CN209833927U - 一种水上漂浮系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水上漂浮系统，包括漂浮阵列，漂浮阵列包括多个漂浮单元，相邻的两漂浮单元之间通过至少两个间隔设置的连接装置连接，连接装置连接在刚性平台侧边上；漂浮阵列仅通过位于漂浮阵列一侧的锚固装置或者位于漂浮阵列中心的锚固装置将漂浮阵列锚固在岸边或者水底；连接装置允许相邻的两漂浮单元能够发生水平方向和竖直方向的相对位移且不碰撞在一起，并且限制相邻的两漂浮单元在竖直方向的偏转角度。该系统通过单侧或者中心锚固的方式从而极大减少了系统成本，有效防止了相邻浮漂单元之间的碰撞从而保护了漂浮单元上的光伏组件。

Description

一种水上漂浮系统

技术领域

本实用新型涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种水上漂浮系统。

背景技术

现有水上漂浮系统在风浪的作用下会产生相互远离或者相互靠近的趋势，需要通过连接装置连接以传递漂浮阵列内所受风浪的内力，最后将内力传递到锚固装置上，现有的水上漂浮系统都是采用四周锚定的锚固方式。

四周锚定的方式是在漂浮系统四周布置锚固点，再通过锚绳将漂浮系统上的锚固点与分布在漂浮系统四周的沉锚、桩柱等连接在一起，进而起到固定漂浮系统的作用，例如申请公布号CN107651113A名称为“适应大变幅、高流速水域的水面光伏锚固系统及设计施工方法”的中国实用新型专利申请所公开的锚固方式。

这种锚固方式虽然能解决锚固的问题，但是存在下列缺陷：由于锚绳受拉不受压的力学特性，实际受力过程中只有一侧锚绳处于紧绷状态，其他三侧的锚固装置得不到充分利用；在水位下降或者上升时，为了避免漂浮系统发生偏移或者漂浮平台被拉扯沉入水中，需要花费大量的人力物力调节锚绳长度；需要提供较大的场地以适应锚绳余量导致的漂浮系统旋转的现象，造成场地利用率不足；无法满足某些情况下漂浮系统围绕单点旋转的使用需求。

而且，传统漂浮系统的单元连接件为塑料材料，柔性高、机械性能较差，若使用单侧锚固的方式，漂浮单元传递拉力时，单元连接件容易受拉发生撕裂破坏；漂浮单元传递压力时，单元连接件容易发生较大的变形，导致相邻漂浮单元发生碰撞，从而导致漂浮单元上的光伏组件碰撞而破坏。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种水上漂浮系统，该系统通过单侧或者中心锚固的方式从而极大减少了系统成本，有效防止了相邻浮漂单元之间的碰撞从而保护了漂浮单元上的光伏组件。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种水上漂浮系统，包括漂浮阵列，漂浮阵列包括多个漂浮单元，漂浮单元包括刚性平台，刚性平台下方安装有若干浮块，相邻的两漂浮单元之间通过至少两个间隔设置的连接装置连接，连接装置两端分别连接在相邻两漂浮单元的刚性平台侧边上；漂浮阵列仅通过位于漂浮阵列一侧的锚固装置或者位于漂浮阵列中心的锚固装置将漂浮阵列锚固在岸边或者水底；连接装置允许相邻的两漂浮单元能够发生水平方向和竖直方向的相对位移且不碰撞在一起，并且限制相邻的两漂浮单元在竖直方向的偏转角度。

其中，所述连接装置包括第一单元连接件和第二单元连接件，第一单元连接件和第二单元连接件一端固定连接刚性平台，另一端互连在一起，第一单元连接件和第二单元连接件能够发生水平方向和竖向方向的相对位移；还包括一限位件，限位件限制第一单元连接件和第二单元连接件在竖直方向的偏转角度。

其中，所述第一单元连接件和第二单元连接件均包括一水平的连接臂，连接臂上开有上下贯通的长圆形的连接孔，第一单元连接件和第二单元连接件通过竖直的限位件连接，连接孔的长轴尺寸大于限位件的截面直径，短轴尺寸大于限位件的截面直径，限位件顶部与附连在其底部的配件之间的距离大于两连接臂的厚度。

其中，所述第一单元连接件和第二单元连接件均包括上下间隔的两连接臂，连接臂开有上下贯通的长圆形的连接孔；第一单元连接件和第二单元连接件的连接臂交错互插并通过竖直的限位件固定连接，连接孔的长轴尺寸大于限位件的截面直径，短轴尺寸大于限位件的截面直径，限位件顶部与附连在其底部的配件之间的距离大于位于最上方的连接臂到最下方的连接臂的距离。

