一种浮潜式漂浮海上平台及海上光伏发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及海上平台，特别是一种浮潜式漂浮海上平台及海上光伏发电系统。


背景技术：

2.陆地已经被人类开发完成，未来人类发展将走向太空和海洋。相对于太空，海洋离人类更近，更容易被人类开发。人类在开发海洋方面已经有了很多成就，比如围海造陆、滩涂利用、海洋养殖、跨海架桥、海洋资源开发等。现在海洋能开发利用的风能、潮汐能、洋流能、温差能等都是人类研究发展的领域，甚至一些岛国已经开始规划大规模人工岛，未来随着科学技术的发展，海洋将成为人类活动的重要空间。
3.但由于海洋气候多变，风急浪高，海上构筑物必须能抵抗和规避风浪，比如，石油勘探平台等采用高强度结构来抵抗风浪，船舶等则依靠高强度结构、合理的流线型设计及自身动力来抵抗和规避风浪。这些海上构筑物尽管具备较大的设备布置及人员活动空间，但造价高昂。部分先进的深海网箱虽然造价相对低，并能采用浮潜方式来规避恶劣海况，但无法提供设备布置及人员活动的空间。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种内部及表面均有大量空间，可以用于人居、观光、远洋能源采集、储能、海底资源采集、物资仓储等，且可靠性强的浮潜式漂浮海上平台及海上光伏发电系统。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：
6.一种浮潜式漂浮海上平台，包括平台体，所述平台体的上表面设置为开放式空间，所述平台体的四周设置系泊装置，所述平台体的四周布置气囊，所述平台体的内部设置封闭空间，所述封闭空间内设有压载水舱、陀螺仪、用于根据平台用途布置功能性设备的功能性设备室及用于控制平台体浮潜的浮潜设备室，所述浮潜设备室内布置气系统及水系统，所述气系统连接所述气囊和所述陀螺仪，所述水系统连接所述压载水舱，额定海况时，所述平台体漂浮在海面上，所述平台体的位姿由所述陀螺仪控制所述气囊的气压来调整，恶劣海况时，所述平台体进入下潜状态，所述气系统将所述气囊内全部空气抽出，所述气囊体积缩小，浮力降低，同时所述水系统将海水输送入所述压载水舱，使平台体的重力增加，平台体沉入海面以下，恶劣海况结束，所述气囊内注入空气，所述气囊的体积扩大，浮力增加，所述水系统将所述压载水舱内的水排入海洋，所述平台体上浮至海面。
7.本实用新型的平台体上表面及内部封闭空间均可以用于人居、观光、远洋能源采集、储能、海底资源采集、物资仓储等，且本实用新型平台体上设置气系统及水系统，气系统连接用于保证平台体漂浮的气囊，水系统连接压载水舱，并通过对气系统及水系统的控制，使平台体在额定海况时能漂浮在海面上，在恶劣海况时，平台体可潜入海面以下，恶劣海况结束后，平台体又能重新回到海面上，另外，平台体还可通过陀螺仪控制位姿，使本实用新
型不仅适应于深远海面大海浪的恶劣海况，而且平台体能保持平稳、可靠。
8.优选地，所述气系统包括空气压缩机、储气罐及第一气动阀，所述空气压缩机、储气罐、第一气动阀及所述气囊依次连接形成气回路。
9.优选地，所述气系统还包括压力变送器，所述压力变送器安装在所述储气罐的出气端，且所述压力变送器连接所述空气压缩机的控制端。
10.优选地，所述陀螺仪连接所述第一气动阀的控制端，以通过对第一气动阀开度的控制调整气囊的气压。
11.优选地，所述水系统包括水泵、第二气动阀、第三气动阀、第四气动阀，所述水泵的输入端并接所述第二气动阀和所述第四气动阀，所述水泵的输出端连接所述压载水舱的输入端，所述压载水舱的输出端连接所述第二气动阀的输入端，所述第三气动阀的输出端和所述第四气动阀的输入端分别接通海水。
12.优选地，所述平台体上安装第一液位传感器，所述第一液位传感器的信号输出端接入所述水泵、第二气动阀及第三气动阀的控制端，以方便控制平台体的上升深度及速度。
