本發(fā)明屬于光伏發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、光伏支架是用于支承光伏組件的結(jié)構(gòu)。柔性光伏支架是利用鋼索作為主要承重構(gòu)件的一種光伏支架，光伏組件一般直接固定到鋼索上。柔性光伏支架的主要特點(diǎn)是跨度大，自重輕，可以實(shí)現(xiàn)較大的離地高度，可以用于魚塘、污水處理廠、灘涂以及農(nóng)光互補(bǔ)環(huán)境。柔性光伏支架的缺點(diǎn)也是十分明顯的，由于其跨度大，索結(jié)構(gòu)的柔性大，在風(fēng)荷載作用下振動(dòng)幅度大，可能會(huì)引起光伏組件隱裂甚至是引起索結(jié)構(gòu)的破壞。為了減小柔性支架在風(fēng)荷載下的振動(dòng)，一般需要將柔性支架索的跨中位置增加橫向穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)，橫向穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)形式較多，在跨中位置有條件設(shè)置地錨的可以在將索連接到地錨上；在比如魚塘或污水處理廠等沒有條件設(shè)置地錨的環(huán)境下，一般可以通過橫向索或連接桿把前后多排的承重索構(gòu)件連接到一起后在最前排和最后排連接到基礎(chǔ)上。柔性光伏支架鋼索中間位置的地錨固定或者橫向索桿的連接可以減少索結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的位移和振動(dòng)。但是用于連接索結(jié)構(gòu)的橫向索桿體系的長(zhǎng)度可能需要幾十米才能找到合適的基礎(chǔ)錨固點(diǎn)。橫向連接索桿體系也僅能在水平的前后方向提供一定的穩(wěn)定作用，在豎直方向并不能提供支撐。所以目前柔性光伏支架的抗風(fēng)體系效果并不好。此外，如果采用鋼索作為橫向體系或者地錨體系，橫向體系也只能提供單向受拉支撐，并且這些橫向體系多數(shù)都是直接與錨固基礎(chǔ)相連接，沒有阻尼作用，沖擊較大，較大的沖擊力無論對(duì)橫向體系本身或者是柔性支架的鋼索都不利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為能減小柔性光伏支架的風(fēng)振作用，本發(fā)明提供一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置及其設(shè)計(jì)方法。

2、本發(fā)明的目的是以下述方式實(shí)現(xiàn)的：一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置，包括導(dǎo)向桶13，導(dǎo)向桶13內(nèi)滑動(dòng)升降設(shè)置阻力盤12，阻力盤12上設(shè)置與導(dǎo)向桶13配合的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，阻力盤12頂部連接調(diào)節(jié)桿11一端，調(diào)節(jié)桿11另一端伸出導(dǎo)向桶13桶體，導(dǎo)向桶13內(nèi)設(shè)置液體，使得阻力盤12受浮力影響。

3、進(jìn)一步的，所述阻力盤12與導(dǎo)向桶13內(nèi)壁之間形成間隙，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)是指，阻力盤12轉(zhuǎn)動(dòng)連接導(dǎo)向輪121，導(dǎo)向輪121輪面抵接導(dǎo)向桶13內(nèi)壁。

4、進(jìn)一步的，所述阻力盤12為空心結(jié)構(gòu)。

5、進(jìn)一步的，所述阻力盤12為密度小于水的材料制成。

6、進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)桿11包括上節(jié)調(diào)節(jié)桿111與下節(jié)調(diào)節(jié)桿112，阻力盤12頂部鉸接下節(jié)調(diào)節(jié)桿112底端，下節(jié)調(diào)節(jié)桿112頂端套接上節(jié)調(diào)節(jié)桿111底端，下節(jié)調(diào)節(jié)桿112與上節(jié)調(diào)節(jié)桿111的套接配合處分別沿套接方向設(shè)置固定孔114，通過螺桿113穿過固定孔114將下節(jié)調(diào)節(jié)桿112與上節(jié)調(diào)節(jié)桿111固定。

