CN112106709A - 一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台 - Google Patents

一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台，包括Spar型浮式平台、养殖网箱和风机，Spar型浮式平台浮动在海中，养殖网箱和风机安装在Spar型浮式平台上，养殖网箱设在海面下，风机设在海面上，Spar型浮式平台包括甲板、筒式浮体硬舱、中段桁架、垂荡板模块和底层软舱；养殖网箱的横截面由同圆心不同半径的大小圆弧和大小圆弧的同一边界之间的连线所围成的封闭空间组成，养殖网箱的小圆弧面以匹配的方式安装在筒式浮体硬舱的外壁上。本发明的主要有益效果是提供一种适合于深远海风能开发和渔业养殖的联合开发装备，提高了Spar浮式风机的安全性、利用率和经济效益，适用于深远海多种水深，实现经济高效的开发风能资源并协同进行渔业养殖。

Description

一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台
技术领域：
本发明涉及一种海上新能源装备与渔业养殖装备技术的领域，尤其涉及一种海上浮式风机与养殖网箱的综合开发平台。
背景技术：
海洋中蕴藏了丰富的海洋能源和渔业资源，目前海洋能源的开发主要为风能，且开发技术已逐步积累、开发规模逐步增加。与陆上风能相比，海上风能具有优质、稳定及受干扰程度小的优势。目前的海上风能开发多集中在近海浅水区域，风机多采用固定式基础。尽管随着人们对深远海风能的开发探索，已有浮式风机装备的尝试，但面对比近海海洋环境更为复杂的深远海，深远海风能的开发仍需要考虑浮式装备的抗风浪能力及装备成本问题。同时，随着近海渔业养殖条件逐渐有限，利润逐渐降低，渔业养殖正开始向深远海发展。如何有效利用广阔且水源较好的深远海水域作为养殖基地，已经成为渔业养殖的主要发展方向。同时，随着各类养殖网箱技术的发展，结合深远海风电开发装备的优势，实现有效利用深远海海域的良好水域和风资源特点，综合开发其它资源及渔业资源，提高深远海风电装备的利用率及抗风浪性能，发展装备的多功能性进而降低开发成本，是目前发展深远海资源开发装备的主要关注点。
Spar浮式风机是目前浮式风机中的一类适用于深远海的浮式风电开发装备，其具有良好的稳定性和较好的运动性能。同时，Spar也具有较好的经济性，造价不会随着水深增加急剧增加，是非常具有前景的深远海资源开发装备。然而目前的Spar浮式装备均基于海上风能或油气能源的开发而设计，未有对海洋渔业养殖开发的考虑。
发明内容：
为了克服现有技术中存在的技术问题，本发明结合了Spar和深远海养殖网箱的开发装备优势的综合型浮式开发平台，可以有效解决Spar浮式风机利用率低、深远海开发成本高、深远海渔业养殖装备缺乏等多个问题。对实现深远海风能开发和渔业养殖大型化和智能化，高效开发深远海能源具有重要的意义。
本发明的技术方案如下：一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台，包括Spar型浮式平台、养殖网箱和风机，Spar型浮式平台浮动在海中，养殖网箱和风机安装在Spar型浮式平台上，养殖网箱设在海面下，风机设在海面上，其特征在于：Spar型浮式平台包括甲板、筒式浮体硬舱、中段桁架、垂荡板模块和底层软舱；养殖网箱的横截面由同圆心不同半径的大小圆弧和大小圆弧的同一边界之间的连线所围成的封闭空间组成，养殖网箱的小圆弧面以匹配的方式安装在筒式浮体硬舱的外壁上。
在一个实施例中，滑道沿所述筒式浮体硬舱的轴向安装在所述筒式浮体硬舱的外壁上，所述养殖网箱可沿滑道上滑动到某一位置后固定连接。
在一个实施例中，所述养殖网箱沿所述筒式浮体硬舱的周向均匀分布形成一组，其每组中所述养殖网箱均布的数量与所述滑道的数量一致。
在一个实施例中，所述养殖网箱可为一组或多组，其每一组沿着滑道的方向均匀布置。
在一个实施例中，当所述养殖网箱沿所述滑道滑动到某一位置，由锁紧装置锁紧固定。
在一个实施例中，所述滑道的长度小于所述筒式浮体硬舱的长度，且所述滑道可以为单组滑道，安装一组所述养殖网箱；或分段滑道，用以安装多组所述养殖网箱。
在一个实施例中，所述养殖网箱由框架结构和网衣组成，网衣安装在框架结构上，框架结构由上下扇形框架和外围多个框架杆组成。
在一个实施例中，所安装的多个所述养殖网箱的径向长度可以相同或不同，其径向长度可以为所述筒式浮体硬舱直径的1-2倍。
