軟質(zhì)浮體單元及基于該浮體單元的管線桿、發(fā)電站和充氣模型的制作方法
【專利說明】軟質(zhì)浮體單元及基于該浮體單元的管線桿、發(fā)電站和充氣模型
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水上發(fā)電裝置，尤其是一種采用可充氣軟質(zhì)浮體單元懸浮在水中，浮體單元上集成安裝發(fā)電裝置的浮體單元發(fā)電站；同時(shí)涉及由該可充氣軟質(zhì)浮體單元構(gòu)成的輸電線桿，以及由該浮體單元構(gòu)成的充氣模型。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，人類利用能源的方式面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)，特別是我國以燃煤為主的發(fā)電方式迫切需要用清潔能源取代。海洋能屬于清潔能源，主要包括風(fēng)能、波浪能、太陽能和海流能等，海洋能在海洋總水體中的蘊(yùn)藏量巨大，而單位體積、單位面積所擁有的能量較小。也就是說，要想得到更多能量，就得從大面積海面或大量的海水中獲得。海洋能具有可再生性，可以說取之不盡，用之不竭。
[0003]海洋占地球表面的70%，是最大的太陽能和風(fēng)能吸收器。海洋的波浪能儲(chǔ)量巨大，在每平方公里的海面上，運(yùn)動(dòng)著的海浪蘊(yùn)藏約30萬千瓦的能量，全球可供開發(fā)的波浪能約30億千瓦。
[0004]據(jù)研宄報(bào)告，中國海域上空的風(fēng)速估計(jì)常年在7米/秒以上，即風(fēng)能功率密度在每平方米200瓦以上，離岸越運(yùn)，風(fēng)能功率密度越高，總風(fēng)能資源非?？捎^。在上海向東150公里的海域，年平均波浪高度在2米以上，由此推算，那里70米高上空年平均風(fēng)能功率密度在每平方米六百瓦左右。總的來說，中國海域的風(fēng)能和波浪能資源非常豐富，具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值。
[0005]中國專利CN201210149837.3，于2012年5月2日公開了一種鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的漂浮式海上發(fā)電平臺(tái)，包括平臺(tái)主體、浮體式波浪能收集裝置、海風(fēng)能量收集裝置、發(fā)電裝置。所有能量收集裝置收集的流體運(yùn)動(dòng)能量都能同步偶合、集中發(fā)電?？赏麑?shí)現(xiàn)安全、長壽命、規(guī)?；?、維護(hù)方便、低成本的商業(yè)化應(yīng)用。漂浮式的發(fā)電平臺(tái)使可利用的海域面積大大增加。但該發(fā)明的制造難度大、成本高，其自重較大，負(fù)載受限，平臺(tái)主體漂浮在海面上，抵御海上強(qiáng)風(fēng)浪的生存能力較低。
[0006]據(jù)報(bào)道，2013年11月12日，世界第一座海上浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電基站在日本福島縣近海投入運(yùn)營。該浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電基站高120米，被三艘拖輪拖到距離福島第一核電站20余公里的海上，并開始發(fā)電。該浮動(dòng)式風(fēng)力發(fā)電基站的成本高，不能綜合利用波浪能和太陽會(huì)K。
[0007]目前，海上生產(chǎn)的電能通常采用水下電纜向大陸輸送。海上生產(chǎn)的天然氣一般是壓縮或低溫液化后，通過船向大陸的港口運(yùn)輸。海上生產(chǎn)的氫氣目前未見采用管道向大陸輸送的公開技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供一種采用可充氣軟質(zhì)浮體單元作基礎(chǔ)構(gòu)件，利用該浮體單元集成安裝發(fā)電裝置的水上浮體單元發(fā)電站；同時(shí)涉及由該浮體單元構(gòu)成的水上輸電線桿，以及由該浮體單元構(gòu)成的充氣模型。
[0009]本發(fā)明的目的是通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0010]可充氣軟質(zhì)浮體單元，包括設(shè)有中空內(nèi)腔的浮體本體和支承體，所述支承體設(shè)在浮體本體上，浮體本體上設(shè)有進(jìn)排氣接口，進(jìn)排氣接口與浮體本體的內(nèi)腔連通，進(jìn)排氣接口設(shè)有控制閥；所述支承體與浮體本體設(shè)為整體結(jié)構(gòu)；或，支承體通過可拆卸的安裝方式與浮體本體連接和固定；所述浮體本體由軟質(zhì)材料制成氣密性結(jié)構(gòu)，經(jīng)所述進(jìn)排氣接口充氣后，浮體單元能夠浮在水面上；所述浮體單元通過安裝、承載重物或移去承載物，可以使浮體單元下沉或上升；當(dāng)浮體本體淹沒并懸浮在水面下時(shí)，所述支承體的至少一部分露出并保持在水面上。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體本體由橡膠、塑料或高強(qiáng)度柔性復(fù)合材料制成，浮體本體設(shè)為球形、圓柱形、橢圓形、立方體、長方體或不規(guī)則形狀。
