CN103452080B - 一种可发电的防护堤 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防护堤。一种可发电的防护堤，包括防护堤、发电机和排水管，所述防护堤的迎浪侧设有浮箱，所述浮箱设有波浪进入口，所述排水管的进口位于所述浮箱内，所述排水管设有驱动所述发电机的发电叶轮，所述浮箱的迎浪侧设有将波浪经所述波浪进入口引入所述浮箱的波浪导引板。本发明提供了一种能够将波浪的能量转变为电能的可发电的防护堤，解决了现有的防护堤功能单一的问题。

Description

一种可发电的防护堤

技术领域

    本发明涉及防护堤，尤其涉及一种可发电防护堤。

背景技术

    防护堤是修建在海边、江边上用于防止水淹没陆地的防洪抗浪的装置。在中国专利号为2007101650079、公开日为2008年3月19日、名称为“一种海啸防护堤”的专利文件中公开了一种用于海边的防护堤。现有的防护堤普遍存在以下不足：仅具有阻拦水的功能、不够利用波浪的势能进行发电，功能单一。

发明内容

本发明提供了一种能够将波浪的能量转变为电能的可发电的防护堤，解决了现有的防护堤功能单一的问题。

以上技术问题是通过下列技术方案解决的：一种可发电的防护堤，包括防护堤、发电机和排水管，所述防护堤的迎浪侧设有浮箱，所述浮箱设有波浪进入口，所述排水管的进口位于所述浮箱内，所述排水管设有驱动所述发电机的发电叶轮，所述浮箱的迎浪侧设有将波浪经所述波浪进入口引入所述浮箱的波浪导引板。当水中有波浪时，波浪涌向波浪导引板并沿着波浪导引板上升而经波浪进入口进入到浮箱中，积聚在浮箱中的水经排水管排出，浮箱中的水排出的过程中驱动发电叶轮转动，发电叶轮转动时驱动发电机发电，从而实现利用波浪的势能发电。浮箱中的水可以直接排到江海中、或排到地势低洼的陆地上。

作为优选，所述浮箱设有浮室和聚水室，所述波浪导引板的下端同所述浮箱铰接在一起，所述波浪导引板的上端设有位于所述聚水室内的使波浪导引板上端浮起的浮子，所述波浪导引板的上端挡在所述波浪进入口的迎浪侧，所述排水管的进口位于所述聚水室。当波高比较小的时候，波浪越浪能力较差，聚水室内的蓄水高度会降低，浮子随着聚水室水面高度的降低而下降、浮子下降使得挡浪导引板上端绕铰轴转动而下降、即波浪导引板与水平面的夹角变小，因此较小的波浪的波峰也可以沿着波浪导引板爬升而往聚水室里灌水以供发电叶轮驱动发电机发电；当波高比较大的时候，波浪越浪能力较强，聚水室中的蓄水高度会升高，浮子随之升高，浮子使波浪导引板绕轴转动而升高，使得进入聚水室中的水量变小，此时在保证发电的同时还能进入提高防护堤的抗浪能力。因此该技术方案使得波浪导引板可以根据波高大小自主调整，不管波浪大小，都可以发电，从而使本发明具有更高的发电效率和好的挡浪效果。

作为优选，所述聚水室位于所述浮室上方，所述浮室为扁平结构。聚水室位于上方，能够提高聚水室中的水的势能，发电效果好。浮室设计为扁平结构，使得浮室既能最大限度的提供浮力，同时又为波浪冲击波浪导引板所形成的的巨大倾覆力矩提供稳定的抗倾覆力矩，从而提高本发明在各种海况下的安全性。

作为优选，所述水箱的底壁外部设有平衡坠。能够提高浮箱的抗倾性能。

作为优选，所述防护堤设有沿上下方向延伸的限位槽，所述浮箱设有限位杆，所述限位杆的一端穿设在所述限位槽内。能够防止水流而导致的浮箱移位。安全可靠性好。

作为优选，所述排水管的出口位于所述防护堤的背浪侧，所述排水管设有柔性段，所述柔性段位于所述防护堤和所述浮箱之间，所述发电叶轮设置于位于所述排水管的出口。能够使得冲击发电叶轮的水具有较大的势能，发电效果好。