7、進(jìn)一步的，所述下節(jié)調(diào)節(jié)桿112底端為空心結(jié)構(gòu)。

8、進(jìn)一步的，所述導(dǎo)向桶13外周向底部和/或四周伸出齒狀結(jié)構(gòu)。

9、基于上述的穩(wěn)定支撐裝置的淺水區(qū)域柔性光伏支架，包括至少兩根懸掛設(shè)置的鋼索21，兩根鋼索21之間固定光伏板，鋼索21下方的水域水底設(shè)置柔性光伏支架穩(wěn)定支撐裝置，柔性光伏支架穩(wěn)定支撐裝置包括導(dǎo)向桶13，導(dǎo)向桶13底部設(shè)置齒狀結(jié)構(gòu)，齒狀結(jié)構(gòu)上方設(shè)置硬質(zhì)壓層；導(dǎo)向桶13埋于水面以下，或是導(dǎo)向桶13內(nèi)填充液體，導(dǎo)向桶13內(nèi)滑動(dòng)升降設(shè)置阻力盤12，阻力盤12頂部連接調(diào)節(jié)桿11一端，調(diào)節(jié)桿11另一端伸出導(dǎo)向桶13桶體并連接鋼索21。

10、基于上述淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置的設(shè)計(jì)方法，所述方法為：

11、s1、確定阻力盤12在導(dǎo)向桶13內(nèi)的理論向上最大行程和向下最大行程、根據(jù)柔性光伏支架的總跨度，設(shè)計(jì)需要設(shè)置的穩(wěn)定支撐裝置的數(shù)量和位置，建立柔性光伏支架的力學(xué)模型或者三維結(jié)構(gòu)模型，分析柔性光伏支架的風(fēng)荷載工況，利用力學(xué)解析法或者非線性有限元分析方法求解柔性光伏支架鋼索的位移情況，查看擬增加穩(wěn)定支撐位置的鋼索21節(jié)點(diǎn)的向下的位移和向上的位移，這兩個(gè)方向的位移可以作為穩(wěn)定支撐裝置阻力盤12向上的行程和向下的行程；

12、s2、確定穩(wěn)定支撐裝置的最大荷載f，將柔性光伏支架的力學(xué)模型或者三維結(jié)構(gòu)模型在對(duì)應(yīng)的擬增加穩(wěn)定支撐裝置的位置增加剛性固定約束，按照同樣的荷載情況，利用力學(xué)解析或者非線性有限元分析的方法求解柔性光伏支架擬增加穩(wěn)定支撐裝置節(jié)點(diǎn)的約束反力，該約束反力作為穩(wěn)定支撐裝置設(shè)計(jì)時(shí)的最大外部荷載；

13、s3、確定穩(wěn)定支撐裝置的阻尼系數(shù)c，對(duì)柔性支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)響應(yīng)分析，采用有限元方法進(jìn)行，建立包含穩(wěn)定支撐裝置的柔性光伏支架有限元模型，然后把穩(wěn)定支撐裝置在支撐點(diǎn)位置初選一個(gè)阻尼系數(shù)，然后對(duì)有限元模型施加動(dòng)態(tài)風(fēng)荷載，得到有限元模型的位移響應(yīng)和應(yīng)力響應(yīng)，如果位移和應(yīng)力響應(yīng)值大于允許值，那么選擇更大的阻尼系數(shù)，最后在結(jié)構(gòu)響應(yīng)小于允許值的范圍內(nèi)，選擇一個(gè)阻尼系數(shù)c；

14、s4、確定阻力盤的面積a，

15、

16、其中為繞流阻力系數(shù)，ρ為水的密度，令

17、

18、就可以計(jì)算得到阻力盤的面積a。

19、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路認(rèn)為，在水中應(yīng)用的柔性光伏支架，水一般是不利因素，有水的區(qū)域不適于設(shè)置基礎(chǔ)或者錨固點(diǎn)，本申請(qǐng)把不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素，利用了水的浮力和阻尼作用，對(duì)柔性光伏支架的鋼索產(chǎn)生雙向的支撐穩(wěn)定作用，從而使柔性光伏支架更加穩(wěn)定。

技術(shù)特征：

1.一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置，其特征在于：包括導(dǎo)向桶（13），導(dǎo)向桶（13）內(nèi)滑動(dòng)升降設(shè)置阻力盤（12），阻力盤（12）上設(shè)置與導(dǎo)向桶（13）配合的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，阻力盤（12）頂部連接調(diào)節(jié)桿（11）一端，調(diào)節(jié)桿（11）另一端伸出導(dǎo)向桶（13）桶體，導(dǎo)向桶（13）內(nèi)設(shè)置液體，使得阻力盤（12）受浮力影響。

