Новая модульная конструкция плавучих морских фотоэлектрических платформ

Исследователи из Китая и США предложили новое модульное плавучее фотоэлектрическое решение (FPV) для оценки поведения нескольких взаимосвязанных модулей в море в условиях комбинированного ветра и волнения. Команда, в которую вошли ученые из Даляньского технологического университета и Университета штата Мэн, проанализировала различные типы фиксированных и шарнирно-сочлененных FPV-систем, чтобы определить возможные методы оптимизации.

"FPV", говорится в исследовании, "представляют собой сложные многочастичные системы, на которые действуют связанные ветровые, волновые, потоковые и другие мультифизические поля. Поэтому разработка надежных инженерных методов и моделей для проектирования FPV-систем для морских сред является приоритетной задачей. имеет первостепенное значение.

Анализ показал, что кинематическая реакция становилась более выраженной по мере увеличения количества модулей, при этом реакция на наклон платформы 2 x 2 была самой сильной для изученных конфигураций. Команда также обнаружила, что дополнительное движение, создаваемое шарнирным соединением, привело к «незначительному» динамическому отклику многокорпусной системы FPV, в то время как система с фиксированным соединением не продемонстрировала существенного динамического отклика. Кроме того, исследователи обнаружили, что напряжение крепления было больше в системах с шарнирными соединениями, чем в системах с фиксированными соединениями.

В этом исследовании команда представила новую модульную конструкцию платформы FPV, которая включает в себя концепцию полупогружной морской инженерной платформы. В нем используется трубчатая система швартовки, основанная на кривых, обычно используемых для швартовки мостов, кораблей и морских платформ. Общие гидродинамические характеристики и поведенческие характеристики различных типов FPV-платформ были оценены с помощью анализа частотной области на морской площадке в китайской провинции Шаньдун.

Исследователи построили платформу FPV из цилиндрического понтона и волновой пластины. Они установили солнечные панели на стальных балках над понтонами под наклоном 10 градусов, при этом каждая балка обеспечивает мощность не менее 250 киловатт на платформу. Они исследовали поведение закрепленных одиночных систем FPV, 2 x 2 и 3 x 3 в экстремальных условиях.

"Стабильность платформ FPV, - говорят исследователи, - имеет решающее значение, когда речь идет о предотвращении потери оборудования электропитания из-за опрокидывания и минимизации повреждения кабелей передачи". Поэтому конструкция швартовки имеет решающее значение для смягчения динамического поведения систем FPV.

В исследовании подчеркивается, что на поведение волн влияет соотношение массы и жесткости. Исследователи обнаружили, что система FPV 2 x 2 наиболее сильно реагирует на волну, когда впадина находится именно там, где встречаются два модуля, и модули имеют V-образную форму. Однако добавление третьего ряда модулей помогло уменьшить относительное движение, так что «максимальное качание платформы 3 x 3» было меньше, чем максимальное качание платформы 2 x 2.

На основе своего анализа команда рекомендует устанавливать многокорпусные FPV-системы под углом не менее 15 градусов, чтобы уменьшить движение и реакцию конструкции.

Результаты группы опубликованы в исследовательском отчете «Оценка динамического поведения многосвязных морских плавучих фотоэлектрических систем при комбинированной волновой и ветровой нагрузке: комплексный численный анализ», опубликованном в журнале Sustainable Horizons.

«Систему швартовки можно оптимизировать для дальнейшего повышения производительности и уменьшения движения платформы. Такая оптимизация может привести к экономии затрат и сделать всю систему более экономически жизнеспособной», — заключает команда.