CN103711106A - 一种筏式波浪能消能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筏式波浪能消能装置，它包括设置在消力池或需消能水域中的浮筒阵列和用于锚固浮筒阵列的系泊系统。其中，浮筒阵列包括两节以上通过连接件纵向和/或横向铰接在一起的单元浮筒，且纵向和/或横向相邻的两单元浮筒之间均设置一阻尼系统。每一阻尼系统包括若干以单元浮筒的横向或纵向中心线为对称轴分布的阻尼液压缸，每一阻尼液压缸的活塞连杆和缸底分别与纵向和/或横向相邻的两单元浮筒铰接，活塞连杆由两根杆铰接而成。本发明能够有效地吸收各个方向、各种形式的波浪能，且结构安全、性能可靠、适用性强，可广泛用于任何需要消波浪能的水域。

Description

一种筏式波浪能消能装置

技术领域

本发明涉及一种消能装置，特别是关于一种用于消耗特定水域或消力池中波浪能的筏式消能装置。

背景技术

目前，针对水利工程消力池的研究主要集中在由脉动压力等因素所导致的消力池底板揭底破坏方面，而对于泄洪消能时消力池中波浪所引起的其它负面影响的研究较少。据相关文献报道，泄洪消能时，由空气和强烈的波浪作用所产生的次声波将引起消力池附近建筑物的震动。另外，次声波还会干扰人的神经系统，使人产生不舒适的感觉，因此泄洪消能时消力池中强烈的波浪所引起的负面作用严重影响了附近居民的生活。

消耗波浪能主要有两种方法：一种方法是使波浪发生破碎，据相关研究表明，该方法虽然能够耗散波浪能，但是波浪破碎时会产生次声波，因此没有达到消减次声波的目的。另一种方法是采用波浪能转换装置俘获波浪能并将其转换为其它形式的能量，据报道，目前世界各国已开发出各式各样能够有效俘获波浪能的波浪能转换装置，波浪能被俘获，也就是波浪被消耗，因而，波浪能转换装置可以被用以消耗消力池中波浪的消能装置。

众多波浪能转换装置中，筏式波浪能装置能保证较高的波浪能吸收效率及较高的结构可靠性，特别适用于消耗特定水域或消力池中波浪能。然而，目前关于筏式波浪能装置的研究主要集中在通过筏式波浪能装置将波浪能俘获，转换为液压能，然后液压能用于冲击液压马达驱动发电机发电，却没有把筏式波浪能装置用于消能领域。因而，从高效消耗波浪能和降低泄洪消能造成的次声波污染的角度考虑，开发一种利用筏式波浪能装置的消能装置显得非常必要和重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于消耗特定水域或消力池中波浪能的筏式消能装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种筏式波浪能消能装置，其特征在于：它包括设置在消力池或需消能水域中的浮筒阵列和用于锚固所述浮筒阵列的系泊系统；其中，所述浮筒阵列包括两节以上通过连接件纵向和/或横向铰接在一起的单元浮筒，且纵向和/或横向相邻的两所述单元浮筒之间均设置一阻尼系统；每一所述阻尼系统均包括若干以所述单元浮筒的横向或纵向中心线为对称轴分布的阻尼液压缸，每一所述阻尼液压缸的活塞连杆和缸底分别与纵向和/或横向相邻的两所述单元浮筒铰接；所述活塞连杆由两根杆铰接而成。

所述连接件包括两分别紧固连接在纵向和/或横向相邻的两所述单元浮筒上且相互垂直的双耳铰座，两通过销轴分别转动连接两所述双耳铰座的金属块，两所述金属块通过一转轴连接在一起，所述转轴的一端通过若干滚珠可转动的插设在其中一所述金属块内，所述转轴的另一端紧固连接另一所述金属块。

