CN111098991A - 一种海上风机供电的深远海养殖系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海上风机供电的深远海养殖系统，它涉及海洋工程技术领域。包括一海上风机，以所述海上风机为第一圆心，呈环形分布有数个系泊浮筒，各所述系泊浮筒分别连接有一养殖设施，且所述养殖设施可以各自对应的系泊浮筒为第二圆心，绕第二圆心自由转动，所述海上风机通过电缆传输为各养殖设施供电。本发明适用于深远海养殖，提供养殖作业时的系泊需求和所需的电力需求，减少海洋环境污染和补充能源所产生的成本，提高深远海养殖的经济效益；遭遇极端恶劣海况时，养殖设施可进行解脱回避，最大程度保障人员财产安全，大风浪冲击时自身具有缓冲作用，不会因偏离原先位置而遭到破坏，维护方便，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种海上风机供电的深远海养殖系统。
背景技术
随着世界人口的增加，人们对于水产品的需要也逐渐增大，深海水域的利用和深海养殖逐渐成为人们关注的焦点。根据联合国粮食及农业组织的调查表明，2016年，全球鱼类产量达到约1.71亿吨峰值，水产养殖占总产量的47%，如扣除非食用（包括用于生产鱼粉和鱼油）产量，则水产养殖占总产量的53%，全球渔业将继续从捕捞渔业转变为水产养殖，以满足人类的需求。
目前，我国海洋养殖仍以近海作坊式传统网箱养殖为主，粗放式养殖不但设施简陋、工艺粗糙、管理水平低下，其大量使用带来了诸多问题，如病害严重、抗风浪能力差、近海养殖资源饱和、生态环境污染等。深远海养殖可以有效解决近海养殖的问题，深远海养殖资源丰富，但目前现有的解决方案仍然较少。在深远海养殖中，养殖系统需要固定在某一海域进行长时间的作业，这要求养殖系统应具备较强的抗风浪性能、续航能力和面对极端海况时的应对措施。
现有技术中，公开了申请号为201610626387.0的专利一种深远海网箱养殖综合平台，包括由抗风浪网箱构成的行使养鱼功能的养殖网箱子系统，利用太阳能和风能发电的供电子系统，使供电子系统和养殖网箱子系统固定在特定空间的支撑平台和锚泊子系统。该平台可在高海况海域实现自动化网箱养鱼生产，具有抗风浪能力强、环保、生产效率高等特点，是支撑我国海水鱼类养殖从近岸走向深远海的综合平台。但是，这种结构的深远海网箱养殖综合平台，其多个养殖网箱系统近距离均布在中央平台的周围，遇到大风浪等极端海况时，养殖网箱系统自身不具备缓冲调节结构，一旦被冲击偏离原先位置，养殖网箱系统则会遭到破坏，需要进行修补，增加成本，影响养殖质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种海上风机供电的深远海养殖系统，能够实现深远海的能源自给、降低补给成本的基础上，维护方便，可靠性高，且具备较强的抵抗大风浪等极端海况的性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
包括一海上风机，以所述海上风机为第一圆心，呈环形分布有数个系泊浮筒，各所述系泊浮筒分别连接有一养殖设施，且所述养殖设施可以各自对应的系泊浮筒为第二圆心，绕第二圆心自由转动，所述海上风机通过电缆传输为各养殖设施供电；
各所述养殖设施距各自对应系泊浮筒的距离小于各系泊浮筒距海上风机的距离；各所述养殖设施距各自对应系泊浮筒的距离小于相邻系泊浮筒之间距离的1/2。
进一步的，所述养殖设施为钢制船形框架结构，船形框架结构的船身沿船长方向布置有多个方形网箱，网箱的网衣固定在船形框架结构的船体上，相邻两网箱共用一个网面；船形框架结构的船艏设有锚链、止链器和锚链盘，船艏上设有第三电缆、电缆盘和电缆接口，船艏甲板中设置平衡风机发电间歇性的锂电池组，锂电池组通过设在甲板下方的第四电缆与电缆接口连接；
所述系泊浮筒的主体为圆柱形浮筒，其底部四周均匀分布有多个系泊线，将系泊浮筒固定在海中，浮筒顶部设置环形轨道，环形轨道上方中心位置设置旋转头，旋转头设在一个长方形平台的中心，长方形平台的底部通过轨道轮与环形轨道连接转动，长方形平台上方的两端分别设有系泊臂、电缆臂以及用于调整系泊浮筒重心的配重平台，锚链的一端从系泊臂连出，将系泊浮筒与养殖设施连接，第三电缆从旋转头上端连出，落在电缆臂上，养殖设施通过第三电缆、旋转头实现与系泊浮筒的连接旋转；
