基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统制造方法及图纸

基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统，属于海洋能源利用领域，包括中心大平台模块、小平台模块、张力腿系统、平台间盖板、振荡浮子式波浪能发电装置、模块连接构件。振荡浮子式波浪能发电装置通过齿轮与齿条传动的方式将浮子的摆动转化为活塞杆的水平运动，驱动双向液压发电装置的马达发电。模块间的连接构件按照连接平台模块分为两种模式，即利用小平台与大平台间的相对扭转及水平两向运动和利用小平台间的相对扭转发电。本发明专利技术外侧的波浪能装置利用入射波浪能提供能源补给，有效减弱入射波浪荷载，降低平台运动响应；采用两种模块间的连接构件，既能获得可观的能量供给又有效缓解各模块间的相对运动，提高系统的安全性、整体稳定性和可拓展性。

Modularized integrated system for ultra large floating platform and wave energy device

The integrated system of super large floating platform and wave energy device based on modularization belongs to the field of marine energy utilization, including central platform module, small platform module, tension leg system, platform cover plate, oscillating float type wave energy generation device, and module connection component. The oscillating floating wave energy generating unit transforms the float's swing into the horizontal motion of the piston rod through the gear and rack transmission, and drives the motor of the bi-directional hydraulic power plant to generate electricity. The connection components between modules are divided into two modes according to the connection platform module, that is, the relative torsion between the small platform and the large platform and the relative torsion between the small platform and the small platform by the relative torsion and the level of two. The wave energy device on the outside of the invention can provide energy supply by the incident wave, effectively reduce the incident wave load and reduce the motion response of the platform. Using the connecting components between the two modules, it can not only obtain considerable energy supply but also effectively alleviate the relative motion between each module, and raise the security and overall stability of the system. Can be expansibility.

【技术实现步骤摘要】
