一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于海洋工程核電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]核能發(fā)電以其綠色環(huán)保、對(duì)大氣無污染、燃料費(fèi)用低、發(fā)電成本穩(wěn)定等特點(diǎn)一直受到人們的關(guān)注。然而，核電站本身嚴(yán)重的熱污染以及耐地震、海嘯等自然災(zāi)害能力等問題也一直長(zhǎng)期地困擾著全人類。
[0003]傳統(tǒng)的陸上核電站為了應(yīng)對(duì)地震、海嘯、臺(tái)風(fēng)等強(qiáng)自然災(zāi)害需進(jìn)行大量的強(qiáng)度和耐震性方面的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，從而使得其建造時(shí)間和費(fèi)用均相當(dāng)巨大。同時(shí)陸上核電站占地規(guī)模龐大，對(duì)周圍環(huán)境的水源儲(chǔ)備及地質(zhì)條件的要求也極其嚴(yán)苛，對(duì)周圍的居民造成的生活也會(huì)造成相當(dāng)?shù)睦_。
[0004]與陸上核電站相比，海上浮式核電站不僅可以很好地解決地震、水源、地質(zhì)條件、熱污染等問題，還可以很好地解決島礁、極地等偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電、供水、污水處理等難題。就我國(guó)而言，浮式核電站可以滿足填海開發(fā)、島礁建設(shè)、鉆采平臺(tái)等工程對(duì)于能源的大規(guī)模需求，也可以作為軍用小型核電電源在軍事基地和海島附近使用。具體而言，據(jù)調(diào)查我國(guó)南沙海域含油氣資源的地理面積達(dá)到幾十萬(wàn)平方公里，南海能源儲(chǔ)備巨大，至少蘊(yùn)藏石油367.8億噸，天然氣7.5萬(wàn)億立方米，同時(shí)還有巨量的漁業(yè)及礦產(chǎn)資源。南海油氣及海洋資源的開發(fā)勢(shì)必將需要巨量的電力能源。另一方面，在渤海地區(qū)目前采用的伴生氣發(fā)電方式已逐漸無法滿足電力需求，且伴生氣發(fā)電成本高昂。采用浮式核電站可滿足上述能源需求，在各個(gè)方面提供電力能源。
[0005]海上核電站曾在核潛艇、破冰船上使用過，也曾在向陸上輸送電力方面做過嘗試，應(yīng)用前景廣闊，浮式結(jié)構(gòu)物核電站可以很好地適應(yīng)深水工作條件，在多臺(tái)風(fēng)和海嘯易發(fā)生地也可靈活作業(yè)，但傳統(tǒng)的浮式結(jié)構(gòu)物在較極端海況下易產(chǎn)生較大橫搖運(yùn)動(dòng)，加劇核電設(shè)備內(nèi)配管的震動(dòng)，造成配管斷裂，產(chǎn)生極大的危險(xiǎn)，因此如何有效地抑制浮式結(jié)構(gòu)物的橫搖振幅是十分重要且急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決傳統(tǒng)海上浮式核發(fā)電裝備存在的在較極端海況下易產(chǎn)生較大橫搖運(yùn)動(dòng)，加劇核電設(shè)備內(nèi)配管的震動(dòng)，造成配管斷裂，產(chǎn)生極大的危險(xiǎn)的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備。
[0007]本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下:
[0008]—種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備，包括生活區(qū)模塊、GPS信號(hào)接收設(shè)備以及由核島、輔機(jī)、蒸汽爐、發(fā)電機(jī)、水栗、冷凝器、進(jìn)水管、排水管、信號(hào)傳輸線和送電用電纜構(gòu)成的核發(fā)電裝備組;其特征在于，該裝備還包括浮式平臺(tái)體、用于抑制浮式平臺(tái)體垂蕩運(yùn)動(dòng)的阻尼板和多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳，浮式平臺(tái)體為內(nèi)部設(shè)有空腔的多邊形結(jié)構(gòu)，核發(fā)電裝備組安裝在浮式平臺(tái)體的空腔中，生活區(qū)模塊安裝在浮式平臺(tái)體的主甲板上，GPS信號(hào)接收設(shè)備安裝在生活區(qū)模塊的頂部;阻尼板固連在浮式平臺(tái)體的底部，其外徑為浮式平臺(tái)體外徑的104%?115%;多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳按照相同的圓周角均布在阻尼板的下方或側(cè)壁上。
