CN210660444U - 破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统 - Google Patents

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施伟
曾昕萌
许麟
丁磊
冯夏婷
郑浩
朱奕帆
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Abstract

本实用新型属于可再生能源利用领域，涉及一种破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统，可应用于海上风机。包括可旋转式破冰锥、冰面监测集成系统以及风机套筒预留件；可旋转式破冰安装在风机套筒预留件下部，冰面监测集成系统安装在上部。本实用新型能更高效的针对冰面信息进行破冰工作，提高了风机的稳定性和运行寿命，也为后续风电机的建设提供了大量的信息，该装置适用于我国大多数具有结冰期的海上风机的安装。

Description

破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统
技术领域
本实用新型属于可再生能源利用领域，涉及一种破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统，可应用于海上风机。
背景技术
随着社会对能源需求的不断增加，化石能源的日益枯竭，发展可再生能源成为了迫在眉睫的事情。海上风能由于其具有更加丰富的风资源而且风品质较好，不受地形影响，且产生的噪音不会对居民造成影响得到了国内外大力的发展，但处于寒区的海上风机，在冰面结冰期通常受到冰载荷的影响，对风机的稳定性造成严重的威胁。
同时，目前用于寒区海上风机的破冰锥仅通过挤压冰面的方式来减少风机受到的冰载，该破冰方法效果一般，有时候达不到最佳的破冰效果。且由于人们对冰面变化的随机性了解较少，拥有较少的冰面变化信息，人们往往无法了解风机受到浮冰的作用情况并设计出适合该地区的破冰锥。
实用新型内容
为了解决上述问题，改善传统破冰锥的破冰效果，本实用新型提供一种破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统。
本实用新型的技术方案：
一种破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统，包括可旋转式破冰锥、冰面监测集成系统以及风机套筒预留件；
所述的风机套筒预留件为钢管3000，风机1000和风机支撑管1001分别安装在钢管3000的顶部和底部，将风机1000安装在海中；
所述的可旋转式破冰锥，包括旋转单桩2005、撑管和外侧斜管3005；旋转单桩2005套装在钢管3000的下部，通过齿轮部件连接，使旋转单桩2005可绕钢管3000旋转；撑管包括多根水平撑管a3002、水平撑管b3004和斜撑管3003，水平撑管b3004的长度长于水平撑管a3002；水平撑管b3004和水平撑管a3002的一端上安装有法兰盘3001，通过法兰盘3001安装在旋转单桩2005上；可旋转式破冰锥分为多个融冰破冰锥单体，每个融冰破冰锥单体由多根水平撑管b3004和水平撑管a3002组成；每个破冰锥单体中，水平撑管b3004和水平撑管a3002均上下平行布置，水平撑管b3004位于中间，水平撑管a3002位于外侧，且在旋转单桩2005上的安装位置位于同一条直线，直线与旋转单桩2005的轴线相平行，水平撑管b3004和水平撑管a3002的另一端均焊接在外侧斜管3005上，形成类“＜”的形状；水平撑管b3004与外侧斜管3005之间焊接斜撑管3003，起到加强固定的作用；外侧斜管3005表面上覆盖有加热融冰纤维束3006；
所述的冰面监测集成系统，包括风速仪2000、加速度传感器2001、摄像头2002、太阳能板2003以及倾斜度传感器2004，位于可旋转式破冰锥正上方，且位于海上浮冰1002以上；所述的太阳能板2003安装在钢管3000的上部，用于为整个系统供电；所述的摄像头2002安装在太阳能板2003的下表面，用于观测可旋转式破冰锥上方及其附近的冰面情况；所述的风速仪2000安装在钢管3000的顶部，加速度传感器2001和倾斜度传感器2004安装在钢管3000的上部，以监测可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统的实时状态。
外侧斜管3005与钢管3000呈30°夹角。