基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统
本专利技术属于海洋能利用领域，涉及大型海洋浮式结构，尤其涉及一种基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统。
技术介绍
随着陆地资源逐渐趋于极限，各国掀起了海洋资源开发的热潮。作为海洋资源开发的前沿基地，超大型浮式结构(VLFS)相比一般的海洋平台，具有面积宽广、易多功能化、综合性强等特点，不仅适用于海洋资源开发，还能用作海上军事基地等。但由于VLFS尺寸巨大，且要承受巨大的海洋荷载，它必定要进行模块化，由若干种基本的离散模块拼接而成，以减少海洋荷载对VLFS的破坏。因此VLFS的模块化具有十分重要的研究意义。现有技术中，VLFS主要有箱式、半潜式等，其中箱式适用于较平静的海域，而半潜式便于模块化，减弱海况对VLFS的整体影响，可适用于海况相对恶劣的海域。VLFS模块之间的连接方式主要有刚性连接，柔性连接等，其中刚性连接可以有效控制模块之间的相对运动，但连接器承受荷载巨大，而柔性连接器允许模块之间有相对运动，以此减弱作用于连接器上的荷载。波浪能发电装置种类繁多，各有千秋，包括点头鸭式、振荡水柱式、推摆式、收缩波道式、波力发电船式、环礁式、整流器式等多种。现有技术的不足是：VLFS对防浪墙或天然屏障如岛屿的依赖性比较强，对没有屏障的深海载荷抵御能力差。大多数VLFS模块连接构件的设计存在设计载荷较大，限制模块相对运动的效果差等问题。大多数波浪能发电装置在实际应用中成本较高，能量转化效率较低。目前还缺少能够结合利用波浪能发电装置和模块连接构件进行能源补给及减弱波浪力荷载的VLFS。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统，采用模块化连接器与波浪能装置相结合的方式，在减弱深海波浪荷载对超大型浮式平台的作用的同时，提高海洋波浪能的利用效率并降低发电成本。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统包括中心大平台模块1、若干小平台模块2、张力腿系统3、盖板4、振荡浮子式波浪能发电装置、模块连接构件、橡胶防撞装置21；小平台模块2分布于中心大平台模块1周围。所述张力腿系统3包含若干呈对称分布的张力腿，其上端与中心大平台模块1、小平台模块2的下方铰接，下端固定在海底，用于限制中心大平台模块1、小平台模块2的平面外扭转运动。每个平台模块都采用张力腿系统，结合波浪能发电装置、模块连接构件及平台模块的水动力载荷特征，根据平台模块尺寸、选址地点的水深及地址条件，优化设计张力腿的数量和截面尺寸，使各小平台模块有一定的自稳定性，减弱其对中心大平台的依赖性，减缓中心大平台的载荷效应，利于进行平台模块的功能性及规模化拓展。所述盖板4搭设于相邻平台模块之间(盖板一端固定于一平台上，另一端搭接在另一相邻平台上)，用于连通相邻平台模块，提高超大型浮式平台系统的整体性。所述的振荡浮子式波浪能发电装置布置于最外层平台模块的侧面，浮在海面上，利用该波浪能发电装置获取波浪能，同时减弱入射波浪对浮式平台的载荷作用。所述振荡浮子式波浪能发电装置包括圆柱体浮子5、连杆结构6、齿轮传动装置、双向液压发电装置，双向液压发电装置布设于各个平台模块内部，同一个平台模块内双向液压发电装置可酌情并行设计；所述齿轮传动装置包括齿轮结构8、固定轴9、齿条10、水平活塞杆11；所述双向液压发电装置包括液压缸12、第一单向入流阀13、节流阀14、液压马达15、发电装置16、第一单向出流阀17、第二单向入流阀18、第二单向出流阀19、储能器20。所述圆柱体浮子5通过连杆结构6与齿轮结构8固接；齿轮结构8固定在小平台模块2内部，可以绕着固定轴9转动，并与齿条10啮合连接，固定轴9与平台模块固接；齿条10固定在水平活塞杆11的一端，水平活塞杆11另一端深入水平向液压装置的液压缸12中。所述波浪能发电装置中，圆柱体浮子5的摆动带动齿轮结构8绕固定轴9旋转，再通过与齿轮结构8啮合的齿条10驱动水平活塞杆11拉压往复运动。当水平活塞杆11做压缩运动时，带动液压缸12内的液体经第一单向入流阀13和节流阀14进入液压马达15，驱动其旋转，从而带动发电装置16发电，最终液体经第一单向出流阀17回流至液压缸12；当水平活塞杆11做拉伸运动时，带动液压缸12内的液体经第二单向入流阀18和节流阀14进入液压马达15驱动其旋转，从而带动发电装置16发电，最终液体经第二单向出流阀19回流至液压缸12内；节流阀14和储能器20主要起到稳定液压系统压力及保护液压系统安全的目的。