其中，所述第一单元连接件与第二单元连接件发生竖直方向的偏转时，限位件抵靠在最上方的连接孔的侧边与连接孔的抵靠侧边延长线形成限制第一单元连接件与第二单元连接件进一步发生偏转的偏转角度θ，其中s为两连接臂之间的距离，a为连接孔的长轴尺寸，d₀为紧固件的截面直径；所述偏转角度θ根据应用场地理论波浪高度、漂浮单元重量和漂浮单元的最长对角距计算得出，具体计算公式如下：

其中k为常数，h为应用场地理论波浪高度、m为漂浮单元重量和d为漂浮单元的最长对角距。

其中，所述第一单元连接件和第二单元连接件均包括一封闭的圆环，圆环外周间隔固定有两球状的限位件，球状的限位件的直径大于圆环内径，第二单元连接件的圆环套设在第一单元连接件的圆环内部且卡设于第一单元连接件的两球状的限位件之间。

其中，第一单元连接件和第二单元连接件连接漂浮单元的端部配置成与漂刚性平台端部形状匹配且能伸入刚性平台端部内部或者包覆在支撑结构端部外部，第一单元连接件和第二单元连接件的端部通过固定件与刚性平台的端部固定连接。

其中，所述第一单元连接件和第二单元连接件连接刚性平台的一端包括两上下间隔的夹臂一，两夹臂一与两连接臂连接在一起，夹臂一的外侧端面配置内凹的凹槽，凹槽中开有铆钉孔，夹臂一与连接臂之间设置加强臂，夹臂一上设置有外凸的限位凸起。

其中，所述第一单元连接件和第二单元连接件连接刚性平台的一端包括两上下间隔的夹臂二，两夹臂二通过互连臂互连在一起，圆环固定连接在互连臂的中部外周，第一单元连接件和第二单元连接件的圆环与两夹臂二的互连臂的连接方向相互垂直；其中一夹臂二的上端面间隔设置有两竖直的长连接杆，长连接杆的端部开有水平的通孔，另外一夹臂二的下端面间隔设置有两短连接杆，短连接杆上开有水平的通孔，短连接杆的长度短于长连接杆的长度。

其中，所述锚固装置包括转接组件、主抱箍和预制桩，转接组件连接在漂浮阵列的侧边上，主抱箍的侧边连接在转接组件上，主抱箍套设在预制桩上，主抱箍尺寸大于预制桩截面尺寸，预制桩锚固在岸边或者水底。

其中，所述转接组件包括第一连接件和第二连接件，第一连接件通过环抱在其上的小抱箍固定连接在刚性平台的侧边上，第二连接件环绕固定在漂浮阵列侧边的浮块上部，第二连接件通过小抱箍与第一连接件固定连接，主抱箍连接第一连接件。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型的连接装置实现了漂浮单元之间既可以传递拉力，也可以传递压力，提高整个漂浮系统的安全稳定性。

本实用新型的水面漂浮系统实现了单侧锚固，降低了系统成本，增加场地利用率，满足特殊使用需求；漂浮单元之间通过锚固装置实现自适应水位调节；连接装置的偏转角度设计，通过自由度实现释放大概率波浪作用力的效果，又可利用漂浮单元自重抵抗风浪作用力，为漂浮平台的单侧锚固的稳定性提供基础。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例一中的漂浮单元的结构示意图；

图3为本实用新型的实施例一中的连接装置的分解结构示意图；

图4为本实用新型的实施例一中的连接装置与刚性平台的连接状态示意图；

图5为本实用新型的实施例一中的连接装置两单元连接件发生竖直方向偏转的状态示意图；

图6为图5中的偏转角度的放大示意图；

图7为本实用新型的实施例一中的锚固装置的结构示意图；

图8为本实用新型的实施例二的连接装置的分解结构示意图；

图9为本实用新型的实施例二的连接装置的正面结构示意图；

图10为本实用新型的实施例三的结构示意图。

附图标记说明：

1-漂浮阵列、11-漂浮单元、111-刚性平台、112-光伏组件、113-浮块、2-连接装置、20-第一单元连接件、20’-第二单元连接件、21-连接臂、211-连接孔、 22-夹臂一、221-凹槽、222-铆钉孔、23-短臂、24-加强臂、25-限位件、251-配件、 26-限位凸起、3-锚固装置、31-转接组件、32-主抱箍、33-预制桩、311-第一连接件、312-第二连接件、313-小抱箍、a-连接孔长轴尺寸、d₀-限位件的截面直径、θ-偏转角度、h-应用场地理论波浪高度、m-漂浮单元重量、d-漂浮单元最长对角距、s-连接臂之间的距离、201-圆环、25’-球状限位件、22’-夹臂二、220-互连臂、202-长连接杆、203-通孔、204-短连接杆、205-定位件。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

