[发明专利]基于混合系泊的超大型浮式平台与波浪能装置集成结构系统

说明书

基于混合系泊的超大型浮式平台与波浪能装置集成结构系统，属于海洋能源利用领域。本发明包括超大型浮式平台、锚链系统、张力腿系统、振荡浮子式波浪能发电装置。振荡浮子式波浪能发电装置通过齿轮与齿条传动的方式将浮子的摆动转化为活塞杆的水平运动，驱动双向液压发电系统的马达发电。本发明中的超大型浮式平台外侧的波浪能装置不仅可利用入射波浪能为超大型浮式平台提供可观的能源补给，而且可有效减弱作用于超大型浮式平台的入射波浪荷载，降低平台运动响应；采用张力腿与锚链混合系泊系统，可改善超大型浮式平台的运动性能，即张力腿结构约束平台的扭转运动，锚链结构约束平台的水平运动，提高超大型浮式平台的安全性和稳定性。

技术领域

本发明属于海洋能利用领域，涉及超大型浮式结构，尤其涉及一种与波浪能发电装置相结合的超大型浮式平台。

背景技术

占地球总面积的2/3以上的浩瀚大海蕴含着极其丰富的未开发资源，而陆地资源开发在未来必然趋于极限，海上资源开发必然成为各国经济发展的主要战略。面对这一形势，各国开始投入研究超大型浮式结构(VLFS)，VLFS是一种新型海洋结构，它相比一般的海洋平台，具有面积宽广、易于多功能化、综合性强等特点。它不仅能用于海上资源开发，必要时还可以用于扩展沿海城市的陆域面积等。针对我国国情和发展理念，VLFS具有十分光明和重要的应用前景。

现有技术中，VLFS主要有箱式、半潜式等，其中箱式适用于较平静的海域，而半潜式便于模块化，减弱海况对VLFS的整体影响，可适用于海况相对恶劣的海域。波浪能发电装置种类繁多，各有千秋，包括点头鸭式、振荡水柱式、推摆式、收缩波道式、波力发电船式、环礁式、整流器式等多种。

现有技术的不足是：VLFS对防浪墙或天然屏障如岛屿的依赖性比较强，对没有屏障的深海载荷抵御能力差，VLFS设计方案大多采用锚链系泊，其相关混合系泊系统及消波策略的研究还非常有限。大多数波浪能发电装置在实际应用中成本较高，能量转化效率较低。目前还缺少能够结合利用波浪能发电装置进行能源补给及减弱波浪力载荷的VLFS。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于混合系泊的超大型浮式平台与波浪能装置集成结构系统，在减弱深海波浪荷载对超大型浮式平台的作用的同时，提高海洋波浪能的利用效率并降低发电成本，并为其提出了张力腿与锚链混合系泊系统以改善VLFS的运动响应。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

基于混合系泊的超大型浮式平台与波浪能装置集成结构，包括超大型浮式平台1、锚链系统2、张力腿系统3、振荡浮子式波浪能发电装置。所述锚链系统2包含若干呈对称分布的锚链，其上端锚固在超大型浮式平台1的四个端角处，下端固定在海底，用于限制超大型浮式平台1的整体水平位移；所述张力腿系统3包含若干呈对称分布的张力腿，其上端与超大型浮式平台1的下方铰接，下端固定在海底，用于限制超大型浮式平台的平面外扭转运动，锚链系统2和张力腿系统3共同保证超大型浮式平台1的安全性和稳定性；所述振荡浮子式波浪能发电装置布置于超大型浮式平台1的侧面，浮在海面上，利用该波浪能发电装置获取波浪能，同时减弱入射波浪对浮式平台的载荷作用。

所述振荡浮子式波浪能发电装置包括圆柱体浮子4、连杆结构5、齿轮结构6、固定轴7、齿条8、水平活塞杆9、双向液压发电系统；所述双向液压发电系统包括液压缸10、第一单向入流阀11、节流阀12、液压马达13、发电装置14、第一单向出流阀15、第二单向入流阀16、第二单向出流阀17、储能器18。

所述圆柱体浮子4通过连杆结构5与齿轮结构6固接；齿轮结构6固定在大型浮式平台1的内部，可以绕着固定轴7转动，并与齿条8啮合连接，固定轴7固接在超大型浮式平台1内部；齿条8固定在水平活塞杆9的一端，水平活塞杆9另一端深入水平向液压系统的液压缸10中。