CN114000736A - 一种球形海岛生活舱 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种球形海岛生活舱，所述生活舱的主舱体为球体，球体包括内球体和外球体，内球体和外球体之间间隔为中空层；内球体包括第一层为工作与设备放置区，第二层为生活区，第三层为社交区，各层通过内部梯道互通；外球体上部功能区为布设光伏发电板的光伏发电区，光伏发电区包括光伏展开区和光伏固定区；光伏固定区布置光伏传感器，用于感应光照入射角度；中空层布设光伏导线及用于调节光伏展开区光伏发电板展开角度的机械传动装置，光伏展开区的光伏发电板与机械传动装置连接。本发明技术方案通过中空层及光伏展开区和光伏固定区的设置，降低能耗及噪音的同时提高光能利用率，解决了对岛上自然能源使用率低而能耗大、噪音大的问题。

Description

一种球形海岛生活舱
技术领域
本发明涉及可适用于偏远海岛的可供居住的建筑设施及其相关功能、空间设计，尤其涉及一种球形海岛生活舱。
背景技术
目前的岛上建筑多存在系统集成度低、占地面积大、未充分利用岛上丰富资源等问题，舒适性和绿色环保不足，不利于岛上建筑的推广使用，所以亟需研发一种适宜生活与工作、可利用绿色能源满足人员需求，并可抵御海上多变气候的岛上建筑。
专利号为CN 206245784 U的实用新型专利中提出的装配式海岛绿色设施，将主要系统集成到了同一建筑体内，减小了占地面积，但未能对发电系统做出说明，同时建筑直接与地面接触，容易出现受潮与腐蚀现象，还面临虫蛇侵入的危险。
专利号为CN 106988556A的发明专利中提出的光伏跟踪的旋转式海岛绿色设施，建筑整体采用了球形设计，对发电系统的布置做出了说明，但光伏发电面积仅为三层观测层建筑面积的一半，存在发电量不足的问题；布置于屋顶的水平轴风力发电机，考虑到其安装位置和海岛的条件，采用小型水平轴风力发电机，但该类发电机噪声大，易影响室内人员的工作和休息；为了使小面积的光伏发电区域能够直面太阳而设置的舱体转动功能，则需要较大的功率和耗费较多能源。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种球形海岛生活舱，解决对岛上自然能源使用率低而能耗大、噪音大的问题。
本发明提供一种球形海岛生活舱，所述生活舱的主舱体为球体，所述球体包括内球体和外球体，所述内球体和所述外球体之间间隔为中空层；
所述内球体包括第一层为工作与设备放置区，第二层为生活区，第三层为社交区，各层通过球体内部的梯道实现空间互通；
所述外球体包括上部功能区和下部观测区；
所述上部功能区为布设光伏发电板的光伏发电区，所述光伏发电区包括光伏展开区和光伏固定区；
所述光伏固定区还布置有光伏传感器，用于感应光照入射角度；
所述中空层布设光伏导线及机械传动装置，所述机械传动装置用于调节所述光伏展开区光伏发电板的展开角度；
所述光伏展开区的光伏发电板与所述机械传动装置连接。
优选地，所述外球体的下部观测区外壳为透明材质。
优选地，所述生活舱还包括：底座和风力发电设备；
所述风力发电设备和所述球体分别固定在所述底座上；
所述风力发电设备为垂直轴风力发电机。
进一步优选地，所述底座还包括：支撑脚；
所述支撑脚固定在地面上，并与所述底座连接；
所述支撑脚内置缓冲器。
进一步优选地，所述球体的中心设置垂向贯通所述底座、所述内球体和所述外球体的中心柱；
所述螺旋梯固定在所述中心柱外围壁上。
更进一步优选地，所述中心柱为中空空气柱；
所述中心柱在位于所述中空层和所述内球体各层的高度上，均设置通风管，所述通风管端部相应分别延伸至所述中空层和所述内球体各层的功能房间。
更进一步优选地，所述中心柱中空表面及所述通风管表面均包覆保温棉。
优选地，所述球体设置舱门；
所述舱门为外开式舱门；
所述舱门完全外开时，不与地面接触，并与地平面之间形成的角度不大于45°。
优选地，所述外球体上部功能区外壳为防腐金属板；
所述内球体外壳为聚氨酯弹性夹芯板。