实施例一：

参见图1和图2，一种水上漂浮系统，包括矩形的漂浮阵列1、连接装置2 和锚固装置3，漂浮阵列1的多个漂浮单元11呈矩形阵列排布。漂浮单元11包括水平设置的金属材料制成的桁架结构式的刚性平台111，刚性平台111上方安装有若干光伏组件112，刚性平台111下方安装有若干浮块113。

相邻的两个漂浮单元11之间通过至少两个间隔设置的连接装置2连接，连接装置2连接在漂浮单元11的刚性平台111的侧边上，优选的，相邻两个漂浮单元11之间的连接装置2与漂浮单元11的刚性平台111位于同一水平面上。连接装置2允许相邻的两漂浮单元11能够发生水平方向和竖直方向的相对位移且不碰撞在一起，并且限制相邻的两漂浮单元11在竖直方向的偏转角度。

参见图3至图6，连接装置2包括第一单元连接件20和第二单元连接件20’，第一单元连接件20和第二单元连接件20’结构相同且均由例如金属等不易变形的材料制成。第一单元连接件20包括用于两个单元连接件之间互连的第一部分和用于连接刚性平台111的第二部分，第一部分具有两相互平行上下间隔的连接臂21，连接臂21上开有长圆形的连接孔211；第二部分具有两相互平行上下间隔的夹臂一22，两夹臂一22之间的距离大于两连接臂21之间的距离s，两夹臂一22通过短臂23与两连接臂21互连。夹臂一22的上下端面配置内凹的凹槽221，凹槽221中开有铆钉孔222。夹臂一22与连接臂21之间在短臂23内侧设置加强臂24。

第二部分连接在漂浮单元11上时第一部分的两连接臂21处于同一竖直面上；两单元连接件20的连接臂21交错互插，然后通过例如销轴、螺栓等竖直设置的杆状的限位件25穿过中心位于同一竖直线上的连接孔211固定连接在一起。限位件25底部螺接有螺母等配套的配件251，限位件25顶部到配件251之间的距离大于两连接臂21之间的距离，以允许单元连接件在竖直方向上下小距离位移。连接孔211的长轴尺寸a大于限位件25的截面直径d₀，短轴尺寸b大于限位件25的截面直径d₀，以允许单元连接件在水平方向前后左右小距离位移。两单元连接件20通过连接臂21与连接臂21之间的限制作用以及连接孔211与限位件25之间的限制作用，对竖直方向的偏转形成限制作用，限位件25抵靠在最上方的连接孔211的侧边与连接孔211的抵靠侧边延长线形成限制第一单元连接件20与第二单元连接件20’进一步发生偏转的偏转角度θ，所述偏转角度θ根据应用场地理论波浪高度h、漂浮单元11 重量m和漂浮单元11的最长对角距d计算得出，具体计算公式如下：

其中k为常数。

进一步的，两夹臂一22卡设于例如工字钢等搭建而成的刚性平台111的端部内部，夹臂一22靠近连接臂21的端部设置有外凸的限位凸起26，以将支撑结构12的端部限位在限位凸起26的夹臂侧。

漂浮阵列1的一侧通过锚固装置3将水上漂浮系统锚固在岸边或者水底。

参见图7，锚固装置3包括转接组件31、主抱箍32和预制桩33，转接组件31连接在漂浮阵列1的侧边上，主抱箍32的侧边连接在转接组件31上，主抱箍32套设在预制桩33上，主抱箍32尺寸大于预制桩33截面尺寸。具体的，转接组件31包括第一连接件311和第二连接件312，第一连接件311为中空的杆状，第一连接件311通过环抱在其上的小抱箍313固定连接在漂浮阵列1的的刚性平台111的侧边上，第二连接件312环绕固定在漂浮阵列1侧边的浮块113上部，第二连接件312通过小抱箍313与第一连接件311固定连接。主抱箍 32通过两个小抱箍313连接第一连接件311上。

实施例二：

一种水上漂浮系统，包括矩形的漂浮阵列1、连接装置2和锚固装置3，漂浮阵列1的多个漂浮单元11呈矩形阵列排布。实施例二中的漂浮单元11和锚固装置3的结构与实施例一中的漂浮单元11的结构相同。

相邻的两个漂浮单元11之间通过至少两个间隔设置的连接装置2连接，连接装置2连接在漂浮单元11的刚性平台111的侧边上，连接装置2允许相邻的两漂浮单元11能够发生水平方向和竖直方向的相对位移且不碰撞在一起，并且限制相邻的两漂浮单元11在竖直方向的偏转角度。