13.优选地，所述系泊装置上安装浮标，以通过浮标漂浮于海面，便于识别，避免平台体被往来船舶撞击。
14.优选地，所述功能性设备室布置在所述平台体的中心位置，所述浮潜设备室布置在所述功能性设备室周边，以方便维持平台体的平衡状态。
15.优选地，所述功能性设备为控制设备和发电设备。
16.优选地，所述平台体为蝶形结构，且所述平台体的上表面从中间往两侧向下倾斜设置，形成坡度，有利于平台体表面水排除。
17.基于同一发明构思，本实用新型还提供了一种浮潜式海上光伏发电系统，其包括海上平台、光伏组件及光伏发电用电气设备，所述海上平台为所述的浮潜式漂浮海上平台，所述平台体的上表面安装所述光伏组件，所述功能性设备室内安装所述光伏发电用电气设备，所述光伏组件连接所述光伏发电用电气设备。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.1、本实用新型平台体采用蝶形结构，两侧受力均匀，浮潜时上下表面受力分布合理，且平台体的上表面有坡度，有利于排除平台体表面积水。
20.2、本实用新型系统将所有设备集中布置于蝶形平台内部，避免受到海水的长期浸泡和海浪的冲击，更安全，也有利于延长设备使用寿命，便于检修及维护。
21.3、本实用新型系统内部有很大的空间，可用于各种功能性设备、人居空间等，具有广泛的适用性。
22.4、本实用新型系统可调节蝶形平台的浮潜及位姿，有效规避了恶劣海况对于系统的破坏性影响，保证内部空间的稳性。
23.5、一般海上平台的气系统没有储气罐，通过漂浮式取气管在海面进行空气吸入和排出，存在取气管口被淹没或堵塞的隐患，本实用新型系统采用气囊、空气压缩机、储气罐、管道及附件构成的内部封闭空气系统，规避了此风险。
24.6、一般海上平台水系统通过负压直接吸入海水，海水的腐蚀及其中的微生物将影响平台的寿命，且维护困难，本实用新型系统采用压载水舱、水泵及管道附件等吸入或排出海水，可实现平台体的快速升降，避免海水和平台体直接接触，便于维护。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本实用新型浮潜式漂浮海上平台的结构示意图。
27.图2为本实用新型浮潜式漂浮海上平台的平面分布示意图。
28.图3为本实用新型气系统的原理图。
29.图4为本实用新型水系统的原理图。
30.在图中：1-平台体；2-第一液位传感器；3-浮标；4-系泊装置；5-气系统；6-水系统；7-储能及配电装置；8-压载水舱；9－气囊；10-陀螺仪；11-功能性设备室；12-浮潜设备室；13-设备维护通道；14-海底；15-海平面；501-空气压缩机；502-储气罐；503-压力变送器；504-第一气动阀；601-水泵；602-第二气动阀；603-第三气动阀；604-第四气动阀；801-第二液位传感器。
具体实施方式
31.以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
32.为了便于描述，各部件的相对位置关系，如：上、下、左、右等的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。
33.如图1、图2所示，本实用新型浮潜式漂浮海上平台一实施例包括平台体1、第一液位传感器2、浮标3、系泊装置4、气系统5（含空气压缩机501、储气罐502、阀门管道及附件等）、水系统6（含水泵601、阀门、管道及附件等）、储能及配电装置7、压载水舱8、气囊9、陀螺仪10等。
34.平台体1为蝶形结构，表面覆盖封闭式材料，且其上表面设置为开放式空间，内部设置为封闭空间。多个系泊装置4均匀布置于平台体1的四周，用于限制平台体1的浮动区域。浮标3的根部固定于系泊装置4上，且浮标3的上部漂浮于海面，以便于识别，避免平台体1被往来船舶撞击。
