CN221024089U - 一种环岛式海洋浮式平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环岛式海洋浮式平台，包括呈环形分布的若干座环岛，各环岛之间通过连接通道相连通成为一个整体结构；还包括设置于若干座环岛中部的立柱，所述立柱与所有连接通道相连通，立柱上部设有第一空气交换口；平台底部可以安装平衡控制装置，平台外侧可以安装水面折叠式太阳能发电装置。本实用新型不仅具备应对恶劣海洋环境的能力外，还具有更大的承载能力，能够储备充足的生活及生产物质，满足长期在某一特定海域驻留的需求；可以通过平衡控制装置实现动态调节平台姿态的目的；外侧安装的水面折叠式太阳能发电装置，不占用平台空间，提高发电量，做到能源自给自足。

Description

一种环岛式海洋浮式平台

技术领域

本实用新型属于海洋平台技术领域，具体涉及一种环岛式海洋浮式平台。

背景技术

现阶段人类对海洋的探索与资源开发还相当有限，远洋资源开发利用将是人类未来长期的一个发展方向，前景远大。合理利用海洋以及开发海洋，需要有一种能够适应各种恶劣海洋环境，对抗各种极端天气及风浪，并能在特定海域长期驻留的海洋平台。

目前，国内外大型海洋浮式平台，一般有三种结构型式，箱型、半潜式、桁架式。其中，箱型浮式平台构造简单，成本较低，维护方便，但在波浪中水动力性能较差，仅适用于免受风浪影响的浅海或近海水域；半潜式平台水动力性能比较好，能在较恶劣的海洋环境中生存和作业，但其构造比较复杂，吃水较大，造价较高，承载力有限；桁架式平台具有波浪载荷及运动响应对浪高变化不敏感、结构轻量化的优势，但承载力低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种环岛式海洋浮式平台，该结构不仅具备应对恶劣海洋环境的能力外，还具有更大的承载能力，能够储备充足的生活及生产物质，满足长期在某一特定海域驻留的需求。

本实用新型为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种环岛式海洋浮式平台，包括呈环形分布的若干座环岛，各环岛之间通过连接通道相连通成为一个整体结构；还包括设置于若干座环岛中部的立柱，所述立柱与所有连接通道相连通，立柱上部设有第一空气交换口。

上述方案中，所述环岛式海洋浮式平台还包括设置于若干座环岛中间的中央岛，各环岛与所述中央岛之间通过连接通道相连通；所述立柱贯穿所述中央岛而设置。

上述方案中，所述立柱的上端设有上部观察台，所述上部观察台内设置所述第一空气交换口，用于连通外界空气；所述立柱的下端设有下部观察台。

上述方案中，每座环岛上均设有出入大厅，所述出入大厅内设有第二空气交换口，用于连通外界空气。

上述方案中，所述环岛采用双层底双层舱壁结构，并设置多个水密舱室。

上述方案中，每座环岛的外侧底部均设有一水平推进器，所述水平推进器为全向推进器，能够提供360度水平方向的动力，实现浮式平台在海洋中航行或静止时的动力定位。

上述方案中，每座环岛的外侧下部还设有一减摇螺旋桨，所述减摇螺旋桨能够产生垂直方向的动力，用于抵抗浮式平台在风浪中的摇晃。

上述方案中，所述环岛式海洋浮式平台还包括安装于平台底部的平衡控制装置，所述平衡控制装置包括配重体、环形轨道、滑动模块、电机；所述环形轨道安装于环岛式海洋浮式平台的下方，所述配重体有若干个，每一配重体通过所述滑动模块安装于所述环形轨道上，所述滑动模块通过所述电机驱动其沿所述环形轨道滑动，从而带动所述配重体同步滑动，用以动态调节浮体姿态。

