用于光伏组件与悬索固定的连接装置及太阳能光伏系统的制作方法

本实用新型涉及光伏悬索建筑一体化中关键结构转接件的设计，具体来说，涉及一种将组件与悬索通过该转接件进行有效连接，并通过使用该转接件可以达到建筑屋顶排水坡度的要求。

背景技术：

目前光伏电站采用的悬索支架结构一般与农业种植相结合，形成农光互补形式，该种结构形式为：组件采用南北向竖放，支撑于下方两根东西向悬索，通过在组件背板侧粘贴特制挂钩将悬索固定，两根悬索形成高差完成组件的倾角，由于该种结构前后排组件高差较大，故前后排组件需留有较大间距，这种结构模式一方面占用较大土地，另一方面无法做到结构在组件平面上实现整体密封，在大型公共建筑中，由于其组件间距很大，排水问题得不到有效解决，无法让组件同建筑屋面有效结合，即使采用其它结构方式进行设计，也会让投资成本及施工成本大大增加。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是是针对现有技术存在的不足，而提供一种可以方便施工、与悬索连接可靠的、可以作为结构件的一种用于光伏组件与悬索固定的连接装置及可限制悬索在竖直面内位移、避免悬索晃动的太阳能光伏系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于光伏组件与悬索固定的连接装置，其特征在于：包括第一连接件和第二连接件；

所述第一连接件为双曲构件，该双曲构件由两段分支和设置在两段分支之间的系杆构成，每段分支由上圆弧、下圆弧和一段直线构成，通过直线实现上圆弧和下圆弧的平滑过渡连接；

所述第二连接件为大雁构件，该大雁构件由三段圆弧构成，分为左圆弧、中间圆弧和右圆弧，左圆弧和右圆弧通过中间圆弧相连，左圆弧、中间圆弧和右圆弧之间平滑过渡；三段圆弧均向上凸起；

所述双曲构件两段分支的下圆弧分别与大雁构件的左圆弧及右圆弧连接；在双曲构件两段分支的下圆弧与雁构件的左圆弧、中间圆弧及右圆弧之间形成悬索的置入腔；

在双曲构件两段分支的下圆弧与大雁构件的左圆弧及右圆弧上还设置有至少一对指向所述置入腔中心的插销。

设置在双曲构件与大雁构件上的插销为两对，两对插销成十字交叉布置。

所述双曲构件两段分支的下圆弧分别与大雁构件的左圆弧及右圆弧通过螺栓连接。

在左圆弧、右圆弧上对称开设两螺纹孔，在双曲构件两段分支的下圆弧上开设螺纹孔，用于同带螺纹的插销相连。

所述系杆的数量根据中间直线的长度及受力情况确定。

一种太阳能光伏系统，包括太阳能组件及用于固定所述太阳能组件的支撑组件；所述支撑组件包括悬索以及将太阳能组件固定在所述悬索上的第一连接装置和第二连接装置，其特征在于：所述第一连接装置和第二连接装置均包括第一连接件和第二连接件，所述悬索固定在所述第一连接件与第二连接件之间；所述第一连接装置的第一连接件和第二连接装置的第一连接件长度不同使所述太阳能组件倾斜；

所述第一连接件为双曲构件，该双曲构件由两段分支和设置在两段分支之间的系杆构成，每段分支由上圆弧、下圆弧和一段直线构成，通过直线实现上圆弧和下圆弧的平滑过渡连接；

所述第二连接件为大雁构件，该大雁构件由三段圆弧构成，分为左圆弧、中间圆弧和右圆弧，左圆弧和右圆弧通过中间圆弧相连，左圆弧、中间圆弧和右圆弧之间平滑过渡；三段圆弧均向上凸起；

所述双曲构件两段分支的下圆弧分别与大雁构件的左圆弧及右圆弧连接；在双曲构件两段分支的下圆弧与雁构件的左圆弧、中间圆弧及右圆弧之间形成悬索的置入腔；

在双曲构件两段分支的下圆弧与大雁构件的左圆弧及右圆弧上还设置有至少一对指向所述置入腔中心的插销。

所述第一连接装置的第一连接件和第二连接装置的直线部分长度不同。

设置在双曲构件与大雁构件上的插销为两对，两对插销成十字交叉布置。

与目前光伏悬索技术相比，采用上述技术方案的效果是：

1、可以实现光伏-悬索-建筑一体化结构；通过改变双曲构件的中间竖臂长度，使前后双曲构件在竖直面上形成高差，一方面可以满足屋面排水要求，另一方面可以达到组件倾角的要求，增加发电量。

2、本实用新型连接装置由双曲构件和大雁构成通过紧固件连接而成，双曲构件和大雁构件是分开的，便于施工现场安装。双曲构件和大雁构件均具有圆弧，具有极好的变形功能，配合上对称布置的四个插销，可以在竖直面内限制悬索位移，有效的避免悬索的晃动，可以将悬索紧紧的固定在双曲构件和大雁构件之间，与悬索连接稳定性高。

