一种多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统技术方案

本实用新型专利技术属于海洋空间及海洋能源利用领域，提出了一种多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统。该集成结构系统对六边形张力腿平台模块、箱型浮式人工鱼礁模块以及波浪能装置进行了科学的模块化集成，实现了海洋空间、能源以及生物资源的综合利用；六边形张力腿平台模块用于节约锚泊系统布置空间以及对模块化浮体结构系统进行多方向拓展；外侧浮式人工鱼礁模块具有改善集成结构系统周围海洋生态环境和减弱多方向入射波浪荷载的效果；波浪能发电装置有效利用外侧人工鱼礁与六边形张力腿平台的相对运动进行波浪能发电，为该浮式集成结构系统提供可观的电力供给。该新型模块化集成结构系统的空间构型优美，具有显著的多功能及可多方向拓展特征。能及可多方向拓展特征。能及可多方向拓展特征。

【技术实现步骤摘要】
一种多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统


[0001]本技术涉及海洋空间及海洋能源利用领域，具体涉及多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统。

技术介绍

[0002]由于21世纪工业化的快速发展以及沿海城市人口的迅速增长，沿海陆地空间资源的开发已趋于极限，这迫切需要向海洋拓展空间及获取重要海洋资源。传统“填海造陆”拓展空间的方法受诸多客观条件制约，并且会对海洋环境产生不可逆的影响。
[0003]随着人类环境保护意识的提高，世界各国纷纷叫停了填海造陆，并将目光投向更加环保、经济、且适用范围更广的超大型浮体结构技术。所谓超大型浮体结构是一种尺度以千米计的大型海洋浮式结构物，可以用于扩展沿海城市和重要岛礁区域的陆域面积，也可以为不同水深条件下的海洋资源开发提供重要支撑平台。
[0004]鉴于超大型浮体结构尺寸巨大，生命周期要求高，受到的环境荷载作用复杂，为减少结构应力，对超大型浮体结构进行科学的模块化集成便具有极其重要的意义。相比于超大型浮体结构，模块化浮体结构具有便于安装、拓展、拆卸，施工期短，机动性和灵活性高等优势。
[0005]海洋中蕴藏着清洁的可再生能源,其中波浪能是被利用最为广泛的海洋能源之一。然而，在波浪荷载作用下，波浪能装置的生存风险较大，并且单独布设的成本较高。若将波浪能装置与模块化浮体结构相集成，则可以有效改善上述问题。此外，波浪能装置可以吸收波浪能量，减小波浪荷载对模块化浮体结构的影响，同时为海上平台提供可观的能源供给。
[0006]在海洋资源探索和开发的过程中，不可避免地会对海洋生态环境造成一定程度的破坏。人工鱼礁作为一种模拟天然礁石的人工设施，具有集聚鱼类和其它海洋生物的功能，为海洋生物提供栖息地，进而对海洋生态环境产生一定的修复作用。若将浮式人工鱼礁作为浮式防波堤连接于模块化浮体结构的外侧，则可以有效减弱传递的波浪能量，进而提升内部模块的稳定性，同时一定程度改善海洋生态环境。
[0007]目前，现有技术中仍缺少对六边形张力腿平台、浮式人工鱼礁以及波浪能装置进行科学模块化集成的工程实例；也缺少多方向拓展的模块化浮体集成结构系统的工程实例。因此，本技术旨在提出一种多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统，实现海洋空间、能源以及生物资源的综合利用。