[0009]基于運(yùn)動(dòng)性能、耐波性、穩(wěn)定性等多個(gè)方面的考慮，上述浮式平臺(tái)體的邊數(shù)不小于6，并且圓柱體結(jié)構(gòu)視為多邊形結(jié)構(gòu)在邊數(shù)為無窮多時(shí)的特例，浮式平臺(tái)體的主甲板設(shè)計(jì)有外飄。
[0010]上述裝備還包括用于將海水凈化為生活用淡水的海水淡化模塊以及用于處理生活區(qū)模塊產(chǎn)生的污水的污水處理模塊，二者均安裝在浮式平臺(tái)體的主甲板上。
[0011 ]上述多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳的個(gè)數(shù)為4?8個(gè)。
[0012]上述多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳可以替換為由多個(gè)錨機(jī)和多條錨鏈配合實(shí)現(xiàn)海上定位的定位設(shè)備。
[0013]在上述核發(fā)電裝備組中，核島、蒸汽爐、發(fā)電機(jī)以及水栗為不可缺少的發(fā)電組件，其他的發(fā)電設(shè)備可安裝在浮式平臺(tái)體上以實(shí)現(xiàn)獨(dú)立發(fā)電功能，也可通過管線連接后，安放在陸地上以降低浮式平臺(tái)體的建造成本，同時(shí)也可縮短浮式平臺(tái)體內(nèi)配管的長(zhǎng)度，進(jìn)一步地提尚安全性能。
[0014]本實(shí)用新型多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備可與其他的平臺(tái)或船型浮式結(jié)構(gòu)物配合使用，以方便核發(fā)電設(shè)備的臨時(shí)檢修等工作，同時(shí)也可為將來發(fā)展大型海洋浮式結(jié)構(gòu)物(如海上軍事基地、人工島嶼、海上機(jī)場(chǎng)等)提供電力及水源的供給。
[0015]本實(shí)用新型在浮式平臺(tái)體底部安裝多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力定位和自航功能，動(dòng)力定位指的是可應(yīng)用在360度范圍內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)的推進(jìn)器，與GPS衛(wèi)星信號(hào)、水下聲波測(cè)量?jī)x器等配合，實(shí)現(xiàn)卓越的實(shí)時(shí)定位功能。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0017]核發(fā)電裝備組安放在浮式平臺(tái)體內(nèi)部，整體布置緊湊，最大限度地利用了浮式平臺(tái)體內(nèi)部空間，降低了建造成本;同時(shí)多邊形浮式平臺(tái)體可以很好地給予核發(fā)電裝備保護(hù)，提升了安全性能。
[0018]多邊形浮式平臺(tái)體邊數(shù)不少于6，具有在各方向環(huán)境載荷作用下的橫搖和縱搖運(yùn)動(dòng)阻尼大且運(yùn)動(dòng)幅值相當(dāng)，無明顯的主控制方向的特點(diǎn)，抗風(fēng)浪能力卓越，可大幅減輕因浮式平臺(tái)體本身?yè)u動(dòng)造成核電站內(nèi)部配管斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)結(jié)合合理的阻尼板設(shè)計(jì)，也可確保浮式平臺(tái)體擁有良好的垂向運(yùn)動(dòng)性能。
[0019]浮式平臺(tái)體主甲板上設(shè)有海水淡化模塊和污水處理模塊，既滿足了核電站運(yùn)轉(zhuǎn)需要也可為周圍居民提供生活用水，實(shí)現(xiàn)了水電一體化的供給，極大地提升了浮式核電站的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0020]多邊形浮式平臺(tái)體提供兩種不同的定位方案，分別是多點(diǎn)系泊定位方案和動(dòng)力定位方案。多點(diǎn)系泊定位方案的經(jīng)濟(jì)性好;動(dòng)力定位方案靈活度高，且多邊形浮式平臺(tái)體可具有一定的自航能力，便于躲避極端海況和返塢檢修。動(dòng)力定位方案適用于深水環(huán)境，采用在多邊形浮式平臺(tái)體下部加裝多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳的方式，通過動(dòng)力定位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的定位能力。多點(diǎn)系泊定位方案采用多個(gè)錨機(jī)及錨鏈等裝備，采用多點(diǎn)系泊的方式保證浮式平臺(tái)體的定位能力。