所述旋转头内设电滑环，电滑环顶端连接第三电缆，电滑环底端连接第二电缆，系泊浮筒内部中心设置双层固定管，双层固定管通过下部旋转轴承和上部旋转轴承与旋转头的底部连接旋转，双层固定管的底部设置起水密和电缆连接作用的电缆格兰，第一电缆从系泊浮筒的底部通过电缆格兰连接到设于双层固定管内的第二电缆，第二电缆通过电缆卡固定在双层固定管内壁；
所述海上风机包括浮式基础，浮式基础上设塔架，风力机安装在塔架的顶端，浮式基础的底部通过系泊线固定在海中，第一电缆连接海上风机的底端，经海底连接至系泊浮筒底部的电缆格兰的底端，再通过第二电缆、第三电缆、第四电缆将电力传输至养殖设施。
为减小系泊线和第三电缆相互碰撞的影响，进一步地，所述系泊浮筒中系泊臂设于电缆臂下方；
为减小锚链和第三电缆的磨损，进一步地，所述系泊臂和电缆臂上设置防磨衬垫。
为便于调整系泊浮筒的重心，进一步地，所述配重平台上设置配重箱。
为减小第一电缆的重量，进一步地，所述第一电缆上设置浮块。
为将风力机发电电压转换为船用电压，进一步地，所述塔架通过中心塔筒安装在浮式基础中心，所述中心塔筒内设置升压变压器。
本发明的有益效果为：
解决深远海养殖中的续航问题，海上风机为浮式风机，浮式风机可以为系统提供所需的电能，大幅减少深远海养殖中需要长距离、反复补充能源的经济成本，提升深远海养殖的经济效益；系统以浮式风机为圆心，多组系泊浮筒和养殖设施组成的多点系泊系统按圆周分布，此布置形式可以最大限度发挥浮式风机的作用，成倍增加系统在深远海的养殖容积；且系统中浮式风机和系泊浮筒不需要工作人员，养殖设施仅需少量的工作人员进行操作管理，极大节约人力成本。
遭遇极端恶劣海况时，养殖设施可进行解脱回避，抗风浪性能较强的浮式风机和系泊浮筒停留在作业海域，待海况适合作业时，养殖设施再重新连接，最大程度保障人员财产安全；在遇到风浪时，养殖设施会被冲击偏离原先的位置，此时养殖设施与第三电缆可带动旋转头旋转，旋转头带动长方形平台一起与浮筒实现转动，养殖设施可沿系泊浮筒的外周作圆周运动，大风浪冲击时自身具有缓冲作用，不会因偏离原先位置而遭到破坏，能够实现深远海的能源自给、降低补给成本的基础上，维护方便，可靠性高。
附图说明
图1为本发明的海上风机和单组养殖设施、系泊浮筒的侧视图；
图2为本发明的海上风机和多组养殖设施、系泊浮筒的俯视图；
图3为本发明的养殖设施船形框架结构的船艏中轴线剖视图；
图4为本发明的养殖设施船形框架结构的船艏俯视图；
图5为本发明的系泊浮筒的俯视图；
图6为本发明的系泊浮筒的侧视图；
图7为图6的局部剖视图。
附图标记说明：1、养殖设施；2、系泊浮筒；3、海上风机；4、第一电缆；5、第二电缆；6、第三电缆；7、第四电缆；8、锚链；10、浮块；
101、锚链孔；103、止链器；105、锚链盘；107、电缆孔；108、电缆盘；109、电缆接口；110、锂电池组；111、网箱；
201、浮筒；202、第一系泊线；208、环形轨道；209、双层固定管；210、下部旋转轴承；211、上部旋转轴承；212、旋转头；213、电滑环；214、系泊臂；215、电缆臂；216、配重平台；217、轨道轮；219、电缆格兰；220、防磨衬垫；224、长方形平台；
301、浮式基础；302、塔架；303、风力机；304、第二系泊线；310、中心塔筒；311、升压变压器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
本具体实施方式采用如下技术方案：如图1和图2所示，设有一海上风机3，以海上风机3为第一圆心，呈环形分布有数个系泊浮筒2，各系泊浮筒2分别通过锚链8连接有一养殖设施1，且养殖设施1可以各自对应的系泊浮筒2为第二圆心，绕第二圆心自由转动，海上风机3通过电缆传输为各养殖设施1供电；各养殖设施1距各自对应系泊浮筒2的距离小于各系泊浮筒2距海上风机3的距离，以保证养殖设施1转动时，不会碰到海上风机3；各养殖设施1距各自对应系泊浮筒2的距离小于相邻系泊浮筒2之间距离的1/2，以保证相邻两养殖设施1转动时，不会相互碰撞，该距离必须将养殖设施1及系泊浮筒2、海上风机3本身尺寸考虑进去。
