一种浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台的制作方法

1.本发明涉及光伏浮体设计技术领域，具体涉及一种浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台。


背景技术：

2.全球漂浮式海上光伏可开发容量超过40亿千瓦，开发潜力巨大。与海洋钻井、石油或风电平台相比，光伏发电能量密度较低，具有质量轻、数量大、运行年限长、经济性要求高等特点，因此需针对海上光伏研发专用的海上漂浮式平台。
3.授权公告号为cn216834187u的中国实用新型专利公开了一种采用多立柱式浮体基础的海上漂浮式光伏系统，为了减小平台的水线面面积，该海上漂浮式光伏系统采用柱状浮体，浮体吃水深，使其具有较好的稳定和较小的波浪荷载。但由于浮体吃水深、长度大，浮体与上部桁架连接节点受到的浮体弯矩较大，而该连接节点是整个系统的薄弱点，容易弯折失效。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，该海上模块化平台将受力功能和漂浮功能分开，聚焦放大桁架和浮体各自的优势，充分发挥桁架结构在大跨度结构方面优良的力学性能和经济性，优化和简化了浮体和桁架的各自结构，使海上模块化平台结构简单、成本更低、更可靠。
5.本发明提供一种浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，包括用于支撑光伏板的桁架系统，所述桁架系统包括多个横向桁架和多个纵向桁架，相邻所述纵向桁架之间通过横向桁架连接，所述横向桁架和纵向桁架内部均设置有用于提供浮力的浮体。
6.进一步地，相邻所述纵向桁架之间通过多个横向桁架连接。
7.进一步地，所述纵向桁架包括多根平行立柱，所述横向桁架包括多根平行横梁，多根所述立柱和多根所述横梁均通过框架结构连接，所述框架结构内设置有用于容纳浮体的空间。
8.进一步地，所述框架包括第一框架和第二框架，多根所述立柱通过第一框架连接，所述第一框架沿立柱长度方向均匀设置，多根所述横梁通过第二框架连接，所述第二框架沿横梁长度方向均匀设置。
9.进一步地，相邻所述立柱之间设置有加强筋。
10.进一步地，所述浮体外壁设置有耳板，所述浮体通过耳板与框架结构可拆卸连接。
11.进一步地，所述框架结构包括围合成一圈的多个立板，每个所述立板内侧设置有垂直于立板的平板，所述平板上设置有用于安装浮体的安装孔，所述耳板上设置有与安装孔配合的耳板孔。
12.进一步地，所述浮体采用耐腐蚀性强的高分子复合材料制作。
13.进一步地，所述耳板和平板之间设置防摩擦保护层。
14.进一步地，所述浮体为中空壳体结构，内部填充轻质斥水材料。
15.本发明的有益效果为：
16.1.本发明将海上模块化平台的受力功能和漂浮功能分开，聚焦放大桁架和浮体各自的优势，充分发挥桁架结构在大跨度结构方面优良的力学性能和经济性，优化和简化了浮体和桁架的各自结构，使海上模块化平台结构简单、成本更低、更可靠。
17.2.本发明的浮体可根据使用要求选择性安装在桁架系统中，平台的浮力可根据设计需要“离散化”分配，更容易实现较小的水线面面积、较大的吃水深度，提高了海上模块化平台的稳定性；由于采用了离散化的浮体，浮体与海水的接触面大幅增加，增加了海上模块化平台的运动阻尼，减小了海上模块化平台在波浪中运动的幅值，提高了海上模块化平台的稳定性。
18.3.本发明的横向桁架和纵向桁架可以制作成相同的结构，使得整个平台仅包括两个部件，即桁架和浮体，模块数量少，在加工生产过程中更容易控制质量和成本，更有利于平台的大规模工业化应用。
19.4.本发明将纵向桁架之间通过多个横向桁架连接，提高了桁架系统的稳定性；相邻所述纵向桁架之间设置多个横向桁架，使得浮体的布置更为灵活。
20.5.本发明通过立柱及框架结构即可焊接成纵向桁架，通过横梁及框架结构即可焊接成横向桁架，结构简单，加工方便。
21.6.本发明通过在纵向桁架上设置加强筋，进一步提高纵向桁架的强度和刚度，保证了海上模块化平台的稳定性和可靠性。
22.7.本发明通过将浮体与框架结构可拆卸连接，使得可以根据现场条件调整浮体在桁架系统中的分布，从而适应现场条件。
23.8.本发明的框架结构将浮体四周固定，能保护浮体并能够将浮体的浮力良好地传递给框架结构，从而传递至桁架系统。
24.9.本发明的浮体无需承担受力功能，浮体可采用耐腐蚀性强的高分子复合材料，充分发挥高分子复合材料在海洋环境防腐方面的特殊优势，保证了海上模块化平台的使用寿命符合要求。
附图说明
25.图1为本发明实施例中桁架系统的结构示意图；
26.图2为本发明纵向桁架及浮体的结构示意图；
27.图3为本发明横向桁架及浮体的结构示意图；
