浮式平台布置的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种浮式平台布置，其包括a）锚定的中央平台（1）；以及，b）一个或多个外围平台（2），其分别经由至少一个连接元件（3）与中央平台（1）相连，其中一个或多个平台（1、2）可借助布置在平台处的驱动单元围绕垂直轴旋转，其特征在于，具有螺旋桨的船用发动机作为驱动单元布置在中央平台（1）处和/或外围平台处。
【专利说明】浮式平台布置
[0001]本发明涉及一种浮式平台布置，特别用于支撑开发太阳能的设备的浮式平台布置。
[0002]所谓的可替代能源的开发，尤其是太阳能的开发意义越来越重大。由于太阳能发电厂需要较大的空间，因此人们努力将它们转移到水面，特别是海洋上(“海上太阳能发电厂”)。为此目的，最近开发了各种浮式平台，用来支撑相应的设备。因为要求设计简单且轻巧同时承载能力强，所以最近开发出由气垫所支撑的平台。主要以如下方式来提高在平台上所支撑的太阳能发电厂的效率，即能调整平台对准太阳，也就是说能追踪太阳的位置。
[0003]为此，W02009/001225A2以及在本申请 优先权日:后公开的Heliovis提出的奥地利专利申请AT509.639A1描述了具有柔性盖板的、优选圆形的浮式平台，它们分别形成空腔，用压缩机可对空腔施加过压，以便产生所需的浮力。平台可作为一个整体旋转，以便能相应地对准太阳的位置。在W02009/001225A2的优选实施形式中，所述旋转是借助环绕平台的圆环内的轮子引起的，为此平台必须浮在圆形水池中。据AT509.639A1所述带螺旋桨的船用发动机被用来旋转该该处的平台。
[0004]但这些文献中没有一处介绍了如何将这些平台，即多个浮式平台组合起来，以利用太阳能并且对准太阳，尽管因太阳能发电厂需要较大的空间，故通常有必要将太阳能所需设备分配到不只一个浮式平台上，尤其是要装备多个具有太阳能收集器的平台，如此一来就可在海上或其它水域上浮动工作。
[0005]在专利申请US2008/257398A1和DE102006019753A1描述了具有多个布置在中央平台周围的外围平台的系统。在这些平台系统中，外围平台可分别围绕固定的基座旋转，其中在这两种情形中公开了作为驱动单元的、由电机驱动的中央齿圈，该齿圈啮合相应的外围平台上的反向件。也就是说，借助转矩的传递实现了从中央平台到外围平台的外围平台转动，其中中央平台能够(部分地)旋转移动(DE102006019753A1)或不能够旋转移动(US2008/257398A1)。但这两种情况中要强制性地将中央平台锚定在底部(例如海底)，否则完全没有向外的转矩可以传递。
[0006]尽管其具有误导性标题“浮式太阳能平台”，但是US2008/257398A1描述的是一种根本不包括浮式平台的系统，其包括的是三个布置在由水泥构成的中央平台周围的外围平台，其可以当作水池，即具有(浅的)水体，其上漂浮着轻质的太阳能收集器。因此，该系统既不是为海上使用而设计的，而且也不适合海上使用。
[0007]在根据DE102006019753A1所述的系统中，被称为“旋转体”的中央平台的上部在
齿圈的上方旋转，其结果是导致与其牢固连接的外围平台必须随之一起旋转。此外支撑太阳能收集器的外围平台还分别具有浮动体，该浮动体可交替地用水或空气填充，由此可使平台围绕水平轴倾斜，以便对准太阳的位置。
[0008]但是，根据现有技术没有一个系统描述了平台布置，其中支撑太阳能收集器的外部平台可独立于中央平台运动。
[0009]本发明的目的在于在此背景下开发出一种平台系统，通过该系统可消除上面提到的缺点。
【发明内容】