在一个实施例中，所述甲板的上方安装风机，在所述甲板的下方依次安装所述筒式浮体硬舱、中段桁架、垂荡板模块和底层软舱；其中，
所述筒式浮体硬舱的内部设置固定浮舱、可变压载舱和控制系统的电缆通道；在所述底部软舱中设置固定压载舱和储能舱；
在所述Spar型浮式平台的中部还设有中央井口连接海底电缆，实现电能输送；
其系泊系统可以采用悬链线系泊或张紧系泊，通过所述浮体硬舱的外壁上所设的锚泊点与锚线连接；在张紧系泊中，锚泊点为软舱底部的锚泊点。
在一个实施例中，所述甲板的上部可根据所述Spar型浮式平台的规模以匹配的方式安装一台或多台所述风机，所述风机通过风机塔筒与所述甲板连接，风机塔筒的高度与获得的风能资源相匹配，在所述甲板上还设有控制系统单元，控制系统单元对所述风机和所述养殖网箱进行智能化控制。
本发明的主要有益效果是：
本发明提供一种适合于深远海风能开发和渔业养殖的联合开发装备，提高了Spar浮式风机的安全性、利用率和经济效益，适用于深远海多种水深，实现经济高效的开发风能资源并协同进行渔业养殖。
所搭载的网箱结构可根据海况调整其竖向位置，以躲避风浪和进行捕捞维护作业，提高了深远海浮式网箱的抗风浪能力和养殖技术；
风机可同时为网箱结构控制和作业供能，实现智能化养殖作业。
采用模块化设计建造，所搭载网箱结构简单，易于建造便于海上安装；实现了深海渔业养殖的智能化和大型化。解决目前深远海浮式风机装备在综合资源获取方面应用率低和深远海渔业养殖装备缺乏的问题。
附图说明：
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了本发明一实施例中，一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台的主视图；
图2揭示了本发明一实施例中，一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台的俯视图；
图3揭示了本发明一实施例中，分段滑道的安装示意图；
图4揭示了本发明一实施例中，安装不同尺寸的养殖网箱的安装俯视图；
图5揭示了本发明一实施例中，中段桁架、垂荡板模块的安装示意图。
参考图1并结合图2-图5，在本发明的实施例中的一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台，包括Spar型浮式平台1、养殖网箱2和风机3，Spar型浮式平台1浮动在海中，养殖网箱2和风机3安装在Spar型浮式平台1上，养殖网箱2设在海面下，风机3设在海面上，Spar型浮式平台1包括甲板11、筒式浮体硬舱12、中段桁架13、垂荡板模块14和底层软舱15；养殖网箱的横截面由同圆心不同半径的大小圆弧和大小圆弧的同一边界之间的连线所围成的封闭空间组成，养殖网箱2的小圆弧面以匹配的方式安装在筒式浮体硬舱12的外壁上。
作为一个优选项，滑道4沿筒式浮体硬舱12的轴向安装在筒式浮体硬舱的外壁上，养殖网箱2可沿滑道上滑动到某一位置后固定连接。
作为一个优选项，，养殖网箱2沿所述筒式浮体硬舱12的周向均匀分布形成一组，其每组中养殖网箱2均布的数量与滑道4的数量一致。
作为一个优选项，养殖网箱2可为一组或多组，其每一组沿着滑道的方向均匀布置。
作为一个优选项，当养殖网箱2沿滑道滑动到某一位置，由锁紧装置锁紧固定(图中未标注)。
作为一个优选项，滑道的长度小于所述筒式浮体硬舱的长度，且所述滑道可以为单组滑道，安装一组所述养殖网箱；或分段滑道，用以安装多组所述养殖网箱。
作为一个优选项，养殖网箱2由框架结构21和网衣22组成，网衣22安装在框架结构21上，框架结构21由上下扇形框架和外围多个框架杆组成。
作为一个优选项，所安装的多个养殖网箱的径向长度可以相同或不同，其径向长度可以为筒式浮体硬舱直径的1-2倍。
作为一个优选项，甲板11的上方安装风机3，在甲板11的下方依次安装所述筒式浮体硬舱12、中段桁架13、垂荡板模块14和底层软舱15；其中，筒式浮体硬舱12的内部设置固定浮舱121、可变压载舱122和控制系统的电缆通道(图中未标注)；在底部软舱15中设置固定压载舱151和储能舱152。
在Spar型浮式平台的中部还设有中央井口连接海底电缆16，实现电能输送；其系泊系统可以采用悬链线系泊或张紧系泊，通过浮体硬舱的外壁上所设的锚泊点17与锚线18连接；在张紧系泊中，锚泊点在软舱的底部。
作为一个优选项，所述甲板的上部可根据所述Spar型浮式平台的规模以匹配的方式安装一台或多台所述风机，风机3通过风机塔筒5与甲板11连接，风机塔筒5的高度与获得的风能资源相匹配，在甲板11上还设有控制系统单元6，控制系统单元6对所述风机和所述养殖网箱进行智能化控制。
