软质浮体单元及基于该浮体单元的管线杆、发电站和充气模型的制作方法
【专利说明】软质浮体单元及基于该浮体单元的管线杆、发电站和充气模型
技术领域
[0001]本发明涉及水上发电装置，尤其是一种采用可充气软质浮体单元悬浮在水中，浮体单元上集成安装发电装置的浮体单元发电站；同时涉及由该可充气软质浮体单元构成的输电线杆，以及由该浮体单元构成的充气模型。
【背景技术】
[0002]目前，人类利用能源的方式面临转型升级，特别是我国以燃煤为主的发电方式迫切需要用清洁能源取代。海洋能属于清洁能源，主要包括风能、波浪能、太阳能和海流能等，海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积所拥有的能量较小。也就是说，要想得到更多能量，就得从大面积海面或大量的海水中获得。海洋能具有可再生性，可以说取之不尽，用之不竭。
[0003]海洋占地球表面的70%，是最大的太阳能和风能吸收器。海洋的波浪能储量巨大，在每平方公里的海面上，运动着的海浪蕴藏约30万千瓦的能量，全球可供开发的波浪能约30亿千瓦。
[0004]据研宄报告，中国海域上空的风速估计常年在7米/秒以上，即风能功率密度在每平方米200瓦以上，离岸越运，风能功率密度越高，总风能资源非常可观。在上海向东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米高上空年平均风能功率密度在每平方米六百瓦左右。总的来说，中国海域的风能和波浪能资源非常丰富，具有商业开发价值。
[0005]中国专利CN201210149837.3，于2012年5月2日公开了一种钢筋水泥结构的漂浮式海上发电平台，包括平台主体、浮体式波浪能收集装置、海风能量收集装置、发电装置。所有能量收集装置收集的流体运动能量都能同步偶合、集中发电。可望实现安全、长寿命、规模化、维护方便、低成本的商业化应用。漂浮式的发电平台使可利用的海域面积大大增加。但该发明的制造难度大、成本高，其自重较大，负载受限，平台主体漂浮在海面上，抵御海上强风浪的生存能力较低。
[0006]据报道，2013年11月12日，世界第一座海上浮动式风力发电基站在日本福岛县近海投入运营。该浮动式风力发电基站高120米，被三艘拖轮拖到距离福岛第一核电站20余公里的海上，并开始发电。该浮动式风力发电基站的成本高，不能综合利用波浪能和太阳會K。
[0007]目前，海上生产的电能通常采用水下电缆向大陆输送。海上生产的天然气一般是压缩或低温液化后，通过船向大陆的港口运输。海上生产的氢气目前未见采用管道向大陆输送的公开技术方案。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种采用可充气软质浮体单元作基础构件，利用该浮体单元集成安装发电装置的水上浮体单元发电站；同时涉及由该浮体单元构成的水上输电线杆，以及由该浮体单元构成的充气模型。
[0009]本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的:
[0010]可充气软质浮体单元，包括设有中空内腔的浮体本体和支承体，所述支承体设在浮体本体上，浮体本体上设有进排气接口，进排气接口与浮体本体的内腔连通，进排气接口设有控制阀；所述支承体与浮体本体设为整体结构；或，支承体通过可拆卸的安装方式与浮体本体连接和固定；所述浮体本体由软质材料制成气密性结构，经所述进排气接口充气后，浮体单元能够浮在水面上；所述浮体单元通过安装、承载重物或移去承载物，可以使浮体单元下沉或上升；当浮体本体淹没并悬浮在水面下时，所述支承体的至少一部分露出并保持在水面上。
[0011]作为本发明的优选技术方案，所述浮体本体由橡胶、塑料或高强度柔性复合材料制成，浮体本体设为球形、圆柱形、椭圆形、立方体、长方体或不规则形状。
[0012]作为本发明的优选技术方案，所述浮体本体的外表面设有保护层，该保护层包括防割复合布、钢丝网或高强度纤维织物。