优选地，所述内球体每层功能区之间及功能区内部的区域分割均设置隔音板材。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明提供了一种球形海岛生活舱，通过内球体和外球体的结构设计型式，当外球体完全关闭时，可增强生活舱抵御岛上恶劣风雨天气的能力；同时通过内球体和外球体之间形成的中空层，减少了内球体与外界的热量和空气交换，降低了内球体空调能耗和外界噪音的影响；在外球体上设置光伏展开区和光伏固定区，可以灵活调整光伏发电面积；在中空层设置的机械传动装置可根据光照角度变化相应调整光伏展开区光伏发电板展开角度，使阳光始终垂直照射光伏展开区，从而提高光能利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明具体实施方式提供的一种球形海岛生活舱主视图；
图2为本发明具体实施方式提供的一种球形海岛生活舱外球体光伏展开区关闭状态示意图；
图3为本发明具体实施方式提供的一种球形海岛生活舱外球体光伏展开区展开状态示意图；
图4为本发明具体实施方式提供的一种球形海岛生活舱底座俯视图；
图5为本发明具体实施方式提供的一种球形海岛生活舱内球体第一层布置示意图；
图6为本发明具体实施方式提供的一种球形海岛生活舱内球体第二层布置示意图。
其中附图标记为：外球体1，功能区11，观测区12，第一光伏展开区111，第二光伏展开区112，光伏固定区113，内球体2，工作区21，设备区22，生活区23，社交区24，环形走廊25，底座3，支撑脚4，支座41，中心柱5，螺旋梯6，垂直轴风力发电机7，隔音板材8，舱门9，舱门缺口91，中空层 10。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。除非另有明确具体的限定。
本发明实施例中的一种球形海岛生活舱，所述生活舱的主舱体为球体，所述球体包括内球体2和外球体1，内球体2和外球体1之间间隔为中空层 10，夜晚或海上恶劣天气时，外球体1处于关闭状态，此时由于封闭中空层 10的保温作用，避免了内球体2与外界环境之间的空气和热量的直接交换，使热交换变缓，降低了内球体2室内空间对空调系统的需求和能耗，同时也起到一定的隔音效果。
如图5和图6所示，内球体包括，第一层为工作区21和设备区22，第二层为生活区23，第三层为社交区24，第一层、第二层和第三层通过球体内部的梯道实现空间互通。其中工作区21放置科研人员或驻军常用工作仪器或装置；设备区22布置空调系统、风光柴互补发电系统、海水淡化系统等大型功能设备，在总体结构设计时应减少墙体隔断，以便对空间灵活有效使用，此外将设备区22布置在位置较低区域，有利于降低生活舱重心，可加强生活舱对恶劣气候的应对而保持稳定。社交区24为人性化设计，布置休闲娱乐设施，提升舱内人员生活质量。
在一具体的实施方式中，球形海岛生活舱的总高度为905cm，最大直径为1087.5cm，中空层为100cm，内球体第一层高度为250cm，直径为693cm，第二层高度为300cm，直径为742cm，第三层高度为200cm，直径为632cm。
如图2和图3所示，外球体1包括上部功能区11和下部观测区12，上部功能区11为布设光伏发电板的光伏发电区，光伏发电区包括第一光伏展开区 111、第二光伏展开区112和光伏固定区113，光伏固定区113对应于内球体2 第四层的区域范围，第二光伏展开区112对应于内球体2第三层的区域范围，第一光伏展开区111对应于内球体2第二层的区域范围，下部观测区12对应于内球体2第一层的区域范围，即光伏发电区的面积占据外球体1的大部分表面，有利于提高对海岛光能的转化利用，保障生活舱正常运行所需电能。
