一種可自航的波力發(fā)電平臺(tái)和其移動(dòng)及停泊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及波浪能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及漂浮式波浪能利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]波浪能蘊(yùn)藏量豐富，開發(fā)利用潛力巨大，然而由于波浪能流密度低、海洋環(huán)境惡劣、漂浮裝置不可自然接近、海水腐蝕、海生物附著等因素的影響，開發(fā)利用海洋波浪能成本昂貴，這些成本主要表現(xiàn)在裝置的材料成本、建造成本、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)成本、投放、運(yùn)輸和回收成本、錨泊成本、維護(hù)成本、環(huán)境成本等。
[0003]目前波浪能利用技術(shù)種類繁多，但是漂浮式波浪能利用技術(shù)因其適應(yīng)面廣而成為世界研究的主流。在漂浮式波浪能裝置使用中，目前采用運(yùn)輸船或拖船把漂浮式波浪能裝置移動(dòng)到工作海域，再者，系泊系統(tǒng)是漂浮式波浪能裝置重要組成部分，為克服生存海況非常力作用，現(xiàn)有的漂浮式波浪能裝置的錨泊方案設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，定點(diǎn)方式布放，裝置安放位置受限，布放需要依靠另外的運(yùn)輸船和吊船才能實(shí)現(xiàn)，海洋工程費(fèi)用高，而當(dāng)遭遇臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣時(shí)，要么原地抗臺(tái)風(fēng)，安全性不高，要么移動(dòng)漂浮式波浪能裝置至安全區(qū)域，需依賴拖船或運(yùn)輸船和吊船，工程速度受不可預(yù)料因數(shù)影響大，效率較低，海洋工程費(fèi)用高。另外，現(xiàn)有漂浮式波浪能裝置移動(dòng)后，不收起錨泊設(shè)施而直接將其滯留在海洋中，對(duì)海洋環(huán)境造成污染，影響附近船舶的航行安全。當(dāng)需要清除時(shí)，需要高額的海洋工程費(fèi)用。
[0004]本發(fā)明針對(duì)目前漂浮式波浪能裝置存在的海洋工程費(fèi)用高、安全性低、水下錨泊設(shè)備清除和維護(hù)難度大、回收費(fèi)用高等而提出的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種可自航的波力發(fā)電平臺(tái)，平臺(tái)上可裝載設(shè)備和貨物，安裝有電力推進(jìn)器、電力方向舵和電力起錨機(jī)，采用自航進(jìn)港避臺(tái)風(fēng)方式保障平臺(tái)安全，該波力發(fā)電平臺(tái)的錨泊方案只需滿足工作海況的常力環(huán)境，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維修方便，平臺(tái)的下錨、收錨及移動(dòng)均不需要依靠拖船或運(yùn)輸船和吊船即可實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單迅速，效率高，節(jié)省海洋工程費(fèi)用，保護(hù)水下環(huán)境的清潔性和安全性。
[0006]本發(fā)明提供了一種基于該可自航的波力發(fā)電平臺(tái)的移動(dòng)及停泊方法，利用該方法可快速實(shí)現(xiàn)漂浮波力發(fā)電平臺(tái)的下錨、收錨及移動(dòng)操作，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，海洋工程費(fèi)用低，保障了水下環(huán)境的清潔性。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]—種可自航的波力發(fā)電平臺(tái)，包括后彎管和設(shè)置在后彎管上的浮力艙，后彎管的后端口位于海水面以下，后彎管的前端口位于海水面以上并連接有空氣透平，在空氣透平上連接波力發(fā)電機(jī)，在浮力艙上設(shè)有長(zhǎng)方形甲板，長(zhǎng)方形甲板延伸到后彎管的后端，在后彎管的后端上方設(shè)置有支撐長(zhǎng)方形甲板的支撐桿，在長(zhǎng)方形甲板上對(duì)稱設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)電力起錨機(jī)，在后彎管的后端下方設(shè)有電力推進(jìn)器和電力方向舵。
