本实用新型专利技术公开了一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置、系统，第一球体、第二球体和第三球体由外而内层层包裹，漂浮于热融湖塘水面之上；拉伸弹簧、摆杆和摆球彼此串接，淹没于热融湖塘水面之下，对热融湖塘里的存储水进行搅动；第一球体外侧设置连接弹簧，与其周边的第一球体构成网状结构。众多分布在热融湖塘里的第二球体和连接弹簧为形状记忆合金材质，利用太阳能和风能，发生形状变化以及相互碰撞，为热融湖塘里的存储水控热降温。本实用新型专利技术可广泛应用于高原冻土地带中分布的大小热融湖塘，通过多样化的能量来源、多孔化智能化的材料选用和网格化的结构设置，延缓热融湖塘的发育，从而削弱热融湖塘对于高原冻土产生的不利影响。
【技术实现步骤摘要】
分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置、系统
本技术属于太阳能光热利用和风能利用领域，具体涉及一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置、系统。
技术介绍
可可西里位于青藏高原北部，人迹罕至，风景迤逦，境内大小湖泊星罗棋布，密集程度可达到约每平方公里360个；其间，青藏公路和青藏铁路自北而南，由昆仑山口穿越可可西里腹地，是西藏地区联系内地的重要纽带。由于青藏高原的超高海拔，其间多年冻土大量分布；又由于青藏高原的中低纬度，其多年冻土存在地温高、厚度薄的特点；伴随着全球气候变暖，热融湖塘的出现和分布，在青藏高原正变得越来越频繁和广泛；尤其是在可可西里腹地，昆仑山口以东的卓乃湖、库赛湖、海丁诺尔湖、盐湖及楚玛尔河流域，热融湖塘非常普遍。例如：2011年卓乃湖溃决，自东向西与下游库赛湖、海丁诺尔湖及盐湖连成一体，湖水外溢的过程中，沿途的大小热融湖塘充当了“接力据点”的角色，并起到了“穿针引线”的作用。迄今为止，盐湖已由2010年的48.1平方公里发展为2018年的196.8平方公里，发展速度迅猛，其与青藏公路和青藏铁路的最短距离已缩短至仅8公里左右，盐湖周边亦分布着数量可观的热融湖塘，共同对公路、铁路、输电铁塔、输油管道和通信光缆等造成潜在的威胁，其不利影响不容小觑。通常，对于水情的治理，常见的方法即为疏和堵两条途径，疏即疏通分流，堵即堵塞拦截，但这在地热高敏感、湖塘高密度、植被稀少、人迹罕至、生态脆弱的青藏高原冻土地带，大规模疏堵工程均难以实施，从而造成现今对热融湖塘的干预控制，还仅仅处于摸索探讨阶段。反观热融湖塘，又称热喀斯特湖，顾名思义，即为冻土热融致使土体塌陷，融水积聚所形成的湖塘。因此，将目光聚焦在热融湖塘本体，通过对热融湖塘获取及储存热量的控制，在避免对热融湖塘周边高原环境破坏的基础上，为热融湖塘降温，阻止湖塘区域冻土热融，延缓热融湖塘进一步发育，从而避免热融湖塘在个体上逐渐变大，群体上由点成片。热融湖塘热量的获取，大部分都是来自于太阳辐射的热量；热融湖塘热量的散失，则主要依靠与环境接触的湖面进行。通过在湖面设置漂浮装置，并辅以太阳能和风能的双重利用，智能化多孔化材料的选用以及网格化结构的应用，可以实现：在炎热的季节和晴好的天气里自动为热融湖塘隔热降温，在寒冷的季节和阴霾的天气里自动为热融湖塘散热降温，从而实现持续对热融湖塘控热降温的效果。
技术实现思路
技术目的：本技术的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置、系统，通过利用太阳辐射的热能，智能多孔材质的第二球体、第三球体以及连接弹簧发生形变，导致第一球体的体积大小及相邻第一球体间的距离随之变化，阻隔太阳辐射热量进入热融湖塘；通过利用风能，相邻第一球体间发生相互碰撞，引起第一球体下部拉伸弹簧、摆杆和摆球运动，搅动湖水，散发热融湖塘蕴含热量进入周围环境；同时，众多第一球体通过连接弹簧经纬相连，融为一体，共同为整个热融湖塘控热降温。技术方案：本技术所述的一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置，包括第一球体、第二球体、第三球体、拉伸弹簧、摆杆、摆球和连接弹簧；所述第一球体将第二球体包裹于内，所述第二球体将第三球体包裹于内，所述第一球体、第二球体、第三球体构成一个能够漂浮在水面上的球体结构；所述拉伸弹簧的一端与所述第一球体外层连接，所述拉伸弹簧的另一端与摆杆的一端固定连接，所述摆杆的另一端与所述摆球固定连接，所述第一球体外层固定连接有若干连接弹簧。进一步的，所述第一球体具有漂浮功能，材质具有良好的密封性、力学特性和环境特性。进一步的，所述第二球体材质为形状记忆合金，结构为微格金属，构成第二球体的形状记忆合金在高温相奥氏体和低温相马氏体之间发生相互相变时具有大惯性，即高温相奥氏体和低温相马氏体两相相互相变的速度慢；所述第二球体的高温相变记忆温度为小于漂浮装置所在区域近10年间晴朗天气下的日最低温度，第二球体应保证身处于热融湖塘所处区域近10年间出现的最低气温与最高气温所构成的温度区间内，在其反复膨胀收缩的过程中，第一球体始终处于膨胀状态，有收缩趋势，且不被湖水完全淹没，所述第三球体则始终处于收缩状态，有膨胀趋势。进一步的，所述第三球体的材质为具有良好弹性性能的气凝胶。进一步的，所述拉伸弹簧的自由长度小于所述第一球体自然状态时的半径长度。进一步的，所述摆杆为可调节长度的伸缩杆结构，内部中空。