可以理解的是，整体结构采用系泊系统连接各类海工锚固基础实现系泊。
Spar平台的甲板的下部为筒式浮体硬舱中设置固定浮舱、可变压载舱及控制系统电缆通道，浮舱和可变压载舱用于调整结构的稳性和吃水。
控制系统电缆通道用于连接上部甲板的控制系统单元。
浮体硬舱的下部为中段桁架和垂荡板模块，为搭载了垂荡板的桁架式结构，下部为底部软舱，其内部设置固定压载舱和储能舱，用以降低平台中心，储能舱内放置平台备用储能单元。
滑道组数对应搭载养殖网箱数目，通常为3组和4组，在浮体硬舱的外壁均匀分布；滑道和锁紧装置均经由舱内连接上甲板上的控制系统单元。
养殖网箱通常可以为3个或4个，但不限于该数目，均匀分布在养殖网箱硬舱的外壁上，轴线之间呈90゜或120゜；
养殖网箱可沿着滑道滑动用以调整整个网箱的竖向位置，可躲避风浪以及养殖作业。上部的扇形框架可以为浮箱结构，外围的框架由网衣包围。该养殖网箱可以实现模块化建造并直接进行海上安装。
在本发明的实施例中是一种具有多层环向支撑的潮流能水轮机单桩式支撑基础，其安装施工步骤为：
(1)Spar平台、上部风机和系泊系统安装就位；
(2)养殖网箱安装及沿滑道进行位置调整；
(3)养殖网箱连接控制单元及风机储能舱和海底电缆，进行输电系统及控制调试。
需要说明的是，本发明的保护范围中现有技术部分并不局限于本申请文件所给出的实施例，所有不与本发明的方案相矛盾的现有技术，包括但不局限于在先专利文献、在先公开出版物，在先公开使用等等，都可纳入本发明的保护范围。此外，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种结合Spar型浮式风机和竖向养殖网箱的深远海开发平台，包括Spar型浮式平台、养殖网箱和风机，Spar型浮式平台浮动在海中，养殖网箱和风机安装在Spar型浮式平台上，养殖网箱设在海面下，风机设在海面上，其特征在于：
Spar型浮式平台包括甲板、筒式浮体硬舱、中段桁架、垂荡板模块和底层软舱；养殖网箱的横截面由同圆心不同半径的大小圆弧和大小圆弧的同一边界之间的连线所围成的封闭空间组成，养殖网箱的小圆弧面以匹配的方式安装在筒式浮体硬舱的外壁上。
2.根据权利要求1所述的深远海开发平台，其特征在于：滑道沿所述筒式浮体硬舱的轴向安装在所述筒式浮体硬舱的外壁上，所述养殖网箱可沿滑道上滑动到某一位置后固定连接。
3.根据权利要求2所述的深远海开发平台，其特征在于：所述养殖网箱沿所述筒式浮体硬舱的周向均匀分布形成一组，其每组中所述养殖网箱均布的数量与所述滑道的数量一致。
4.根据权利要求3所述的深远海开发平台，其特征在于：所述养殖网箱可为一组或多组，其每一组沿着滑道的方向均匀布置。
5.根据权利要求4所述的深远海开发平台，其特征在于：当所述养殖网箱沿所述滑道滑动到某一位置，由锁紧装置锁紧固定。
6.根据权利要求5所述的深远海开发平台，其特征在于：所述滑道的长度小于所述筒式浮体硬舱的长度，且所述滑道可以为单组滑道，安装一组所述养殖网箱；或分段滑道，用以安装多组所述养殖网箱。
7.根据权利要求1-6中任一所述的深远海开发平台，其特征在于：所述养殖网箱由框架结构和网衣组成，网衣安装在框架结构上，框架结构由上下扇形框架和外围多个框架杆组成。
8.根据权利要求7所述的的综合性深远海开发平台，其特征在于：所安装的多个所述养殖网箱的径向长度可以相同或不同，其径向长度为所述筒式浮体硬舱直径的1-2倍。
9.根据权利要求8所述的深远海开发平台，其特征在于：所述甲板的上方安装风机，在所述甲板的下方依次安装所述筒式浮体硬舱、中段桁架、垂荡板模块和底层软舱；其中，
所述筒式浮体硬舱的内部设置固定浮舱、可变压载舱和控制系统的电缆通道；在所述底部软舱中设置固定压载舱和储能舱；
在所述Spar型浮式平台的中部还设有中央井口连接海底电缆，实现电能输送；
其系泊系统可以采用悬链线系泊或张紧系泊，通过所述浮体硬舱的外壁上所设的锚泊点与锚线连接；在张紧系泊中，锚泊点为软舱底部的锚泊点。
10.根据权利要求9所述的深远海开发平台，其特征在于：所述甲板的上部可根据所述Spar型浮式平台的规模以匹配的方式安装一台或多台所述风机，所述风机通过风机塔筒与所述甲板连接，风机塔筒的高度与获得的风能资源相匹配，在所述甲板上还设有控制系统单元，控制系统单元对所述风机和所述养殖网箱进行智能化控制。
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