[0012]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體本體的外表面設(shè)有保護(hù)層，該保護(hù)層包括防割復(fù)合布、鋼絲網(wǎng)或高強(qiáng)度纖維織物。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述防割復(fù)合布包括至少兩層布和硬質(zhì)砂粒，所述硬質(zhì)砂粒通過膠涂附粘合在相鄰的兩層布之間。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體單元設(shè)有進(jìn)排水接口、電源線與信號(hào)線接口以及用于人員或設(shè)備出入的艙門；所述浮體本體和支承體分別設(shè)有連接裝置，浮體本體通過連接裝置與系泊裝置或其它浮體單元連接；所述支承體通過連接裝置與承載物或其它浮體單元連接；所述浮體單元設(shè)有進(jìn)排水設(shè)備和液位監(jiān)測(cè)裝置，所述進(jìn)排水設(shè)備與進(jìn)排水接口連接，所述液位監(jiān)測(cè)裝置與所述信號(hào)線接口電路連接。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體單元在水中的定位或連接方式包括下述的一種或一種以上:①浮體本體通過錨鏈或纜繩固定在水底；?浮體單元通過錨鏈或纜繩與水中的固定物連接和固定；③浮體本體的下面可拆卸連接若干配重塊；④浮體單元通過剛性連接構(gòu)件與水中的其它浮體單元連接和固定。
[0016]由可充氣軟質(zhì)浮體單元構(gòu)成的浮體單元管線桿，所述浮體單元的支承體設(shè)為剛性支承桿，支承桿的上端設(shè)有用于安裝和連接管線的連接器；所述浮體本體充氣后浮在水面上或懸浮在水面下，支承桿的上端保持在水面上；所述浮體本體通過錨鏈或纜繩固定在水底。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，所述浮體本體懸浮在水面下，浮體單元承載的全部重量與其自重之和小于所受到的浮力，從而使所述錨鏈或纜繩拉直并承受向上的拉力。
[0018]由可充氣軟質(zhì)浮體單元構(gòu)成的浮體發(fā)電站，所述浮體單元的支承體設(shè)為剛性支承柱，支承柱上設(shè)有支承平臺(tái)；或，兩個(gè)以上浮體單元連接構(gòu)成浮體平臺(tái)；所述支承柱或浮體平臺(tái)上設(shè)有波浪能發(fā)電裝置；所述支承平臺(tái)或浮體平臺(tái)上安裝有太陽能發(fā)電裝置；所述支承柱上端或浮體平臺(tái)上安裝有風(fēng)力發(fā)電裝置。
[0019]由可充氣軟質(zhì)浮體單元構(gòu)成的浮體單元充氣模型，所述浮體單元的支承體由軟質(zhì)材料制成氣密性結(jié)構(gòu)，經(jīng)充氣后形成具有特定形狀的充氣模型，所述充氣模型的形狀包括人物造型、動(dòng)物造型、建筑造型、交通運(yùn)輸工具造型、武器造型及航天器造型。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用可充氣軟質(zhì)浮體單元作基礎(chǔ)構(gòu)件，利用該浮體單元集成安裝發(fā)電裝置構(gòu)成水上浮體發(fā)電站；采用該浮體單元構(gòu)成水上輸電線桿，采用該浮體單元構(gòu)成水上充氣模型。浮體單元既可以獨(dú)立安裝發(fā)電裝置，也可以由多個(gè)浮體單元連接組成浮體發(fā)電平臺(tái)。
[0021]本發(fā)明浮體單元強(qiáng)度高、重量輕、制造成本低，便于標(biāo)準(zhǔn)化、大批量制造和實(shí)施，浮體本體懸浮在水面下，受風(fēng)浪的影響小，波浪發(fā)電裝置能夠抑制海浪的搖擺作用，具備抵御強(qiáng)風(fēng)浪的能力，從而能夠保證海上整體設(shè)施的安全運(yùn)行。本發(fā)明為開發(fā)利用和輸送海上能源另辟蹊徑，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積采集海洋能量，降低發(fā)電成本，提高綜合發(fā)電效益。為大規(guī)模、商業(yè)化開發(fā)利用海洋能源與海洋資源提供了經(jīng)濟(jì)可行的解決方案。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明浮體單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明浮體單元管線桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明獨(dú)立浮體單元發(fā)電站的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明浮體發(fā)電平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:1、浮體本體，2、支承體，3、波浪能發(fā)電裝置，4、風(fēng)力發(fā)電裝置，5、太陽能發(fā)電裝置，6、海流發(fā)電裝置，7、配重塊，8、纜繩，9、水面，10、連接柱，11、連接梁，12、平臺(tái)主體，13、輸電線，14、鋼絲繩，15、輸氣管道。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0028]實(shí)施例一
[0029]如圖1和圖2所示，可充氣軟質(zhì)浮體單元，包括設(shè)有中空內(nèi)腔的浮體本體I和支承體2，支承體2設(shè)在浮體本體I上，浮體本體I上設(shè)有進(jìn)排氣接口，進(jìn)排氣接口與浮體本體I的內(nèi)腔連通，進(jìn)排氣接口設(shè)有控制閥。支承體2與浮體本體I設(shè)為整體結(jié)構(gòu)；或，支承體2通過可拆卸的安裝方式與浮體本體I連接和固定。浮體本體I由軟質(zhì)材料制成氣密性結(jié)構(gòu)，經(jīng)進(jìn)排氣接口充氣后，浮體單元能夠浮在水面9上；浮體單元通過安裝、承載重物或移去承載物，可以使浮體單元下沉或上升；當(dāng)浮體本體淹沒并懸浮在水面下時(shí)，支