上述方案中，所述环岛式海洋浮式平台还包括安装于所述环岛外侧的水面折叠式太阳能发电装置，所述水面折叠式太阳能发电装置包括伸缩机构、可折叠支架、太阳能发电板、充气浮筒；所述伸缩机构安装于所述环岛的外侧，并能相对海洋结构物向外侧伸展或者向内侧收缩；所述可折叠支架安装于所述伸缩机构上，所述太阳能发电板安装于可折叠支架上，可折叠支架与太阳能发电板随着所述伸缩机构的收缩或伸展而同步折叠或展开；所述充气浮筒安装于所述伸缩机构下方，充气浮筒通过充放气管与设置于环岛内的气源连通，当发电装置处于展开状态时，充气浮筒处于充气状态，为发电装置提供浮力，当发电装置处于收缩状态时，充气浮筒处于放气状态。

上述方案中，所述水面折叠式太阳能发电装置还包括固定索，所述固定索的上端与环岛甲板上的收放装置相连，固定索的下端绕过所述伸缩机构后与平台的底部相连，通过收放装置控制所述固定索的长度使固定索始终处于张紧状态，以固定水面折叠式太阳能发电装置工作面的角度。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型环岛式海洋浮式平台的主体结构包括呈环形分布的若干座环岛，还可以包括设置于若干座环岛中心的中央岛，各单体结构之间相对独立，又通过连接通道相连通成为一个整体结构，不仅具备应对恶劣海洋环境的能力外，还具有更大的承载能力，能够储备充足的生活及生产物质，满足长期(如数月、数年、数十年)在某一特定海域驻留的需求。

2、本实用新型环岛式海洋浮式平台底部安装有平衡控制装置，可以通过调节装置下部的各个配重体在环形轨道中的位置，实现动态调节平台姿态的目的。既可以根据平台内部参数的变化，及时调整平台自身的静态平衡状态，又可以在平台因外力作用偏离其平衡位置而倾斜时，实时地调节平台的动态平衡状态。平衡控制装置安装于平台下方不仅可以调节平台的平衡状态，还能够降低平台中心，提高平台的初稳性。

3、本实用新型环岛式海洋浮式平台外侧安装水面折叠式太阳能发电装置，不占用平台空间，与平台随行，平时将其展开用于发电，当平台需要航行，或海上的风浪达到一定程度时，可迅速将其折叠起来，减小受力面积，确保平台的稳定与安全。由于水面折叠式太阳能发电装置不占用平台空间，因此可以极大地扩展太阳能利用面积，增加发电量，节约能源，做到能源自给自足。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型第一实施例的环岛式海洋浮式平台的侧视图；

图2是本实用新型第一实施例的环岛式海洋浮式平台的俯视图；

图3是本实用新型第二实施例的环岛式海洋浮式平台的侧视图；

图4是本实用新型第二实施例的环岛式海洋浮式平台的俯视图；

图5是本实用新型第二实施例中平衡控制装置的侧视图；

图6是本实用新型第二实施例中平衡控制装置的俯视图；

图7是本实用新型第二实施例中水面折叠式太阳能发电装置展开时的侧视图；

图8是图7的A处的局部结构放大图；

图9是本实用新型第二实施例中水面折叠式太阳能发电装置折叠时的侧视图；

图10是单个水面折叠式太阳能发电装置安装于环岛式海洋浮式平台上展开时的侧视图；

图11是单个水面折叠式太阳能发电装置安装于环岛式海洋浮式平台上展开时的俯视图；

图12是单个水面折叠式太阳能发电装置安装于环岛式海洋浮式平台上折叠时的侧视图；

图13是单个水面折叠式太阳能发电装置安装于环岛式海洋浮式平台上折叠时的俯视图。

图中：10、环岛式海洋浮式平台；11、环岛；12、中央岛；13、出入大厅；14、连接通道；15、立柱；161、上部观察台；162、下部观察台；17、水平推进器；18、减摇螺旋桨；

20、平衡控制装置；21、配重体；22、环形轨道；23、滑动模块；24、连接杆；

30、水面折叠式太阳能发电装置；31、伸缩机构；311、固定支座；312、滑动支座；32、支柱；33、充气浮筒；34、充放气管；35、可折叠支架；36、撑杆；37、太阳能发电板；38、固定索。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1-2所示，为本实用新型第一实施例提供的一种环岛式海洋浮式平台10，包括呈环形分布的若干座环岛11，各环岛11之间通过连接通道14相连通成为一个整体结构；还包括设置于若干座环岛11中部的立柱15，立柱15与所有连接通道14相连通，立柱15上部设有第一空气交换口。