[0013]作为本发明的优选技术方案，所述防割复合布包括至少两层布和硬质砂粒，所述硬质砂粒通过胶涂附粘合在相邻的两层布之间。
[0014]作为本发明的优选技术方案，所述浮体单元设有进排水接口、电源线与信号线接口以及用于人员或设备出入的舱门；所述浮体本体和支承体分别设有连接装置，浮体本体通过连接装置与系泊装置或其它浮体单元连接；所述支承体通过连接装置与承载物或其它浮体单元连接；所述浮体单元设有进排水设备和液位监测装置，所述进排水设备与进排水接口连接，所述液位监测装置与所述信号线接口电路连接。
[0015]作为本发明的优选技术方案，所述浮体单元在水中的定位或连接方式包括下述的一种或一种以上:①浮体本体通过锚链或缆绳固定在水底；?浮体单元通过锚链或缆绳与水中的固定物连接和固定；③浮体本体的下面可拆卸连接若干配重块；④浮体单元通过刚性连接构件与水中的其它浮体单元连接和固定。
[0016]由可充气软质浮体单元构成的浮体单元管线杆，所述浮体单元的支承体设为刚性支承杆，支承杆的上端设有用于安装和连接管线的连接器；所述浮体本体充气后浮在水面上或悬浮在水面下，支承杆的上端保持在水面上；所述浮体本体通过锚链或缆绳固定在水底。
[0017]作为本发明的优选技术方案，所述浮体本体悬浮在水面下，浮体单元承载的全部重量与其自重之和小于所受到的浮力，从而使所述锚链或缆绳拉直并承受向上的拉力。
[0018]由可充气软质浮体单元构成的浮体发电站，所述浮体单元的支承体设为刚性支承柱，支承柱上设有支承平台；或，两个以上浮体单元连接构成浮体平台；所述支承柱或浮体平台上设有波浪能发电装置；所述支承平台或浮体平台上安装有太阳能发电装置；所述支承柱上端或浮体平台上安装有风力发电装置。
[0019]由可充气软质浮体单元构成的浮体单元充气模型，所述浮体单元的支承体由软质材料制成气密性结构，经充气后形成具有特定形状的充气模型，所述充气模型的形状包括人物造型、动物造型、建筑造型、交通运输工具造型、武器造型及航天器造型。
[0020]本发明的有益效果是:相对于现有技术，本发明采用可充气软质浮体单元作基础构件，利用该浮体单元集成安装发电装置构成水上浮体发电站；采用该浮体单元构成水上输电线杆，采用该浮体单元构成水上充气模型。浮体单元既可以独立安装发电装置，也可以由多个浮体单元连接组成浮体发电平台。
[0021]本发明浮体单元强度高、重量轻、制造成本低，便于标准化、大批量制造和实施，浮体本体悬浮在水面下，受风浪的影响小，波浪发电装置能够抑制海浪的摇摆作用，具备抵御强风浪的能力，从而能够保证海上整体设施的安全运行。本发明为开发利用和输送海上能源另辟蹊径，能够实现大面积采集海洋能量，降低发电成本，提高综合发电效益。为大规模、商业化开发利用海洋能源与海洋资源提供了经济可行的解决方案。
【附图说明】
[0022]图1是本发明浮体单元的结构示意图。
[0023]图2是本发明浮体单元管线杆的结构示意图。
[0024]图3是本发明独立浮体单元发电站的结构示意图。
[0025]图4是本发明浮体发电平台的结构示意图。
[0026]图中:1、浮体本体，2、支承体，3、波浪能发电装置，4、风力发电装置，5、太阳能发电装置，6、海流发电装置，7、配重块，8、缆绳，9、水面，10、连接柱，11、连接梁，12、平台主体，13、输电线，14、钢丝绳，15、输气管道。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步说明:
[0028]实施例一
[0029]如图1和图2所示，可充气软质浮体单元，包括设有中空内腔的浮体本体I和支承体2，支承体2设在浮体本体I上，浮体本体I上设有进排气接口，进排气接口与浮体本体I的内腔连通，进排气接口设有控制阀。支承体2与浮体本体I设为整体结构；或，支承体2通过可拆卸的安装方式与浮体本体I连接和固定。浮体本体I由软质材料制成气密性结构，经进排气接口充气后，浮体单元能够浮在水面9上；浮体单元通过安装、承载重物或移去承载物，可以使浮体单元下沉或上升；当浮体本体淹没并悬浮在水面下时，支