2.如權(quán)利要求1所述的一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置，其特征在于：所述阻力盤（12）與導(dǎo)向桶（13）內(nèi)壁之間形成間隙，所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)是指，阻力盤（12）轉(zhuǎn)動(dòng)連接導(dǎo)向輪（121），導(dǎo)向輪（121）輪面抵接導(dǎo)向桶（13）內(nèi)壁。

3.如權(quán)利要求2所述的一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置，其特征在于：所述阻力盤（12）為空心結(jié)構(gòu)。

4.如權(quán)利要求2所述的一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置，其特征在于：所述阻力盤（12）為密度小于水的材料制成。

5.如權(quán)利要求1所述的一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置，其特征在于：所述調(diào)節(jié)桿（11）包括上節(jié)調(diào)節(jié)桿（111）與下節(jié)調(diào)節(jié)桿（112），阻力盤（12）頂部鉸接下節(jié)調(diào)節(jié)桿（112）底端，下節(jié)調(diào)節(jié)桿（112）頂端套接上節(jié)調(diào)節(jié)桿（111）底端，下節(jié)調(diào)節(jié)桿（112）與上節(jié)調(diào)節(jié)桿（111）的套接配合處分別沿套接方向設(shè)置固定孔（114），通過螺桿（113）穿過固定孔（114）將下節(jié)調(diào)節(jié)桿（112）與上節(jié)調(diào)節(jié)桿（111）固定。

6.如權(quán)利要求5所述的一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置，其特征在于：所述下節(jié)調(diào)節(jié)桿（112）底端為空心結(jié)構(gòu)。

7.如權(quán)利要求1所述的一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置，其特征在于：所述導(dǎo)向桶（13）外周向底部和/或四周伸出齒狀結(jié)構(gòu)。

8.一種包含如權(quán)利要求1-7任一所述的穩(wěn)定支撐裝置的淺水區(qū)域柔性光伏支架，包括至少兩根懸掛設(shè)置的鋼索（21），兩根鋼索（21）之間固定光伏板，其特征在于：鋼索（21）下方的水域水底設(shè)置柔性光伏支架穩(wěn)定支撐裝置，柔性光伏支架穩(wěn)定支撐裝置包括導(dǎo)向桶（13），導(dǎo)向桶（13）底部設(shè)置齒狀結(jié)構(gòu)，齒狀結(jié)構(gòu)上方設(shè)置硬質(zhì)壓層；導(dǎo)向桶（13）埋于水面以下，或是導(dǎo)向桶（13）內(nèi)填充液體，導(dǎo)向桶（13）內(nèi)滑動(dòng)升降設(shè)置阻力盤（12），阻力盤（12）頂部連接調(diào)節(jié)桿（11）一端，調(diào)節(jié)桿（11）另一端伸出導(dǎo)向桶（13）桶體并連接鋼索（21）。

9.一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述方法為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光伏發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種淺水區(qū)域柔性光伏支架的穩(wěn)定支撐裝置及其設(shè)計(jì)方法，包括導(dǎo)向桶13，導(dǎo)向桶13內(nèi)滑動(dòng)升降設(shè)置阻力盤12，阻力盤12上設(shè)置與導(dǎo)向桶13配合的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，阻力盤12頂部連接調(diào)節(jié)桿11一端，調(diào)節(jié)桿11另一端伸出導(dǎo)向桶13桶體，導(dǎo)向桶13內(nèi)設(shè)置液體，使得阻力盤12受浮力影響，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路認(rèn)為，在水中應(yīng)用的柔性光伏支架，水一般是不利因素，有水的區(qū)域不適于設(shè)置基礎(chǔ)或者錨固點(diǎn)，本申請(qǐng)把不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素，利用了水的浮力和阻尼作用，對(duì)柔性光伏支架的鋼索產(chǎn)生雙向的支撐穩(wěn)定作用，從而使柔性光伏支架更加穩(wěn)定。

技術(shù)研發(fā)人員：趙進(jìn)科,張莉,馮宇,趙亞楠,胡美玲,張利偉,武琰,陳素艷,劉雙全,韓百科
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21