CN113098370B - 一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置 - Google Patents
一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，包括浮箱，所述浮箱外端分别安装有拼接机构，所述拼接机构包括连接杆、滚球、安装架、导向杆、滑块、弹簧、螺纹筒、螺杆、支撑杆、连接板和限位杆，所述浮箱外端分别套接有连接杆，所述连接杆一端活动嵌入有滚球，本发明通过螺纹筒和螺杆配合，便于对多个浮箱进行组装，并通过滚球，方便对安装架的位置进行活动，同时浮箱在海上漂浮时，通过滑块导向杆外端滑动，并配合弹簧对滑块的移动位置进行限制，使得每个的浮箱随着水平面的波动而调节，从而使得光伏板在浮箱上保持稳定，进而使得浮箱顶面始终高于水平面，从而不易被海水损害光伏组件，也使得水平面上的杂物不易漂浮在浮箱上方，形成堆积。
Description
技术领域
本发明涉及光伏板安装领域，具体为一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置。
背景技术
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料制成的薄身固体光伏电池组成，水面光伏电站是指在水塘(鱼蟹塘等)、中小型湖泊、水库、蓄水池和采煤塌陷区形成的湖泊等海上建立的光伏发电站，通常在对光伏板进行安装放置时，需要用到网状支撑装置；
但现有的基于光伏发电漂浮网状支撑装置缺少浮箱随着水表面的波动而调节的组件，导致水面波动时，端部的浮箱活动幅度较大，容易导致一端的浮箱沉入水中，从而易将水平面上的杂物堆积在浮箱表面，同时浸入海水会对光伏组件会产生极大的危害，所以我们对这些情况，为避免上述技术问题，确有必要提供一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
本发明提供一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，可以有效解决上述背景技术中提出的导致水面波动时，端部的浮箱活动幅度较大，容易导致一端的浮箱沉入水中，从而被海水损害光伏组件和易将水平面上的杂物堆积在浮箱表面的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，包括浮箱，所述浮箱外端分别安装有拼接机构，所述拼接机构包括连接杆、滚球、安装架、导向杆、滑块、弹簧、螺纹筒、螺杆、支撑杆、连接板和限位杆；
所述浮箱外端分别套接有连接杆，所述连接杆一端活动嵌入有滚球，所述滚球外端焊接有安装架，所述安装架一端嵌入有导向杆，所述导向杆外端滑动套接有滑块，所述安装架内壁顶端和底端均嵌入有弹簧，所述滑块一端中部位置处转动嵌入有螺纹筒，所述螺纹筒内部螺纹连接有螺杆，所述浮箱外端靠近连接杆外端两侧位置处均固定连接有支撑杆，所述支撑杆一端焊接有连接板，所述连接板一端边侧等距焊接有限位杆。
优选的，所述浮箱外端的两个连接杆之间不接触，两个所述弹簧一端分别嵌入于滑块的顶端和底端。
优选的，多个所述浮箱通过螺纹筒和螺杆相连，所述安装架一端通过滚球在连接杆一端活动。
优选的，所述限位杆外端位于安装架一侧位置处，且限位杆外端套接耐磨套。
优选的，所述浮箱顶端一侧位置处安装有安装机构，所述安装机构包括嵌入板、卡槽、卡接板、螺纹孔、定位螺栓、放置筒、嵌入杆、紧固螺栓、卡接筒和光伏板；
多个所述浮箱顶端一侧位置处均焊接有嵌入板，所述嵌入板外端通过卡槽嵌入于卡接板边端，所述卡接板顶端等距开设有螺纹孔，所述螺纹孔内部螺纹连接有定位螺栓，所述卡接板顶端中部位置处固定连接有放置筒，所述浮箱顶端远离嵌入板一侧位置处固定连接有卡接筒，所述卡接筒和放置筒内部均其卡接有嵌入杆，所述放置筒外端底部位置处安装有紧固螺栓，多个所述嵌入杆顶端均嵌入于光伏板底端。
优选的，多个所述浮箱一端均通过嵌入板卡接于卡接板内部，所述紧固螺栓外端贯穿放置筒。
