CN103764493A - 浮式平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浮式平台，该平台包括以下组件：盖元件（1）；至少三个彼此分隔的、被位置固定地安装在盖元件（1）下侧且开口朝下的浮体（2），该浮体由气密的、耐压且耐腐蚀的、柔性的材料构成，所述浮体与液体表面（3）接触时可与该液体表面一起分别包围封闭空的腔（4）；以及，至少一个压缩空气产生装置（5），其用于产生各空腔（4）内的超压。

Description

浮式平台

本发明涉及一种浮式平台，特别用于开发太阳能的设备的浮式平台。

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。

为此，WO2009/001225A2描述了一种具有外环形结构和柔性盖板的圆形浮式平台，所述盖板被密封紧固到外环形结构的上侧并因此形成一空腔，通过压缩机向该空腔施加超压来产生所需浮力。整个平台可旋转，以便能相应地对准太阳的位置。平台的上侧可因过压而凸起，便于雨水流走。

尽管所述平台既适合在陆地上使用也适合海上使用，但是根据平台借助环绕平台的圆环内的轮子而旋转的优选实施形式可见，所述平台主要供陆地上使用，即浮在圆形水池中。

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中没有采用上述外圆环而采用了开口往下的密封元件，其形状为浸在水中的、环绕平台的壁，它在平台的平坦盖元件下方也形成空腔，在该空腔中充满了压缩空气。壁可以是柔性的塑料膜或刚性材料，例如金属板材。壁的底部边缘可负重，以保证浸在水中。

此外，两个这样的壁也可彼此平行并将所述空腔分成内部区域和外部圆环。外部圆环可通过径向间壁来分段。此外还可以通过彼此正交的间壁将整个空腔分隔成蜂窝形的或者棋盘形的部分。这种分隔不仅增加了安全性而且还可调节各部分中的不同压力，例如以便倾斜平台来排走雨水。

根据现有技术的实施形式的主要缺点是，不能充分保护上述浮式平台免受由波浪运动冲击而引起的倾斜，继而造成在该浮式平台上所支撑的太阳能发电厂的效率。

因此，本发明的目的旨在提供一种浮式平台，该平台具有更好的浮动性且主要能更好地防止受到海浪和风的影响。

发明内容

本发明提供的浮式平台实现了这一目的，所述平台包括以下组件：盖元件；至少三个彼此分隔的、被位置固定地安装在盖元件下侧的且开口朝下的浮体，该浮体由气密的、耐压且耐腐蚀的、柔性的材料构成，该浮体在与液体表面接触时可与液体表面一起分别包围封闭的空腔；以及，至少一个压缩空气产生装置，其用于产生各空腔内的超压。

通过提供多个彼此独立的、可填充压缩空气的浮体可使由靠近的海浪或风产生的侧压不会从一个浮体传递给另外一个，用间壁来进行简单分隔也是这个原因。此外，各浮体能共同防止平台倾斜：即在平台因外部负载或其它因素影响平衡而倾斜时，则应将倾斜一侧抬高以增加在该倾斜部位处浮体空腔的容量。在空腔中的压力会因气密性而减少从而将抬高抵消。同时，在倾斜时由于在相对一侧上的浮体浸入该处的空腔中引起压力增加，这也会抵消倾斜。在不同腔室中设定各自不同的压力能确保平台的稳定性。通过这种方式，根据本发明的平台即使受到较强的海浪或大风的冲击也可能几乎不发生较强的倾斜。尽管如此，本发明还有另外一大优点，即整个平台由轻便的组件构成。

但有意倾斜平台，特别是根据太阳的位置来定向在平台上所支撑的太阳能收集器或类似物也是很有可能的，方法是给位于平台相对一侧的浮体设定各自不同的压力。

浮体的材料没有特别限制，例如可以使用塑料膜。优选地使用纤维增强塑料材质膜，这种材质除了保证提供所需的柔韧性外还保证提供足够的耐压性和抗撕强度，而同时也可保证在加压状态下有限的可旋转性。因此可以使用基于聚氯乙烯，聚丙烯，或ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）的箔片。优选地，在这种情况下耐海水和抗紫外线的塑料，例如乙烯-四氟乙烯（ETFE）共聚物，它们也可含有相应的稳定剂。

