带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台的制作方法

本公开一般涉及海工领域，具体涉及海洋仪器领域，尤其涉及一种带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台。

背景技术：

认识海洋、经略海洋是我国海洋强国建设的重要基石，海洋信息化是其中的核心问题。发展海洋仪器，开展海洋观测、监测、监视和通信活动，是提高我国海洋信息化程度的重要方法。受海上条件和供能技术限制，目前海洋仪器普遍使用的风能、太阳能、蓄电池等供电手段，并不能持续稳定地为仪器供电。能源供应已经成为制约海洋仪器大范围推广和长期稳定运行的瓶颈问题。波浪能是一种清洁、可靠、可再生的能源形式，在我国海域储量丰富。对海洋能资源的开发，实现海能海用、因地制宜，推广海洋能在海洋仪器上的应用，是解决海洋能仪器供电问题的主要路径。

目前海洋仪器搭载平台普遍使用采用太阳能、风能、柴油发电机和蓄电池多种供电结合的方法为其搭载的海洋仪器设备进行供电，缺点有以下几方面：

1)由于受到海洋平台甲板面积的限制，无法大面积采用太阳能进行供电；

2)考虑到结构与稳性要求，难以在平台上应用大功率的风力发电机；

3)采用柴油发电机对平台的维护性提出很高的要求，需要不断补充燃料，无法实现平台的无人化要求，不能作为主要能源，仅作为备用和临时能源。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种结构稳定的带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台。

第一方面，本发明的带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台，包括平台本体，平台本体包括水面上甲板、支撑立柱和水下舱室，水面上甲板和水下舱室之间固定有支撑立柱，水下舱室面向水面上甲板的一侧固定连接有波浪能发电装置，波浪能发电装置设置有浮体，浮体与液压缸固定连接，液压缸与活塞杆滑动连接，活塞杆与水下舱室面向水面上甲板的一侧固定连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，通过将波浪能法定装置安装在水中，不会占用平台有效搭载空间，波浪能作为可再生能源，可以连续不断的提供电力，不需要其他能源补充，对阴雨天气也不敏感，能够适应恶劣环境，同时，波浪能发电装置本身具有削波能力，会提升浮式平台本身的水动力学性能，能够解决现有的发电设备受环境影响大、受到海洋平台甲板面积限制发电量小的问题。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的实施例的带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台的结构示意图；

图2为本发明的实施例的带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台的水面上甲板的结构示意图；

图3为本发明的实施例的带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台的水下舱室的结构示意图；

图4为本发明的实施例的带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台的液压发电系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1，本发明的带有波浪能发电装置的浮式海洋仪器搭载平台，包括平台本体，平台本体包括水面上甲板20、支撑立柱30和水下舱室40，水面上甲板20和水下舱室40固定有支撑立柱30，水下舱室40面向水面上甲板20的一侧固定连接有波浪能发电装置50，波浪能发电装置50设置有浮体51，浮体51与液压缸52固定连接，液压缸52与活塞杆53滑动连接，活塞杆53与水下舱室40面向水面上甲板20的一侧固定连接。

在本发明的实施例中，水面上甲板用于水上设备的搭载，采用框架式镂空结构，框架结构上使用基于层合单元的复合材料板进行覆盖，在保证甲板强度的前提下可以减轻甲板重量，实现轻量化设计，增加甲板有效荷载。圆形为甲板的典型设计形式，可以减小甲板对环境荷载方向的敏感性。当然，根据实际使用情况，甲板也可以设计成为其他形式。

水面上甲板漂浮在水面上，支撑立柱、水下舱室设置在水下，降低了浮式海洋仪器搭载平台重心，可以提高浮式海洋仪器搭载平台的稳性和水动力学性能，提高了水面上甲板的有效荷载。通过支撑立柱将水面上甲板和水下舱室连接。波浪能发电装置利用波浪带动浮体做垂荡运动，浮体带动液压缸往复运动，液压缸内的油驱动发电装置进行发电，从而实现利用波浪能发电，将波浪能发电装置设置在水下，不会占用平台有效搭载空间，波浪能作为可再生能源，可以连续不断的提供电力，不需要其他能源补充，对阴雨天气也不敏感，能够适应恶劣环境，同时，波浪能发电装置本身具有削波能力，会提升浮式平台本身的水动力学性能。

进一步的，水下舱室40面向水面上甲板20的一侧固定连接有导向座54，导向座54套接在活塞杆53外侧，导向座54与活塞杆53之间设置有间隙，液压缸52在导向座54与活塞杆53之间滑动。