本发明还包括驱动所述发电机的第一驱动轴、连接在第一驱动轴上的第一齿轮和啮合在第一齿轮上的第一齿条，所述波浪引导板的迎浪侧设有若干沿水平方向延伸的阻浪条，所述阻浪条同所述第一齿条连接在一起，所述第一齿条沿上下方向延伸，所述第一驱动轴和所述第一齿轮之间设有第一单向轴承，所述第一单向轴承用于当所述第一齿条上升时使所述第一驱动轴随同所述第一齿轮一起转动。能够将波浪沿着波浪导引板上升时的动能转换为电能。配合发电叶轮，能够对波浪的动能和势能都进行发电利用。

本发明还包括一端同所述第一齿条连接在一起的蓄能弹簧、固接在蓄能弹簧上的第二齿条、啮合在第二齿条上的第二齿轮和连接在第二齿轮上的驱动所述发电机的第二驱动轴，所述第二齿条沿上下方向延伸，所述第二驱动轴和所述第二齿轮之间设有第二单向轴承，所述第二单向轴承用于当所述第二齿条下降时使所述第二驱动轴随同所述第二齿轮一起转动。在波浪上升时通过蓄能弹簧将波浪上升时多余能量储存起来，在波浪下降时蓄能弹簧释放能量、涌到波浪导引板上而没有进入浮箱的水势能以及阻浪条的势能能够一并去驱动发电机发电。能够进一步提高波浪能量转换为电能的比例，对不同大小的波浪的能量都能够进行充分回收利用。

本发明还设有动力耦合机构，所述第一驱动轴、所述第二驱动轴和所述发电叶轮都通过所述动力耦合机构同所述发电机相连接。结构紧凑性好。

作为优选，所述动力耦合机构包括第一行星轮系和第二行星轮系，所述发电机连接在所述第一行星轮系的行星轮架上，所述第二行星轮系的行星轮架、以及所述第一驱动轴、第二驱动轴和发电叶轮三者中的一者分别连接在所述第一行星轮系的齿圈和第一行星轮系的太阳轮架上，所述第一驱动轴、第二驱动轴和发电叶轮三者中的另二者分别连接在所述第二行星轮系的齿圈和第二行星轮系的太阳轮架上。能够更好地协调三个输入部分一并去对发电机进行驱动

本发明具有下述优点：能够将波浪的势能转变为电能，改变了防护堤功能单一的现状；由于是浮在水面上的，无论水位高低都能利用波浪进行发电；位于防护堤前的浮箱相当于一堵防波墙，能够提升防护堤的抗波浪击打能力；设置波浪导引板，能够使波浪顺畅地进入浮箱，波浪进入浮箱越顺畅则对波浪势能的回收效果越好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A处的局部放大示意图。

图3为图2的B处的局部放大示意图。

图4为第一驱动轴、第二驱动轴和发电叶轮三者同发电机的连接关系示意图。

图中：发电机1、浮箱2、浮室21、聚水室22、平衡坠23、波浪导引板24、铰轴25、浮子26、顶杆261、波浪进入口27、限位杆28、防护堤3、限位槽31、阻浪条4、第一齿条41、蓄能弹簧42、第一齿轮43、第二齿条44、第二齿轮45、第一单向轴承46、第一驱动轴47、第二单向轴承48、第二驱动轴49、排水管5、排水管的进口51、排水管的出口52、柔性段53、动力耦合机构6、第一行星轮系61、第一行星轮系的行星架611、第一行星轮系的齿圈612、第一行星轮系的太阳轮架613、第二行星轮系62、第二行星轮系的行星轮架621、第二行星轮系的齿圈622、第二行星轮系的太阳轮架623、发电叶轮7、水面8、聚水室中的水9。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

参见图1，一种可发电的防护堤，包括发电机1、浮箱2、防护堤3和排水管5。

浮箱2位于防护堤3的迎浪侧且浮在水面8上。浮箱2设有浮室21和聚水室22。浮室21为扁平结构。浮室21底壁外部设有平衡坠23。

平衡坠23同浮室21的底壁刚性连接在一起。平衡坠23为沿上下方向延伸的柱体。平衡坠的该种设计能够提高浮箱抗倾性能时的效果。平衡坠23为实体机构。

浮室21内设有动力耦合机构6。发电机1位于浮室21内且和动力机构6连接在一起。发电机1和动力耦合机构6位于浮室21的迎浪端即图中左端。

聚水室22位于浮室21的背浪端上方。聚水室22的上端设有波浪进入口27。波浪进入口27仅迎浪侧即图中左侧和顶侧敞开。能够实现聚水室在雨天收聚雨水进行发电、而波浪导引板完全浮起而提高防护堤的抗洪能力。