迎着来波方向的第一列所述单元浮筒的前端设计成圆弧状。

所述单元浮筒的截面形状采用矩形、圆形或椭圆形。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明是将若干半潜于水体中的单元浮筒通过特定的连接件连接成浮筒阵列，连接件的结构使浮筒阵列中各单元浮筒不仅可以在竖直平面和水平面内转动，而且还可以使单元浮筒绕其中心线扭动，相邻单元浮筒之间设置阻尼系统，因此泄洪消能时，当强烈的波浪作用于浮筒阵列时，通过单元浮筒能够高效地俘获波浪能，并利用阻尼系统消耗能量，从而达到消耗波浪能，消减次声波的目的。2、由于本发明相邻单元浮筒间采用的连接方式使得单元浮筒能发生多自由度的相对转动和扭转，既能够有效地吸收各个方向、各种形式的波浪能，又能够提高整个消能器的可靠性，除此之外还能够保证结构的安全性。3、由于本发明的单元浮筒采用筏式结构，因此结构安全可靠，能适应极端波浪情况,如泄洪消能时消力池中的波浪情况。4、由于本发明的装置结构简单、移动性好、适用范围广，因此可以在任何需要消波浪能的水域进行永久和临时应用，应用时，横向和纵向可根据需要和现实状况增减浮筒数目。5、由于本发明的装置成本低，特别是应用于较深水域时与永久防波设施相比效益成本比的优势更明显。6、由于本发明中单元浮筒的外形可以根据需要进行改变，因此适用范围广。7、由于本发明在运行过程中由波浪能驱动，无需其他能量输入，不产生任何环境污染，节能环保。

附图说明

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，而不应该理解成对本发明的限制。

图1是本发明整体结构的俯视示意图

图2是本发明整体结构的主视示意图

图3是图1的Ⅰ局部放大示意图

图4是图3的半透视示意图

图5是本发明连接件的结构示意图

图6是本发明阻尼系统的结构示意图

图7是本发明纵向相邻的两个单元浮筒在竖直平面内发生相对转动的结构示意图

图8是本发明纵向相邻的两个单元浮筒在水平面内发生相对转动的结构示意图

图9是本发明纵向相邻的两个单元浮筒绕纵中心轴发生相对扭转的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，需要说明的是，下文中的“前端”、“后端”均针对于波浪的流动方向来定义，其中“前端”指迎着来波方向的一端，“后端”指背离来波方向的一端；浮筒阵列以顺波向为“纵向”，以横波向为“横向”；“向右转动”、“向左转动”均在水平面内从波浪传播方向来看而定义的。

如图1～图4所示，箭头所指方向为来波方向。本发明包括设置在消力池1或其它需要消能水域中的浮筒阵列2和用于锚固浮筒阵列2的系泊系统3。其中，浮筒阵列2包括两节以上通过连接件20纵向和/或横向铰接在一起的单元浮筒21，且纵向和/或横向相邻的两单元浮筒21之间均设置阻尼系统22。

如图3、图5所示，连接件20包括两分别紧固连接在纵向和/或横向相邻的两单元浮筒21上且相互垂直的双耳铰座200，两通过销轴（图中未示出）分别转动连接两双耳铰座200的金属块201，两金属块201通过一转轴202连接在一起，转轴202的一端通过若干滚珠203可转动的插设在其中一金属块201内，转轴202的另一端紧固连接另一金属块201。

如图4、图6所示，每一阻尼系统22均包括四个以单元浮筒21的横向或纵向中心线为对称轴分布的阻尼液压缸220，每一阻尼液压缸220的缸体221均水平插设在其中一单元浮筒21内，阻尼液压缸220的活塞连杆222铰接相邻的另一单元浮筒21，活塞连杆222由两根杆球铰接而成。

在上述实施例中，如图1、图2所示，迎着来波方向的第一列单元浮筒21的前端设计成圆弧状，以保证水流平顺。

在上述实施例中，单元浮筒21的截面形状可以采用诸如矩形、圆形或椭圆形等多种形式。

下面详细说明本发明的使用流程：

当采用本发明消能时，由于连接件20的结构形式，浮筒阵列2中纵向相邻的两节单元浮筒21之间不仅能够在竖直平面发生转动（如图7所示），以及在水平面内发生转动（如图8所示），而且还能够绕浮筒单元21的纵向中心线扭动（如图9所示）。