[0021]本實(shí)用新型多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備適用于水深大于50米的所有水域條件，可應(yīng)用于中國(guó)沿海、西非、墨西哥灣、中東及巴西等全球主要海域，也可應(yīng)用于河流或湖泊、半島、入海口等各種水域范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型中動(dòng)力定位方案的原理示意圖。
[0024]圖3是本實(shí)用新型中多點(diǎn)系泊定位方案的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0026]如圖1所示，本實(shí)用新型多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備優(yōu)選實(shí)施例中，多邊形浮式平臺(tái)體I的外形呈圓柱形，即是邊數(shù)無限多的多邊形特例，浮式平臺(tái)體I主甲板有一定外飄，主甲板上方布置有生活區(qū)模塊2、海水淡化模塊3、污水處理模塊4和GPS信號(hào)接收設(shè)備6，浮式平臺(tái)體I下方固定有抑制垂蕩用的阻尼板5。
[0027]如圖2所示，本實(shí)施例采用了動(dòng)力定位方案，在浮式平臺(tái)體I底部固定的阻尼板5的底部安裝有多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳18，生活區(qū)模塊2上設(shè)有GPS信號(hào)接收設(shè)備6。通過GPS信號(hào)與陸地上的控制系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控多邊形浮式平臺(tái)體I相對(duì)位置的變化，并通過全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳18實(shí)時(shí)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)整，以確保可靠的定位能力。
[0028]全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳18的數(shù)量因主機(jī)功率和多邊形浮式平臺(tái)體I的尺寸而異，一般為4?8個(gè)，均勻布置在浮式平臺(tái)體I的底部。綜合經(jīng)濟(jì)性的考慮，使用電力驅(qū)動(dòng)螺旋槳為佳。
[0029]多邊形浮式平臺(tái)體I的外殼可使用高強(qiáng)鋼、合金鋼等高強(qiáng)度材料，需注意對(duì)于破艙穩(wěn)定性的計(jì)算和校核。由于核發(fā)電裝備組7布置在多邊形浮式平臺(tái)體I的內(nèi)部，需保證配管、風(fēng)管、電梯等設(shè)備的空間。
[0030]核發(fā)電裝備組7包括核島8、輔機(jī)9、蒸汽爐10、發(fā)電機(jī)11、水栗12、冷凝器13、進(jìn)水管14、排水管15、信號(hào)傳輸線16和送電用電纜17。核島8通過核原料的裂變反應(yīng)產(chǎn)生熱能，驅(qū)動(dòng)蒸汽爐10將熱能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，并通過發(fā)電機(jī)11進(jìn)行發(fā)電。常用的核原料以鈾235和钚239最為普遍。
