CN111619738A - 一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，包括限位桩、浮动环和自浮式走道，所述浮动环套装在所述限位桩上，并且所述浮动环可沿所述限位桩长度方向滑动，所述限位桩长度方向垂直于水平面；所述浮动环与所述自浮式走道刚性固定连接，实现浮动环与自浮式走道同步上下移动，光伏组件浮体通过组件锚绳与所述自浮式走道固定连接，光伏组件固定安装在所述光伏组件浮体上。本发明能够解决现有技术中漂浮方阵在低水位或搁浅时，引起锚绳松驰过大失去锚固力，在风、浪或流荷载作用下光伏方阵出现局部碰撞或倾覆，导致整个漂浮电站方阵破坏及浮体连接点损坏等一系列的技术问题。

Description

一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置

技术领域

本发明涉及海上漂浮光伏电站设计技术领域，具体地说是一种适应海上漂浮光伏电站在风流浪不同荷载作用下的浮动式锚固装置。

背景技术

现有水上漂浮光伏电站技术中的光伏组件方阵是直接通过锚绳一端固定在锚固混凝土块或锚桩上，另一端固定在方阵浮体上，这种方式适合风载为主的项目，即适应于内陆湖泊、渔塘、水库场景下的漂浮式电站。海上漂浮光伏电站不但面临风、流、浪荷载不同工况下的作用，同时在受潮差不利的影响，大大加剧了海上漂浮式光伏电站的设计难度，内陆水上漂浮光伏电站技术方案，受潮差、风、流、浪共同作用及影响，一是极易在低潮位(搁浅)高风速情况下因锚绳过于松驰造成方阵局部被吹翻导致整体方阵被破坏，二是光伏方阵在低潮位高风速、高浪高、高洋流作用下均有很大机率对方阵造成破坏。同时低潮位下方阵过大的位移，在海洋环境下，方阵极易形成“急刹车”现象，造成锚固点撕裂损坏，从而导致整个光伏方阵破坏。因此原有内陆漂浮电站技术方案已经完全无法满足海上漂浮电站对锚固性能的技术要求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，解决现有内陆漂浮电站锚固技术及装置不能满足海上漂浮电站复杂受力工况下安全要求，引起漂浮方阵连接失效或局部被吹翻导致方阵整体破坏的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，包括限位桩、浮动环和自浮式走道，所述浮动环套装在所述限位桩上，并且所述浮动环可沿所述限位桩长度方向滑动，所述限位桩长度方向为竖直方向；所述浮动环与所述自浮式走道刚性固定连接，实现浮动环与自浮式走道同步上下移动，光伏组件浮体通过组件锚绳与所述自浮式走道固定连接，光伏组件固定安装在所述光伏组件浮体上。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，在所述浮动环的内壁上固定安装有耐磨构件，所述浮动环套装在所述限位桩上之后，所述耐磨构件位于所述浮动环内壁面与所述限位桩外表面之间。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，所述耐磨构件为不锈钢圆柱，所述不锈钢圆柱在长度方向平行于所述浮动环的轴线。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，8～12个所述不锈钢圆柱在所述浮动环内壁上沿所述浮动环的圆周方向均匀分布。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，所述自浮式走道上固定安装有左连接板、中连接板和右连接板，且所述左连接板的板面和所述右连接板的板面在同一水平面，所述中连接板的板面垂直于水平面；所述浮动环外侧壁上固定安装有正面连接板、第一侧面连接板和第二侧面连接板，且所述正面连接板的板面垂直水平面、所述第一侧面连接板的板面和所述第二侧面连接板的板面位于同一水平面上；所述第一侧面连接板向所述浮动环轴心方向的延长线与所述第二侧面连接板向所述浮动环轴心方向的延长线重合，并且均与所述浮动环的轴心相交；所述正面连接板向所述浮动环轴心方向的延长线垂直于所述第一侧面连接板向所述浮动环轴心方向的延长线，并且所述正面连接板向所述浮动环轴心方向的延长线与所述浮动环的轴心相交；所述中连接板远离所述自浮式走道的一端与所述正面连接板远离所述浮动环的一端刚性固定连接，所述右连接板远离所述自浮式走道的一端与所述第二侧面连接板远离所述浮动环的一端刚性固定连接，所述左连接板远离所述自浮式走道的一端与所述第一侧面连接板远离所述浮动环的一端刚性固定连接。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，所述自浮式走道包括第一纵向方钢管、第二纵向方钢管、横向方钢管和漂浮材料层，所述第一纵向方钢管与所述第二纵向方钢管相互平行，并且所述第一纵向方钢管与所述第二纵向方钢管之间通过所述横向方钢管固定连接，所述漂浮材料层固定在所述第一纵向方钢管、所述第二纵向方钢管和所述横向方钢管三者之间构成的钢管架上。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，所述限位桩上还分别固定安装有下浮动限位环和上浮动限位环，所述浮动环套装在所述下浮动限位环与所述上浮动限位环之间的所述限位桩上。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，锚桩通过锚桩绳与所述上浮动限位环连接。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，所述自浮式走道上固定安装有栏杆。