本实用新型的有益效果：本实用新型的使用于海上风机破冰、融冰可以同时监测冰面信息的可拆卸装置。在寒区冰面结冰期，通过该装置的旋转破冰功能，可以更加有效快速的进行破冰，减少风机收到的冰载荷，为风机增加稳定性。而且可以通过集成系统，实时监测冰面信息以及更直观的了解冰面信息，使得此装置有针对性地进行破冰工作。此装置配备太阳能电板，能为破冰、融冰工作和监测工作提供充足的能源。这是一种安装简单、可操作性强、可循环使用，并且可实现能源自给的破冰装置。能更高效的针对冰面信息进行破冰工作，提高了风机的稳定性和运行寿命，也为后续风电机的建设提供了大量的信息，该装置适用于我国大多数具有结冰期的海上风机的安装。
附图说明
图1为本实用新型的破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统的示意图；
图2为可旋转式破冰锥的顶视图；
图3为冰面监测集成系统的太阳能板示意图；
图中：1000风机；1001风机支撑管；1002海上浮冰；1003海水；1004泥；2000风速仪；2001加速度传感器；2002摄像头；2003太阳能板；2004倾斜度传感器；2005旋转单桩；3000钢管；3001法兰盘；3002水平撑管a；3003斜撑管；3004水平撑管b；3005外侧斜管；3006加热融冰纤维束。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。
本实用新型提供了一种可拆卸的旋转破冰、融冰装置，并同时兼顾监测冰面相关信息的一种装置。该装置与风机套筒预留件相固定，可旋转式破冰锥上安装加热装置，提高破冰融冰效率。装置上部布置摄像头实时监测冰面情况，并进行实时传送破冰情况等相关信息。该装置利用太阳能板单独供电，安装时预留风机套筒预留件，冰期在其上安装破冰锥，无冰期拆卸破冰锤，保证装置使用寿命和降低日常维护成本。
本实用新型的破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统具体包括可旋转式破冰锥、冰面监测集成系统以及风机套筒预留件；所述可旋转式破冰安装在风机套筒预留件下部，冰面监测集成系统安装在上部，保证能够高效破冰。各组成装置安装方法以及功用如下：风机套筒预留件，主要用于固定其他系统，可在海况良好时提前安装或在风机套筒未安装时提前设置；可旋转式破冰锥，可在冰期前将其固定于风机套筒预留件之上，并保证太阳能板正常展开，储电电池处于工作状态；具有同时破冰融冰的功能，并可通过太阳能发电为破冰锥旋转和冰面监测系统提供动力保障，保证了该系统长期自行工作的能力；冰面监测集成系统，可在冰期前将其固定于风机套筒预留件之上并置于破冰锥之下，并实验其数据传输能力和成像质量，该系统可实时监测冰面的变化情况，为风机破冰锥的改进和优化以及研究冰载和冰面变化提供了大量的图片数据。
本实用新型的组成与结构，具体如下：
如图1和图2所示，破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统布置在钢管3000上，其中可旋转式破冰锥的高度需大于海上浮冰1002的厚度。可旋转式破冰锥包括旋转单桩2005、水平撑管a3002、水平撑管b3004、斜撑管3003、外侧斜管3005和法兰盘3001，水平撑管a3002和水平撑管b3004上下平行布置，所有水平撑管的内侧端均设有法兰盘3001，所有水平撑管的外侧共同焊接固定在外侧斜管3005上，水平撑管b3004与外侧斜管3005之间焊接斜撑管3003。外侧斜管3005倾斜布置，与钢管3000呈30°角，外侧斜管3005表面上还覆盖有加热融冰纤维束3006，二者与撑管组成融冰破冰锥单体。多个融冰破冰锥单体均通过法兰盘3001与旋转单桩2005的连接件相连。
如图1和图3所示，冰面监测集成系统主要由风速仪2000、加速度传感器2001、摄像头2002、太阳能板2003以及倾斜度传感器2004组成，位于可旋转式融冰破冰锥正上方，固定在钢管3000上部。摄像头2002安装在太阳能板2003的下方，便于观测破冰锥上方及其附近的冰面情况。在钢管3000上部安装风速仪2000和加速度传感器2001和倾斜度传感器2004以便于更好了解可旋转式融冰破冰锥及冰面监测集成系统的实时状态与情况。整个系统的供电主要来源于太阳能板2003。冰面监测集成系统需位于海上浮冰1002以上。风机1000和风机支撑管1001分别安装在钢管3000的顶部和底部，风机支撑管1001需插入泥1004一定深度，以保证风机1000能在海上浮冰1002及海水1003的作用下保持正常工作状态。
本实用新型具有以下优点：
1.该集成系统具有同时破冰融冰的功能，可加速破冰过程，提高破冰效率，并可融化难以破除的浮冰。
2.该集成系统可随时监测冰面的变化情况，为风机破冰锥的改进和优化以及研究冰载和冰面变化提供了大量的图片数据。
3.该集成系统可通过太阳能发电和风机发电为破冰锥旋转和冰面监测系统提供动力保障，保证了该系统长期自行工作的能力。
4.该集成系统破冰锥具有旋转功能，可在极端天气下加速破冰过程。
5.该集成系统的可旋转式破冰锥可在结冰期安装，融冰后拆除，减少风机受到的波浪载荷并可提高破冰锥的寿命。