技术实现思路

[0008]本技术主要解决的技术问题有：提出一种多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统，该系统主要包括内部六边形张力腿平台模块、外侧箱型浮式人工鱼礁模块、张力腿系泊系统、铰接连接器以及波浪能发电装置，实现了海洋空间、能源以及生物资源的综合利用。六边形结构具有可多向拓展的特性，张力腿系统具有节约锚泊系统布置空间的优点，
因此便于对此模块化浮体结构系统进行多方向拓展；浮式人工鱼礁模块连接在六边形张力腿平台模块外侧，既具有汇聚鱼群改善集成结构系统周围海洋生态环境的功能，也具有减弱多方向入射波浪荷载的效果；波浪能装置集成于六边形张力腿平台模块和浮式人工鱼礁模块之间的铰接连接器，在波浪荷载作用下，利用模块间的相对运动驱动波浪能装置进行发电，从而为结构系统提供可观的电力供给。
[0009]本技术所采用的技术方案如下：一种多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统，包括六边形张力腿平台模块1、箱型浮式人工鱼礁模块2、盖板3、张力腿系统4、铰接连接器5和集成波浪能发电装置的铰接连接器6；
[0010]集成波浪能发电装置的铰接连接器6包括液压发电系统和铰接连接器5；液压发电系统包括水平活塞杆10、液压缸11、第一单向入流阀12、第一单向出流阀13、第二单向入流阀14、第二单向出流阀15、储能器16、节流阀17、发电装置18和液压马达19；
[0011]六边形张力腿平台模块1沿三条边进行模块化拓展，三条边互不相邻；箱型浮式人工鱼礁模块2连接在扩展的各六边形张力腿平台模块1外侧，六边形张力腿平台模块1与箱型浮式人工鱼礁模块2组成的结构在空间布局上呈120
°
中心对称；
[0012]铰接连接器5用于连接相邻六边形张力腿平台模块1，其包括单连接杆件7、双连接杆件8和固定轴9；单连接杆件7和双连接杆件8间设有固定轴9，二者分别连接相邻的六边形张力腿平台模块1，相邻六边形张力腿平台模块1绕固定轴9发生相对转动，可以显著减小连接器荷载，有利于结构相同的多模块拓展。
[0013]集成波浪能发电装置的铰接连接器6用于六边形张力腿平台模块1与箱型浮式人工鱼礁模块2的连接；液压发电系统置于六边形张力腿平台模块1内，水平活塞杆10一端于液压缸11内，另一端连接单连接杆件7；单连接杆件7通过固定轴9连接双连接杆件8一端，双连接杆件8的另一端连接箱型浮式人工鱼礁模块2；六边形张力腿平台模块1与箱型浮式人工鱼礁模块2发生相对水平运动或绕固定轴9发生相对转动，进而驱使双连接杆件8绕固定轴9带动单连接杆件7，使水平活塞杆10在液压缸11内进行往复水平运动；当水平活塞杆10进行压缩运动时，液压缸11内的液体从第一单向入流阀12进入，经节流阀17流入液压马达19，驱动发电装置18，之后液体经第一单向出流阀13流回液压缸11；当水平活塞杆10进行拉伸运动时，液压缸11内的液体从第二单向入流阀14进入，经节流阀17流入液压马达19，驱动发电装置18进行能量转换，之后液体经第二单向出流阀15流回液压缸11；储能器16用于稳定液压系统压力。
[0014]所述六边形张力腿平台模块1均采用张力腿系统4系泊于海底，4根张力腿对称分布于各六边形张力腿平台模块1底部，每根张力腿包含若干张力筋腱。相比于锚链系泊，由于张力腿系统4垂直布设的特点，可以有效避免模块化浮体结构下部海域内锚链纵横交错的复杂现象，对模块化浮体结构的规模拓展十分有利。
[0015]所述相邻六边形张力腿平台模块1之间铺设盖板3，用于连通各六边形张力腿平台模块1，便于人员、物资的流通；六边形张力腿平台模块1与箱型浮式人工鱼礁模块2之间安装弹性防碰撞装置20。
[0016]所述弹性防碰撞装置20主要用于防止相邻六边形张力腿平台模块1与箱型浮式人工鱼礁模块2之间在恶劣海况下可能发生的相对碰撞。
[0017]相比于现有技术，本技术的有益效果为：
[0018](1)所述新型多功能模块化浮体集成结构系统以六边形张力腿平台模块为子模块，发挥六边形结构的多向拓展性，沿三个方向进行模块化拓展，在空间布局上呈现中心120
°
对称，具有结构优美性，可作为海上漂浮城市的多功能子模块。此外，张力腿垂直布设的特点节约海域布置空间，非常适用于模块化浮体结构的规模拓展。
[0019](2)本技术将六边形张力腿平台模块、浮式人工鱼礁模块以及波浪能装置进行了科学的模块化集成，设计了一种多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统，实现了海洋空间、海洋能源以及海洋生物资源的综合利用。
[0020](3)浮式人工鱼礁模块连接在各六边形张力腿平台模块的外侧，即具有汇聚鱼群改善集成结构系统周围海洋生态环境的功能，也可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统，其特征在于，该多向拓展的多功能模块化浮体集成结构系统包括六边形张力腿平台模块(1)、箱型浮式人工鱼礁模块(2)、盖板(3)、张力腿系统(4)、铰接连接器(5)和集成波浪能发电装置的铰接连接器(6)；集成波浪能发电装置的铰接连接器(6)包括液压发电系统和铰接连接器(5)；液压发电系统包括水平活塞杆(10)、液压缸(11)、第一单向入流阀(12)、第一单向出流阀(13)、第二单向入流阀(14)、第二单向出流阀(15)、储能器(16)、节流阀(17)、发电装置(18)和液压马达(19)；六边形张力腿平台模块(1)沿三条边进行模块化拓展，三条边互不相邻；箱型浮式人工鱼礁模块(2)连接在扩展的各六边形张力腿平台模块(1)外侧，六边形张力腿平台模块(1)与箱型浮式人工鱼礁模块(2)组成的结构在空间布局上呈120
°
中心对称；铰接连接器(5)用于连接相邻六边形张力腿平台模块(1)，其包括单连接杆件(7)、双连接杆件(8)和固定轴(9)；单连接杆件(7)和双连接杆件(8)间设有固定轴(9)，二者分别连接相邻的六边形张力腿平台模块(1)，相邻六边形张力腿平台模块(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：任年鑫，李延巍，欧进萍，李想，蒋伊琳，陈浩森，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：新型
国别省市：