浮箱2的迎浪侧设有波浪导引板24。波浪导引板24位于浮室21的左上侧。波浪导引板24的下端通过铰轴25同浮室21的顶壁铰接在一起。波浪导引板24的上端设有浮子26。浮子26位于聚水室22内。浮子通过顶杆261同波浪导引板24上端连接在一起。波浪导引板24挡在波浪进入口27的迎浪侧即图中左侧。

排水管的进口51位于聚水室22内。排水管的进口51为漏斗形。在管道局部因边界急剧改变将引起流动急剧调整、消耗能量而损失水头，同样管道的进口突然扩大或突然收缩，旋涡的形成与衰减及流速分布的急剧改变也会消耗液体机械能。因此进口为漏斗形能够减小水头损失，提高能量的回收量。

排水管的出口52位于防护堤3的背浪侧。排水管的出口52内设有发电叶轮7。发电叶轮7为涡轮叶轮。发电叶轮7同动力耦合机构6连接在一起。

排水管5从防护堤3的下端穿出。排水管5设有柔性段53，柔性段53位于防护堤3和浮箱2之间。设置柔性段，使得水面8升降而导致浮箱2升降时，聚水室22中的水都能够排到防护堤3的背浪侧。

浮箱2还设有限位杆28。防护堤3设有限位槽31。限位槽31沿上下方向延伸。限位杆28的一端穿设在限位槽31内。

参见图2，波浪导引板24的迎浪侧设有若干沿水平方向延伸的阻浪条4。阻浪条4的前后两端各同一根第一齿条41连接在一起。第一齿条41的下端通过蓄能弹簧42同波浪导引板24连接在一起。第一齿条41的上端同第一齿轮43啮合在一起。第一齿条41沿上下方向延伸且同波浪导引板24平行。蓄能弹簧42同第二齿条44的下端连接在一起。第二齿条44的上端同第二齿轮45啮合在一起。第二齿条44同第一齿条41平行。

参见图3，第一齿轮41通过第一单向轴承46连接在第一驱动轴47上。第一驱动轴47通过动力耦合机构6同发电机1相连接（动力耦合机构6和发电机1参见图1和图2）。第二齿轮45通过第二单向轴承48连接在第二驱动轴49上。第二驱动轴49通过动力耦合机构同发电机相连接。

参见图4，动力耦合机构6包括第一行星轮系61和第二行星轮系62。发电机1连接在第一行星轮系的行星轮架611上。第一行星轮系的齿圈612和发电叶轮7连接在一起。第二行星轮系的行星轮架621和第一行星轮系的太阳轮架613连接在一起。第二驱动轴49与第二行星轮系的齿圈622连接在一起。第一驱动轴47与第二行星轮系的太阳轮架623连接在一起。

本发明的发电过程为：参见图1，当水面8升降时，本发明始终位于水面上，波浪越过波浪导引板24的上端后经波浪进入口27进入并收集在聚水室22中，聚水室中的水9经排水管的进口51进入排水管5后从排水管的出口52排出。聚水室中的水9流过排水管5的过程中驱动发电叶轮7转动，发电叶轮7驱动发电机1发电。随着波浪的变化，进入聚水室22中的水量会改变而导致聚水室中的水9的高度变化，聚水室中的水9的高度变化使浮子26的高度变化，浮子26高度的变化使波浪导引板24以铰轴25为轴转动，波浪导引板25转动的结果为使得波浪导引板25上端的高度变化、从而自动调节进入聚水室22中的水量和改变波浪导引板24的挡浪效果。

参见图2并结合图3，波浪沿着波浪导引板24上升时、推动阻浪条4上升、阻浪条带动第一齿条41上升、第一齿条41通过第一单向轴承46带动第一驱动轴47转动、第一驱动轴47通过动力耦合机构6驱动发电机1发电。第一齿条41上升的过程中还使蓄能弹簧42伸长而储能、蓄能弹簧42伸长时使第二齿条44上升、第二齿条44驱动第二齿轮45转动、在第二单向轴承48的作用下此时第二驱动轴49不转动。