上述适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，所述正面连接板和所述中连接板均为两个，并且两个所述正面连接板夹在两个所述中连接板之间；两个所述正面连接板形心向所述浮动环轴心方向的延长线垂直于所述第一侧面连接板向所述浮动环轴心方向的延长线，并且两个所述正面连接板形心向所述浮动环轴心方向的延长线与所述浮动环的轴心相交。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

浮动环套装在限位桩上，可以沿限位桩轴向滑动，并通过下浮动限位环和上浮动限位环限制浮动环上下的行程；自浮式走道与浮动环刚性固定连接，并在自浮式走道上固定漂浮材料层，使得自浮式走道与浮动环一起漂浮在海面上，自浮式走道与光伏组件浮体通过组件锚绳固定连接；在光伏组件与光伏组件浮体一起随海面上升或下降过程中，组件锚绳协同自浮式走道和浮动环一起上升或下降，这样使得组件方阵水平位移范围大大缩小，可以有效控制方阵在低潮位(搁浅)或高潮位条件下的位移，并在不利的风浪流共同作用下使整个方阵系统保持安全稳定，同时过小的位移使整个方阵的浮体锚固受力趋于稳定且不会形成“急刹车”现象，确保整个光伏方阵安全可靠。锚桩通过锚桩绳与上浮动限位环固定连接，可以对限位桩起到加固作用，进一步提高锚固装置的可靠性。

通过在浮动环内壁上焊接不锈钢圆柱，且不锈钢圆柱在长度方向平行于浮动环的轴线，可以避免浮动环内壁与限位桩外面直接接触而造成浮动环磨损，同时还可以降低浮动环上升或下降过程中的摩擦力，有利于自浮式走道和浮动环在组件锚绳的作用下顺利地随光伏组件上升或下降，确保整个装置在整个寿命期内的安全可靠性。

左连接板、中连接板、右连接板、正面连接板、第一侧面连接板和第二侧面连接板的空间布局及连接结构形式，一方面可以有效传递水平力及竖向力，另一方面可以进一步提高浮动环沿限位桩上升或下降的响应速度，并且可以减少耐磨构件与限位桩表面的摩擦阻力，使得自浮式走道与浮动环这一整体上升和下降与光伏组件浮体保持一致。

附图说明

图1本发明适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置的俯视结构示意图；

图2为图1所示本发明适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置的主视结构示意图；

图3为图1所示本发明适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置的A处放大结构示意图。

图中附图标记表示为：1-锚桩；2-锚桩绳；3-上浮动限位环；4-限位桩；5-浮动环；5-1-第一侧面连接板；5-2-正面连接板；5-3-第二侧面连接板；6-自浮式走道；6-1-左连接板；6-2-中连接板；6-3-右连接板；6-4-第一纵向方钢管；6-5-第二纵向方钢管；6-6-横向方钢管；6-7-漂浮材料层；7-下浮动限位环；8-组件锚绳；9-耐磨构件；10-光伏组件浮体；11-光伏组件；12-栏杆；13-海平面；14-海底面。

具体实施方式

如图1至图2所示，一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置包括限位桩4、浮动环5和自浮式走道6，所述浮动环5套装在所述限位桩4上，并且所述浮动环5可沿所述限位桩4长度方向滑动；所述浮动环5与所述自浮式走道6刚性固定连接，光伏组件浮体10通过组件锚绳8与所述自浮式走道6固定连接，光伏组件11固定安装在所述光伏组件浮体10上。

在所述浮动环5的内壁上固定安装有耐磨构件9，所述浮动环5套装在所述限位桩4上之后，所述耐磨构件9位于所述浮动环5内壁面与所述限位桩4外表面之间。如图3所示，本实施例中所述耐磨构件9为不锈钢圆柱，所述不锈钢圆柱在长度方向平行于所述浮动环5的轴线。所述不锈钢圆柱在所述浮动环5内壁上沿所述浮动环5的圆周方向均匀分布。