28.图4为本发明框架结构与浮体的连接结构示意图；
29.图5为本发明浮体的结构示意图；
30.图6为本发明框架结构的结构示意图；
31.图7为本发明实施例中海上模块化平台的结构示意图；
32.附图标记：横向桁架1；纵向桁架2；浮体3；框架结构4；加强筋5；耳板6；立板7；平板8；安装孔9；耳板孔10；立柱11；横梁12。
具体实施方式
33.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
34.如图1所示，一种浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，包括用于支撑光伏板的桁架系统，所述桁架系统包括多个横向桁架1和多个纵向桁架2，相邻所述纵向桁架2之间通过横向桁架1连接，所述横向桁架1和纵向桁架2内部均设置有用于提供浮力的浮体3。
35.具体地，所述海上模块化平台整体呈方形，包括多个方形桁架系统，桁架系统由横向桁架1和纵向桁架2纵横交错相互拼装形成，浮体3设置在横向桁架1和纵向桁架2的内部空间。桁架系统也可以呈其他多边形结构。
36.需要说明的是，对于海上光伏板的漂浮平台需要满足25年的使用寿命，因此需要保证漂浮平台的可靠性以及稳定性。
37.可以理解的是，横向桁架1和纵向桁架2仅提供支撑受力的作用，浮体3则仅为横向桁架1和纵向桁架2提供浮力，充分发挥桁架结构在大跨度结构方面优良的力学性能和经济性，将海上模块化平台的受力功能和漂浮功能分开，聚焦放大各自优势，避免了背景技术中浮体3既提供浮力、又须充当结构受力部件的双重功能，可优化和简化浮体3和桁架的各自结构，使海上模块化平台结构简单、成本更低、更可靠。
38.浮体3可根据使用要求选择性安装在桁架系统中，平台的浮力可根据设计需要“离散化”分配，更容易实现较小的水线面面积、较大的吃水深度，提高了海上模块化平台的稳定性；由于采用了离散化的浮体3，浮体3与海水的接触面大幅增加，增加了海上模块化平台的运动阻尼，减小了海上模块化平台在波浪中运动的幅值，提高了海上模块化平台的稳定性。
39.此外，横向桁架1和纵向桁架2可以制作成相同的结构，使得整个平台仅包括两个部件，即桁架和浮体3，模块数量少，在加工生产过程中更容易控制质量和成本，更有利于平台的大规模工业化应用。
40.进一步地，相邻所述纵向桁架2之间通过多个横向桁架1连接。
41.具体地，每个桁架系统包括四个纵向桁架2以及八个横向桁架1，四个纵向桁架2组成方形结构，相邻纵向桁架2之间通过两个横向桁架1连接，两个横向桁架1分别靠近纵向桁架2的顶部和底部，纵向桁架2和横向桁架1之间通过焊接连接。
42.可以理解的是，将纵向桁架2之间通过多个横向桁架1连接，提高了桁架系统的稳定性；相邻所述纵向桁架2之间设置多个横向桁架1，使得浮体3的布置更为灵活，例如在靠近纵向桁架2顶部的横向桁架1上布置浮体3，而靠近纵向桁架2底部的横向桁架1上不布置浮体3或布置少量浮体3，从而提高海上模块化平台的池水深度，提高了海上模块化平台的稳定性。
43.进一步地，所述纵向桁架2包括多根平行立柱11，所述横向桁架1包括多根平行横梁12，多根所述立柱11和多根所述横梁12均通过框架结构4连接，所述框架结构4内设置有用于容纳浮体3的空间。
44.具体地，框架结构4呈方形，立柱11和横梁12分别焊接在框架结构4的四个边角处从而形成横向桁架1和纵向桁架2，结构简单，加工方便。
45.进一步地，所述框架包括第一框架和第二框架，多根所述立柱11通过第一框架连接，所述第一框架沿立柱11长度方向均匀设置，多根所述横梁12通过第二框架连接，所述第二框架沿横梁12长度方向均匀设置。
46.进一步地，相邻所述立柱11之间设置有加强筋5。
47.由于纵向桁架2会承受较大的波浪荷载，波浪荷载垂直于纵向桁架2，会产生较大的弯矩，因此通过设置加强筋5，进一步提高纵向桁架2的强度和刚度，保证海上模块化平台的稳定性和可靠性。
48.进一步地，所述浮体3外壁设置有耳板6，所述浮体3通过耳板6与框架结构4可拆卸连接。
49.通过将浮体3与框架结构4可拆卸连接，使得可以根据现场条件调整浮体3在桁架系统中的分布，从而适应现场条件。
50.进一步地，所述框架结构4包括围合成一圈的多个立板7，每个所述立板7内侧设置有垂直于立板7的平板8，所述平板8上设置有用于安装浮体3的安装孔9，所述耳板6上设置有与安装孔9配合的耳板孔10。
51.具体地，所述平板8设置在立板7的底部，与立板7形成截面为l形的结构，浮体3通过螺栓安装在平板8上。
52.可以理解的是，立板7和平板8组成的l形截面刚度较大，能够提高桁架系统的整体刚度，所述框架结构4将浮体3四周固定，能保护浮体3并能够将浮体3的浮力良好地传递给框架结构4，从而传递至桁架系统。
53.进一步地，所述浮体3采用耐腐蚀性强的高分子复合材料制作。
