CN207225608U - 一种可利用波浪能发电的浮式平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可利用波浪能发电的浮式平台，包括多个首尾依次连接的浮体模块，所述浮体模块包括浮力支撑件、设置于浮力支撑件顶部的甲板，相邻两浮体模块的甲板之间通过柔性连接器连接并设有波能转换装置；波能转换装置由液压油缸及发电装置组成。每一块甲板正上方均对应设有操作平台，相邻操作平台间刚性铰接。甲板与操作平台之间设有多个粘性阻尼器及橡胶弹簧。本实用新型的浮式平台平顺性好，仓储空间巨大，可以作为飞机起降平台、深海中继码头、资源开发利用基地等多用途平台使用。加装波能吸收装置后，一方面可以有效抑制浮体纵摇及垂荡响应，改善操作平台整体稳定性，另一方面可以可以利用波能进行发电。

Description

一种可利用波浪能发电的浮式平台

技术领域

本实用新型属于海洋工程领域，具体涉及一种可利用波浪能发电的浮式平台。

背景技术

随着地球人口集聚膨胀和陆地资源过度开发，世界各国纷纷把经济发展重点都转移到海洋上来。超大型浮式结构物（Very Large Floating Structure,简称VLFS）正是立足国家海洋权益维护和深海资源开发的战略需求，应运而生的一种新型高端海洋工程装备。它可用作远海快速运输交通枢纽、大型深远海开发操作平台、远洋物资存储中继站以及海上机动快速反应的综合军事平台等。

由于超大型浮式结构物的尺寸巨大，从建造、运输以及日常维护等方面考虑，其注定采用模块化拼装结构。传统方法是采用焊接、铰接等刚性或半刚性连接器进行模块间的连接，但往往导致应力集中，结构难以承受。而采用柔性连接器又会因浮体间相对运动释放而导致平顺性不能保证。同时，现有的超大型浮式平台上并没有仓储空间，不能满足基本的装载功能需求。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种具有减振和水波发电功能，结构强度好、平顺性好的浮式平台。

本实用新型解决问题的技术方案是：一种可利用波浪能发电的浮式平台，包括多个首尾依次连接的浮体模块，所述浮体模块包括浮力支撑件、设置于浮力支撑件顶部的甲板，相邻两浮体模块的甲板之间通过波能转换装置连接；

所述波能转换装置包括液压缸、与液压缸连接并设置于甲板内的发电装置；

所述液压缸包括缸筒和活塞，液压缸两端分别与相邻的两块甲板的端面连接；

所述发电装置包括高压蓄能器、低压蓄能器、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、液压马达、与液压马达输出端连接的发电机；

所述第一单向阀入口与缸筒有杆腔连通，第一单向阀出口与液压马达输入端连通，液压马达的第一输出端与发电机连接，液压马达第二输出端与低压蓄能器连接；

所述第二单向阀出口与缸筒有杆腔连通，第二单向阀入口与低压蓄能器连通；

所述第三单向阀出口与缸筒无杆腔连通，第三单向阀入口与低压蓄能器连通；

高压蓄能器与第一单向阀出口和液压马达输入端之间的管路连通，第四单向阀出口与第一单向阀出口和液压马达输入端之间的管路连通，第四单向阀入口与缸筒无杆腔连通。

上述方案中，通过设置波能转换装置，可将水波能转换成电能。

浮力支撑件是现有的结构，其包括立柱和浮筒。

为了控制流入高、低压蓄能器的流速，起到个滤波的作用，在第一单向阀出口与液压马达输入端之间靠近液压马达的位置设有第一节流阀；

在液压马达第二输出端与低压蓄能器之间设有第二节流阀。

一种具体的方案中，相邻两甲板之间，波能转换装置并列设有多套，液压缸数量与发电装置数量相同，并列设置的液压缸之间的有杆腔对应依次连通，无杆腔对应依次连通。

有杆腔和无杆腔对应依次连通可保证不同液压缸的所有有杆腔压力相同，所有无杆腔压力相同，从而确保各液压缸受力相等，避免由于浮体多自由度运动引起的不同液压缸受力不均匀导致个别缸损坏。

