提供较大浮力且能够实现对太阳能组件稳定漂浮的浮体装置。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种浮体装置，包括密闭壳体和设置于密闭壳体内的加强体，所述浮体装置的刚度满足:在承受负载时最大径向变形量不超过其直径的百分之一，最大轴向形变量不超其长度的千分之五。

本发明所述的浮体装置，所述浮体装置质量在102KG至550KG之间，且在水中漂浮产生大于3.84KN的浮力。

本发明所述的浮体装置，所述密闭壳体材质为高分子材料。

本发明所述的浮体装置，所述密闭壳体为橡胶或玻璃钢。

本发明所述的浮体装置，所述密闭壳体的厚度为1-4mm。

本发明所述的浮体装置，所述加强体为填充于所述密闭壳体内的高强度泡沫塑料。

本发明所述的浮体装置，其长度为4000mm-8000mm，截面形状为圆柱形或方形。

本发明所述的浮体装置，所述密闭壳体包括密闭内壳体和密闭外壳体，所述密闭内壳体材质为钢质，所述密闭外壳体材质为高分子材料。

本发明所述的浮体装置，所述加强体包括至少一个加强筋结构，所述加强筋结构包括轴杆及通过轴杆连接的至少一个加强筋，所述加强筋与所述密闭内壳体的内壁紧密贴合。

本发明所述的浮体装置，所述密闭内壳体外壁涂覆防锈材料层，所述防锈材料层包括防锈漆、防水涂料或改性沥青中的至少一个。

本发明所述的浮体装置，所述密闭内壳体壁厚为2mm-4mm。

本发明所述的浮体装置，还包括防污闪材料层，涂覆于所述密闭外壳体外。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明所述的浮体装置，其刚度满足如下条件:在承受负载时最大径向变形量不超过其直径的百分之一，最大轴向形变量不超其长度的千分之五。浮体装置满足上述刚度条件，在用于固定负载时，由于其具有足够的强度，不会产生较大形变。进一步的，所述浮体装置质量在102KG至550KG之间，所述浮体装置在水中漂浮产生大于3.84KN的浮力。浮体装置的质量是影响浮体装置在水中漂浮的稳定性的重要原因之一。本发明通过对浮体装置的结构进行合理的设置，可以使得浮体装置质量在满足上述条件时产生足够的力来抵抗风力或者水力的作用，进一步的保证其稳定性。而每一个浮体装置在水中漂浮要产生大于3.84KN的浮力，通过仿真分析，当利用上述浮体装置连接起来组成一个网状结构来固定太阳能发电组件时，其可以抵抗十二级左右台风的风力。因此具有很好的稳定效果。并且，利用本发明提供的每一组浮体装置能够承载4～16块光伏组件。当浮体装置满足上述条件时，浮体装置的大部分体积都在水面以下，如此便可以有效抵挡水面波浪的干扰，进一步提高了浮体装置在水中的稳定性。

(2)本发明所述浮体装置，其长度为4000mm-8000mm，形状为圆柱形或方形。采用这种结构的浮体装置，能够有效抵挡风力和水浪的作用，浮体装置在水中漂浮时不容易发生翻转。并且，相对于现有的浮体来说，每个浮体装置的直径在一米以下，相对而言对水面的遮挡面积很小，不会对水面下的生物生长带来太大影响。

(3)本发明所述浮体装置，还包括防污闪材料层，涂覆于所述密闭外壳体外。其中的自清洁防污闪涂料为申请人自身的知识产权成果，在现有的RTV涂料的基础上，通过添加微米级消光粉与纳米级二氧化硅的表面结构一起构筑形成一种具有微米-纳米结构的粗糙表面，即类似荷叶效应表面的微-纳结构，使得涂料外表面固液相的实际接触面积要大于表观几何上的观察到的面积，当其表面遇到水时，由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角增大，因此水珠可以很自由地在表面滚动，从而大大增强了该涂料的疏水性和抗粘附作用，使得所述涂料本身具有了自清洁的能力，防污闪效果大大增强。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1是本发明一个实施例所述利用两个浮体装置固定一组太阳能发电组件的结构示意图；