[0010]本发明通过提供一种浮式平台布置来实现此目的，其包括:a)锚定的中央平台和b) 一个或多个外围平台，其分别经由至少一个连接元件与中央平台相连，其中一个或多个平台可借助布置在平台处的驱动单元围绕垂直轴旋转，其中根据本发明的布置的特征在于，具有螺旋桨的船用发动机作为驱动单元设置在中央平台处和/或外围平台处。
[0011]此外，在优选实施形式中，一个或多个外围平台被可偏转地布置在各连接元件处。其中，这里的“旋转”被理解成平台围绕其形心旋转，而“偏转”则被理解成围绕一边缘上的点旋转，当然它们都是围绕垂直轴旋转。
[0012]通过根据本发明的布置，现在外围平台可以独立于中央平台且有时还可彼此独立地运动，原因在于布置在各平台处的船用发动机可以独立于其他来进行工作。
[0013]因为中央平台不一定要抗旋转地锚定在水底，例如所有平台可同时围绕垂直轴旋转，这对于根据现有技术的系统(如在US2008/257398A1和DE102006019753A1中所公开的系统)而言是不可能的。
[0014]然而，中央平台当然能够被抗旋转地锚定，从而使得在优选实施形式中外围平台可围绕通过各连接元件的连接点的垂直轴偏转。或者也可以是所有平台同时旋转，并且外围平台也可额外地偏转。通过这两种运动(即旋转和偏转)，使得各平台可追踪太阳，这能显著提高平台所支撑的太阳能发电厂的效率。
[0015]因此，在这里所述的将中央平台“锚定”，其既可被理解成可旋转地连接水域的底部(例如海底)，例如通过常规的锚和锚链来连接，也可被理解成固定地立于水底。在后一种情况下，中央平台自然是被抗旋转地锚定的。然而，被基本上抗旋转地锚定也可通过设置多个常规的锚来进行。
[0016]“垂直轴”在这里被理解成基本上与各平台的平面正交的轴。
[0017]此外，外围平台也可被锚定，只要该锚定不影响其偏转性即可。为此，例如也可以使用常规的、具有足够长的锚链的锚来实现。
[0018]根据本发明，为实现上述运动模式有下列实施例:
[0019]I)将中央平台抗旋转地锚定，且一个或多个外围平台分别被可偏转地安装在各连接元件处。
[0020]2)锚定的中央平台围绕优选基本上穿过锚点的垂直轴旋转，而且将外围平台与各连接元件抗旋转地连接。
[0021]3)锚定的中央平台围绕优选基本上穿过锚点的垂直轴旋转，而且将一个或多个外围平台可偏转安装在各连接元件处。
[0022]依据要移动的平台，垂直轴穿过的点不同。在外围平台偏转时，垂直轴基本上穿过外围平台与各连接元件的连接点或安装点。在锚定的中央平台以及整个布置旋转时，垂直轴基本上穿过锚点，为此锚链不是指在海底的锚，而是指平台的连接位置。
[0023]如本领域中的技术人员已知的，为了进行偏转可在连接元件和外围平台之间布置适当的连接和轴承。
[0024]连接元件的材料虽然没有特别限制，但是考虑到要稳定地锚定在中央平台处以及旋转或偏转时的动力传递，应该优选使用抗腐蚀的稳定钢结构，这点在后面结合附图会更清楚。
[0025]外围平台的偏转以及浮式平台的整个布置的旋转都是借助一个或多个带有螺旋桨的船用发动机实现的，所述船用发动机安装在相应的平台上。鉴于将平台布置用在太阳能发电机时优选电动马达，所以该电动马达可以用部分获得的太阳能来驱动。
[0026]优选为每个平台设置多个船用发动机。由此可将运动所需的动力分配给多个发动机，而且可使其中一些发动机驱动相应的平台往一个方向运动，而另外一些发动机驱动平台往相反方向运动。
[0027]此外，在整个布置旋转时优选的是，旋转所需动力仅由或至少主要由在外围平台处的船用发电机来提供，但绝不会只由中央平台旁的船用发动机来提供，因为这样能够以较小的力来施加旋转所需的力矩。