优选的，所述嵌入杆向下延伸至水下，在水下，相邻两根嵌入杆由一水下稳定调节机构连接；所有支撑装置在水下经多个水下稳定调节机构连接为整体；所述水下稳定调节机构包括两根水平横杆，其中一根水平横杆一端与其中一嵌入杆固定连接，另一端固定连接一外转接套；所述外转接套的内圈具有波浪形内壁；另一根水平横杆一端与另一根嵌入杆固定连接，另一端固定连接一内转接轴；所述内转接轴穿过所述外转接套的内圈且在与外转接套对应的区域具有波浪形外壁；所述内转接轴的最大外壁直径小于所述外转接套的最小内圈直径；一同时具有波浪形外壁与波浪形内壁且空心的橡胶圈套设在外转接套与内转接轴之间的空间；所述橡胶圈内填充有电流变液；所述橡胶圈的波浪形外壁与波浪形内壁分别对应外转接套的波浪形内壁和内转接轴的波浪形外壁相对应；所述橡胶圈的上下端面内部分别设置有与电流变液接触的电极；一电路通过电极可对电流变液施加电场；所述外接转套和内接转轴的相对转动为水平方向的相对转动。
优选的，所述水下稳定调节机构还包括转角传感器和控制器；所述转角传感器监控外转接套和内转接轴的相对转角并触发控制器通过电路控制电流变液所受电场。
优选的，所述内转接轴固定在一U形延伸头的开口部位，所述U形延伸头的另一端与对应的水平横杆固定连接。
利用所述水下稳定调节机构抵御恶劣海上天气的方法为：
在非恶劣天气，无需向电流变液施加电场，电流变液为液态，橡胶圈足以阻止外转接套和内转接轴相对转动，可保障相邻水平横杆的相对位置稳定；
在恶劣天气，海上风浪较大，在液态电流变液填充下的橡胶圈不足以阻止外转接套和内转接轴相对转动，工作人员远程或通过光伏发电区自带的运算系统设计整个光伏发电区的整体形态以抵御恶劣天气，通常可采取整体抱团或迎风成串布置；由于海上情况具有混沌性，因此外转接套和内转接轴受外力相对转动情况无法预测，但只需外转接套和内转接轴相对转动到该处设计的角度时，对该处橡胶圈中的电流变液施加电场，电流变液瞬间转化为固态，从而使橡胶圈失去形变能力，该处外转接套和内转接轴的相对角度被锁固；由于海上情况是无序的，因此外转接套和内转接轴在时间积累下总会转动到设计好的角度，进而锁固该角度；
在恶劣天气消失后，逐个或逐批解除电流变液的固化状态，在海浪的逐渐作用下，整个光伏发电区会逐渐展开或回复到最佳的形态。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便：
1、本发明设置有拼接机构，通过螺纹筒和螺杆配合，便于对多个浮箱进行组装，并通过滚球，方便对安装架的位置进行活动，同时浮箱在海上漂浮时，通过滑块导向杆外端滑动，并配合弹簧对滑块的移动位置进行限制，使得每个的浮箱随着水平面的波动而调节，从而使得光伏板在浮箱上保持稳定，进而使得浮箱顶面始终高于水平面，以此使得水平面上的杂物不易漂浮在浮箱上方，形成堆积。
2、本发明设置有安装机构，通过卡槽和定位螺栓，便于将嵌入板固定在卡接板内部，从而对卡接板进行安装固定的同时，使得多个浮箱连接的更加紧密，并通过放置筒、卡接筒和嵌入杆配合，方便对光伏板进行放置的同时，使得光伏板的重量均分布在浮箱和卡接板上，从而使得光伏板具备更高的稳定性，同时通过紧固螺栓，方便将光伏板安装固定在卡接板上。
3、本发明设置有安装架、支撑杆、连接板和限位杆，通过支撑杆，使得限位杆长度长于安装架，从而两个浮箱之间晃动时，通过限位杆的限制，方便对安装架的转动范围进行限制，避免相邻的浮箱晃动幅度过大，使得两个光伏板出现撞击，从而造成损坏。
4、本发明设置的水下稳定调节机构能将区域内各光伏平台在水下连接成一个整体，从而提高了整个区域内光伏平台的稳定性，同时水下稳定调节机构设置在水下，因此能够减少风浪的影响，
5、本发明的水下稳定调节机构设置外转接套、内转接轴和橡胶圈，并在橡胶圈中填充电流变液，巧妙利用了电流变液的特性，在外加电场下能够瞬间转化为固体，再加上波浪形内壁和外壁的设计，在正常情况下借助液态电流变液填充的橡胶圈起到一定的阻挡作用，既使各光伏平台的联系既有一定的退让空间，又可以提高各光伏平台之间的位置稳定性，无需消耗能源；而在恶劣天气的情况下，利用电流变液的特性和水下稳定调节机构的巧妙设计，借助海浪的动能和无序性，实现各光伏平台分布、相互间距、角度的可控调节，从而在整体上以最优姿态抵御海上恶劣天气，由于在这个过程中借助了海浪的能量和特性，因此耗能较少；利用填充电流变液的密封橡胶圈以及波浪形的卡转设计，结构简单，寿命长，特别在海水中这一高腐蚀环境中，具有其他电气结构不具备的稳定性、长久性、可靠性以及低成本性。