[0009]由上述可知，該可自航的波力發(fā)電平臺(tái)包括后彎管和浮力艙，浮力艙提供重力和浮力的平衡，使得后彎管漂浮在海面上，后彎管的后端口位于海水面以下。海水表面蘊(yùn)藏的波浪能推動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，波浪能轉(zhuǎn)換為平臺(tái)的機(jī)械能，彎管內(nèi)的水柱相對(duì)彎管運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)氣室內(nèi)的空氣做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，平臺(tái)的機(jī)械能就轉(zhuǎn)換為氣室內(nèi)的氣動(dòng)能量，氣動(dòng)能量通過空氣透平轉(zhuǎn)換為空氣透平旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，空氣旋轉(zhuǎn)機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能，實(shí)現(xiàn)波浪能發(fā)電；同時(shí)由于較長(zhǎng)的后彎管水平放置，使得漂浮波力發(fā)電平臺(tái)具有吃水淺便于拖運(yùn)和投放的特點(diǎn)，后彎管已置于水中，不需要浮態(tài)調(diào)節(jié)使得現(xiàn)場(chǎng)施工變得簡(jiǎn)單，且在浮力艙上設(shè)有長(zhǎng)方形甲板，甲板覆蓋在浮力艙上，有支撐柱保障甲板的穩(wěn)固性，甲板表面為平整面，因而可直接在甲板上設(shè)置電力起錨機(jī)。在后彎管的后端下方設(shè)置電力推進(jìn)器和電力方向舵，且在設(shè)置了電力推進(jìn)器、電力方向和電力起錨機(jī)后該波力發(fā)電平臺(tái)保持浮力和重力平衡，不會(huì)發(fā)生傾覆沉沒。在保證該平臺(tái)具有較強(qiáng)的吸收波浪能能力的同時(shí)(實(shí)驗(yàn)表明，在松弛系泊規(guī)則波水池實(shí)驗(yàn)中，其俘獲寬度比達(dá)到150.7%，在漂浮技術(shù)中俘獲寬度比是較高的)，下錨、收錨及移動(dòng)均不需要依靠運(yùn)輸船和吊船，直接通過電力起錨機(jī)把錨和錨鏈放下，使錨定點(diǎn)在海底或其它位置，即可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的錨泊，使用電力起錨機(jī)將錨和錨鏈?zhǔn)掌鸺纯蓪?shí)現(xiàn)收錨，錨泊系統(tǒng)不會(huì)滯留在海洋中，保護(hù)水下環(huán)境的清潔性和安全性，使用電力推進(jìn)器和電力方向舵即可實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的移動(dòng)，操作簡(jiǎn)單迅速，效率高，節(jié)省海洋工程費(fèi)用。電力起錨機(jī)、電力推進(jìn)器和電力方向舵的結(jié)合可使得該波力發(fā)電平臺(tái)可自航，在其遭遇臺(tái)風(fēng)或其他惡劣天氣狀況時(shí)，可及時(shí)撤離現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)高效。同時(shí)產(chǎn)生的電能可供自身有效利用，節(jié)能環(huán)保。
[0010]電力起錨機(jī)的數(shù)量為4個(gè)，該4個(gè)電力起錨機(jī)分別設(shè)置長(zhǎng)方形甲板的四個(gè)角上。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)稱設(shè)置4個(gè)電力起錨機(jī)可在保證平臺(tái)平衡的同時(shí)使得該波力發(fā)電平臺(tái)的錨泊更穩(wěn)定可靠，方向和位置可調(diào)。
[0011]浮力艙的后端面呈等腰直三棱柱狀設(shè)置，可減少平臺(tái)造波能量損失。
[0012]在浮力艙內(nèi)設(shè)置有動(dòng)力設(shè)備，該動(dòng)力設(shè)備為電力推進(jìn)器、電力方向舵和電力起錨機(jī)提供動(dòng)力。在浮力艙上部設(shè)置有駕駛艙，駕駛艙便于對(duì)電力推進(jìn)器和電力方向舵進(jìn)行操作控制。
[0013]動(dòng)力設(shè)備包含柴油發(fā)電機(jī)、蓄電池、充電器和逆變電源。波力發(fā)電機(jī)通過充電器為電池充電。柴油發(fā)電機(jī)為備用設(shè)備。電力推進(jìn)器、電力方向舵和電力起錨機(jī)均通過逆變電源由蓄電池供電。