在本实施例中，环岛式海洋浮式平台10由八座环岛11围成一圈；在其他实施例中，可以根据平台的承载需求将环岛11设计为其他数量，也可以设计多圈环岛11，本专利对于环岛11的数量、圈数以及形状不作限定。

进一步优化，本实施例中，环岛式海洋浮式平台10还包括设置于若干座环岛11中心的中央岛12，各环岛11与中央岛12之间通过连接通道14相连通；立柱15贯穿中央岛12而设置。在其他实施例中，也可以不设置中央岛12，将立柱15设置于若干座环岛11中心，各环岛11通过连接通道14直接与立柱15相连通，立柱15与所有连接通道14组成一个整体，为该浮式平台的基本骨架。

进一步优化，本实施例中，连接通道14以及立柱15均为中空的圆形管道。每一连接通道14内均可设置水密门，当传感器检测到任一连接通道14破损进水时，可将其关闭，使海水无法进入到平台其它内部空间。

进一步优化，本实施例中，立柱15的上端设有上部观察台161，用于空中观察。上部观察台161内设置第一空气交换口，用于连通外界空气。立柱15的下端设有下部观察台162，用于水下观察。立柱15与上部观察台161、下部观察台162均相通。

进一步优化，本实施例中，每座环岛11上均设有出入大厅13，出入大厅13内设有第二空气交换口，用于连通外界空气。

本实用新型的环岛式海洋浮式平台10仅留有立柱15上部观察台161内的第一空气交换口和环岛11中部出入大厅13内的第二空气交换口，与外部空气相通，其余部位均严格密封。当遭遇极端恶劣的天气和风浪时，浮式平台可采取暂时性驶离相关海域或下潜的方式规避风险。浮式平台下潜前，先关闭所有位于环岛11中部出入大厅13内部的第二空气交换口，并关闭出入大厅13的外界出入口。浮式平台内所有连接通道14与立柱15是一个相通的整体，此时，只保留立柱15上部观察台161内唯一的第一空气交换口与外界空气相通。

进一步优化，本实施例中，环岛11与中央岛12均采用双层底双层舱壁结构，并设置多个水密舱室，具备在各种恶劣海况下的生存能力。

进一步优化，本实施例中，每座环岛11的外侧底部均设有一水平推进器17，作为浮式平台的动力来源。水平推进器17为全向推进器，能够提供360度水平方向的动力，实现浮式平台在海洋中航行或静止时的动力定位。

进一步优化，本实施例中，每座环岛11的外侧下部还设有一减摇螺旋桨18，减摇螺旋桨18能够产生上、下垂直方向的动力，用于抵抗浮式平台在风浪中的摇晃。每一组环岛11外侧底部的水平推进器17和外侧下部的减摇螺旋桨18，可同时产生水平和垂直方向的动力，从而模拟出锚链所产生的力矩，达到自我锚定的效果，进一步增加浮式平台的稳定性。

本实施例中环岛式海洋浮式平台10的主要浮力来源于各环岛11和中央岛12，立柱15及连接通道14也可提供部分浮力。本实施例中，浮式平台长、宽均为300米，每一座环岛11直径50米、高25米，其中部出入大厅13为直径15米的半球体，人员、物质从此进出浮式平台内部，除开环岛11自重外，还可提供有效载荷约1万5千吨，八座环岛11可提供有效载荷约12万吨。此外，中央岛12边长为45米，可提供有效载荷约3万6千吨，因此本实施例中的浮式平台可提供总有效载荷近16万吨，具备强大的承载能力。

如图3-4所示，为本实用新型第二实施例提供的一种环岛式海洋浮式平台10，该环岛式海洋浮式平台10的主体结构及基本骨架与第一实施例相同，区别在于该环岛式海洋浮式平台10的下方安装了平衡控制装置20，并在环岛11外侧安装了水面折叠式太阳能发电装置30。