[0028]外围平台的偏转和整个布置的旋转优选包括至少180°的旋转，更优选的是至少210°，还更优选则为至少240°，特别优选为至少270°。这样就可适合纬度和季节地使用根据本发明的布置来支撑太阳能发电厂。在优选实施形式中，整个布置的旋转也包括旋转360°，这时需要将锚链相应地安装在中央平台处。
[0029]在其它优选实施形式中，对应的连接元件要在至少两个铰接点处与中央平台抗旋转地连接，以便能最佳地传递由船用发电机所施加的并且作用在相应平台上的旋转力，即由中央平台传递给外围平台或者反过来由外围平台传递给中央平台的旋转力，优选是由外围平台传递给中央平台的旋转力。
[0030]特别地但不仅限于在实施形式中，其中中央平台固定立在水域底部(即特别是海底)，连接元件优选滑动连接到中央平台的连杆上并因此高度可调地与中央平台连接，以便平衡由于潮汐或海流引起的高度差。这一点在根据现有技术的US2008/257398A1和DE102006019753A1中也是不可能的。
[0031]根据本发明布置的平台的结构、尺寸和形状没有特别限制。外围平台优选轻巧的结构，例如使用可充气的浮体或浮动体以及使用气动集中器。在用于海上太阳能发电厂时，优选在中央平台上安放发电厂较重的部件(即发电机、涡轮机或类似物)，而且中央平台优选以海上油气平台的常规结构式样来实现。
[0032]有时尺寸也取决于外围平台的数量。因此当太阳能收集器给定面积时，其被分配到尺寸稍微大点的平台上或多个较小的平台上。其中，生产成本和运营成本是主要确定性的因素。中央平台和外围平台的尺寸大小例如可以从几米至几百米。此外中央平台和外围平台的尺寸大小必须彼此一致且与连接元件的形状及长度一致。
[0033]平台的横截面形状没有特别限制，但鉴于对偏移的稳定性优选为圆形平台或鉴于生产便宜则主要优选为方形平台。
[0034]此外，没有特别限制的是，在对应平台的什么位置上安装一个或多个所属的船用发动机。如果外围平台主要为方形时，例如优选的是，将中央平台的至少一个连接元件布置到方形楞角处，并在连接元件斜对角处布置至少一个电动机，这可根据实施形式对整个系统的旋转以及各平台的偏转都有利。
[0035]在第二个方面，本发明涉及根据本发明的第一个方面的、用于支撑开发太阳能的设备的浮式平台布置的上述用途，其中在优选实施形式中，整个布置被旋转以追踪太阳的位置和/或外围平台被偏转。[0036]附图简述
[0037]下面将参考所附图来详细描述发明的优选实施形式，图中显示如下:
[0038]图1示意性地示出了一个根据本发明的、带有三个外围平台的浮式平台布置的实施形式。
[0039]图2示意性地示出了另一个根据本发明的、带有四个外围平台的浮式平台布置的实施形式。
[0040]图3示意性地示出了连接装置在中央平台上的铰接。
[0041]图4为图3截面的细节放大图。
[0042]附图详述
[0043]图1示出了一个根据本发明的、带有三个外围平台2的浮式平台布置的优选实施形式，所述三个外围平台2经由各连接元件3与中央平台I相连。外围平台2可围绕在各连接元件3处的支撑点偏转。在本实施形式中，假设中央平台被抗旋转地锚定。箭头分别表示支撑在外围平台上的太阳能收集器相对于天空方位的位置。
[0044]图1a示意性地示出了早上外围平台的位置。布置位于以下状态，即使太阳能收集器朝向东方。在一天中借助(未示出的)船用发动机来改变外围平台2的跟踪，使得太阳能收集器中午时朝南，如图1b所示，傍晚时指向西方，参阅图lc。因此，外围平台2至少要偏转180°。在日落后外围平台2又可转移到起始位置。
[0045]除了所述偏转外，整个布置还可围绕穿过中央平台的垂直轴旋转，条件是其未被抗旋转地锚定。在这种情况下，外围平台2不必再是可偏转180°的。