另一种具体的方案中，一套波能转换装置只包括一个发电装置，以及多个并列设置的液压缸，并列设置的液压缸之间的有杆腔对应依次连通，无杆腔对应依次连通，多个液压缸共用一个发电装置。具体情况可根据浮体模块尺度大小及所处环境决定。

在第一单向阀入口与缸筒有杆腔之间、且位于第二单向阀出口与缸筒有杆腔之间的位置处设有第一滤油器；

在第三单向阀出口与缸筒无杆腔之间、且位于第四单向阀入口与缸筒无杆腔之间位置处设有第二滤油器。

进一步的，每一块甲板正上方均对应设有操作平台，相邻操作平台之间刚性铰接，在操作平台和浮体模块之间设有橡胶弹簧，所述橡胶弹簧由多层橡胶及钢板交替堆叠而成。橡胶弹簧一方面用以支撑上层操作平台，另一方面可减小浮体模块对上层操作平台的垂向载荷。设置钢板是为了增加橡胶的强度。

操作平台间通过刚性铰链，以减小操作平台间的相对位移，确保操作平台整体平顺性。

进一步的，在甲板与操作平台之间沿纵向和横向设有多个粘性阻尼器，所述粘性阻尼器包括双杆活塞缸、分别与双杆活塞缸两端采用球铰铰接的支撑座，一端的支撑座与操作平台固定连接，另一端的支撑座与甲板固定连接。

粘性阻尼器用以抑制浮体模块与上层操作平台间的相对水平运动，同时可以减缓上层操作平台设备的冲击载荷，比如减缓作为机场时用于飞机起降时的冲击载荷。

优选的，所述操作平台为中空的箱型结构。其内部空腔可用作储物仓库。

优选的，相邻甲板端面之间设有弹簧减振器。设置弹簧减振器的目的在于减小液压油缸受力。

优选的，液压缸两端分别采用球铰与甲板的端面铰接。采用球铰方式可释放其各自由度，避免刚性干涉

本实用新型能够减缓浮体模块及操作平台的垂荡及纵摇响应，改善操作平台整体稳定性。考虑到VLFS通常以远海岛礁或泻湖为依托进行布置，由于远离大陆，输电极为困难。而海洋中蕴藏丰富的可再生波浪能资源，在VLFS上加装波能吸收装置后，可以利用波能进行发电，缓解了浮式平台用电的难题。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为实施例1浮式平台结构图。

图2为实施例1去掉操作平台的浮式平台结构图。

图3为实施例1相邻浮体模块连接放大图。

图4为实施例1波能转换装置原理图。

图5为实施例1波能转换装置布置形式图。

图6为实施例1液压缸结构图。

图7为实施例1粘性阻尼器结构图。

图8为实施例2波能转换装置布置形式图。

图9为实施例3波能转换装置布置形式图。

图中：1，操作平台；2，浮体模块；3，弹簧减振器；4，橡胶弹簧；5，液压缸；6，发电装置；7粘性阻尼器；21，浮力支撑件；22，甲板；52，缸筒；54，活塞；61，高压蓄能器；62，第一单向阀；63，第一节流阀；64，液压马达；65，发电机；66，第一滤油器；67，第二节流阀；68，低压蓄能器；69，第二单向阀；610，第三单向阀；611，第四单向阀；612，第二滤油器；71，支撑座；72，双杆活塞缸。

具体实施方式

实施例1

如图1～7所示，一种可利用波浪能发电的浮式平台，包括多个首尾依次连接的浮体模块2，所述浮体模块2包括浮力支撑件21、设置于浮力支撑件21顶部的甲板22，相邻两浮体模块2的甲板22之间通过波能转换装置连接。每一块甲板22正上方均对应设有操作平台1。所述操作平台2为中空的箱型结构，作为仓储空间使用。