如图5-6所示，平衡控制装置20，包括配重体21、环形轨道22、滑动模块23、电机；环形轨道22安装于平台的下方，配重体21有若干个，每一配重体21通过滑动模块23安装于环形轨道22上，每一滑动模块23配有电机，通过电机驱动滑动模块23沿环形轨道22滑动，从而带动配重体21同步滑动，用以动态调节平台姿态。

进一步优化，本实施例中，平衡控制装置20还包括浮态传感器和计算机系统，浮态传感器以及每一配重体21对应的电机均与计算机系统信号连接，浮态传感器用于获取平台姿态信息，并将获取的平台姿态信息传送至计算机系统，计算机系统根据平台姿态信息经运算处理后控制对应的电机运行以调节配重体21在环形轨道22中的相应位置，从而调节平台姿态。

进一步优化，本实施例中，配重体21位于滑动模块23下方，电机安装于滑动模块23旁侧或者配重体21内部上端。

进一步优化，本实施例中，滑动模块23为滑轮。在本实施例中，每一配重体21配置一组滑轮。为了增加配重体21运行时的稳定性，在其他实施例中，每一配重体21也可配置多组滑轮。

进一步优化，本实施例中，环形轨道22上方设有若干连接杆24，平衡控制装置20通过连接杆24与平台相连。安装平衡控制装置20后可降低平台的重心，提高其初稳性。

本实用新型的平衡控制装置20，可以根据平台内部参数的变化，及时调整平台自身的静态平衡状态。如，当平台内部在不同方位的物理量均匀分布而处于平衡状态时，该装置下部的各个配重体21在环形轨道22中的位置也相应地均匀分布。而当平台内部在不同方位的物理量(如装载等)发生变化而将失去稳态时，各浮态传感器实时检测出平台姿态信息，并传入计算机系统中，各类信息由计算机系统统一进行跟踪、汇集、筛选、分析、运算、分配、调度等操作(需要说明的是，计算机的处理算法可采用本领域的现有算法进行，在此不作赘述)。在计算机系统的指令下，调整装置下部的各个配重体21在环形轨道22中的相应位置，使平台达到一个新的平衡状态。当平台内部在不同方位的物理量未改变时，装置下部的各个配重体21在环形轨道22中的位置保持不变。等到平台内部在不同方位的物理量(如装载等)再次发生变化时，再调整装置下部的各个配重体21在环形轨道22中的相应位置，使平台达到又一个新的平衡状态，从而始终保持平台自身的一个静态平衡状态。

本实用新型的平衡控制装置20，也可以实时地调节平台的动态平衡状态。如，当平台在外力作用下偏离其平衡位置而倾斜时，可通过浮态传感器实时检测出平台的姿态信息，各类信息由计算机系统统一进行跟踪、汇集、筛选、分析、运算、分配、调度等操作，实时响应。在计算机系统的指令下，使下部的每个配重体21在电机的带动下，在环形轨道22上以相应的速度、方向移动相应的距离，实时、动态、迅速地调节平台的复原力矩，减少摇晃，精细化控制平台姿态，使平台能始终处在一个动态平衡的状态之中。

由于平台在海洋中的摇晃是常态，本实用新型的平衡控制装置20为电力驱动。为了节省电力，对于平时并不会对平台造成严重伤害的较小的摇晃可以不用开启本装置。可以只在对平台稳定性要求更高的场景中，或者可能会对平台造成较大伤害的大的摇晃或风浪中再开启本装置，来实现对平台的精细化动态平衡控制。但是，由于平台内部参数的改变而失衡时，为了保持平台的高初稳性，该装置必须及时进行响应，使平台迅速达到一个新的静态平衡状态。

