水上機場航道警戒隔離信號航標(biāo)

 燈浮標(biāo)裝置通過在浮標(biāo)上設(shè)置信號燈,并且用系泊裝置固定在工作區(qū)域,是用以標(biāo)明水域航道、指示淺灘、礙航物或表示專門用途的水面助航標(biāo)志。燈浮標(biāo)裝置通過燈光傳遞信號,在海上長期工作的時候需要持續(xù)提供電能,將燈浮標(biāo)和振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置相結(jié)合,不僅可以供浮標(biāo)自身發(fā)電之外,還可以將電能進行存儲并輸送至海岸用于其他用途,對水上機場的建設(shè)以及海洋能源的利用方面具有重要意義。本文在工程項目的基礎(chǔ)上,對工作在沿海水上機場的助航波能燈浮標(biāo)進行設(shè)計和優(yōu)化,包括單個燈浮標(biāo)和陣列燈浮標(biāo)的設(shè)計和優(yōu)化。浮標(biāo)與波浪能轉(zhuǎn)換裝置相結(jié)合,俘獲波浪能并通過PTO(能量轉(zhuǎn)換部分)轉(zhuǎn)化為電能,應(yīng)用于水上機場的建設(shè)當(dāng)中。依照實際作業(yè)海域條件和特點對助航波能燈浮標(biāo)進行各部分機構(gòu)基本樣式的選擇,提出了一種對助航波能燈浮標(biāo)的設(shè)計優(yōu)化方法,基于實際海況下的波浪參數(shù)對單個燈浮標(biāo)和陣列燈浮標(biāo)分別進行外形優(yōu)化和系泊系統(tǒng)的優(yōu)化,對助航波能燈浮標(biāo)的能量俘獲進行短期和長期預(yù)報。以能量俘獲寬度比作為目標(biāo),在滿足最佳PTO阻尼下選擇最佳外形、直徑和吃水,完成浮子外形優(yōu)化,在此基礎(chǔ)上以系泊剛度為變量,以系泊力和浮標(biāo)水平位移為目標(biāo)函數(shù),完成系泊問題的多目標(biāo)優(yōu)化。

水上機場航道警戒隔離信號航標(biāo)

對單個浮子的直徑和吃水對能量俘獲的影響進行分析,在單個浮標(biāo)設(shè)計優(yōu)化基礎(chǔ)上,以五浮標(biāo)陣列為例對陣列浮標(biāo)進行多目標(biāo)優(yōu)化分析,包括浮標(biāo)間距和系泊線的設(shè)置對陣列浮標(biāo)的能量俘獲、水平位移和系泊張力等指標(biāo)的敏感度進行分析,得到結(jié)論如下:(1)單個浮標(biāo)的半徑吃水比在1.2~1.3時,有最大的能量俘獲寬度比。(2)以能量俘獲寬度比為衡量指標(biāo)時,小直徑尺度更適合于主成分波為短波的沿海海域海況,吃水根據(jù)最佳直徑吃水比選擇即可。(3)直徑對波浪能俘獲的影響主要體現(xiàn)在與其尺度相匹配的最佳PTO阻尼中,而吃水對波浪能俘獲的影響則還需考慮到吃水對浮標(biāo)垂蕩運動的影響。(4)浮標(biāo)采用彈性系泊線時,直徑11mm的鋼絲繩即符合基本強度要求,對浮標(biāo)的水平運動有很好的限制。(5)陣列浮標(biāo)之間的相互影響對浮標(biāo)垂蕩運動俘獲波浪能是有利的,間距越小能量俘獲寬度比越大。