相邻操作平台1之间刚性铰接，在操作平台1和浮体模块2之间设有橡胶弹簧4。所述橡胶弹簧4由多层橡胶及钢板交替堆叠而成。在甲板22与操作平台1之间沿纵向和横向设有多个粘性阻尼器7。所述粘性阻尼器7包括双杆活塞缸72、分别与双杆活塞缸72两端采用球铰铰接的支撑座71。一端的支撑座71与操作平台1固定连接，另一端的支撑座71与甲板22固定连接。

相邻甲板22端面之间设有弹簧减振器3。

所述波能转换装置包括液压缸5、与液压缸5连接并设置于甲板22内的发电装置6。相邻两甲板22之间，波能转换装置并列设有多套。液压缸5数量与发电装置6数量相同，一个液压缸5对应一套发电装置6，各波能转换装置独立工作。

所述液压缸5包括缸筒52和活塞54，液压缸5两端分别与相邻的两块甲板22的端面采用球铰铰接。

所述发电装置6包括高压蓄能器61、低压蓄能器68、第一单向阀62、第二单向阀69、第三单向阀610、第四单向阀611、液压马达64、与液压马达64输出端连接的发电机65。

所述第一单向阀62入口与缸筒52有杆腔连通，第一单向阀62出口与液压马达64输入端连通，液压马达64的第一输出端与发电机65连接，液压马达64第二输出端与低压蓄能器68连接；

所述第二单向阀69出口与缸筒52有杆腔连通，第二单向阀69入口与低压蓄能器68连通。

所述第三单向阀610出口与缸筒52无杆腔连通，第三单向阀610入口与低压蓄能器68连通。

高压蓄能器61与第一单向阀62出口和液压马达64输入端之间的管路连通。第四单向阀611出口与第一单向阀62出口和液压马达64输入端之间的管路连通。第四单向阀611入口与缸筒52无杆腔连通。

在第一单向阀62出口与液压马达64输入端之间靠近液压马达64的位置设有第一节流阀63。

在液压马达64第二输出端与低压蓄能器68之间设有第二节流阀67。

在第一单向阀62入口与缸筒52有杆腔之间、且位于第二单向阀69出口与缸筒52有杆腔之间的位置处设有第一滤油器66。

在第三单向阀610出口与缸筒52无杆腔之间、且位于第四单向阀611入口与缸筒52无杆腔之间位置处设有第二滤油器612。

所述波能发电装置的发电原理为：当波浪激励浮体模块2浮动时，由于上层操作平台1间的铰接约束，相邻浮体模块2间会发生相对纵摇运动，从而推动液压缸5往复运动。往复运动过程中当液压缸5的有杆腔压力升高时，有杆腔中的液压油通过第一单向阀62向高压蓄能器61集能。同时，无杆腔压力降低，通过第三单向阀610给低压蓄能器68蓄能，此时第二单向阀69与第四单向阀611闭锁。

当液压缸5的有杆腔压力降低时，有杆腔中的液压油通过第二单向阀69向低压蓄能器68集能。同时，无杆腔压力升高，通过第四单向阀611给高压蓄能器61蓄能，此时第一单向阀62与第三单向阀610闭锁。能量以高压蓄能器61的高压油和低压蓄能器68中的低压油形式储存在两个蓄能器中，两个蓄能器分别通过一个节流阀与液压马达64连接，通过节流阀控制液压油以适当流速流过液压马达64，液压马达64推动发电机65发电。

实施例2

如图8所示，重复实施例1，所不同的是：一套波能转换装置只包括一个发电装置6，以及多个并列设置的液压缸5，并列设置的液压缸5之间的有杆腔对应依次连通，无杆腔对应依次连通，多个液压缸5共用一个发电装置。

实施例3

如图9所示，重复实施例1，所不同的是：波能转换装置并列设有多套，液压缸5数量与发电装置6数量相同，一个液压缸5对应一套发电装置6，并列设置的液压缸5之间的有杆腔对应依次连通，无杆腔对应依次连通。