所述模块连接构件包括模块连接杆7、齿轮传动装置、双向液压发电装置，所述双向液压发电装置的结构及发电原理与波浪能发电装置中的双向液压发电装置相同；所述模块连接杆7用于连接相邻平台模块，位于盖板4下方。模块连接构件按照连接平台的相对尺寸分为两种方式，结合波浪能发电装置及平台模块的水动力荷载特征，根据浮式平台模块尺寸和间距、消波效果、发电功率要求等，优化设计模块连接构件各部件的主要参数，使其有效约束平台模块之间的相对运动，并尽可能利用其相对运动发电，有效减弱作用于模块连接构件上的载荷。两种方式具体为：第一种为小平台模块2与中心大平台模块1之间的连接，利用小平台模块2与中心大平台模块1之间的相对扭转及水平两向运动进行发电：模块连接杆7一端与齿轮传动装置的齿轮结构8固接，齿轮结构8设置于小平台模块2内，记为A端；模块连接杆7另一端深入中心大平台模块1内的大型的双向液压发电装置中，记为C端；当小平台模块2与中心大平台模块1发生相对运动时，不仅能通过模块连接杆7带动A端齿轮结构8绕固定轴9旋转，以此通过齿轮齿条传动方式驱动固定在小平台模块2内部的双向液压发电装置发电(原理同波浪能发电装置)，还能够通过模块连接杆7在C端中心大平台大型双向液压发电装置液压缸中的拉压往复运动驱动其发电。第二种为小平台模块2与小平台模块2之间的连接，利用小平台模块2之间的相对扭转进行发电：模块连接杆7一端与齿轮传动装置的齿轮结构8固接，齿轮结构8设置于其中一个小平台模块2内，记为A端；模块连接杆7另一端固定于另一个小平台模块2内部，记为B端；当两个相邻的小平台模块2发生相对摆动运动时，通过模块连接杆7带动A端齿轮结构8绕固定轴9旋转，以此通过齿轮齿条传动方式驱动固定于小平台模块2内部的双向液压发电装置发电(原理同波浪能发电装置)。所述橡胶防撞装置21以模块连接杆为轴对称分布设置于平台模块A端，固定于平台内，用于防止极端情况下模块连接杆与平台内部的剧烈碰撞。本专利技术基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统，采用易于建造及拓展的模块化概念，利用波浪能发电装置、可发电的柔性模块连接构件以及张力腿系统相结合的方式，在确保超大型浮式平台系统安全性与稳定性的前提下，为未来超大型浮式平台的功能拓展提供可能；其有益效果是：(1)振荡浮子式波浪能发电装置布置于超大型浮式平台系统外侧，作为波浪能采集系统可以吸收入射波浪，同时有效减弱作用于浮式平台的入射波浪荷载，在为整个超大型浮式平台系统提供可观能源补给的同时，降低平台运动响应，从而提高整个超大型浮式平台系统的安全性能。(2)采用模块化方式将超大型浮式平台离散成多个模块，便于超大型浮式平台的功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统，其特征在于，所述的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统包括中心大平台模块(1)、若干小平台模块(2)、张力腿系统(3)、盖板(4)、振荡浮子式波浪能发电装置、模块连接构件；小平台模块(2)布设于中心大平台模块(1)周围；所述张力腿系统(3)包含若干呈对称分布的张力腿，用于限制中心大平台模块(1)、小平台模块(2)的平面外扭转运动；所述盖板(4)搭设于相邻平台模块之间，用于连通相邻平台模块，提高超大型浮式平台系统的整体性；所述的振荡浮子式波浪能发电装置布置于最外层平台模块的侧面，浮在海面上，利用该波浪能发电装置获取波浪能，同时减弱入射波浪对浮式平台的载荷作用；所述振荡浮子式波浪能发电装置包括圆柱体浮子(5)、连杆结构(6)、齿轮传动装置、双向液压发电装置，双向液压发电装置布设于各个平台模块内部；所述齿轮传动装置包括齿轮结构(8)、固定轴(9)、齿条(10)、水平活塞杆(11)；所述圆柱体浮子(5)通过连杆结构(6)与齿轮结构(8)固接；齿轮结构(8)固定在小平台模块(2)内部，能够绕着固定轴(9)转动，并与齿条(10)啮合连接，固定轴(9)与平台模块固接；齿条(10)固定在水平活塞杆(11)的一端，水平活塞杆(11)另一端深入水平向液压装置的液压缸(12)中；所述圆柱体浮子(5)的摆动带动齿轮结构(8)绕固定轴(9)旋转，再通