一种自稳定运动的风光联合自供电海上平台

技术领域

本发明涉及一种自稳定运动的风光联合自供电海上平台，属于海洋平台技术领域。

背景技术

移动式海洋平台中的半潜式海洋平台用途广泛，随着海洋开发事业的发展，半潜式平台得到了迅速发展。

半潜式平台由平台主体、立柱、下体或浮箱组成，平台本体高出水面免于波浪的冲击。此外，在下体与下体、立柱与立柱、立柱与平台本体之间还有一些支撑与斜撑连接。在下体间的连接支撑，一般都设在下体的上方，这样，当平台移位时，可使它位于水线之上，以减小阻力。由于其具有优良的抗风浪性、移动灵活的特点，在钻井、生产平台、铺管船、供应船、海上起重船等领域得到了广泛的应用。

现今的半潜式平台存在以下几点不足：

1.在深水域，张紧式系泊系统刚度不足，导致平台会在一定范围内移动，增加施工作业的难度，设备易受损。

2.在海上工作环境恶劣的情况下，尤其在维修作业时，现有半潜式平台的稳性较难保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种自稳定运动的风光联合自供电海上平台，整个平台的设计能在4级海况及以上海况下更稳定；风光联合发电，利用可再生能源；设计有浮力气囊，使得维修作业时更加稳定。

本发明采取以下技术方案：

一种自稳定运动的风光联合自供电海上平台，包括自带浮力设计的平台体4；所述平台体4四周固定设有一圆环形箍件，所述圆环形箍件上均匀固定至少3个助浮气囊，所述助浮气囊，各助浮气囊与一充放气控制器19气路连接，所述充放气控制器19气路连接与压力气源连接；平台体4外侧固定设有水浸传感器22，所述水浸传感器22与充放气控制器19电连接；自稳定运动的风光联合自供电海上平台底部通过多根锚链与定位锚与海底固定连接；充放气控制器19接收水浸传感器22的水位监测电信号并触发充气，使所述锚链张紧，以便提升平台稳性，便于作业。

优选的，所述平台体4内自上而下设有控制室、办公台和电池间。

优选的，所述平台体4顶部为上甲板，上甲板上安装有护栏5和登船扶手，所述护栏5和登船扶手连接为一体式包围在海上平台上甲板的四周。

进一步的，所述上甲板中部上方设有风力发电装置20和太阳能光伏发电板装置，上甲板四周向上设有支撑杆件，所述支撑杆件向上延伸至风力发电装置20上方，并对天线桅杆6进行支撑，所述天线桅杆6顶部设有垫板7，所述垫板7顶部设有自平衡装置8；支撑所述风力发电装置20的杆件上还固定设有勺式风速传感器21；太阳能光伏发电板装置的太阳能发电装置支架14为一多连杆可折叠机构；所述的太阳能发电装置支架14上部安装有太阳能光伏板15，下部安装有旋转马达13，旋转马达13与控制器19电性连接。

进一步的，所述平台体4的下部与水下桁架3固定连接，所述水下桁架3的底部连接有水泥压块11，所述水泥压块的底部系有所述锚链。

进一步的，所述海上平台为微型海上平台，其海面以上高度不高于8米，海面以下的深度不多于15米。

优选的，所述的助浮气囊为4个独立气囊，采用绑扎方式与平台体外部的圆环形箍件固定；助浮气囊位于水平面之下；所述支撑杆件为桅杆，由钢制圆管焊接而成，呈四棱锥型，焊接在平台体的上甲板上。

优选的，所述充放气控制器19底部连接有四根导气管，四根导气管分别连接充放气控制器19内的四个气泵，四个导气管之间相互独立。

进一步的，所述充放气控制器19集成为控制中心，风力发电装置20和太阳能光伏发电板装置与控制器电性连接；水浸传感器，测波雷达、勺式风速传感器、GPS信号接收器、GPS信号发射器、微波天线、照明灯、海洋环境监测传感器都与控制器电性连接。

一种上述的自稳定运动的风光联合自供电海上平台的工作方法，包括以下步骤：

S1、太阳能光伏发电板检测到单位时间内接收到的辐射量低于某特定值后，向控制器反馈数据，控制器调整太阳能光伏发电板支架，使得太阳能光伏板单位时间内接受太阳辐射的量增大；当控制器接收到检测设备反馈的数据，会在恶劣海况下收回太阳能光伏板支架，减少太阳能光伏板所受的影响；

S2、水浸传感器检测到水位线上移后，配合勺式风速传感器检测风速和测波雷达检测波浪等级等检测设备，反馈数据给控制器，控制器检测到恶劣海洋环境后，控制助浮气囊打开，提升平台的稳性以应对四级及以上恶劣海况。