6、本发明利用水下稳定调节机构抵御恶劣海上天气的方法能够提高海上光伏平台的抗灾性、稳定性和寿命，并能实现远程监控、操作和设计，可以结合精准的局部天气预测提前设计规避和抵御恶劣天气的方案并通过简单的方式落实，能够显著的改善海上光伏平台对各种环境的适应性，从而增加海上光伏平台的可布置区域，延长光伏平台的寿命，降低投资风险，促进可再生能源的市场投入。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明嵌入杆的安装结构示意图；
图3是本发明浮箱的剖视图；
图4是本发明图3中A区域的结构示意图；
图5是本发明卡接板的安装结构示意图；
图6是本发明水下稳定调节机构的局部示意图；
图7是本发明水下稳定调节机构的局部竖直剖视示意图。
图中标号：
1、浮箱；
2、拼接机构；201、连接杆；202、滚球；203、安装架；204、导向杆；205、滑块；206、弹簧；207、螺纹筒；208、螺杆；209、支撑杆；210、连接板；211、限位杆；
3、安装机构；301、嵌入板；302、卡槽；303、卡接板；304、螺纹孔；305、定位螺栓；306、放置筒；307、嵌入杆；308、紧固螺栓；309、卡接筒；310、光伏板；
4、水下稳定调节机构；401、水平横杆；402、外转接套；403、内转接轴；404、橡胶圈；405、电流变液；406、电极；407、U形延伸头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-5所示，本发明提供一种技术方案，一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，包括浮箱1，浮箱1外端分别安装有拼接机构2，拼接机构2包括连接杆201、滚球202、安装架203、导向杆204、滑块205、弹簧206、螺纹筒207、螺杆208、支撑杆209、连接板210和限位杆211；
浮箱1外端分别套接有连接杆201，连接杆201一端活动嵌入有滚球202，滚球202外端焊接有安装架203，安装架203一端嵌入有导向杆204，导向杆204外端滑动套接有滑块205，安装架203内壁顶端和底端均嵌入有弹簧206，便于对滑块205移动位置进行限制，浮箱1外端的两个连接杆201之间不接触，两个弹簧206一端分别嵌入于滑块205的顶端和底端，滑块205一端中部位置处转动嵌入有螺纹筒207，螺纹筒207内部螺纹连接有螺杆208，便于对多个浮箱1进行组装，多个浮箱1通过螺纹筒207和螺杆208相连，安装架203一端通过滚球202在连接杆201一端活动，浮箱1外端靠近连接杆201外端两侧位置处均固定连接有支撑杆209，支撑杆209一端焊接有连接板210，连接板210一端边侧等距焊接有限位杆211，便于对安装架203进行限位，限位杆211外端位于安装架203一侧位置处，且限位杆211外端套接耐磨套。
浮箱1顶端一侧位置处安装有安装机构3，安装机构3包括嵌入板301、卡槽302、卡接板303、螺纹孔304、定位螺栓305、放置筒306、嵌入杆307、紧固螺栓308、卡接筒309和光伏板310；
多个浮箱1顶端一侧位置处均焊接有嵌入板301，嵌入板301外端通过卡槽302嵌入于卡接板303边端，卡接板303顶端等距开设有螺纹孔304，螺纹孔304内部螺纹连接有定位螺栓305，便于浮箱1进行加固，卡接板303顶端中部位置处固定连接有放置筒306，浮箱1顶端远离嵌入板301一侧位置处固定连接有卡接筒309，卡接筒309和放置筒306内部均其卡接有嵌入杆307，放置筒306外端底部位置处安装有紧固螺栓308，多个所述嵌入杆307顶端均嵌入于光伏板310底端，便于对光伏板310进行放置，多个浮箱1一端均通过嵌入板301卡接于卡接板303内部，紧固螺栓308外端贯穿放置筒306。
本发明的工作原理及使用流程：首先，将拉动安装架203，使得安装架203由于滚球202的作用在连接杆201一端转动，从而使得一个浮箱1一端的螺纹筒207与另一个浮箱1一端的螺杆208对齐，随后转动螺纹筒207，从而使得螺纹筒207旋入螺杆208外端，以此便于对多个浮箱1进行组装；
其次，在浮箱1组装时，拉动嵌入板301，使得嵌入板301通过卡槽302卡接在卡接板303内部，从而方便多个浮箱1与卡接板303相连，旋转定位螺栓305，使得定位螺栓305旋入螺纹孔304内部，以此对卡接板303进行安装固定的同时，使得多个浮箱1连接的更加紧密，拉动光伏板310，使得光伏板310带动嵌入杆307卡接在放置筒306和卡接筒309内部，从而方便对光伏板310进行放置的同时，使得光伏板310的重量均分布在浮箱1和卡接板303上，使其备更高的稳定性，随后旋转紧固螺栓308，使得紧固螺栓308旋入放置筒306外端，以此便将光伏板310安装固定在卡接板303上；
