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300kW潮流电站双体船载体设计

严锋  
【摘要】: 海洋潮流能是一种蕴藏于海洋中的储量巨大的可再生能源。潮流能发电设备的开发、关键技术的研究以及工程实施方法的研究,在未来海洋潮流能源开发利用中相当重要。目前国内外已经建成的示范运行的潮流电站,其基本结构形式有漂浮式、桩柱支撑式和座海底式。国内试验运行的潮流电站采用了漂浮式结构和座海底式结构。潮流电站的载体作为搭载水轮机和发电机组的工作平台,既要满足搭载水轮发电机组正常运行工作的要求,又要满足在恶劣海况下生存。所以必须根据各种载荷工况下载体运动和结构性能分析的结果,合理设计载体及其结构布局,以保证电站的安全运行。 本文以正在研究的国家科技支撑项目中潮流能电站关键技术研究和示范的子项目潮流电站的设计为背景,提出并设计一种系泊于我国舟山海域,搭载直叶式水轮机,装机容量为300kW的潮流电站双体潮流发电平台。双体船是一种特殊的船型,与单体船相比具有甲板面积大、稳性好、抗漂能力强等优点。近年来,双体船以其特有的优点而发展迅速,越来越多的工程船都开始使用双体船作为载体。 本文将双体船概念应用于潮流能发电站载体平台,在前期流体性能研究的基础上,开展结构设计、强度分析与校核研究。首先确定载体的总体参数和布局;然后进行船舶结构研究和设计,采用钢质船相关规范设计双体船片体结构、连接桥结构;然后通过水动力分析软件Hydrostar对双体船的水动力学性能参数进行了分析;并采用基于动量定理的流管模型对水轮机受力进行了计算;最后进一步运用通用有限元软件ANSYS对双体船进行全船有限元分析,使其满足强度要求。 本文研究表明,双体船潮流能发电站载体平台能够满足百千瓦级潮流水轮机工作要求,可作为漂浮式潮流电站载体。同时,为今后同类船型设计提供了参考。


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