图2是本发明一个实施例所述浮体装置的组成结构示意图；

图3是本发明一个实施例所述浮体装置的组成结构示意图；

图4是本发明一个实施例所述浮体装置的组成结构示意图；

图5是本发明一个实施例所述浮体装置的压力仿真云图；

图6是本发明一个实施例所述浮体装置在承受图5所示压力时产生的形变云图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种浮体装置，如图1所示，其主要用于对太阳能电池板的固定。由图1可知，太阳能电池板组件1通过固定支架2固定于一组浮体装置3之上。本实施例中的浮体装置，包括密闭壳体和设置于密闭壳体内的加强体，所述浮体装置的刚度满足:在承受负载时最大径向变形量不超过其直径的百分之一，最大轴向形变量不超其长度的千分之五。其质量在102KG至550KG之间，长度为4000mm-8000mm，且漂浮于水面并能够提供大于3.84KN的浮力。两个浮体装置为一组，每组浮体装置能够承载4～16块光伏组件。浮体装置的重量是影响浮体装置在水中漂浮的稳定性的重要原因之一。本发明通过对浮体装置的结构进行合理的设置，使得浮体装置质量在满足上述条件时产生足够的力来抵抗风力或者水力的作用，从而保证其稳定性。通过平衡系统的重量与浮体装置提供的浮力，调节浮体装置的水位线，使浮体装置的大部分体积都在水面以下，可以有效提高系统的抗水面波浪的干扰的能力，进一步提高了浮体装置在水中的稳定性。

实施例2

本实施例提供一种浮体装置，在实施例1的基础上，所述密闭壳体材质为高分子材料，进一步地，所述密闭壳体材质为橡胶或玻璃钢材料。如图2所示，其为密闭中空结构，其中的加强体为高强度泡沫塑料。本实施例中密闭壳体的厚度为3mm，其具有足够的厚度，并且其材质有足够的使用寿命。

由于所述密闭壳体4的厚度足够，本身强度足够，能够满足受力要求。且因其厚度较厚，导致自重较大，因此具有较好的漂浮稳定性，

同时，也具备良好的抗风浪性能。

如图5和图6给出了采用本实施例中的浮体装置受力仿真分析图。采用ANSYS14.0软件对其进行仿真。根据仿真结果可以看出，当浮体装置承受得压力最大值为56.328MP时，其相应位置产生的形变仅为0.53061mm。由此可见，采用本实施例提供的浮体装置，其强度可以承受的压力很大。当采用多个浮体装置组成太阳能平台用于支撑太阳能电池板时，能够承受较强的风力。

实施例3

本实施例中所述浮体装置，所述密闭壳体包括密闭内壳体、密闭外壳体和用于提高密闭壳体强度的加强体。如图3所示，本实施例中的密闭外壳体5可以选择由至少一层纤维布覆以橡胶或者合成树脂得到的橡胶外壳体或者玻璃钢外壳体。所述密闭内壳体6材质为钢质。所述加强体7为填充于所述密闭内壳体内部的高强度泡沫塑料,该浮体装置的长度为4000mm-8000mm之间，直径为540mm。

本实施例中这种结构的浮体装置，长度和直径的比例在十倍左右，能够有效抵挡风力和水浪的作用，浮体装置在水中漂浮时不容易发生翻转。并且，相对于现有的浮体来说，每个浮体装置的直径在一米以下，相对而言对水面的遮挡面积很小，不会对水面下的生物生长带来影响。

实施例4

本实施例中提供的浮体装置，其结构与实施例3相似，只是所述加强体为加强筋结构，所述加强体包括至少一个加强筋结构，所述加强筋结构包括轴杆及通过轴杆连接的至少一个加强筋，所述加强筋与所述密闭内壳体的内壁紧密贴合。所述加强筋结构材质为不锈钢或玻璃钢等高分子材料。如图4所示，所述加强体由三个加强筋结构8组成，所述加强筋结构8由分压环9、连接板10、辐射筋11组成。所述加强筋结构8与所述密闭内壳体12的内壁紧密贴合。