如图7-13所示，水面折叠式太阳能发电装置30，包括伸缩机构31、可折叠支架35、太阳能发电板37、充气浮筒33。伸缩机构31安装于海洋结构物的外侧，并能相对海洋结构物向外侧伸展或者向内侧收缩。可折叠支架35安装于伸缩机构31上，太阳能发电板37安装于可折叠支架35上，可折叠支架35与太阳能发电板37随着伸缩机构31的收缩或伸展而同步折叠或展开。充气浮筒33安装于伸缩机构31下方，充气浮筒33通过充放气管34与设置于平台内的气源连通。当伸缩机构31在伸展的同时，通过充放气管34可向充气浮筒33内部充气，充气浮筒33产生浮力，将伸缩机构31与可折叠支架35顶起，托举在水平面以上。当伸缩机构31在收缩的同时，通过充放气管34使充气浮筒33放气，便于充电装置折叠。

进一步优化，本实施例中，伸缩机构31为剪叉式伸缩机构。伸缩机构31的上端通过固定支座311安装于平台上、下端通过滑动支座312安装于平台上，平台上对应安装与滑动支座312适配的轨道，滑动支座312内设驱动装置，可驱动滑动支座312沿着轨道上下移动。伸缩机构31随着滑动支座312的下移而收缩、随着滑动支座312的上移而伸展。

在其他实施例中，伸缩机构31也可以为伸缩杆机构。

进一步优化，本实施例中，充气浮筒33沿伸缩机构31的长度方向布置若干个。

进一步优化，本实施例中，伸缩机构31与充气浮筒33之间设有支柱32。支柱32可以为伸缩结构，可根据水平面的高低，调节支柱32的长度，使可折叠支架35始终与水平面保持相对平行。在其他实施例中，支柱32也可以为定长结构，通过调节充气浮筒33的浮力大小使可折叠支架35始终与水平面保持相对平行。

进一步优化，本实施例中，水面折叠式太阳能发电装置30还包括固定索38，固定索38的上端与平台甲板上的收放装置相连，固定索38的下端绕过伸缩机构31后与平台的底部相连，通过收放装置控制固定索38的长度使固定索38始终处于张紧状态，以固定水面折叠式太阳能发电装置30工作面的角度。

进一步优化，本实施例中，固定索38的数量为一个或多个，当固定索38的数量为一个时，固定索38的下端绕过伸缩机构31的外侧端；当固定索38的数量为多个时，部分固定索38的下端绕过伸缩机构31的中段，部分固定索38的下端绕过伸缩机构31的外侧端。

进一步优化，本实施例中，可折叠支架35上排列布置有若干太阳能发电板37，当可折叠支架35处于收缩状态时，太阳能发电板37收回至可折叠支架35内。

进一步优化，本实施例中，每块太阳能电板底部设有若干撑杆36，可折叠支架35充分展开后，根据不同的光照方向，相应的撑杆36撑起，以调节太阳能发电板37的朝向及角度，从而最大程度利用太阳能。

水面折叠式太阳能发电装置30整体安装于平台的外侧，可固定在平台水线面以上左右分布的两个点位上，不占用平台的空间。本实施例中，如图10-13所示，为单个水面折叠式太阳能发电装置30在环岛式海洋浮式平台10外侧的局部效果图；如图4所示，为多个水面折叠式太阳能发电装置30沿该环岛式海洋浮式平台10外侧周向布置的完整效果图，在平台的不同方位，共安装了八个水面折叠式太阳能发电装置30。

在正常海况下，水面折叠式太阳能发电装置30处于展开状态进行发电。海洋中的风浪是常态化的，本装置整体工作面本身距离海平面存在一定的高度(如本实施例中可达近十米)，一般较小的风浪无法波及整体工作面。即使能波及，由于可折叠支架35与太阳能发电板37之间是镂空构造，加上可折叠支架35展开后，为了适应不同光照的方向，每块太阳能发电板37被撑杆36撑起，更增加了镂空面积，卸掉了大半风浪载荷。进一步加上有固定索38的约束，保证了本装置在海洋上安全稳定地工作状态。