波浪消退即波谷时，残留在波浪导引板24上的水的重力、阻浪条4的重力和第一齿条41的重力使第一齿条41下降，第一齿条41驱动第一齿轮43转动、此时在第一单向轴承46的作用下、第一驱动轴47不转动。与此同时，残留在波浪导引板24上的水的重力、阻浪条4的重力、第一齿条41的重力、蓄能弹簧42的弹力和第二齿条44的重力一起使第二齿条44下降，第二齿条44驱动第二齿轮45转动、在第二单向轴承48的作用下、第二驱动轴49随同第二齿轮45一起转动、第二驱动轴49通过动力耦合机构5驱动发动机6发电。

Claims (8)

1.一种可发电的防护堤，包括防护堤，其特征在于，还包括发电机和排水管，所述防护堤的迎浪侧设有浮箱，所述浮箱设有波浪进入口，所述排水管的进口位于所述浮箱内，所述排水管设有驱动所述发电机的发电叶轮，所述浮箱的迎浪侧设有将波浪经所述波浪进入口引入所述浮箱的波浪导引板，所述防护堤设有沿上下方向延伸的限位槽，所述浮箱设有限位杆，所述限位杆的一端穿设在所述限位槽内。

2.根据权利要求1所述的可发电的防护堤，其特征在于，所述浮箱设有浮室和聚水室，所述波浪导引板的下端同所述浮箱铰接在一起，所述波浪导引板的上端设有位于所述聚水室内的使波浪导引板上端浮起的浮子，所述波浪导引板的上端挡在所述波浪进入口的迎浪侧，所述排水管的进口位于所述聚水室，所述浮箱的底壁外部设有平衡坠。

3.根据权利要求2所述的可发电的防护堤，其特征在于，所述聚水室位于所述浮室上方，所述浮室为扁平结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的可发电的防护堤，其特征在于，所述排水管的出口位于所述防护堤的背浪侧，所述排水管设有柔性段，所述柔性段位于所述防护堤和所述浮箱之间，所述发电叶轮设置于位于所述排水管的出口。

5.根据权利要求1或2或3所述的可发电的防护堤，其特征在于，还包括驱动所述发电机的第一驱动轴、连接在第一驱动轴上的第一齿轮和啮合在第一齿轮上的第一齿条，所述波浪引导板的迎浪侧设有若干沿水平方向延伸的阻浪条，所述阻浪条同所述第一齿条连接在一起，所述第一齿条沿上下方向延伸，所述第一驱动轴和所述第一齿轮之间设有第一单向轴承，所述第一单向轴承用于当所述第一齿条上升时使所述第一驱动轴随同所述第一齿轮一起转动。

6.根据权利要求5所述的可发电的防护堤，其特征在于，还包括一端同所述第一齿条连接在一起的蓄能弹簧、固接在蓄能弹簧上的第二齿条、啮合在第二齿条上的第二齿轮和连接在第二齿轮上的驱动所述发电机的第二驱动轴，所述第二齿条沿上下方向延伸，所述第二驱动轴和所述第二齿轮之间设有第二单向轴承，所述第二单向轴承用于当所述第二齿条下降时使所述第二驱动轴随同所述第二齿轮一起转动。

7.根据权利要求6所述的可发电的防护堤，其特征在于，还设有动力耦合机构，所述第一驱动轴、所述第二驱动轴和所述发电叶轮都通过所述动力耦合机构同所述发电机相连接。

8.根据权利要求7所述的可发电的防护堤，其特征在于，所述动力耦合机构包括第一行星轮系和第二行星轮系，所述发电机连接在所述第一行星轮系的行星轮架上，所述第二行星轮系的行星轮架、以及所述第一驱动轴、第二驱动轴和发电叶轮三者中的一者分别连接在所述第一行星轮系的齿圈和第一行星轮系的太阳轮架上，所述第一驱动轴、第二驱动轴和发电叶轮三者中的另二者分别连接在所述第二行星轮系的齿圈和第二行星轮系的太阳轮架上。