本实施例中，两端的加强筋结构能够很好的分散作用在浮体装置外壁的外力，减小其变形，使浮体装置外壁受力部分的强度与挠度满足要求；中间的加强筋结构用于加强浮体装置中间部位的强度，保证浮体装置在水压力和其他力的多重作用下的强度与挠度满足要求。

实施例5

在实施例1、2、3、4任一个实施例的基础上，本实施例中的浮体装置，还包括防污闪材料层，涂覆于所述密闭外壳体外。其中的防污闪材料可以采用申请号为CN201110385238.7名称为《一种自清洁防污闪涂料及其制备方法》中所公开的防污闪材料。试样：在3个10cm×8cm的玻璃片上涂敷涂料，在标准实验室条件下(温度25℃±2℃，40％～70％RH)，固化96h以上备用。取3个试样的平均值，并要求数据分散性小于10％。

当自洁系数η≥85％时，自洁性为1级；

当自洁系数70％≤η＜85％时，自洁性为2级；

当自洁系数η＜70％时，无自洁性。

上述的清洁防污闪涂料在现有的RTV涂料的基础上，通过添加微米级消光粉与纳米级二氧化硅的表面结构一起构筑形成一种具有微米-纳米结构的粗糙表面，即类似荷叶效应表面的微-纳结构，使得涂料外表面固液相的实际接触面积要大于表观几何上的观察到的面积，当其表面遇到水时，由于水的表面张力作用使水滴在这种粗糙表面的形状接近于球形，其接触角θ增大，因此水珠可以很自由地在表面滚动，从而大大增强了该涂料的疏水性和抗粘附作用，使得所述涂料本身具有了自清洁的能力，防污闪效果大大增强。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种浮体装置，其特征在于，包括密闭壳体和设置于密闭壳体内的加强体，所述浮体装置的刚度满足:在承受负载时最大径向变形量不超过其直径的百分之一，最大轴向形变量不超其长度的千分之五。

2.根据权利要求1所述的浮体装置，其特征在于:所述浮体装置质量在102KG至550KG之间，且在水中漂浮产生大于3.84KN的浮力。

3.根据权利要求1或2所述的浮体装置，其特征在于，所述密闭壳体材质为高分子材料。

4.根据权利要求1-3任一所述的浮体装置，其特征在于，所述密闭壳体为橡胶或玻璃钢。

5.根据权利要求1-4任一所述的浮体装置，其特征在于，所述密闭壳体的厚度为1-4mm。

6.根据权利要求1-5任一所述的浮体装置，其特征在于，所述加强体为填充于所述密闭壳体内的高强度泡沫塑料。

7.根据权利要求3-6任一所述的浮体装置，其特征在于，其长度为4000mm-8000mm，截面形状为圆柱形或方形。

8.根据权利要求1所述的浮体装置，其特征在于，所述密闭壳体包括密闭内壳体和密闭外壳体，所述密闭内壳体材质为钢质，所述密闭外壳体材质为高分子材料。

9.根据权利要求8所述的浮体装置，其特征在于，所述加强体包括至少一个加强筋结构，所述加强筋结构包括轴杆及通过轴杆连接的至少一个加强筋，所述加强筋与所述密闭内壳体的内壁紧密贴合。

10.根据权利要求9所述的浮体装置，其特征在于，所述密闭内壳体外壁涂覆防锈材料层，所述防锈材料层包括防锈漆、防水涂料或改性沥青中的至少一个。

11.根据权利要求9或10所述的浮体装置，其特征在于，所述密闭内壳体壁厚为2mm-4mm。

12.根据权利要求1-11任一所述的浮体装置，其特征在于，还包括防污闪材料层，涂覆于所述密闭外壳体外。