如图3所示，所述自浮式走道6上固定安装有左连接板6-1、中连接板6-2和右连接板6-3，且所述左连接板6-1的板面和所述右连接板6-3的板面在同一水平面，所述中连接板6-2的板面垂直于水平面；所述浮动环5外侧壁上固定安装有正面连接板5-2、第一侧面连接板5-1和第二侧面连接板5-3，且所述正面连接板5-2的板面垂直水平面、所述第一侧面连接板5-1的板面和所述第二侧面连接板5-3的板面位于同一水平面上；所述第一侧面连接板5-1向所述浮动环5轴心方向的延长线与所述第二侧面连接板5-3向所述浮动环5轴心方向的延长线重合，并且均与所述浮动环5的轴心相交；所述中连接板6-2远离所述自浮式走道6的一端与所述正面连接板5-2远离所述浮动环5的一端刚性固定连接，所述右连接板6-3远离所述自浮式走道6的一端与所述第二侧面连接板5-3远离所述浮动环5的一端刚性固定连接，所述左连接板6-1远离所述自浮式走道6的一端与所述第一侧面连接板5-1远离所述浮动环5的一端刚性固定连接。在本实施例中，所述正面连接板5-2和所述中连接板6-2均为两个，并且两个所述正面连接板5-2夹在两个所述中连接板6-2之间；两个所述正面连接板5-2形心向所述浮动环5轴心方向的延长线垂直于所述第一侧面连接板5-1向所述浮动环5轴心方向的延长线，并且两个所述正面连接板5-2形心向所述浮动环5轴心方向的延长线与所述浮动环5的轴心相交。

在其他实施例中，所述正面连接板5-2和所述中连接板6-2也可以均为一个，所述正面连接板5-2向所述浮动环5轴心方向的延长线垂直于所述第一侧面连接板5-1向所述浮动环5轴心方向的延长线，并且所述正面连接板5-2向所述浮动环5轴心方向的延长线与所述浮动环5的轴心相交。但是这种形式的连接稳固性及正面连接板抗扭拉性能不如所述正面连接板5-2和所述中连接板6-2均为两个的设计方案。

所述自浮式走道6包括第一纵向方钢管6-4、第二纵向方钢管6-5、横向方钢管、横向方钢管6-6和漂浮材料层6-7，所述第一纵向方钢管6-4与所述第二纵向方钢管6-5相互平行，并且所述第一纵向方钢管6-4与所述第二纵向方钢管6-5之间通过所述横向方钢管6-6固定连接，所述漂浮材料层6-7固定在所述第一纵向方钢管6-4、所述第二纵向方钢管6-5和所述横向方钢管6-6三者之间构成的钢管架上。所述限位桩4上还分别固定安装有下浮动限位环7和上浮动限位环3，所述浮动环5套装在所述下浮动限位环7与所述上浮动限位环3之间的所述限位桩4上。锚桩1通过锚桩绳2与所述上浮动限位环3连接。所述自浮式走道6上固定安装有栏杆12

在本实施例中，浮动环5套装在限位桩4上，可以沿限位桩4轴向滑动，并通过下浮动限位环7和上浮动限位环3限制浮动环5上下的行程；自浮式走道6与浮动环5刚性固定连接，并在自浮式走道6上固定漂浮材料层6-6，使得自浮式走道6与浮动环5一起漂浮在海面上，自浮式走道6与光伏组件浮体10通过组件锚绳8固定连接；在光伏组件11与光伏组件浮体10一起随海浪上升或下降过程中，组件锚绳8带动自浮式走道6和浮动环5一起上升或下降，这样使得组件锚绳8水平位移范围受限，方阵水平位移范围大大缩小，可以有效控制方阵在低潮位搁浅或高潮位条件下的位移，并在不利的风浪流共同作用下使整个方阵系统保持安全稳定，同时过小的位移使整个方阵的浮体锚固受力趋于稳定且不会形成“急刹车”现象，确保整个光伏方阵安全可靠。锚桩1通过锚桩绳2与上浮动限位环3固定连接，可以对限位桩4起到加固作用，进一步提高锚固装置的可靠性。

通过在浮动环5内壁上焊接不锈钢圆柱，且不锈钢圆柱在长度方向平行于浮动环5的轴线，可以避免浮动环5内壁与限位桩4外面直接接触而造成浮动环5磨损，同时还可以降低浮动环5上升或下降过程中的摩擦力，有利于自浮式走道6和浮动环5在组件锚绳8的作用下顺利地随光伏组件11上升或下降。

左连接板6-1、中连接板6-2、右连接板6-3、正面连接板5-2、第一侧面连接板5-1和第二侧面连接板5-3的空间布局及连接结构形式，一方面可以有效传递水平力及竖向力，另一方面可以进一步提高浮动环5沿限位桩4上升或下降的响应速度，并且可以减少耐磨构件9与限位桩4表面的摩擦阻力，使得自浮式走道6与浮动环5这一整体上升和下降与光伏组件浮体10保持一致。