其次，当浮箱1放置在水平面上时，此时由于水平面的波动，使得滑块205在导向杆204外端滑动，在滑块205移动时，由于弹簧206的限制，从而使得每个浮箱1随着水平面的波动而调节，进而使得浮箱1顶面始终高于水平面，以此使得水平面上的杂物不易漂浮在浮箱1上方，形成堆积；
接着，由于支撑杆209的作用，使得限位杆211长度长于安装架203，从而使得两个浮箱1之间晃动时，带动安装架203在滚球202一端活动，并由于限位杆211的作用，方便对安装架203的转动范围进行限制，避免相邻的浮箱1晃动幅度过大，使得两个光伏板310出现撞击，从而造成损坏。
此外，参见图1、6和7，为了增加光伏发电区的整体性和抵御恶劣天气的能力，使嵌入杆307向下延伸至水下，在水下，相邻两根嵌入杆307由一水下稳定调节机构4连接；所有支撑装置在水下经多个水下稳定调节机构4连接为整体；水下稳定调节机构4包括两根水平横杆401，其中一根水平横杆401一端与其中一嵌入杆307固定连接，另一端固定连接一外转接套402；外转接套402的内圈具有波浪形内壁；另一根水平横杆401一端与另一根嵌入杆307固定连接，另一端固定连接一内转接轴403；内转接轴403穿过外转接套402的内圈且在与外转接套402对应的区域具有波浪形外壁；内转接轴43的最大外壁直径小于外转接套402的最小内圈直径；一同时具有波浪形外壁与波浪形内壁且空心的橡胶圈404套设在外转接套402与内转接轴403之间的空间；橡胶圈404内填充有电流变液405；橡胶圈404的波浪形外壁与波浪形内壁分别对应外转接套402的波浪形内壁和内转接轴403的波浪形外壁相对应；橡胶圈404的上下端面内部分别设置有与电流变液405接触的电极406；一电路通过电极406可对电流变液405施加电场；外接转套402和内接转轴403的相对转动为水平方向的相对转动。
为了便于安装，还可在嵌入杆307上开设竖直方向的沟槽，在水平横杆401上对应设置勾键，这样就可以在水面上连接好，然后使勾键在重力作用下下滑至水下，这样既能保证水平横杆401不会相对嵌入杆307转动，又可减少安装成本，提高安装效率，在检修时只需竖直向上拉出水下稳定调节机构4即可检修；该设计也可提高单个光伏平台的上下沉浮能力，提高其灵动性。
水下稳定调节机构4还包括转角传感器和控制器；转角传感器监控外转接套402和内转接轴403的相对转角并触发控制器通过电路控制电流变液405所受电场。
内转接轴403固定在一U形延伸头407的开口部位，U形延伸头407的另一端与对应的水平横杆401固定连接。
利用水下稳定调节机构4抵御恶劣海上天气的方法为：
在非恶劣天气，无需向电流变液405施加电场，电流变液为液态，橡胶圈404足以阻止外转接套402和内转接轴403相对转动，可保障相邻水平横杆401的相对位置稳定；
在恶劣天气，海上风浪较大，在液态电流变液405填充下的橡胶圈404不足以阻止外转接套402和内转接轴403相对转动，工作人员远程或通过光伏发电区自带的运算系统设计整个光伏发电区的整体形态以抵御恶劣天气，通常可采取整体抱团或迎风成串布置；由于海上情况具有混沌性，因此外转接套402和内转接轴403受外力相对转动情况无法预测，但只需外转接套402和内转接轴403相对转动到该处设计的角度时，对该处橡胶圈404中的电流变液405施加电场，电流变液405瞬间转化为固态，从而使橡胶圈404失去形变能力，该处外转接套402和内转接轴403的相对角度被锁固；由于海上情况是无序的，因此外转接套402和内转接轴403在时间积累下总会转动到设计好的角度，进而锁固该角度；
在恶劣天气消失后，逐个或逐批解除电流变液405的固化状态，在海浪的逐渐作用下，整个光伏发电区会逐渐展开或回复到最佳的形态。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，包括浮箱(1)，其特征在于：所述浮箱(1)外端分别安装有拼接机构(2)，所述拼接机构(2)包括水平穿设浮箱(1)的连接杆(201)，所述连接杆(201)一端活动嵌入有滚球(202)，所述滚球(202)外端焊接有安装架(203)，所述安装架(203)一端嵌入有导向杆(204)，所述导向杆(204)外端滑动套接有滑块(205)，所述安装架(203)内壁顶端和底端均嵌入有弹簧(206)，所述滑块(205)一端中部位置处转动嵌入有螺纹筒(207)，所述螺纹筒(207)内部螺纹连接有螺杆(208)，所述浮箱(1)外端靠近连接杆(201)外端两侧位置处均固定连接有支撑杆(209)，所述支撑杆(209)一端固定有连接板(210)，所述连接板(210)一端边侧等距连接有限位杆(211)；