[0014]當(dāng)可自航的波力發(fā)電平臺(tái)造好后，柴油發(fā)電機(jī)通過充電器給蓄電池充電，蓄電池通過逆變電源給電力推進(jìn)器和電力方向舵提供動(dòng)力，電力推進(jìn)器和電力方向舵驅(qū)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)到工作海區(qū)。達(dá)到工作海區(qū)后，電力起錨機(jī)拋下4個(gè)錨，使平臺(tái)定點(diǎn)在工作海區(qū)。在波浪作用下，波力發(fā)電機(jī)輸出電能并通過充電器給蓄電池充電，蓄電池的電能可通過電纜提供給岸上用戶使用或其它用戶。當(dāng)需要移動(dòng)平臺(tái)時(shí)(比如臺(tái)風(fēng)來臨)，電動(dòng)起錨機(jī)收起4個(gè)錨，卸下電纜，平臺(tái)在電力推進(jìn)器和電力方向舵作用下移動(dòng)到指定位置。
[0015]—種基于前述可自航的波力發(fā)電平臺(tái)的移動(dòng)及停泊方法，包括以下步驟:
[0016]A、用電力推進(jìn)器和電力方向舵使波力發(fā)電平臺(tái)運(yùn)動(dòng)至工作海域或指定地點(diǎn)；
[0017]B、用電力起錨機(jī)把錨和錨鏈放下，使得波力發(fā)電平臺(tái)停泊在工作海域上或指定地點(diǎn)。
[0018]該方法可快速實(shí)現(xiàn)波力發(fā)電平臺(tái)的下錨、收錨及移動(dòng)操作，簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，也保護(hù)了水下環(huán)境的清潔性和安全性，海洋工程費(fèi)用低。
[0019]步驟B后還包括如下步驟:當(dāng)平臺(tái)工作需求或避臺(tái)風(fēng)時(shí)，用電力起錨機(jī)將錨和錨鏈?zhǔn)掌穑秒娏ν七M(jìn)器和電力方向舵使波力發(fā)電平臺(tái)行進(jìn)至相關(guān)目的地。當(dāng)遭遇臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣時(shí)，可迅速收錨及移動(dòng)波力發(fā)電平臺(tái)至安全區(qū)域。
[0020]本發(fā)明所帶來的有益效果為:
[0021]1、在保證該平臺(tái)具有較強(qiáng)的吸收波浪能力的同時(shí)，平臺(tái)的下錨、收錨及移動(dòng)均不需要依靠運(yùn)輸船和吊船即可實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單迅速，效率高，平臺(tái)投放點(diǎn)靈活，節(jié)省海洋工程費(fèi)用；
[0022]2、電力推進(jìn)器和電力方向舵相結(jié)合，該波力發(fā)電平臺(tái)可自航，在其遭遇臺(tái)風(fēng)或其他惡劣天氣狀況時(shí)，可及時(shí)撤離現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)高效；同時(shí)也有效利用了自身產(chǎn)生的能量，節(jié)能環(huán)保。
[0023]3、電力起錨機(jī)的使用，使波力發(fā)電平臺(tái)具有自清潔能力，不會(huì)對(duì)水下空間產(chǎn)生污染，也便于錨泊系統(tǒng)的維護(hù)。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的主視圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的俯視圖；
[0026]圖3為模型I的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為模型2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為對(duì)模型I和模型2進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換效率比較實(shí)驗(yàn)獲得的俘獲寬度比圖表；
[0029]附圖標(biāo)記:1、如端口 ；2、空氣透平；3、氣室；4、振湯水柱；5、電力起銷機(jī)；6、后彎管；7、電力推進(jìn)器；8、電力方向舵；9、后端口 ；10、支撐柱；11、電力起錨機(jī)；12、長(zhǎng)方形甲板；13、貨艙；14、動(dòng)力設(shè)備；15、浮力艙；16、駕駛艙；17、波力發(fā)電機(jī)；18、錨鏈；19、錨；20、后端面；21、電力起銷機(jī)；22、電力起銷機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0030]如圖1-2所示，一種可自航的波力發(fā)電平臺(tái)，包括后彎管6和設(shè)置在后彎管6上的浮力艙15，后彎管6的后端口 9位于海水面以下，后彎管6的前端I位于海水