根据上述效果，得出根据本发明的浮体的最小数目为三。只有三个以上的浮体（其相互交错布置，即不布置在一条直线上且优选彼此围绕平台中心呈120度角交错布置）才可形成上面提到的由腔体中的过压和低压所得的复位力以防倾斜。出于这一原因，通常在本发明的优选实施形式中将三个或更多个浮体关于平台重心对称布置。在某些优选实施形式中，盖元件是方形的，并且四个或九个浮体关于元件中心对称布置。或者也可以是三个以上的浮体按圆形、十字形、星形关于重心对称布置。

在浮体的横截面面积或空腔体积之和与盖元件面积之间的比例虽然没有特别限制，但是只要被浮体包围的空腔的体积足够提供所需浮力，用于支撑整个浮式平台，以及平台上的负载，例如太阳能发电设备。但是浮体横截面面积之和优选至少为盖元件面积的一半，以便限制浮体中的过压。

如果浮体横截面面积之和与盖元件面积之间的比例较小的话，则优选将浮体主要安装在平台边缘，以防倾斜。

浮体的纵向截面形状没有特别限制，只要浮体开口朝下且能有效阻止加注的压缩空气泄漏即可。因此，优选例如基本上像倒置U型那样的横截面形状，还优选倒置的U型剖面，其截面往下逐渐变细，以此来提高浮体的形状稳定性。

盖元件没有特别限制。与现有技术不同的是，这里不是指平坦的盖元件，因为这种元件不能给其下方填充有压缩空气的空腔提供上限。因此本发明所述盖元件例如也可以是框架结构，它由于重量轻而成为优选的。至少部分是框架结构形式除了减少重量外还有这样的优点，即可使雨水或泼溅而来的水无障碍地流走。但如果是平坦盖元件的话则还需要设置相应的排出口来解决这个问题。

盖元件的形状也没有特别限制，但是出于稳定性考虑要防止各个方向的波浪冲击，故优选对称形状，例如圆形或方形。

管/软管连接从至少一个压缩空气产生装置处（为了安全起见优选有至少两个装置，例如压缩机）延伸至浮体的空腔中，以便使腔室填充压缩空气。空气导入管优选在各浮体的中心处从顶部进入浮体，以便保证均匀填充浮体。如果结构上不允许的话，浮体可以具有过压阀，以防压缩机出现某种故障而造成浮体过度拉伸甚至爆裂。所述过压阀，只要有的话，则优选安装在以下高度，即使之在浮式平台正常工作时位于水面以上。但是因为生产成本，过压阀不是优选的。

理论上也可不用空气而用其它气体（例如惰性气体）来填充浮体。但是鉴于成本和海上作业的可用性，空气可能是首选气体。

此外，在优选的实施形式中，浮体的下边缘以常规方式来负重，以防止浮体因外部影响，如受到海浪、漂流物或较大型的海洋生物的影响而在水平面处被抬升或下压，从而使得空气从空腔逸出。

出于类似考虑，在本发明的优选实施形式中，浮体内部是绷紧的，以便使各空腔的体积基本上保持恒定。为了这个目的，优选用例如铝材质或塑料材质的支柱将内壁相对点彼此连接，例如4个点可连接成十字形，6个点或8个点可连接成星形。

在根据本发明的浮式平台的特别优选实施形式中，还在盖元件下侧在浮体旁边另外安装了一个或多个浮标或类似元件。它们不仅能增强由浮体产生的浮力，而且在某种程度上也可充当浮锚，方法是用它来抵消浮式平台的漂移。此外这种浮锚可替代某些浮体，只要余下的浮体数足够产生所需的浮力即可。

此外，在盖元件的下侧还可安装一个或多个封闭的浮动体，例如填充空气的封闭浮动体或由密度小自身浮力大的材质（例如塑料泡沫）构成的浮动体。它们一方面能在压缩机完全出故障时保证安全，另一方面能便于运输并使浮式平台在投入使用前（即给浮体的空腔填充压缩空气前）易于定位。