3、双曲构件可以充当结构件角色，在相同材料情况下，双曲线结构的断面力学性质更优，拥有更大的刚度，包括截面的抗弯刚度、抗扭刚度等。

4、大雁构件两侧向上凸起，每侧结构可以近似看做“拱桥”，在外力传递到其上时，整个断面近似于受压，截面材料利用效率达到最高。

5、通过高强度螺栓将双曲构件与大雁构件相连，使整个结构为对称结构，结构重心与剪心在同一直线上，在外荷载作用下，不会产生截面扭转，大大增加了结构的安全性。

6、悬索限位构件由四个特征插销构成，插销在整个平面上成对称布置，插销一端与悬索承压顶紧，可以有效的限制悬索的位移，使整个结构更稳固，不会出现晃动。一端通过螺栓与双曲构件或者大雁构件拧紧，螺栓采用预应力螺栓，安装时施加预应力，另插销顶端设置与悬索断面线型相吻合的圆弧端板，增加相互间的接触面积。

7、本实用新型结构形式可以用于多种公共建筑，如酒店、购物广场、医院、体育场等，这种安装形式还可以节省材料、节省工期、降低人工，可以降低投资成本。

附图说明

图1是本实用新型光伏系统的结构示意图。

图2是图1的平面示意图；

图3是连接装置与光伏组件及悬索的连接示意图；

图4为连接装置的结构示意图。

图中，1、双曲构件；2、大雁构件；3、插销；4、高强度螺栓；5、硅酮胶；6、光伏组件；7、第一连接装置；8、第二连接装置；9、悬索。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细说明：

如图1所示，为本实用新型光伏组件的安装整体结构背景，本图仅绘制出单块组件，通过单块组件的拼接可以实现任意大小面积的屋面，单块组件支撑与其下的四个转接件，即为2个第一连接装置7和2个第二连接装置8，节点通过转接件完成，通过第一连接装置7和第二连接装置8的设计，实现屋面坡度。

第一连接装置7和2个第二连接装置8均由两部分组成，根据其外形，分别命名为双曲构件1和大雁构件2；

双曲构件1由两段分支构成，每段分支由两段圆弧和一段直线构成，直线与圆弧实现平滑过渡，以防止应力集中的出现，两段分支中间设置系杆，系杆的数量根据中间直线的长度及受力情况确定，整个结构为对称结构，在下端圆弧的适当位置对称开设两圆孔，在圆孔中设置螺纹，以便于同插销相连，在顶端的适当位置对称开设两圆孔，以便于与下方大雁构件相连。

大雁构件2由三段圆弧构成，分为左、中、右，左、右圆弧通过中间圆弧相连，圆弧之间实现平滑过渡，以防止应力集中的出现，三段圆弧均向上凸起，在左、右圆弧的适当位置对称开设两圆孔，在圆孔中设置螺纹，以便于同插销相连，在顶端的适当位置对称开设两圆孔，以便于与上方双曲构件相连。

悬索限位构件由四个插销3构成，插销在整个平面上成对称布置，插销3内端与悬索9承压顶紧，插销3外端通过螺母与双曲构件1或者大雁构件2拧紧，螺母安装时施加预应力，另插销顶端设置与悬索断面线型相吻合的圆弧端板，增加相互间的接触面积。

整个结构连接构件由两个高强度摩擦型螺栓构成，通过施加预应力使双曲构件与大雁构件可以无缝隙结合起来。

整个结构与组件通过硅酮胶连接，连接处硅酮胶的选型、长度通过力学计算确定。

受力特点

双曲构件受力有如下特点：

1、截面两主轴均为对称轴，截面的形心与剪心重合，在承受外荷载作用下，截面不会因发生扭转而产生不利的扭转剪应力。

2、整个构件两个方向的材料相当，且材料都远离形心布置，一方面可以使构件在两个方向的刚度达到一致，可以抵抗任意方向的偶然荷载，另一方面使构件截面惯性矩可以达到较大的水平。

3、在两双曲分支中间设置横向系杆，减少了两分支的计算长度，提高了两分支抵抗外力的能力。

4、在双曲构件顶部设置端板，通过端板与组件相连，由于此种接触为面接触，可以使外力通过端板均匀传递到双曲构件上。

5、各分支两端圆弧与中间竖臂采用平滑过渡，防止构件产生应力集中。

大雁构件受力有如下特点：

1、大雁构件在竖直线上为对称结构，可以保证在竖向荷载下（主要方向荷载），截面的形心与剪心重合，在承受外荷载作用下，截面不会因发生扭转而产生不利的扭转剪应力。

2、整个结构为三段圆弧，结构受力同“拱”类似，三个圆弧互为支撑，在双曲构件传力下，其主要承受轴力作用，可使构件断面各点同时达到抗压强度，充分利用截面材料。

3、各圆弧之间采用平滑过渡，防止构件产生应力集中。

整个结构受力有如下特点：

1、整个结构的传力途径为：组件-双曲构件端板-双曲构件-高强度螺栓-大雁构件。

2、整个结构在竖直线上为对称结构，可以保证在竖向荷载下（主要方向荷载），整个结构的形心与剪心重合，在承受外荷载作用下，截面不会因发生扭转而产生不利的扭转剪应力。

3、整个结构设置四个插销，穿过设置在双曲构件与大雁构件上的孔洞并在端部顶紧悬索，可以达到限制悬索位移的作用，进而使整个组件平稳，不产生晃动。