养殖设施1为钢制船形框架结构，船身沿船长方向布置4个方形网箱111，网箱111的网衣固定在船形框架结构的船体上，以减小风浪流对于养殖容积的影响，同时相邻两个网箱111共用一个网面，以最大化养殖容积；系泊浮筒2用多个第一系泊线202固定在海中，养殖设施1受风浪流影响，绕系泊浮筒2做圆周运动，产生风向标效应，提供较强的抗风浪性能，大风浪冲击时自身具有缓冲作用，不会因偏离原先位置而遭到破坏；
海上风机3包括浮式基础301，浮式基础301上通过中心塔筒310设有塔架302，风力机303安装在塔架302顶端，浮式基础301用多个第二系泊线304固定在海中，为将风力机303发电电压转换为船用电压，在浮式基础301的中心塔筒310内安装升压变压器311。围绕海上风机3可布置多组系泊系统2和养殖设施1，以系泊浮筒2作为中继点，为养殖设施1供电；使用第一电缆4，从海上风机3底端连接至系泊浮筒2底端，再通过第二电缆5、第三电缆6、第四电缆7，将电力传输至养殖设施1，同时为了减轻第一电缆4的重量，在靠近系泊浮筒2底端和海上风机3底端的第一电缆4上设置浮块10。
如图3和图4所示，两组锚链8分别通过船形框架结构上的锚链孔101，连接止链器103和配套的锚链盘105，以上两组设备关于船体中轴线对称；船艏中轴线上设有电缆孔107、电缆盘108和电缆接口109，依次按从船艏到船艉的方向布置，船艏甲板中设置锂电池组110，用于平衡风机发电的间歇性，第三电缆6从系泊浮筒2引出后，通过电缆孔107，绕电缆盘108，接入到电缆接口109，第四电缆7设置在甲板下连接电缆接口109和锂电池组110。
如图5和图6所示，系泊浮筒2的主体为圆柱形浮筒201，其底部四周每间隔60°，设置第一系泊线202，将系泊浮筒2固定在海中；浮筒201顶部设置环形轨道208，环形轨道208上方中心位置设置旋转头212，旋转头212设在一个长方形平台224的中心，长方形平台224的底部通过轨道轮217与环形轨道208连接转动，长方形平台224上方的两端分别设有系泊臂214、电缆臂215以及用于调整系泊浮筒2重心的配重平台216，配重平台216上设置有配重箱225便于调整系泊浮筒2的重心，为减小锚链8和第三电缆6相互碰撞的影响，将系泊臂214设置于电缆臂215下方，锚链8从系泊臂214连出，将系泊浮筒2与养殖设施1连接，第三电缆6从旋转头212上端连出，落在电缆臂215上，养殖设施1通过第三电缆6、旋转头212实现与系泊浮筒2的连接旋转，为延长第三电缆6和锚链8的使用寿命，在系泊臂214和电缆臂215上靠外的部分安装防磨衬垫220。
如图7所示，旋转头212内设电滑环213，电滑环213顶端连接第三电缆6，电滑环213底端连接第二电缆5，系泊浮筒2内部中心下部设置双层固定管209，双层固定管209通过下部旋转轴承210和上部旋转轴承211连接旋转头212，电缆格兰219设置在双层固定管209底部，起到水密和连接电缆的作用，第一电缆4从系泊浮筒2底端通过电缆格兰219连接到设于双层固定管209内的第二电缆5，双层固定管209内部安装电缆卡220，将第二电缆5固定在内壁，旋转头212底部安装电滑环213以实现旋转通电，滑环213底端连接第二电缆5，顶端连接第三电缆6，当遇到大风浪时，养殖设施1会被冲击偏离原先的位置，此时养殖设施1与第三电缆6可带动旋转头212旋转，旋转头212带动长方形平台224一起与浮筒201实现转动，养殖设施1可沿系泊浮筒2的外周作圆周运动，大风浪冲击时自身具有缓冲作用，养殖设施1不会因偏离原先位置而遭到破坏，旋转头212旋转时，底部的电滑环213可实现旋转通电，保证第三电缆6在旋转时，仍然能与第二电缆5通电。
本发明安装时，养殖设施1、系泊浮筒2可在岸上组装完成后，拖到指定区域安装、连接，海上风机3需在岸上完成分段组装后，再拖到指定区域组装、安装和连接。