35.平台体1的封闭空间内部中心位置布置功能性设备室11，可以根据平台用途布置功能性设备，比如控制设备、发电设备等，功能性设备室11的中部设置设备维护通道13及压载水舱8，功能性设备室11周边布置有浮潜设备室12，浮潜设备室12布置气系统5、水系统6、储能及配电装置7。所述储能及配电装置7连接所述气系统5及水系统6，以便为气系统5及水系统6提供电力。
36.所述封闭空间内还设有陀螺仪10，所述平台体1的四周还均匀布置多个气囊9。
37.如图3所示，所述气系统5包括空气压缩机501、储气罐502、压力变送器503、第一气动阀504，所述空气压缩机501、储气罐502、第一气动阀504及所述气囊9依次连接形成气回路，所述压力变送器503安装在所述储气罐502的出气端，且所述压力变送器503连接所述空气压缩机501的控制端，所述陀螺仪10连接所述第一气动阀504的控制端。
38.如图4所示，所述水系统6包括水泵601、第二气动阀602、第三气动阀603、第四气动
阀604，所述水泵601的输入端并接所述第二气动阀602和所述第四气动阀604，所述水泵601的输出端连接所述压载水舱8的输入端，所述压载水舱8的输出端连接所述第二气动阀602的输入端，所述第三气动阀603的输出端和所述第四气动阀604的输入端分别接通海水。
39.所述平台体1上还安装有第一液位传感器2，所述第一液位传感器2的信号输出端接入所述水泵601、第二气动阀602及第三气动阀603的控制端。
40.额定海况时，压载水舱8内的水排出，平台体1漂浮于海面处于漂浮状态，其位姿由陀螺仪10通过控制气系统5的第一气动阀504的开度来控制气囊9内的气压来调整，同时气系统5中储气罐502的压力需要保持恒定，可通过压力变送器503控制空气压缩机501启停，从气囊9中抽取空气给储气罐501补气来保证其罐内气压。储气罐502通过第一气动阀504给气囊9供气，陀螺仪10控制8个第一气动阀504的开度，来调节对应气囊9的体积，及平台体1的位姿。
41.恶劣海况时，平台体1切入下潜状态，气系统5内的空气压缩机501将气囊9内全部空气抽入储气罐502，气囊9体积缩小，浮力降低，此时第四气动阀604开启，第三气动阀603及第二气动阀602关闭，水系统6内的水泵601将海水经第四气动阀604输送入压载水舱8，平台体1的重力增加，平台体1将沉入海面以下，平台体1的下潜深度及速度将根据第一液位传感器2调节水泵601的出力来控制，下潜过程中，平台体1的位姿则由陀螺仪10来控制。
42.当恶劣海况结束，平台体1切入上浮状态，在陀螺仪10的控制下，储气罐502将空气注入气囊9，调整平台体1上浮时的位姿，气囊9体积扩大，浮力增加，第四气动阀604关闭，第二气动阀602及第三气动阀603开启，水系统6内的水泵601启动，将压载水舱8内的水经第二气动阀602抽出，并经第三气动阀603排入海洋，使平台体1的重力减小，平台体1将上浮至海面，平台体1的上升深度及速度将根据第一液位传感器2调节水泵601的出力来控制。
43.作为本实用新型的一应用，可将本实用新型功能性设备室由内至外依次设置为变压器室、逆变器室，所述变压器室内安装变压器，所述逆变器室内安装逆变器，并在平台体1的上表面安装光伏组件，所述光伏组件连接光伏发电用电气设备（比如变压器、逆变器）进行光伏发电（本实用新型中光伏组件的发电原理及发电系统为现有技术）。