具体的，参见图8和图9，连接装置2包括第一单元连接件20和第二单元连接件20’，第一单元连接件20和第二单元连接件20’均由例如金属等不易变形的材料制成。第一单元连接件20和第二单元连接件20’均包括用于两个单元连接件之间互连的第一部分和用于连接刚性平台111的第二部分。

第一单元连接件20和第二单元连接件20’的第一部分均包括一封闭的圆环 201，圆环201外周间隔固定有两球状限位件25’，球状限位件25’的直径大于圆环201内径。第二单元连接件20’的圆环201套设在第一单元连接件20的圆环 201内部且卡设于第一单元连接件20的两球状限位件25’之间。

第一单元连接件20和第二单元连接件20’的第二部分包括两夹臂二22’，两夹臂二22’通过互连臂220互连在一起，圆环201固定连接在互连臂220的中部外周，第一单元连接件20和第二单元连接件20’的圆环201与两夹臂二22’的互连臂220的连接方向相互垂直。优选的，互连臂220的中部开有大圆孔，以穿设锚绳或者转接锚固装置3。其中一夹臂二22’的上端面间隔设置有两竖直的长连接杆202，长连接杆202的主体截面形状为十字形，保证力学性能的前提下减小重量，长连接杆202与刚性平台111接触的端部为半圆球结构，以提高端部的抗剪强度并且方便连接杆穿过刚性平台111上的通孔，长连接杆202的端部开有水平的通孔203。另外一夹臂二22’的下端面间隔设置有两短连接杆204，短连接杆204的长度短于长连接杆202的长度，短连接杆204上开有水平的通孔203，长连接杆202和短连接杆204连接夹臂二22’的部位设置有平滑过渡的扇形部，扇形的形状可以减少连接杆和支架的接触面积，防止磨损刚性平台111 表面的镀层。

第二部分内嵌在刚性平台111的端部内部，刚性平台111上对应长连接杆 202和短连接杆204的位置分别开有连接孔，长连接杆202顶部到短连接杆204 底部的距离大于刚性平台111端部上下之间的距离，首先通过长连接杆202斜向穿过刚性平台111上端面的连接孔并上移第二部分，使得短连接杆204套入刚性平台111下端面的连接孔中，然后通过螺栓螺母等固定件穿过长连接杆202 和短连接杆204上的通孔203从而将单元连接件的第二部分固定连接在刚性平台111上，从而限制第二部分相对于刚性平台111的水平位移以及其他方向的转动。另外一夹臂二22’的内侧在两短连接杆204之间设置有竖直的定位件205，定位件205上开有通孔203，通过螺栓螺母等固定件将定位件205固定连接在刚性平台111上，从而限制单元连接件的垂直位移，从而将单元连接件固定连接在刚性平台111的端部上。

可替代的，第一单元连接件20和第二单元连接件20’的第二部分也可以采用实施例一中的第一单元连接件20和第二单元连接件20’的第二部分的结构。

实施例三：

参见图10，一种水上漂浮系统，包括锚固装置3以及分布在锚固装置3外周的漂浮阵列1，漂浮阵列1的多个漂浮单元11呈放射状分布在锚固装置3的外周，相邻的两漂浮单元11之间通过至少两个间隔设置的连接装置2连接，连接装置2连接在漂浮单元11上。实施例三中的锚固装置3与实施例二中的锚固装置3结构基本相同，不同的地方在于主抱箍32通过若干连接杆与转接组件31 相连。

实施例三中的漂浮单元11的结构与实施例一中的漂浮单元11的结构相同。实施例三中的连接装置2可与实施例一或者实施例二中的连接装置2的结构相同。

以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种水上漂浮系统，包括漂浮阵列(1)，漂浮阵列(1)包括多个漂浮单元(11)，漂浮单元(11)包括刚性平台(111)，刚性平台(111)下方安装有若干浮块(113)，其特征在于：相邻的两漂浮单元(11)之间通过至少两个间隔设置的连接装置(2)连接，连接装置(2)两端分别连接在相邻两漂浮单元(11)的刚性平台(111)的侧边上；漂浮阵列(1)仅通过位于漂浮阵列(1)一侧的锚固装置(3)或者位于漂浮阵列(1)中心的锚固装置(3)将漂浮阵列(1)锚固在岸边或者水底；连接装置(2)允许相邻的两漂浮单元(11)能够发生水平方向和竖直方向的相对位移且不碰撞在一起，并且限制相邻的两漂浮单元(11)在竖直方向的偏转角度。