光伏固定区113还布置有光伏传感器(图中未标注)，用于感应光照入射角度。中空层10布设光伏导线及机械传动装置(图中未标注)，将繁杂的光伏导线及机械传动构件集中布设在中空层10，降低了内球体2内部线路布置的复杂程度，同时为避免外球体1光伏展开区展开时的雨水影响，中空层 10区域的导线连接需采用防水措施，如涂防火胶等。中空层10的高度，即外球体1与内球体2的直径差值，需根据所处海岛气候及地质条件对生活舱结构强度的要求、机械传动装置的尺寸及维修空间来综合设定。机械传动装置用于调节光伏展开区光伏发电板的展开角度，光伏展开区的光伏发电板与机械传动装置连接。在一具体的实施方式中，光伏发电板为柔性薄膜光伏板组件，这种光伏组件自身具有防火防水属性，同时具有重量轻、安装方便的特点，最低仅为普通石材或外墙材料的1/8，使用时撕掉隔离保护膜后直接贴覆在外球体光伏展开区的壳体上即可，不需另设支架，此外在傍晚或阴雨天气，柔性薄膜光伏板比刚性光伏板的光电转化率更高。
需要说明的是，所述机械传动装置分别与自动控制系统和手动控制系统连接，所述自动控制系统和手动控制系统分别与总控制系统连接，当自动控制和手动控制方式同时发生时，总控制系统仅启动手动控制系统，手动控制系统执行手动控制指令。在夜晚时间段，光伏展开区处于关闭状态；在白天时间段，当光伏传感器检测到光线偏移角度达到阈值后，向自动控制系统传送角度信号，自动控制系统接收信号后按照预设程序计算调整角度，并启动和控制机械传动装置，按照调整角度调节光伏展开区光伏发电板，使光线垂直入射，进而提高对太阳能-电能转化利用率。舱内工作人员也可根据自身或天气状况需要，人工控制操控台(图中未标示)向手动控制系统发送角度调整指令。
优选地，外球体1的下部观测区12外壳为透明材质，在一具体的实施方式中，下部观测区外壳为双层透明玻璃，不仅方便室内工作人员观察室外情况，而且也便于检修人员初步查看布设于中空层内的线路和设备运行状态。
优选地，生活舱还包括：底座3和风力发电设备，风力发电设备和球体分别固定在底座3上，风力发电设备为垂直轴风力发电机7，使用此类型发电机的发电系统的组成相对简单，无需对风启动，且其在软风条件下即可启动，且运行振动小、噪音低，有利于生活舱结构的稳定和室内降噪，作为举例，为充分保障风力发电量，垂直轴风力发电机7为两套，各自位于外球体左右两侧，当运行时风轮扇叶转动所带来的气流扰动可以改善光伏发电区的散热情况，从而延长光伏发电板的使用寿命。
进一步优选地，底座3还包括支撑脚4，支撑脚4固定在地面上，并与底座3连接，支撑脚4内置缓冲器(图中未标注)。支撑脚4使生活舱距离地面一定距离，以减少海岛潮湿地面的直接浸蚀，一定程度也可减少虫蛇等生物的侵入。当发生小型地震或移动舱体时，支撑脚4的内置缓冲器可起到缓冲保护的作用。支撑脚4用支座41固定于地面，当需整体移动生活舱时，拆除支座即可。
在一具体的实施方式中，支撑脚高度为35cm；底座为长轴1401cm，短轴893cm，厚度20cm的椭圆柱体；风力发电机安装在距底座中心620.5cm处，短轴一侧留出100cm的舱门缺口。
进一步优选地，所述球体的中心设置垂向贯通底座、内球体和外球体的中心柱5，中心柱5为中空空气柱。在一具体的实施方式中，中心柱5贯穿底座3和中空层10的部分为实心强构件，以稳定连接和支撑生活舱舱体结构；在另一具体的实施方式中，中心柱5贯穿底座的部分为实心强构件，贯穿中空层10的部分为非实心强结构，并在中心柱5围壁上开设出风口(图中未标注)，当外球体1呈关闭状态时，利用空调系统通过此出风口向中空层通风调节内部温度。所述梯道为螺旋梯6，固定连接在中心柱5外围壁上，如图6 所示，在一具体的实施方式中，生活区23舱室前围绕中心柱10预留环形走廊25，以实现同层房间的互通，同时居住人员也可顺着螺旋梯6实现上下层房间的互通。
更进一步优选地，中心柱5在位于中空层10和内球体2各层的高度上，均设置通风管(图中未标注)，管头隐藏于螺旋梯6下边，管路贴壁板布置以便管支架的搭设，通风管端部相应分别延伸至中空层10和内球体2各层的功能房间，送风口为上送风形式布置在门头以上的舱室围壁上。
中心柱5中空表面及所述通风管表面均包覆保温棉，在一具体的实施方式中，保温棉为玻璃棉，其具有使用寿命长、保温降噪性能好、易成型、质量轻、耐腐蚀和化学性能稳定等优点。