本发明的有益效果在于：

1、通过水浸传感器检测水位线的波动，通过相应的传感器自动检测恶劣海况，从而利用控制器打开充气阀，为平台体外围的助浮气囊充气，为漂浮平台提供额外的浮力，平台竖直向上浮动，向上张紧系泊链，提高系泊系统的稳定性。

2、通过四个由控制器调控的充气阀控制充放气助浮气囊的时间，能够提前在恶劣海况下打开助浮气囊，为海洋平台提供额外的浮力以应对四级以上海况，增加海洋平台的使用寿命。气囊的捆扎使用锦纶帘子线，具有优良的耐久性和经济性。

3、作业人员可在登上海洋平台后通过手动开关启动充气阀为助浮气囊充气，张紧系泊系统增加海洋平台的稳性，保证人员作业时的安全和优良环境。

4、海洋漂浮平台采用张紧式系泊系统，本平台配置重力锚，选用2级亚星有档锚链。由于平台主体结构具有的对称性，采用三根锚链的型式，增加了海上平台的稳性。

附图说明

图1为本发明一优选实施例的主视图。

图2为本发明一优选实施例的立体结构图。

图3为本发明一优选实施例中的海洋平台结构示意图。

图4为本发明一优选实施例中的海洋平台体内部结构示意图。

图5为本发明一优选实施例中的天线桅杆连接示意图。

图6为本发明一优选实施例中的护栏结构示意图。

图7为本发明一优选实施例的桁架和水泥压块安装示意图。

图8为本发明一优选实施例中的光伏发电装置结构示意图。

图9为本发明一优选实施例中的助浮气囊结构示意图。

图10为本发明一优选实施例中的风力发电装置结构示意图。

图11是本发明一优选实施例中水浸传感器的结构示意图。

图12为本发明一优选实施例中水泥压块的结构示意图。

图13为本发明一优选实施例中智能电控系统示意框图。

图14为本发明一优选实施例中风光储联合发电原理示意框图。

图15位本发明主要结构主视图。

图中，1-有档锚链；2-定位锚；3-水下桁架；4-平台体；5-护栏；6-天线桅杆；7-垫板；8-自平衡装置；9-天线支架；10-天线；11-水泥压块；12-法兰；13-旋转马达；14-太阳能发电装置支架；15-太阳能光伏板；16-导气管；17-助浮气囊；18-助浮气囊安装支架；19-控制器；20-风力发电装置；21-风速传感器；22-水浸传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。根据下面的说明，本发明的目的、技术方案和优点将更加清楚。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的优选实施例，而不是全部的实施例。

结合图1、图2所示，一种自稳定运动的风光联合自供电海上平台，如微型监测海上平台，包括平台体4，所述的平台体4的底部安装有三棱柱型的水下桁架3。所述的水下桁架3的底部安装有有档锚链1，有档锚链1的末端安装有定位锚2。所述的有档锚链和定位锚组成所述的海上平台的系泊系统。

所述的有档锚链采用2级有档锚链，共3根锚链，每根4节，均匀分布在水下桁架3的底部，每根链的中心之间相距120°。

所述的定位锚2为重力锚，采用水泥材料，成本较低，安装简单。所述的定位锚2的外形为四棱台型，有利于提高在平坦海床上的摩擦力，所述的每只定位锚上设置有1只吊环，便于吊装。

结合图3所示，平台体4的上部安装有护栏5，护栏5的上部安装有天线桅杆6，天线桅杆6的上部安装有自平衡装置8。

结合图4所示，平台体的上方部分为控制室，中间部分为办公台，下部为电池间。所述的电池间中布置有蓄电池组。其中办公台和电池间之间设置有交流机。

结合图5、图6所示，所述的护栏5上方安装有天线桅杆6，所述的天线桅杆6顶部安装有垫板7，垫板7的顶部安装有自平衡装置8，自平衡装置8的上方安装有天线支架9，天线支架9的顶部安装有天线。

所述的护栏5由4根立柱和若干根均匀钢管组成。所述的立柱上开有若干连接孔，下端设有加强筋，由船用钢制成。钢管的布置设计为对称结构，有利于平台的稳性。下设检修直梯，检修人员可以通过直梯对海洋平台进行拆装作业。护栏的设计有利于作业人员的作业安全，便于上下平台。