2.根据权利要求1所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述连接装置(2)包括第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)，第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)一端固定连接刚性平台(111)，另一端互连在一起，第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)能够发生水平方向和竖向方向的相对位移；还包括限位件(25)，限位件(25)限制第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)在竖直方向的偏转角度。

3.根据权利要求2所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)均包括一水平的连接臂(21)，连接臂(21)上开有上下贯通的长圆形的连接孔(211)，第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)通过竖直的杆状的限位件(25)连接，连接孔(211)的长轴尺寸(a)大于限位件(25)的截面直径(d₀)，短轴尺寸大于限位件(25)的截面直径(d₀)，限位件(25)顶部与附连在其底部的配件(251)之间的距离大于两连接臂(21)的厚度。

4.根据权利要求2所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)均包括上下间隔的两水平的连接臂(21)，连接臂(21)开有上下贯通的长圆形的连接孔(211)；第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)的连接臂(21)交错互插并通过竖直的杆状的限位件(25)固定连接，连接孔(211)的长轴尺寸(a)大于限位件(25)的截面直径(d₀)，短轴尺寸大于限位件(25)的截面直径(d₀)，限位件(25)顶部与附连在其底部的配件(251)之间的距离大于位于最上方的连接臂(21)到最下方的连接臂(21)的距离。

5.根据权利要求4所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述第一单元连接件(20)与第二单元连接件(20’)发生竖直方向的偏转时，限位件(25)抵靠在最上方的连接孔(211)的侧边与连接孔(211)的抵靠侧边延长线形成限制第一单元连接件(20)与第二单元连接件(20’)进一步偏转的偏转角度(θ)，其中s为两连接臂(21)之间的距离；所述偏转角度(θ)根据应用场地理论波浪高度(h)、漂浮单元(11)重量(m)和漂浮单元(11)的最长对角距(d)计算得出，具体计算公式如下：

其中k为常数。

6.根据权利要求2所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)均包括一封闭的圆环(201)，圆环(201)外周间隔固定有两球状的限位件(25)，球状的限位件(25)的直径大于圆环(201)内径，第二单元连接件(20’)的圆环(201)套设在第一单元连接件(20)的圆环(201)内部且卡设于第一单元连接件(20)的两球状的限位件(25)之间。

7.根据权利要求3或6所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)连接漂浮单元(11)的端部配置成与刚性平台(111)的端部形状匹配且能伸入刚性平台(111)端部内部或者包覆在刚性平台(111)端部外部，第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)的端部通过固定件与刚性平台(111)的端部固定连接。

8.根据权利要求3所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)连接刚性平台(111)的一端包括两上下间隔的夹臂一(22)，两夹臂一(22)与两连接臂(21)连接在一起，夹臂一(22)的外侧端面配置内凹的凹槽(221)，凹槽(221)中开有铆钉孔(222)，夹臂一(22)与连接臂(21)之间设置加强臂(24)，夹臂一(22)上设置有外凸的限位凸起(26)。

9.根据权利要求6所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)连接刚性平台(111)的一端包括两上下间隔的夹臂二(22’)，两夹臂二(22’)通过互连臂(220)互连在一起，圆环(201)固定连接在互连臂(220)的中部外周，第一单元连接件(20)和第二单元连接件(20’)的圆环(201)与两夹臂二(22’)的互连臂(220)的连接方向相互垂直。

10.根据权利要求8所述的水上漂浮系统，其特征在于：其中一夹臂二(22’)的上端面间隔设置有两竖直的长连接杆(202)，长连接杆(202)的端部开有水平的通孔(203)，另外一夹臂二(22’)的下端面间隔设置有两短连接杆(204)，短连接杆(204)上开有水平的通孔(203)，短连接杆(204)的长度短于长连接杆(202)的长度。

11.根据权利要求1所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述锚固装置(3)包括转接组件(31)、主抱箍(32)和预制桩(33)，转接组件(31)连接在漂浮阵列(1)的侧边上，主抱箍(32)连接在转接组件(31)上，抱箍套设在预制桩(33)上，主抱箍(32)尺寸大于预制桩(33)截面尺寸，预制桩(33)锚固在岸边或者水底。

12.根据权利要求11所述的水上漂浮系统，其特征在于：所述转接组件(31)包括第一连接件(311)和第二连接件(312)，第一连接件(311)通过环抱在其上的小抱箍(313)固定连接在刚性平台(111)的侧边上，第二连接件(312)环绕固定在漂浮阵列(1)侧边的浮块(113)上部，第二连接件(312)通过小抱箍(313)与第一连接件(311)固定连接，主抱箍(32)连接第一连接件(311)。