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专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，包括限位桩(4)、浮动环(5)和自浮式走道(6)，所述浮动环(5)套装在所述限位桩(4)上，并且所述浮动环(5)可沿所述限位桩(4)长度方向滑动，所述限位桩(4)长度方向为竖直方向；所述浮动环(5)与所述自浮式走道(6)刚性固定连接，实现浮动环(5)与自浮式走道(6)同步上下移动，光伏组件浮体(10)通过组件锚绳(8)与所述自浮式走道(6)固定连接，光伏组件(11)固定安装在所述光伏组件浮体(10)上。

2.根据权利要求1所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，在所述浮动环(5)的内壁上固定安装有耐磨构件(9)，所述浮动环(5)套装在所述限位桩(4)上之后，所述耐磨构件(9)位于所述浮动环(5)内壁面与所述限位桩(4)外表面之间。

3.根据权利要求2所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，所述耐磨构件(9)为不锈钢圆柱，所述不锈钢圆柱在长度方向平行于所述浮动环(5)的轴线。

4.根据权利要求3所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，8～12个所述不锈钢圆柱在所述浮动环(5)内壁上沿所述浮动环(5)的圆周方向均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，所述自浮式走道(6)上固定安装有左连接板(6-1)、中连接板(6-2)和右连接板(6-3)，且所述左连接板(6-1)的板面和所述右连接板(6-3)的板面在同一水平面，所述中连接板(6-2)的板面垂直于水平面；所述浮动环(5)外侧壁上固定安装有正面连接板(5-2)、第一侧面连接板(5-1)和第二侧面连接板(5-3)，且所述正面连接板(5-2)的板面垂直水平面、所述第一侧面连接板(5-1)的板面和所述第二侧面连接板(5-3)的板面位于同一水平面上；所述第一侧面连接板(5-1)向所述浮动环(5)轴心方向的延长线与所述第二侧面连接板(5-3)向所述浮动环(5)轴心方向的延长线重合，并且均与所述浮动环(5)的轴心相交；所述正面连接板(5-2)向所述浮动环(5)轴心方向的延长线垂直于所述第一侧面连接板(5-1)向所述浮动环(5)轴心方向的延长线，并且所述正面连接板(5-2)向所述浮动环(5)轴心方向的延长线与所述浮动环(5)的轴心相交；所述中连接板(6-2)远离所述自浮式走道(6)的一端与所述正面连接板(5-2)远离所述浮动环(5)的一端刚性固定连接，所述右连接板(6-3)远离所述自浮式走道(6)的一端与所述第二侧面连接板(5-3)远离所述浮动环(5)的一端刚性固定连接，所述左连接板(6-1)远离所述自浮式走道(6)的一端与所述第一侧面连接板(5-1)远离所述浮动环(5)的一端刚性固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，所述自浮式走道(6)包括第一纵向方钢管(6-4)、第二纵向方钢管(6-5)、横向方钢管(6-6)和漂浮材料层(6-7)，所述第一纵向方钢管(6-4)与所述第二纵向方钢管(6-5)相互平行，并且所述第一纵向方钢管(6-4)与所述第二纵向方钢管(6-5)之间通过所述横向方钢管(6-6)固定连接，所述漂浮材料层(6-7)固定在所述第一纵向方钢管(6-4)、所述第二纵向方钢管(6-5)和所述横向方钢管(6-6)三者之间构成的钢管架上。

7.根据权利要求1所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，所述限位桩(4)上还分别固定安装有下浮动限位环(7)和上浮动限位环(3)，所述浮动环(5)套装在所述下浮动限位环(7)与所述上浮动限位环(3)之间的所述限位桩(4)上。

8.根据权利要求7所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，锚桩(1)通过锚桩绳(2)与所述上浮动限位环(3)连接。

9.根据权利要求1所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，所述自浮式走道(6)上固定安装有栏杆(12)。

10.根据权利要求5所述的一种适应海上漂浮光伏电站的浮动式锚固装置，其特征在于，所述正面连接板(5-2)和所述中连接板(6-2)均为两个，并且两个所述正面连接板(5-2)夹在两个所述中连接板(6-2)之间；两个所述正面连接板(5-2)形心向所述浮动环(5)轴心方向的延长线垂直于所述第一侧面连接板(5-1)向所述浮动环(5)轴心方向的延长线，并且两个所述正面连接板(5-2)形心向所述浮动环(5)轴心方向的延长线与所述浮动环(5)的轴心相交。

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