为了稳定平台，这些封闭浮动体优选具有往下逐渐变细的截面。为了最大限度地发挥其效果，优选在各浮体内和/或浮体周围布置一个或多个这种封闭浮动体，更优选的是布置在每个浮体内部和/或周围。优选在每个浮体内布置至少一个封闭浮动体，更为优选的是在各浮体周围再另外布置至少一个圆形的和/或圆环节段状的封闭浮动体。

一般而言，如果有浮锚或封闭浮动体的话，要以平台重心对称地分别布置多个浮锚或封闭浮动体，这又能最好地防止受到波浪冲击造成的影响。

根据本发明的浮式平台的尺寸没有特别限制。在（旋转）对称的圆形或方形的优选实施形式中，盖元件的直径或边长可为几米至几百米。

最后，根据本发明的平台优选设置有驱动元件，以使其能在水面上移动，特别是使其能绕竖向轴旋转。这对用于浮动的太阳能发电厂的用途而言极为重要，即使得可以根据太阳光的入射角度来定向布置在平台上的太阳能收集器。所述驱动元件没有特别限制，例如可以使用任意类型的带螺旋桨的船用发动机。鉴于太阳能发电厂所用的平台，优选使用可用部分获得的太阳能来驱动的电动机。

但根据本发明的浮式平台不限用于海上太阳能发电厂，而是基本上可用于任何目的，例如用作直升机的着陆平台。但它优选用于支撑太阳能开采设备，因为根据本发明，此种平台具有特别好的稳定性，能防止倾斜，故能直接提高太阳能发电厂的效率。

附图说明

下面将参考附图来详细阐述本发明的优选实施形式，图中显示：

图1为根据本发明的浮式平台的实施形式从斜下方看去的等距图。

图2为根据本发明的浮式平台的浮体的实施形式的纵向剖视图。

图3为根据本发明的浮式平台的浮体下部示意图。

图4为图3所示浮体的实施形式的纵向剖视图。

图5为根据本发明的浮式平台的实施形式的下部示意图，其中使用了多个图4中所示的浮体。

图6为示出了图5所示根据本发明的浮式平台的实施形式的纵向剖视图。

附图详述

在图1中，以斜下方等距视图示出了根据本发明的浮式平台的优选实施形式。盖元件1，此处所示为平坦的盖元件，其形状为方形。在其下侧关于方形重心对称布置了九个浮体2（其中一个刚好位于重心处），这些浮体的截面面积之和将覆盖绝大部分的盖元件1面积。

每个浮体2都具有（施加了压缩空气时）一个横截面形状，该形状基本对应于倒置U型，其截面往下逐渐变细并与（此处未示出）水面一起构成空腔4。空气导入管用参考号6标示，该空气导入管通向泵（此处未示出）并从那里将空气送往各浮体。在浮体旁边以及在浮体周围还另外设置了封闭浮动体8。后者分别具有圆环节段的形状，这在下面所示图中可以更好地识别出来。

图2为示出了根据本发明的浮式平台的浮体的实施形式的纵向剖视图。此处用参考号2标示浮体的膜壁，将水平面标示为3并用4标示其上的腔室。此外还示出了2个空气泵或压缩机5。与在其它图中可以更好地识别出来的一样，本发明的优选实施形式中的各浮体2由多个压缩机5来提供空气，以防发生故障。

空气导入管6在中心处进入浮体2。可以在空气导入管6中或在空气导入管与浮体之间的密封体9区域中设置（未示出的）止回阀。浮体2的下边缘可负重10，以保证浮体浸在水中。仍然用参考号8标示封闭浮动体，其中此处用8a标示浮体2外部的（即上部的）封闭浮动体，并且用8b标示浮体内部的封闭浮动体。最后，在顶部示例性地标示了许多置于盖元件上的管状太阳能收集器11。