优选地，如图1和图4所示，球体设置外开式舱门9，在底座3上预留舱门缺口91便于舱门的顺利开放，舱门9的关闭采用液压控制方式，舱门9完全外开时，不与地面紧贴，并与地平面之间形成的角度不大于45°，和缓的斜度可使人员进出舒适方便，同时防止舱门与地面发生触碰变形或损坏。
优选地，外球体1上部功能区11外壳为防腐金属板，作为举例，具体为 316不锈钢板。内球体2外壳为聚氨酯弹性夹芯板，其具有优良的保温效果和力学性能、质轻、易安装，且具有隔音、防火阻燃等性能。
优选地，内球体2层与层之间及每层内部舱室的分割均敷设隔音板材8 (图中未标示)，如隔音围壁、隔音门和隔音甲板，可有效降低室内噪音，提升舱室舒适性。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种球形海岛生活舱，所述生活舱的主舱体为球体，其特征在于：所述球体包括内球体和外球体，所述内球体和所述外球体之间间隔为中空层；
所述内球体包括第一层为工作与设备放置区，第二层为生活区，第三层为社交区，各层通过球体内部的梯道实现空间互通；
所述外球体包括上部功能区和下部观测区；
所述上部功能区为布设光伏发电板的光伏发电区，所述光伏发电区包括光伏展开区和光伏固定区；
所述光伏固定区还布置有光伏传感器，用于感应光照入射角度；
所述中空层布设光伏导线及机械传动装置，所述机械传动装置用于调节所述光伏展开区光伏发电板的展开角度；
所述光伏展开区的光伏发电板与所述机械传动装置连接。
2.根据权利要求1所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于：
所述外球体的下部观测区外壳为透明材质。
3.根据权利要求1所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于，所述生活舱还包括：底座和风力发电设备；
所述风力发电设备和所述球体分别固定在所述底座上；
所述风力发电设备为垂直轴风力发电机。
4.根据权利要求3所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于，所述底座还包括：支撑脚；
所述支撑脚固定在地面上，并与所述底座连接；
所述支撑脚内置缓冲器。
5.根据权利要求3所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于：所述球体的中心设置垂向贯通所述底座、所述内球体和所述外球体的中心柱；
所述螺旋梯固定在所述中心柱外围壁上。
6.根据权利要求5所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于：所述中心柱为中空空气柱；
所述中心柱在位于所述中空层和所述内球体各层的高度上，均设置通风管，所述通风管端部相应分别延伸至所述中空层和所述内球体各层的功能房间。
7.根据权利要求6所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于：所述中心柱中空表面及所述通风管表面均包覆保温棉。
8.根据权利要求1所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于：所述球体设置舱门；
所述舱门为外开式舱门；
所述舱门完全外开时，不与地面接触，并与地平面之间形成的角度不大于45°。
9.根据权利要求1所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于：
所述外球体上部功能区外壳为防腐金属板；
所述内球体外壳为聚氨酯弹性夹芯板。
10.根据权利要求1所述的一种球形海岛生活舱，其特征在于：
所述内球体每层功能区之间及功能区内部的区域分割均设置隔音板材。
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