在本发明的实施例中，通过导向座来限制液压缸的运动范围，防止液压杆受到波浪冲击导致变形，进而损坏波浪能发电装置，提高了波浪能发电装置的可靠性。

进一步的，波浪能发电装置50的重心与平台本体的重心设置在同一竖直直线上。

在本发明的实施例中，波浪能发电装置的重心与平台本体的重心设置在同一竖直直线上，在平台本体上安装波浪能发电装置不会引起平台本体偏心，提高了搭载平台的可靠性、稳定性和使用寿命。

进一步的，支撑立柱30设置为中空立柱，支撑立柱30的贯通空腔内设置有至少一个密封板，密封板将贯通空腔分隔成多个相互独立的封闭空腔。

在本发明的实施例中，支撑立柱采用中空设计，既可以作为水面上甲板与水下舱室之间人员和线路的通道，又可以有效提高浮式海洋仪器搭载平台的浮力。同时，立柱采用分段设计，通过密封板将贯通空腔分隔成多段封闭空腔，每段封闭空腔之间保证水密，提高浮式海洋仪器搭载平台破舱时的抗风险能力。

进一步的，水下舱室40内设置有导热管，导热管与水面上甲板20连通。

在本发明的实施例中，水下舱室中可以搭载浮式平台系统中的各类支撑性设备，包括但不限于波浪能发电装置需要放置于室内的全部结构、海洋综合信息观测系统需要放置于室内的全部装置、通信系统需要放置于室内的全部装置等。水下舱室内具有与水下甲板链接的导热管，有效降低设备舱内温度。水下舱室内具有通风系统，保证人员作业的安全。

参考图3，进一步的，水下舱室40设置有压载舱，压载舱设置中央压载舱41和多个分压载舱42，分压载舱42环绕在中央压载舱41外围。

进一步的，中央压载舱41设置为一次性固定压载舱，分压载舱42设置为可调节水压载舱。

在本发明的实施例中，水下舱室内包含有压载舱，采用混合式压载设计，中央压载舱为一次性固体压载舱，根据应用海域和任务不同，中央压载舱可选择不同的压载重量，压载物可采用但不限于水泥、沙石和金属物等。压载舱四周设计为多个分压载舱，分压载舱为可调节水压载舱，根据应用海域和任务不同，可通过对压载舱室压载水的调节满足使用需求。压载舱分舱形式可以根据实际需求设计。能够满足不同的要求，提高了浮式海洋仪器搭载平台适用性。

进一步的，水下舱室40设置为圆形舱室。

在本发明的实施例中，水下舱室设置为圆形舱室，可以有效降低海流方向性对结构运动的影响。

参考图2，进一步的，平台本体包括至少两根支撑立柱30，支撑立柱30设置在以水面上甲板20中心为圆心的同一个圆周上，支撑立柱30等分圆周。

在本发明的实施例中，根据使用需求可以设置为两立柱或多立柱。根据立柱数量的不同，在设计时通常采用等分甲板角度的方式布置。根据使用需求不同，也可采用非对称方式布置。立柱采用圆柱形小水线面设计，有效提高浮式平台系统的耐波性。

进一步的，水下舱室40内设置有蓄电装置，波浪能发电装置50用于给蓄电装置充电。

在本发明的实施例中，通过波浪能发电装置给蓄电装置充电，实现存储电能。

图4为本发明的液压发电系统原理图，其中油箱1、吸油单向阀2、排油单向阀3、压力变送器4、截止阀5、蓄能器6、压力表开关7、压力表8、溢流阀9、液压马达10、节流阀11、发电机12、液压缸13，波浪能发电装置，是浮式平台的能量提供装置。波浪能发电装置主要由浮体、导向柱、液压缸13和活塞杆、油箱1和阀组四大部分构成。整个装置通过导向柱和活塞杆下端固定于平台台体底部水下舱室甲板中央，静止时浮体中心线与海平面重合。在波浪作用下，浮体带动液压缸13沿导向柱和活塞杆在竖直方向上做垂荡运动。液压缸13和活塞杆之间形成的两腔体积的变化为液压系统提供高压油。高压油管通过下部支座从发电装置连接到平台台体，经过两组吸油单向阀2，通过左侧油路从油箱1中吸取。蓄能器6的作用是削峰填谷，使得马达能够平稳地转动。溢流阀11能够限制系统的最高工作压力，对液压马达10和管路起到保护作用。节流阀11调节马达的流量，防止马达转动超速。液压系统配置两套液压马达10和发电机12，可以根据外部波浪的状态，切换不同额定功率的发电机12，保证发电系统在较低的波况下可以输出电能，在较高的波况下可以保证发电机12系统的安全性，增大发电装置吸收波浪能的范围，进一步的提高发电装置的发电效率。最终，能量经过了由波浪能到液压能再到电能的转换。波浪能发电装置发出的电能，通过能源管控系统储存到蓄电池中，实现对台载海洋仪器的供电。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。