44.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方案，但本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种浮潜式漂浮海上平台，包括平台体(1)，所述平台体的上表面设置为开放式空间，所述平台体的四周设置系泊装置(4)，其特征在于，所述平台体的四周布置气囊(9)，所述平台体的内部设置封闭空间，所述封闭空间内设有压载水舱(8)、陀螺仪(10)、用于根据平台用途布置功能性设备的功能性设备室(11)及用于控制平台体浮潜的浮潜设备室(12)，所述浮潜设备室内布置气系统(5)及水系统(6)，所述气系统连接所述气囊和所述陀螺仪，所述水系统连接所述压载水舱，额定海况时，所述平台体漂浮在海面上，所述平台体的位姿由所述陀螺仪控制所述气囊的气压来调整，恶劣海况时，所述平台体进入下潜状态，所述气系统将所述气囊内全部空气抽出，所述气囊体积缩小，浮力降低，同时所述水系统将海水输送入所述压载水舱，使平台体的重力增加，平台体沉入海面以下，恶劣海况结束，所述气囊内注入空气，所述气囊的体积扩大，浮力增加，所述水系统将所述压载水舱内的水排入海洋，所述平台体上浮至海面。2.根据权利要求1所述的浮潜式漂浮海上平台，其特征在于，所述气系统包括空气压缩机(501)、储气罐(502)及第一气动阀(504)，所述空气压缩机(501)、储气罐(502)、第一气动阀(504)及所述气囊依次连接形成气回路。3.根据权利要求2所述的浮潜式漂浮海上平台，其特征在于，还包括压力变送器(503)，所述压力变送器安装在所述储气罐的出气端，且所述压力变送器连接所述空气压缩机的控制端。4.根据权利要求2所述的浮潜式漂浮海上平台，其特征在于，所述陀螺仪连接所述第一气动阀的控制端。5.根据权利要求1所述的浮潜式漂浮海上平台，其特征在于，所述水系统(6)包括水泵(601)、第二气动阀(602)、第三气动阀(603)、第四气动阀(604)，所述水泵的输入端并接所述第二气动阀和所述第四气动阀，所述水泵的输出端连接所述压载水舱的输入端，所述压载水舱的输出端连接所述第二气动阀的输入端，所述第三气动阀的输出端和所述第四气动阀的输入端分别接通海水。6.根据权利要求5所述的浮潜式漂浮海上平台，其特征在于，所述平台体上安装第一液位传感器(2)，所述第一液位传感器的信号输出端接入所述水泵、第二气动阀及第三气动阀的控制端。7.根据权利要求1所述的浮潜式漂浮海上平台，其特征在于，所述系泊装置上安装浮标(3)。8.根据权利要求1所述的浮潜式漂浮海上平台，其特征在于，所述功能性设备室布置在所述平台体的中心位置，所述浮潜设备室布置在所述功能性设备室周边。9.根据权利要求1所述的浮潜式漂浮海上平台，其特征在于，所述平台体为蝶形结构，且所述平台体的上表面从中间往两侧倾斜设置。10.一种浮潜式海上光伏发电系统，包括海上平台、光伏组件及光伏发电用电气设备，其特征在于，所述海上平台为权利要求1－9中任一项所述的浮潜式漂浮海上平台，所述平台体的上表面安装所述光伏组件，所述功能性设备室内安装所述光伏发电用电气设备，所述光伏组件连接所述光伏发电用电气设备。

技术总结
本实用新型公开了一种浮潜式漂浮海上平台及海上光伏发电系统，其包括平台体（1），所述平台体的上表面设置为开放式空间，所述平台体的四周设置系泊装置（4），所述平台体的四周布置气囊（9），所述平台体的内部设置封闭空间，所述封闭空间内设有压载水舱（8）、陀螺仪（10）、功能性设备室（11）及浮潜设备室（12），所述浮潜设备室内布置气系统（5）及水系统（6），所述气系统连接所述气囊和所述陀螺仪，所述水系统连接所述压载水舱，额定海况时，所述平台体漂浮在海面上，恶劣海况时，所述平台体沉入海面以下，恶劣海况结束，所述平台体上浮至海面。本实用新型内部及表面均有大量可供人活动的空间，且整体结构可靠性强。体结构可靠性强。体结构可靠性强。


技术研发人员：李杰 刘昊 茆大炜 胡代明 罗恒
受保护的技术使用者：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2023.01.16
技术公布日：2023/6/20