工作原理：本发明工作时，海上风机3的风力机303所产生的电能，通过升压变压器311转换为适合船用的电压，电能经过第一电缆4，通过系泊浮筒2底端的电缆格兰219传输至第二电缆5，第二电缆5连接到可旋转通电的电滑环213底端，第三电缆6连接电滑环213顶端，电能传输给第三电缆6，大风浪冲击时养殖设施1和第三电缆6转动，带动旋转头212旋转时，底部的电滑环213可实现旋转通电，保证第三电缆6在旋转时，仍然能与第二电缆5通电，第三电缆6经电缆臂215、船艏电缆孔107和电缆盘108接入船艏电缆接口109，电能经过第四电缆7，传输至船艏甲板下的锂电池组110，以平衡风机发电的间歇性，并储存电能给养殖设施1使用，遭遇极端恶劣海况时，断开锚链8和第三电缆6，养殖设施1可进行解脱回避，抗风浪性能较强的海上风机3和系泊浮筒2停留在作业海域，待海况适合作业时，养殖设施1再重新连接，最大程度保障人员财产安全，具体的海上风机3的风力机303的结构和发电原理为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，为常规现有技术，不再阐述。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种海上风机供电的深远海养殖系统，其特征在于：
包括一海上风机，以所述海上风机为第一圆心，呈环形分布有数个系泊浮筒，各所述系泊浮筒分别连接有一养殖设施，且所述养殖设施可以各自对应的系泊浮筒为第二圆心，绕第二圆心自由转动，所述海上风机通过电缆传输为各养殖设施供电；
各所述养殖设施距各自对应系泊浮筒的距离小于各系泊浮筒距海上风机的距离；各所述养殖设施距各自对应系泊浮筒的距离小于相邻系泊浮筒之间距离的1/2。
2.根据权利要求1所述的一种海上风机供电的深远海养殖系统，其特征在于：
所述养殖设施为钢制船形框架结构，船形框架结构的船身沿船长方向布置有多个方形网箱，网箱的网衣固定在船形框架结构的船体上，相邻两网箱共用一个网面；船形框架结构的船艏设有锚链、止链器和锚链盘，船艏上设有第三电缆、电缆盘和电缆接口，船艏甲板中设置平衡风机发电间歇性的锂电池组，锂电池组通过设在甲板下方的第四电缆与电缆接口连接；
所述系泊浮筒的主体为圆柱形浮筒，其底部四周均匀分布有多个系泊线，将系泊浮筒固定在海中，浮筒顶部设置环形轨道，环形轨道上方中心位置设置旋转头，旋转头设在一个长方形平台的中心，长方形平台的底部通过轨道轮与环形轨道连接转动，长方形平台上方的两端分别设有系泊臂、电缆臂以及用于调整系泊浮筒重心的配重平台，锚链的一端从系泊臂连出，将系泊浮筒与养殖设施连接，第三电缆从旋转头上端连出，落在电缆臂上，养殖设施通过第三电缆、旋转头实现与系泊浮筒的连接旋转；
所述旋转头内设电滑环，电滑环顶端连接第三电缆，电滑环底端连接第二电缆，系泊浮筒内部中心设置双层固定管，双层固定管通过下部旋转轴承和上部旋转轴承与旋转头的底部连接旋转，双层固定管的底部设置起水密和电缆连接作用的电缆格兰，第一电缆从系泊浮筒的底部通过电缆格兰连接到设于双层固定管内的第二电缆，第二电缆通过电缆卡固定在双层固定管内壁；
所述海上风机包括浮式基础，浮式基础上设塔架，风力机安装在塔架的顶端，浮式基础的底部通过系泊线固定在海中，第一电缆连接海上风机的底端，经海底连接至系泊浮筒底部的电缆格兰的底端，再通过第二电缆、第三电缆、第四电缆将电力传输至养殖设施。
3.根据权利要求1所述的一种海上风机供电的深远海养殖系统，其特征在于：所述系泊浮筒中系泊臂设于电缆臂下方；所述系泊臂和电缆臂上设置防磨衬垫。
4.根据权利要求1所述的一种海上风机供电的深远海养殖系统，其特征在于：所述配重平台上设置配重箱。
5.根据权利要求1所述的一种海上风机供电的深远海养殖系统，其特征在于：所述第一电缆上设置浮块。
6.根据权利要求1所述的一种海上风机供电的深远海养殖系统，其特征在于：所述塔架通过中心塔筒安装在浮式基础中心，所述中心塔筒内设置升压变压器。
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