[0046]图2示出了另一个具有四个外围平台2的本发明的实施形式，这四个外围平台2也通过各连接元件3与中央平台I连接。此处，外围平台2被抗旋转地与连接元件3相连，其也不可偏转。但为此中央平台I和整个布置可围绕穿过中央平台I的垂直轴旋转，正如右上方的弯曲箭头所示。在这种情况下，跟踪也是通过所有平台的旋转来实现的。
[0047]在相应地选择锚定中央平台I时，旋转360°也是可能的，此时不必旋转到相反方向，即不必第二天又回到起始位置，其前提是将产生的电导走的海底电缆具有铰链结合。
[0048]图3示意性地示出了在中央平台I和连接元件3之间抗旋转地连接到外围平台2上。可以看出，连接元件3是由支杆稳定的支架，其在两点铰接到中央平台I上。
[0049]此外还可识别中央平台的锚定，此处示例性地通过四个示意性锚链4来表示所述锚定。锚链4与位置固定的垂直支点6连接。因为到达布置在旋转轴中的支点的连接是可旋转的，所以中央平台I可旋转且在此实施形式中被可旋转地锚定。此外它还和外围平台一样——设置成浮式平台，如通过两个浮筒5所示。此外还可看出中央平台I的结构为用支杆牢固夹紧的支架。
[0050]最后，图4为图3的细节放大图，即连接元件3在中央平台处的铰接，其中两个铰接点用3’标识。此外还可看到，连接元件3和外围平台2通过这种铰接方式滑动连接到中央平台1，并因此高度可调地连接起来，因为连接元件3，例如在波浪较大时，可沿连杆I’上下滑动。尽管在工作时，铰接位置的相对高度可能变化，但无论何时转矩均可通过固定在中央平台或外围平台处的船用发动机将其从中央平台传递给外围平台，或者也可反过来传递。
[0051]通过本发明所述布置第一次创造了这种可能性，即将多个浮式平台一优选那种支撑海上太阳能发电厂的浮式平台一彼此调整好且独立运动，特别是用以使其上所支撑的太阳能收集器可跟踪太阳的位置。
【权利要求】
1.一种浮式平台布置，其包括:a)锚定的中央平台(I);以及，b) 一个或多个外围平台(2)，其分别经由至少一个连接元件(3)与所述中央平台(I)相连，其中一个或多个平台(1、2)能够借助布置在平台处的驱动单元围绕垂直轴旋转， 其特征在于，具有螺旋桨的船用发动机作为驱动单元设置在所述中央平台(I)处和/或外围平台(2)处。
2.如权利要求1所述的浮式平台布置，其特征在于，所述船用发动机为电动马达。
3.如权利要求1或2所述的浮式平台布置，其特征在于，所述中央平台(I)被抗旋转地锚定。
4.如权利要求1至3中任一项所述的浮式平台布置，其特征在于，一个或多个外围平台(2)被可偏转地安装在各连接元件(3)处。
5.如权利要求1或2所述的浮式平台布置，其特征在于，所述锚定的中央平台(I)能够围绕垂直轴旋转，并且所述外围平台(2)与各连接元件(3)抗旋转地连接。
6.如权利要求5所述的浮式平台布置，其特征在于，整个布置能够借助船用发动机而围绕垂直轴旋转。
7.如前述权利要求中任一项所述的浮式平台布置，其特征在于，对应的连接元件(3)在至少两个铰接点处与所述中央平台(I)抗旋转地连接。
8.如前述权利要求中任一项所述的浮式平台布置，其特征在于，连接元件(3)滑动地连接到中央平台(I)的连杆(I’)上并因此高度可调地与中央平台连接。
9.如权利要求1至7中任一项所述的浮式平台布置的用途，用于支撑开发太阳能的设备。
10.如权利要求9所述的用途，其特征在于，整个布置被旋转和/或外围平台(2)被偏转，以便使其对准太阳。
【文档编号】F24J2/52GK103781699SQ201280044390
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年7月9日 优先权日:2011年7月13日
【发明者】马库斯·海德, 克里斯蒂安·迪恩多佛 申请人:维也纳科技大学