过与齿轮结构(8)啮合的齿条(10)驱动水平活塞杆(11)做拉伸、压缩往复运动，带动双向液压发电装置中的发电装置(16)发电；所述模块连接构件包括模块连接杆(7)、齿轮传动装置、双向液压发电装置，所述双向液压发电装置的结构及发电原理与波浪能发电装置中的双向液压发电装置相同；所述模块连接杆(7)用于连接相邻平台模块，位于盖板(4)下方；模块连接构件包括两种形式：第一种为小平台模块(2)与中心大平台模块(1)之间的连接，利用小平台模块(2)与中心大平台模块(1)之间的相对扭转及水平两向运动进行发电：模块连接杆(7)一端与齿轮传动装置的齿轮结构(8)固接，齿轮结构(8)设置于小平台模块(2)内，记为A端；模块连接杆(7)另一端深入中心大平台模块(1)内的双向液压发电装置中，记为C端；当小平台模块(2)与中心大平台模块(1)发生相对运动时，不仅能通过模块连接杆(7)带动A端齿轮结构(8)绕固定轴(9)旋转，以此通过齿轮齿条传动方式驱动固定在小平台模块(2)内部的双向液压发电装置发电，还能够通过模块连接杆(7)在C端中心大平台大型双向液压发电装置液压缸中的拉压往复运动驱动其发电；第二种为小平台模块(2)与小平台模块(2)之间的连接，利用小平台模块(2)之间的相对扭转进行发电：模块连接杆(7)一端与齿轮传动装置的齿轮结构(8)固接，齿轮结构(8)设置于其中一个小平台模块(2)内，记为A端；模块连接杆(7)另一端固定于另一小平台模块(2)内部，记为B端；当两个相邻的小平台模块(2)发生相对摆动运动时，通过模块连接杆(7)带动A端齿轮结构(8)绕固定轴(9)旋转，以此通过齿轮齿条传动方式驱动固定于小平台模块(2)内部的双向液压发电装置发电。...

【技术特征摘要】
1.一种基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统，其特征在于，所述的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统包括中心大平台模块(1)、若干小平台模块(2)、张力腿系统(3)、盖板(4)、振荡浮子式波浪能发电装置、模块连接构件；小平台模块(2)布设于中心大平台模块(1)周围；所述张力腿系统(3)包含若干呈对称分布的张力腿，用于限制中心大平台模块(1)、小平台模块(2)的平面外扭转运动；所述盖板(4)搭设于相邻平台模块之间，用于连通相邻平台模块，提高超大型浮式平台系统的整体性；所述的振荡浮子式波浪能发电装置布置于最外层平台模块的侧面，浮在海面上，利用该波浪能发电装置获取波浪能，同时减弱入射波浪对浮式平台的载荷作用；所述振荡浮子式波浪能发电装置包括圆柱体浮子(5)、连杆结构(6)、齿轮传动装置、双向液压发电装置，双向液压发电装置布设于各个平台模块内部；所述齿轮传动装置包括齿轮结构(8)、固定轴(9)、齿条(10)、水平活塞杆(11)；所述圆柱体浮子(5)通过连杆结构(6)与齿轮结构(8)固接；齿轮结构(8)固定在小平台模块(2)内部，能够绕着固定轴(9)转动，并与齿条(10)啮合连接，固定轴(9)与平台模块固接；齿条(10)固定在水平活塞杆(11)的一端，水平活塞杆(11)另一端深入水平向液压装置的液压缸(12)中；所述圆柱体浮子(5)的摆动带动齿轮结构(8)绕固定轴(9)旋转，再通过与齿轮结构(8)啮合的齿条(10)驱动水平活塞杆(11)做拉伸、压缩往复运动，带动双向液压发电装置中的发电装置(16)发电；所述模块连接构件包括模块连接杆(7)、齿轮传动装置、双向液压发电装置，所述双向液压发电装置的结构及发电原理与波浪能发电装置中的双向液压发电装置相同；所述模块连接杆(7)用于连接相邻平台模块，位于盖板(4)下方；模块连接构件包括两种形式：第一种为小平台模块(2)与中心大平台模块(1)之间的连接，利用小平台模块(2)与中心大平台模块(1)之间的相对扭转及水平两向运动进行发电：模块连接杆(7)一端与齿轮传动装置的齿轮结构(8)固接，齿轮结构(8)设置于小平台模块(2)内，记为A端；模块连接杆(7)另一端深入中心大平台模块(1)内的双向液压发电装置中，记为C端；当小平台模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：任年鑫，万岭，吴鸿博，马哲，欧进萍，朱莹，徐世铮，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21