有杆腔和无杆腔对应依次连通可保证不同液压缸5的所有有杆腔压力相同，所有无杆腔压力相同，从而确保各液压缸5受力相等，避免由于浮体多自由度运动引起的不同液压缸5受力不均匀导致个别缸损坏。

Claims (10)

1.一种可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：包括多个首尾依次连接的浮体模块（2），所述浮体模块（2）包括浮力支撑件（21）、设置于浮力支撑件（21）顶部的甲板（22），相邻两浮体模块（2）的甲板（22）之间通过波能转换装置连接；

所述波能转换装置包括液压缸（5）、与液压缸（5）连接并设置于甲板（22）内的发电装置（6）；

所述液压缸（5）包括缸筒（52）和活塞（54），液压缸（5）两端分别与相邻的两块甲板（22）的端面连接；

所述发电装置（6）包括高压蓄能器（61）、低压蓄能器（68）、第一单向阀（62）、第二单向阀（69）、第三单向阀（610）、第四单向阀（611）、液压马达（64）、与液压马达（64）输出端连接的发电机（65）；

所述第一单向阀（62）入口与缸筒（52）有杆腔连通，第一单向阀（62）出口与液压马达（64）输入端连通，液压马达（64）的第一输出端与发电机（65）连接，液压马达（64）第二输出端与低压蓄能器（68）连接；

所述第二单向阀（69）出口与缸筒（52）有杆腔连通，第二单向阀（69）入口与低压蓄能器（68）连通；

所述第三单向阀（610）出口与缸筒（52）无杆腔连通，第三单向阀（610）入口与低压蓄能器（68）连通；

高压蓄能器（61）与第一单向阀（62）出口和液压马达（64）输入端之间的管路连通，第四单向阀（611）出口与第一单向阀（62）出口和液压马达（64）输入端之间的管路连通，第四单向阀（611）入口与缸筒（52）无杆腔连通。

2.根据权利要求1所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：在第一单向阀（62）出口与液压马达（64）输入端之间靠近液压马达（64）的位置设有第一节流阀（63）；

在液压马达（64）第二输出端与低压蓄能器（68）之间设有第二节流阀（67）。

3.根据权利要求1或2所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：相邻两甲板（22）之间，波能转换装置并列设有多套，液压缸（5）数量与发电装置（6）数量相同，并列设置的液压缸（5）之间的有杆腔对应依次连通，无杆腔对应依次连通。

4.根据权利要求1或2所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：一套波能转换装置只包括一个发电装置（6），以及多个并列设置的液压缸（5），并列设置的液压缸（5）之间的有杆腔对应依次连通，无杆腔对应依次连通，多个液压缸（5）共用一个发电装置。

5.根据权利要求1所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：在第一单向阀（62）入口与缸筒（52）有杆腔之间、且位于第二单向阀（69）出口与缸筒（52）有杆腔之间的位置处设有第一滤油器（66）；

在第三单向阀（610）出口与缸筒（52）无杆腔之间、且位于第四单向阀（611）入口与缸筒（52）无杆腔之间位置处设有第二滤油器（612）。

6.根据权利要求1所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：每一块甲板（22）正上方均对应设有操作平台（1），相邻操作平台（1）之间刚性铰接，在操作平台（1）和浮体模块（2）之间设有橡胶弹簧（4），所述橡胶弹簧（4）由多层橡胶及钢板交替堆叠而成。

7.根据权利要求6所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：在甲板（22）与操作平台（1）之间沿纵向和横向设有多个粘性阻尼器（7），所述粘性阻尼器（7）包括双杆活塞缸（72）、分别与双杆活塞缸（72）两端采用球铰铰接的支撑座（71），一端的支撑座（71）与操作平台（1）固定连接，另一端的支撑座（71）与甲板（22）固定连接。

8.根据权利要求6所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：所述操作平台（1）为中空的箱型结构。

9.根据权利要求1所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：相邻甲板（22）端面之间设有弹簧减振器（3）。

10.根据权利要求1所述的可利用波浪能发电的浮式平台，其特征在于：液压缸（5）两端分别采用球铰与甲板（22）的端面铰接。