Claims (2)

1.一种破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统，其特征在于，所述的破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统包括可旋转式破冰锥、冰面监测集成系统以及风机套筒预留件；
所述的风机套筒预留件为钢管(3000)，风机(1000)和风机支撑管(1001)分别安装在钢管(3000)的顶部和底部，将风机(1000)安装在海中；
所述的可旋转式破冰锥，包括旋转单桩(2005)、撑管和外侧斜管(3005)；旋转单桩(2005)套装在钢管(3000)的下部，通过齿轮部件连接，使旋转单桩(2005)可绕钢管(3000)旋转；撑管包括多根水平撑管a(3002)、水平撑管b(3004)和斜撑管(3003)，水平撑管b(3004)的长度长于水平撑管a(3002)；水平撑管b(3004)和水平撑管a(3002)的一端上安装有法兰盘(3001)，通过法兰盘(3001)安装在旋转单桩(2005)上；可旋转式破冰锥分为多个融冰破冰锥单体，每个融冰破冰锥单体由多根水平撑管b(3004)和水平撑管a(3002)组成；每个破冰锥单体中，水平撑管b(3004)和水平撑管a(3002)均上下平行布置，水平撑管b(3004)位于中间，水平撑管a(3002)位于外侧，且在旋转单桩(2005)上的安装位置位于同一条直线，直线与旋转单桩(2005)的轴线相平行，水平撑管b(3004)和水平撑管a(3002)的另一端均焊接在外侧斜管(3005)上，形成类“＜”的形状；水平撑管b(3004)与外侧斜管(3005)之间焊接斜撑管(3003)，起到加强固定的作用；外侧斜管(3005)表面上覆盖有加热融冰纤维束(3006)；
所述的冰面监测集成系统，包括风速仪(2000)、加速度传感器(2001)、摄像头(2002)、太阳能板(2003)以及倾斜度传感器(2004)，位于可旋转式破冰锥正上方，且位于海上浮冰(1002)以上；所述的太阳能板(2003)安装在钢管(3000)的上部，用于为整个系统供电；所述的摄像头(2002)安装在太阳能板(2003)的下表面，用于观测可旋转式破冰锥上方及其附近的冰面情况；所述的风速仪(2000)安装在钢管(3000)的顶部，加速度传感器(2001)和倾斜度传感器(2004)安装在钢管(3000)的上部，以监测可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统的实时状态。
2.根据权利要求1所述的一种破冰融冰一体化的可旋转式破冰锥及冰面监测集成系统，其特征在于，外侧斜管(3005)与钢管(3000)呈30°夹角。
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