如图7所示，当纵向相邻的两节单元浮筒21在竖直平面内向上转动时，位于下方的两阻尼液压缸220的活塞连杆222抽离缸体221，位于上方的两阻尼液压缸220的活塞连杆222压缩缸体221，在活塞连杆222抽离和压缩阻尼液压缸220过程中，阻尼力做负功消耗能量，达到消能的目的。

当纵向相邻的两节单元浮筒21在竖直平面内向下转动时，位于上方的两阻尼液压缸220的活塞连杆222抽离缸体，位于下方的两阻尼液压缸220的活塞连杆222压缩缸体，在活塞连杆222抽离和压缩阻尼液压缸220时，阻尼力做负功消耗能量，达到消能的目的。

如图8所示，当纵向相邻的两节单元浮筒21在水平面内向右转动时，位于左方的两阻尼液压缸220的活塞连杆222抽离缸体，位于右方的两阻尼液压缸220的活塞连杆222压缩缸体，在活塞连杆222抽离和压缩阻尼液压缸220时，阻尼力做负功消耗能量，达到消能的目的。

当纵向相邻的两节单元浮筒21在水平面内向左转动时，位于右方的两阻尼液压缸220的活塞连杆222抽离缸体，位于左方的两阻尼液压缸220的活塞连杆222压缩缸体，在活塞连杆222抽离和压缩阻尼液压缸220时，阻尼力做负功消耗能量，达到消能的目的。

如图9所示，当纵向相邻的两节单元浮筒21绕其纵向中心线扭动时，位于两相邻两节单元浮筒21之间的四个阻尼液压缸220的活塞连杆222均抽离缸体，而当两节单元浮筒21由扭动位置恢复至水平位置时，四个阻尼液压缸220的活塞连杆222均压缩缸体，在活塞连杆222抽离和压缩阻尼液压缸220时，阻尼力做负功消耗能量，达到消能的目的。

横向相邻的两节单元浮筒21的运动形式与上述纵向相邻的两节单元浮筒21的运动形式相同，故在此不再赘述。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式、制作工艺和单元浮筒的截面形状等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种筏式波浪能消能装置，其特征在于：它包括设置在消力池或需消能水域中的浮筒阵列和用于锚固所述浮筒阵列的系泊系统；其中，所述浮筒阵列包括两节以上通过连接件纵向和/或横向铰接在一起的单元浮筒，且纵向和/或横向相邻的两所述单元浮筒之间均设置一阻尼系统；每一所述阻尼系统均包括若干以所述单元浮筒的横向或纵向中心线为对称轴分布的阻尼液压缸，每一所述阻尼液压缸的活塞连杆和缸底分别与纵向和/或横向相邻的两所述单元浮筒铰接；所述活塞连杆由两根杆铰接而成。

2.如权利要求1所述的一种筏式波浪能消能装置，其特征在于：所述连接件包括两分别紧固连接在纵向和/或横向相邻的两所述单元浮筒上且相互垂直的双耳铰座，两通过销轴分别转动连接两所述双耳铰座的金属块，两所述金属块通过一转轴连接在一起，所述转轴的一端通过若干滚珠可转动的插设在其中一所述金属块内，所述转轴的另一端紧固连接另一所述金属块。

3.如权利要求1所述的一种筏式波浪能消能装置，其特征在于：迎着来波方向的第一列所述单元浮筒的前端设计成圆弧状。

4.如权利要求2所述的一种筏式波浪能消能装置，其特征在于：迎着来波方向的第一列所述单元浮筒的前端设计成圆弧状。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种筏式波浪能消能装置，其特征在于：所述单元浮筒的截面形状采用矩形、圆形或椭圆形。

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