所述浮箱(1)外端的两个连接杆(201)之间不接触，两个所述弹簧(206)一端分别嵌入于滑块(205)的顶端和底端；
多个所述浮箱(1)通过螺纹筒(207)和螺杆(208)相连，所述安装架(203)一端通过滚球(202)在连接杆(201)一端活动。
2.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，其特征在于：所述限位杆(211)外端位于安装架(203)一侧位置处，且限位杆(211)外端套接耐磨套。
3.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，其特征在于：所述浮箱(1)顶端一侧位置处安装有安装机构(3)，所述安装机构(3)包括固定在浮箱(1)侧面的嵌入板(301)，所述嵌入板(301)外端通过卡槽(302)嵌入于卡接板(303)边端，所述卡接板(303)顶端等距开设有螺纹孔(304)，所述螺纹孔(304)内部螺纹连接有定位螺栓(305)，所述卡接板(303)顶端中部位置处固定连接有放置筒(306)，所述浮箱(1)顶端远离嵌入板(301)一侧位置处固定连接有卡接筒(309)，所述卡接筒(309)和放置筒(306)内部均卡接有嵌入杆(307)，所述放置筒(306)外端底部位置处安装有紧固螺栓(308)，光伏板(310)固定在所述嵌入杆(307)顶端。
4.根据权利要求3所述的一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，其特征在于：多个所述浮箱(1)通过嵌入板(301)卡接于卡接板(303)内部与卡接板(303)连接，所述紧固螺栓(308)外端贯穿放置筒(306)。
5.根据权利要求4所述的一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，其特征在于：所述嵌入杆(307)向下延伸至水下，在水下，相邻两根嵌入杆(307)由一水下稳定调节机构(4)连接；所有支撑装置在水下经多个水下稳定调节机构(4)连接为整体；所述水下稳定调节机构(4)包括两根水平横杆(401)，其中一根水平横杆(401)一端与其中一嵌入杆(307)固定连接，另一端固定连接一外转接套(402)；所述外转接套(402)的内圈具有波浪形内壁；另一根水平横杆(401)一端与另一根嵌入杆(307)固定连接，另一端固定连接一内转接轴(403)；所述内转接轴(403)穿过所述外转接套(402)的内圈且在与外转接套(402)对应的区域具有波浪形外壁；所述内转接轴(403)的最大外壁直径小于所述外转接套(402)的最小内圈直径；一同时具有波浪形外壁与波浪形内壁且空心的橡胶圈(404)套设在外转接套(402)与内转接轴(403)之间的空间；所述橡胶圈(404)内填充有电流变液(405)；所述橡胶圈(404)的波浪形外壁与波浪形内壁分别对应外转接套(402)的波浪形内壁和内转接轴(403)的波浪形外壁相对应；所述橡胶圈(404)的上下端面内部分别设置有与电流变液(405)接触的电极(406)；一电路通过电极(406)可对电流变液(405)施加电场；所述外转接套(402)和内转接轴(403)的相对转动为水平方向的相对转动。
6.根据权利要求5所述的一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，其特征在于：所述水下稳定调节机构(4)还包括转角传感器和控制器；所述转角传感器监控外转接套(402)和内转接轴(403)的相对转角并触发控制器通过电路控制电流变液(405)所受电场。
7.根据权利要求6所述的一种基于光伏发电漂浮网状支撑装置，其特征在于：所述内转接轴(403)固定在一U形延伸头(407)的开口部位，所述U形延伸头(407)的另一端与对应的水平横杆(401)固定连接。
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