进一步的，所述摆球为实心球，摆球与摆杆共同作为拉伸弹簧的负荷，使得拉伸弹簧为非密圈状态。进一步的，所述连接弹簧的材质为形状记忆合金，构成连接弹簧的形状记忆合金在高温相奥氏体和低温相马氏体之间发生相互相变时具有小惯性，即高温相奥氏体和低温相马氏体两相相互相变的速度快；所述连接弹簧的高温相变记忆温度为小于漂浮装置所在区域近10年间晴朗天气下的日最低温度，连接弹簧完全拉直的长度应小于第一球体自然状态时的直径长度。本技术还公开了一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮系统，通过众多分布在热融湖塘水面上的所述的漂浮装置中的第一球体通过其外层的连接弹簧，与其周围的第一球体经纬相连，构成网格状结构。有益效果：本技术通过在高原冻土热融湖塘水面上分布放置众多经纬相连的第一球体，利用太阳能，引起第一球体内外智能多孔材料发生形变，阻隔太阳辐射热量进入热融湖塘；在高原冻土热融湖塘水面下，众多拉伸弹簧、摆杆和摆球与其上的第一球体一一对应，利用风能，搅动湖水，散发热融湖塘热量进入周围环境，从而实现对热融湖塘控热降温，防止其在个体上逐渐变大，群体上由点成片。具体来说，可设置第一球体颜色为黑色，黑色利于第一球体吸收太阳辐射的热能；金属材质利于传导黑色第一球体吸收的热能至整个第二球体；凝胶材质利于隔热，从而将进入第一球体内的热量尽量多的供给第二球体。第一球体、第二球体和第三球体由外而内层层包裹，第一球体始终处于收缩状态，第三球体始终处于膨胀状态，第一球体的大小主要由受热形变的第二球体决定。第二球体和连接弹簧的材质均为形状记忆合金，其大小长短，以及对热融湖塘的控热降温效果，可与长时间的季节变换和短时间的天气变化智能匹配；第二球体和第三球体的结构均为多孔结构，在降低漂浮装置重量的同时，第二球体的多孔结构为第二球体的膨胀收缩提供变化空间，第三球体的多孔结构为第三球体的隔绝热量提供结构支持。太阳辐射的热能为形状记忆合金材质的第二球体和连接弹簧发生形变，提供能量；风能为第一球体之间发生碰撞，从而带动球底拉伸弹簧、摆杆和摆球运动，进而搅动湖水，提供能量。众多分布在热融湖塘水面上的第一球体通过其外层的连接弹簧，与其周围相邻的第一球体经纬相连，通过网格化的结构，将第一球体局部的隔热散热融通为漂浮装置整体的控热降温。与湖水接触的第一球体、连接弹簧、拉伸弹簧、摆杆和摆球的材质均需适应高原气候特点以及热融湖塘水环境，以延长其使用寿命，并降低环境污染的风险。附图说明图1为本技术漂浮装置中的漂浮单体侧视结构图；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置，其特征在于：包括第一球体（1）、第二球体（2）、第三球体（3）、拉伸弹簧（4）、摆杆（5）、摆球（6）和连接弹簧（7）；所述第一球体（1）将第二球体（2）包裹于内，所述第二球体（2）将第三球体（3）包裹于内，所述第一球体（1）、第二球体（2）、第三球体（3）构成一个能够漂浮在水面上的球体结构；所述拉伸弹簧（4）的一端与所述第一球体（1）外层连接，所述拉伸弹簧（4）的另一端与摆杆（5）的一端固定连接，所述摆杆（5）的另一端与所述摆球（6）固定连接，所述第一球体（1）外层固定连接有若干连接弹簧（7）。/n
【技术特征摘要】
1.一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置，其特征在于：包括第一球体（1）、第二球体（2）、第三球体（3）、拉伸弹簧（4）、摆杆（5）、摆球（6）和连接弹簧（7）；所述第一球体（1）将第二球体（2）包裹于内，所述第二球体（2）将第三球体（3）包裹于内，所述第一球体（1）、第二球体（2）、第三球体（3）构成一个能够漂浮在水面上的球体结构；所述拉伸弹簧（4）的一端与所述第一球体（1）外层连接，所述拉伸弹簧（4）的另一端与摆杆（5）的一端固定连接，所述摆杆（5）的另一端与所述摆球（6）固定连接，所述第一球体（1）外层固定连接有若干连接弹簧（7）。
2.根据权利要求1所述的一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置，其特征在于：所述第一球体（1）具有漂浮功能，材质具有良好的密封性、力学特性和环境特性。
3.根据权利要求1所述的一种分布式太阳能风能高原冻土热融湖塘漂浮装置，其特征在于：所述第二球体（2）材质为形状记忆合金，结构为微格金属，构成第二球体（2）的形状记忆合金在高温相奥氏体和低温相马氏体之间发生相互相变时具有大惯性，即高温相奥氏体和低温相马氏体两相相互相变的速度慢；所述第二球体（2）的高温相变记忆温度为小于漂浮装置所在区域近10年间晴朗天气下的日最低温度，第二球体（2）应保证身处于热融湖塘所处区域近10年间出现的最低气温与最高气温所构成的温度区间内，在其反复膨胀收缩的过程中，第一球体（1）始终处于膨胀状态，有收缩趋势，且不被湖水完全淹没，所述第三球体（3）则始终处于收缩状态，有膨胀趋势。
【专利技术属性】
技术研发人员：林森，陈海元，许广威，
申请(专利权)人：江苏工程职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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