[0031]如圖3所示，本實(shí)施例采用了多點(diǎn)系泊定位方案，通過多點(diǎn)系泊的方式實(shí)現(xiàn)多邊形浮式平臺(tái)體I在海中的定位能力。通過錨機(jī)19和錨鏈20將多邊形浮式平臺(tái)體I與錨或海底的錨粧相連，以維持多邊形浮式平臺(tái)體I在海中的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備，包括生活區(qū)模塊(2)、GPS信號(hào)接收設(shè)備(6)以及由核島(8)、輔機(jī)(9)、蒸汽爐(10)、發(fā)電機(jī)(11)、水栗(12)、冷凝器(13)、進(jìn)水管(14)、排水管(15)、信號(hào)傳輸線(16)和送電用電纜(17)構(gòu)成的核發(fā)電裝備組(7);其特征在于，該裝備還包括浮式平臺(tái)體(I)、用于抑制浮式平臺(tái)體(I)垂蕩運(yùn)動(dòng)的阻尼板(5)和多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳(18)，浮式平臺(tái)體(I)為內(nèi)部設(shè)有空腔的多邊形結(jié)構(gòu)，核發(fā)電裝備組(7)安裝在浮式平臺(tái)體(I)的空腔中，生活區(qū)模塊(2)安裝在浮式平臺(tái)體(I)的主甲板上，GPS信號(hào)接收設(shè)備(6)安裝在生活區(qū)模塊(2)的頂部;阻尼板(5)固連在浮式平臺(tái)體(I)的底部，其外徑為浮式平臺(tái)體(I)外徑的104 %?115 % ;多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳(18)按照相同的圓周角均布在阻尼板(5)的下方或側(cè)壁上。2.如權(quán)利要求1所述的一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備，其特征在于，所述浮式平臺(tái)體(I)的邊數(shù)不小于6，其主甲板設(shè)計(jì)有外飄。3.如權(quán)利要求1所述的一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備，其特征在于，所述裝備還包括用于將海水凈化為生活用淡水的海水淡化模塊(3)以及用于處理生活區(qū)模塊(2)產(chǎn)生的污水的污水處理模塊(4)，二者均安裝在浮式平臺(tái)體(I)的主甲板上。4.如權(quán)利要求1所述的一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備，其特征在于，所述多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳(18)的個(gè)數(shù)為4?8個(gè)。5.如權(quán)利要求1或4所述的一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備，其特征在于，所述多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳(18)可以替換為由多個(gè)錨機(jī)(19)和多條錨鏈(20)配合實(shí)現(xiàn)海上定位的定位設(shè)備。
【專利摘要】一種多邊形結(jié)構(gòu)的海上浮式核發(fā)電裝備屬于海洋工程核電技術(shù)領(lǐng)域，其包括生活區(qū)模塊、GPS信號(hào)接收設(shè)備、核發(fā)電裝備組、浮式平臺(tái)體、用于抑制浮式平臺(tái)體垂蕩運(yùn)動(dòng)的阻尼板和多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳，浮式平臺(tái)體為內(nèi)部設(shè)有空腔的多邊形結(jié)構(gòu)，核發(fā)電裝備組安裝在浮式平臺(tái)體的空腔中，生活區(qū)模塊安裝在浮式平臺(tái)體的主甲板上，GPS信號(hào)接收設(shè)備安裝在生活區(qū)模塊的頂部；阻尼板固連在浮式平臺(tái)體的底部，其外徑為浮式平臺(tái)體外徑的104％～115％；多個(gè)全回轉(zhuǎn)定位螺旋槳按照相同的圓周角均布在阻尼板的下方或側(cè)壁上。本實(shí)用新型抗風(fēng)浪能力卓越，可大幅減輕因浮式平臺(tái)體本身?yè)u動(dòng)造成核電站內(nèi)部配管斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)可確保浮式平臺(tái)體擁有良好的垂向運(yùn)動(dòng)性能。
【IPC分類】B63B35/44
【公開號(hào)】CN205366005
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521076974
【發(fā)明人】趙志堅(jiān), 張利軍, 陳鴿, 曹凱, 齊東周, 邢永強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中遠(yuǎn)船務(wù)工程集團(tuán)有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日