所述的天线桅杆6呈四棱锥型，由4根立柱及若干根水平撑杆和斜撑焊接而成，均为无缝钢管。

所述的垫板7为钢制薄板，起到连接上下部件的作用。垫板7上开有多个螺纹孔，用于连接固定。

所述的自平衡装置8为一平衡构件，具有平衡矫正海洋平台的作用，以获得稳定的回转状态。

所述的天线支架9为一圆柱形构件，质量分布均匀。

所述的天线10为一高增益通信天线，为一细长体构件，具有接收发射信号的功能，覆盖能力强。所述的天线由玻璃钢制成，便于维护。

参考图7，所述的法兰12安装于平台体4下方，共3只。3只法兰可与水下桁架3的三根立柱连接。水下桁架的下方与水泥压块11相连。

所述的水下桁架3的结构由3根立柱、及若干根水平支撑和斜撑焊接而成，立柱为无缝钢管。桁架上端与浮筒底的法兰12相连，下端与水泥压块11焊接。

所述的水泥压块11设有钢质外蒙皮和内部加强结构，底部设有3只眼板，系泊索通过锁扣与眼板相连。

参考图8，所述的太阳能发电装置支架14为一多连杆机构，是一种可折叠的机构。所述的太阳能发电装置支架14上部安装有太阳能光伏板15，下部安装有旋转马达13，旋转马达13与控制器19电性连接。

所述的太阳能发电装置支架14由多连杆组成，具有可改变倾角的特性，能够在面对恶劣海况时减小受风面积，延长光伏发电装置的使用时间。

所述的旋转马达13与太阳能发电装置支架14相连，能够控制支架的开启与关闭。所述的旋转马达13由控制器19控制，实现智能收缩，通过自动调整支架，使得太阳能光伏板15在单位时间内接收到的太阳光更多，其接收的有效辐射也就越多，从而提升太阳能光伏板的发电效率。

参考图9，所述的助浮气囊17以绑扎的方式与助浮气囊安装支架18连接，所述的助浮气囊安装支架17与平台体4焊接而成。所述的助浮气囊17共4只，均匀分布于平台体4四周，为全橡胶材质，可为海上平台提供额外的浮力，便于安装，价格低廉，经济性好。

所述的控制器19与导气管16相连，用于在恶劣海况情况下为助浮气囊17自动充气放气。所述的控制器19上设置有手动开关，便于作业人员在登上海上平台作业时手动开启助浮气囊，增加平台的稳性。

参考图10，所述的风力发电装置20为一垂直轴风力发电机，设有5只叶片。所述的风力发电装置20的立柱上安装有风速传感器21，所述的风速传感器21为勺式风速传感器，由铝合金材料制成，具有防雨水、耐腐蚀的优点。

参考图11，所述的水浸传感器22为接触式水浸传感器，设有两个探头。所述的水浸传感器22利用水的导电性，当两个探针同时接触到水时，形成电流回路，此时传感器上报浸水状态给控制器19，从而触发助浮气囊。

参考图12，所述的水泥压块11为三角型结构，内部采用加强结构设计，底部设置3只F型眼板，有档锚链1通过锁扣与眼板相连。

参考图12和图13并结合图3和图8所示，所述的风光储联合发电系统是风力发电系统及光伏发电系统的有机结合体，系统内的蓄电池组逆变器将风力发电与光伏发电转化为与电网电压同频同相的交流电并传入蓄电池组进行储能。风力发电系统以风能作为驱动力，其内部的风力发电机将风能转化为机械能，并带动发电机叶片转动，由发电机将机械能转换为电能，形成风电，再将风电储存入蓄电池组。太阳能光伏发电系统是利用半导体制成的光伏发电板将光能转换成为电能，经过太阳能光伏发电装置输出光电，储存入蓄电池组。除此之外，风光储联合发电系统连接蓄热水箱，将一部分电能转换成热能，保障系统整体的热能稳定。

参考图14，所述平台体4上还安装有水浸传感器、测波雷达、勺式风速传感器、GPS信号接收器、GPS信号发射器、微波天线、照明灯、海洋环境监测传感器等设备监测海上、海下环境数据，这些设备都与控制器19电性连接，通过控制器，由GPS信号发射器通过微波天线发送至海上平台管理中心，可为监测附近海域水质情况提供参考。所述的水浸传感器检测到水位线上移后，配合勺式风速传感器检测风速和测波雷达检测波浪等级等检测设备，反馈数据给控制器19，控制器19检测到恶劣海洋环境后，控制助浮气囊打开，提升平台的稳性以应对四级及以上恶劣海况。

所述的风力发电装置和太阳能光伏发电板装置与控制器19电性连接，其中太阳能光伏发电板检测到单位时间内接收到的辐射量低于某特定值后，向控制器19反馈数据，控制器调整太阳能光伏发电板支架，使得太阳能光伏板单位时间内接受太阳辐射的量增大；如上，当控制器接收到检测设备反馈的数据，会在恶劣海况下收回太阳能光伏板支架，减少太阳能光伏板所受的影响。

所述的蓄电池组与控制器19电性连接，通过调节蓄电池的电容量减轻风力发电和光伏发电波动性带来的影响，提高风光储联合发电系统的稳定性。

为了更好的展示本申请自稳定运动的风光联合自供电海上平台的整体主要结构，附上附图15，附图15中的助浮气囊处于未充气状态。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。