图3为与图2所示类似的浮体下部示意图。仍然用参考号2标示浮体的膜壁，其中两个同心圆的内圆向下逐渐变细。在该图共可以看到四个鼓风机或压缩机5，浮体由它们来供给空气。仍然用8a标示位于浮体2外部（即浮体上部并因此在本下部示意图中用虚线描述）的封闭浮动体并用8b标示位于浮体2内部的封闭浮动体。在浮体2旁边的总共四个封闭浮动体简单地用8标示。

图4是图3所示浮体的纵向剖视图，其沿图3中的A-A线用相同的组件和参考号标示。

图5是根据本发明的浮式平台的实施形式的下部示意图，其中使用了多个图3和图4中所示的浮体。更确切地说，根据本发明的浮式平台也可以模块式组装，其方法是将具有浮体以及必要时还有封闭浮动体和/或浮锚及其类似物的各部分彼此结合成完整的平台。这能简化根据本发明的平台的生产，因为只要生产少量的不同模块，然后将这些模块有针对性地组合成最适合预定安装地以及那里的海洋条件和风力条件的平台即可。也是由于这一原因，根据本发明的浮式平台的优选形状为方形。

图5示出这样一种模块式结构，其中五个具有浮体2和封闭浮动体的模块（如图3和图4所示）彼此交错连接并关于重心呈点对称地布置。四个模块布置在平台角处，这些模块不包括浮体或封闭浮动体，只是分别含有浮锚7。和其它实施例一样，此实施例仅被视为是举例说明本发明且并不限制本发明的任何方面。例如，浮锚也可设置在浮体内部等。

最后，图6为示出了沿线B-B的、图5所示的根据本发明的浮式平台的实施形式的纵向剖视图。

为此本发明提供一种浮式平台，该平台与现有技术的类似平台相比很稳定、更能防止由于风浪影响而引起的倾斜，并因此该平台特别适合用来支撑海上太阳能发电厂。

Claims (13)

1.一种浮式平台，其包括以下组件：

a)盖元件（1）；

b)至少三个浮体（2），其彼此分隔、被位置固定地安装在所述盖元件（1）下侧且开口朝下，所述浮体由气密的、耐压且耐腐蚀的、柔性的材料构成，所述浮体在与液体表面（3）接触时能够与所述液体表面一起分别包围封闭的空腔（4）；以及

c)至少一个压缩空气产生装置（5），其用于产生各空腔（4）内的超压。

2.如权利要求1所述的浮式平台，其特征在于，所述浮体（2）关于所述平台的中心对称地布置。

3.如权利要求2所述的浮式平台，其特征在于，所述平台是方形的，并且四个或九个所述浮体（2）关于所述平台的中心对称地布置。

4.如权利要求1至3中任一项所述的浮式平台，其特征在于，所述浮体（2）具有圆形水平截面。

5.如权利要求4所述的浮式平台，其特征在于，空气导入管（6）从在各浮体（2）中心处的压缩空气产生装置（5）进入所述浮体。

6.如前述权利要求中任一项所述的浮式平台，其特征在于，所述浮体（2）的下边缘负重。

7.如前述权利要求中任一项所述的浮式平台，其特征在于，所述浮体（2）内部是绷紧的。

8.如前述权利要求中任一项所述的浮式平台，其特征在于，在所述盖元件（1）的下侧还另外安装了一个或多个浮锚（7）。

9.如前述权利要求中任一项所述的浮式平台，其特征在于，在所述盖元件（1）的下侧还另外安装了一个或多个封闭的浮动体（8）。

10.如权利要求9所述的浮式平台，其特征在于，所述封闭的浮动体（8）具有向下以及向所述平台的边缘逐渐变细的截面形状。

11.如权利要求9或10所述的浮式平台，其特征在于，一个或多个封闭的浮动体（8）布置在各浮体（2）内部和/或在各浮体（2）周围。

12.如权利要求8至11中任一项所述的浮式平台，其特征在于，多个浮锚（7）和/或多个封闭的浮动体（8）关于所述平台的重心对称地布置。

13.如权利要求1至12中任一项所述的浮式平台的用途，用于支撑太阳能生产设备。

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