54.可以理解的是，由于浮体3无需承担受力功能，因此浮体3可采用耐腐蚀性强的高分子复合材料，充分发挥高分子复合材料在海洋环境防腐方面的特殊优势，保证了海上模块化平台的使用寿命符合要求。
55.进一步地，所述耳板6和平板8之间设置防摩擦保护层。
56.为了进一步提高海上模块化平台的稳定性，通过在耳板6和平板8之间设置防摩擦保护层，可防止浮体3耳板6与平板8不同材料之间长时间的磨蚀损坏。
57.进一步地，所述浮体3为中空壳体结构，内部填充轻质斥水材料。
58.本发明核心思路在于，充分发挥桁架结构在大跨度结构方面优良的力学性能和经济性，增强海上模块化平台的结构强度的同时降低材料自重；充分发挥高分子复合材料在海洋环境防腐方面的特殊优势；将桁架结构和高分子复合材料的优势结合起来，使桁架结构只承担结构受力功能，高分子复合材料制作浮体3，只提供浮力，通过功能分化聚焦放大各自优势，形成一种结构简单、易拓展、结构性能优良、经济优势突出的海上模块化平台。
59.以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：包括用于支撑光伏板的桁架系统，所述桁架系统包括多个横向桁架(1)和多个纵向桁架(2)，相邻所述纵向桁架(2)之间通过横向桁架(1)连接，所述横向桁架(1)和纵向桁架(2)内部均设置有用于提供浮力的浮体(3)。2.根据权利要求1所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：相邻所述纵向桁架(2)之间通过多个横向桁架(1)连接。3.根据权利要求1或2所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：所述纵向桁架(2)包括多根平行立柱(11)，所述横向桁架(1)包括多根平行横梁(12)，多根所述立柱(11)和多根所述横梁(12)均通过框架结构(4)连接，所述框架结构(4)内设置有用于容纳浮体(3)的空间。4.根据权利要求3所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：所述框架包括第一框架和第二框架，多根所述立柱(11)通过第一框架连接，所述第一框架沿立柱(11)长度方向均匀设置，多根所述横梁(12)通过第二框架连接，所述第二框架沿横梁(12)长度方向均匀设置。5.根据权利要求3所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：相邻所述立柱(11)之间设置有加强筋(5)。6.根据权利要求3所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：所述浮体(3)外壁设置有耳板(6)，所述浮体(3)通过耳板(6)与框架结构(4)可拆卸连接。7.根据权利要求6所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：所述框架结构(4)包括围合成一圈的多个立板(7)，每个所述立板(7)内侧设置有垂直于立板(7)的平板(8)，所述平板(8)上设置有用于安装浮体(3)的安装孔(9)，所述耳板(6)上设置有与安装孔(9)配合的耳板孔(10)。8.根据权利要求4至7任一项所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：所述浮体(3)采用耐腐蚀性强的高分子复合材料制作。9.根据权利要求6或7所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：所述耳板(6)和平板(8)之间设置防摩擦保护层。10.根据权利要求4至7任一项所述的浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，其特征在于：所述浮体(3)为中空壳体结构，内部填充轻质斥水材料。

技术总结
本发明提供一种浮力离散桁架保护漂浮式海上模块化平台，包括用于支撑光伏板的桁架系统，所述桁架系统包括多个横向桁架和多个纵向桁架，相邻所述纵向桁架之间通过横向桁架连接，所述横向桁架和纵向桁架内部均设置有用于提供浮力的浮体。该海上模块化平台将受力功能和漂浮功能分开，聚焦放大桁架和浮体各自的优势，充分发挥桁架结构在大跨度结构方面优良的力学性能和经济性，优化和简化了浮体和桁架的各自结构，使海上模块化平台结构简单、成本更低、更可靠。更可靠。更可靠。


技术研发人员：刘海波 袁博 喻飞 苏毅 刘玉亮 贺华成 肖固城 段偲默 金乾 赵俊
受保护的技术使用者：长江勘测规划设计研究有限责任公司
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/7/4