当海洋平台需要远行，或有极端天气来临时，本装置可以折叠，以减小受力面积，进一步保证海洋平台的稳定与安全。剪叉式伸缩机构31开始收缩前，撑杆36放下，太阳能发电板37收回至可折叠支架35内。滑动支座312向下移动，此时，剪叉式伸缩机构31开始收缩，带动可折叠支架35进行折叠。同时，充放气管34开始放气，排出充气浮筒33内的空气，减小充气浮筒33的体积，利于折叠。与此同时，固定索38的上端开始收回索缆，随着整个装置折叠完毕，固定索38也收回完毕，并将折叠后的发电装置牢牢捆扎在海洋平台的外侧。

本实用新型提出的水面折叠式太阳能发电装置30，可极大的扩展海洋平台的太阳能利用面积，增加发电量，节约能源，做到能源自给自足。例如，本实施例的环岛式海洋浮式平台10可安装八个水面折叠式太阳能发电装置30，每一个发电装置面积可达10000m²，整个平台，每天可发电量约7.2万千瓦时，全年可达约2160万千瓦时，相当于可节约约265万吨标准煤，具有极高的环保价值。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种环岛式海洋浮式平台，其特征在于，包括呈环形分布的若干座环岛，各环岛之间通过连接通道相连通成为一个整体结构；还包括设置于若干座环岛中部的立柱，所述立柱与所有连接通道相连通，立柱上部设有第一空气交换口。

2.根据权利要求1所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，所述环岛式海洋浮式平台还包括设置于若干座环岛中间的中央岛，各环岛与所述中央岛之间通过连接通道相连通；所述立柱贯穿所述中央岛而设置。

3.根据权利要求1所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，所述立柱的上端设有上部观察台，所述上部观察台内设置所述第一空气交换口，用于连通外界空气；所述立柱的下端设有下部观察台。

4.根据权利要求1所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，每座环岛上均设有出入大厅，所述出入大厅内设有第二空气交换口，用于连通外界空气。

5.根据权利要求1所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，所述环岛采用双层底双层舱壁结构，并设置多个水密舱室。

6.根据权利要求1所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，每座环岛的外侧底部均设有一水平推进器，所述水平推进器为全向推进器，能够提供360度水平方向的动力，实现浮式平台在海洋中航行或静止时的动力定位。

7.根据权利要求6所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，每座环岛的外侧下部还设有一减摇螺旋桨，所述减摇螺旋桨能够产生垂直方向的动力，用于抵抗浮式平台在风浪中的摇晃。

8.根据权利要求1所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，所述环岛式海洋浮式平台还包括安装于平台底部的平衡控制装置，所述平衡控制装置包括配重体、环形轨道、滑动模块、电机；所述环形轨道安装于环岛式海洋浮式平台的下方，所述配重体有若干个，每一配重体通过所述滑动模块安装于所述环形轨道上，所述滑动模块通过所述电机驱动其沿所述环形轨道滑动，从而带动所述配重体同步滑动，用以动态调节浮体姿态。

9.根据权利要求1所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，所述环岛式海洋浮式平台还包括安装于所述环岛外侧的水面折叠式太阳能发电装置，所述水面折叠式太阳能发电装置包括伸缩机构、可折叠支架、太阳能发电板、充气浮筒；所述伸缩机构安装于所述环岛的外侧，并能相对海洋结构物向外侧伸展或者向内侧收缩；所述可折叠支架安装于所述伸缩机构上，所述太阳能发电板安装于可折叠支架上，可折叠支架与太阳能发电板随着所述伸缩机构的收缩或伸展而同步折叠或展开；所述充气浮筒安装于所述伸缩机构下方，充气浮筒通过充放气管与设置于环岛内的气源连通，当发电装置处于展开状态时，充气浮筒处于充气状态，为发电装置提供浮力，当发电装置处于收缩状态时，充气浮筒处于放气状态。

10.根据权利要求9所述的环岛式海洋浮式平台，其特征在于，所述水面折叠式太阳能发电装置还包括固定索，所述固定索的上端与环岛甲板上的收放装置相连，固定索的下端绕过所述伸缩机构后与平台的底部相连，通过收放装置控制所述固定索的长度使固定索始终处于张紧状态，以固定水面折叠式太阳能发电装置工作面的角度。