CN104153936A - 防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置；所述防波堤上设有变电站，防波堤的外侧面上设有若干行由上至下排列的防波孔，防波孔面向海洋开口，防波孔向防波堤的内侧面延伸；所述波浪发电装置包括设于各个防波孔内的随波浪摆动的摆动球，设于防波堤内的与每个防波孔相对应的能量转化机构和至少一个防水发电机，各个防水发电机分别与变电站电连接；所述摆动球与防波孔的孔壁滑动连接。本发明具有波浪发电装置设置在防波堤内部，既节省了空间，又省去了将波浪发电装置固定于海上的成本，而且防波堤对波浪发电装置起到了良好的保护作用，使波浪发电装置的使用寿命更长；波浪能转化为电能的效率高的特点。

Description

防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置

技术领域

本发明涉及波浪发电技术领域，尤其是涉及一种能够利用波浪对防波堤的冲击力进行发电的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置。

背景技术

防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑物，传统防波堤的主要功能是防浪挡沙。防波堤的种类很多，按照结构类型可以分为直立堤、斜坡堤和特殊型防波堤；按照断面形状可分为斜坡式、直立式、混合式、透空式和浮式等。

防波堤一般建于海况较为恶劣、波浪较大的海域，这恰是波浪发电的良好条件。海洋能指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、波浪能、海水盐差能和海水温差能。其中，波浪能以机械能形式出现，是品位最高的海洋能，受时间限制相对较小，其能流密度最大，分布最为广泛。据世界能源委员会的调查显示，全球可利用的波浪能达到20亿kW，相当于目前世界发电能量的2倍。因此，世界各海洋大国均十分重视波浪能的研究利用。

波浪能发电最基本的原理是通过波浪的运动使装置工作并带动防水发电机发电，将水以动能和势能形式存在的机械能转化成电能。通常波浪能转换成电能要经过三级转换，第一级转换是受波体吸收波浪能；第二级转换由中间转换装置优化第一级转换，产生稳定的能量；第三级转换由发电装置把稳定的能量转换成电能。

通常的波浪能发电装置多为“点头鸭”式、振动水柱式、摇摆式、聚波蓄能式、振荡浮子式和阀式等装置；通常是利用设置在水面上的浮子的上下震动力发电。

中国专利授权公开号：CN103443448A，授权公开日2013年12月11日，公开了一种波浪发电装置，包括：漂浮部，所述漂浮部通过浮力漂浮在海面上；动力传递绳索，所述动力传递绳索具有联接至所述漂浮部的一端；动力传递单元，所述动力传递单元与所述漂浮部的下侧间隔开并且构造成使得所述动力传递绳索缠绕所述动力传递单元从而仅沿一个方向传递旋转力；动力传递轴，所述动力传递轴通过从所述动力传递单元所传递的动力而旋转。该发明的不足之处是，功能单一，不能利用波浪对防波堤的冲击力进行发电。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中波浪能发电装置将波浪能转化为电能的效率低的不足，提供了一种能够利用波浪对防波堤的冲击力进行发电的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置；所述防波堤上设有变电站，防波堤的外侧面上设有若干行由上至下排列的防波孔，防波孔面向海洋开口，防波孔向防波堤的内侧面延伸；所述波浪发电装置包括设于各个防波孔内的随波浪摆动的摆动球，设于防波堤内的与每个防波孔相对应的能量转化机构和至少一个防水发电机，各个防水发电机分别与变电站电连接；所述摆动球与防波孔的孔壁滑动连接；

所述能量转化机构包括齿条、与齿条相配合的齿轮和与齿轮相配合的至少一个棘轮，齿轮通过设于齿轮上棘爪带动棘轮转动，棘轮的转轴与防水发电机的转子相连接。

棘轮的转轴需要通过齿轮变速箱与发电机的转子相连接，齿轮变速箱将低速转动变为高速转动，从而使转子快速旋转并带动发电机发电。

摆动球和齿条之间设有传动杆，所述摆动球和防波孔的孔壁之间设有复位结构。

传动杆会带动齿条沿消浪孔的延伸方向内外移动，当齿条内外移动时，棘轮运动并带动防水发电机发电，因此，本发明具有波浪能转化为电能的效率高的特点。

本发明将波浪对防波堤的横向冲击力转化为机械能，利用防水发电机将机械能转化为电能；与现有技术中的波浪能发电装置的不同之处是，波浪对防波堤的横向冲击力比较强烈，摆动球在冲击力及复位结构的带动下可以在沿消浪孔内外大幅度摆动，波浪能转化出的机械能更多。

另外，本发明的防波堤与波浪发电装置连成一体，兼具了两者的功能，既节省了岸线资源，又开发了海上清洁能源；波浪发电装置设置在防波堤内部，既节省了空间，又省去了将波浪发电装置固定于海上的成本，而且防波堤对波浪发电装置起到了良好的保护作用，使波浪发电装置的使用寿命更长；采用带有消浪孔的防波堤结构，使防波堤的消浪效果更加明显。

作为优选，位于所述防波孔内侧的防波堤内设有溢流腔，溢流腔上部位于防波孔的斜上方；溢流腔上部与防波孔之间设有第一导流通道，第一导流通道的端部设有使水从防波孔向溢流腔流动的第一挡板；与防波孔的开口相对的防波孔内壁和溢流腔之间设有第二导流通道，第二导流通道端部设有使水从溢流腔向防波孔流动的第二挡板；溢流腔通过导气通道与设于防波堤上部的通气孔相连通。

第一挡板设于溢流腔上，第一挡板遮盖第一导流通道的端部；第二挡板设于防波孔的孔壁上，第二挡板遮盖第二导流通道的端部。

作为优选，所述复位结构包括设于摆动球外侧面上的复位绳和设于摆动球内侧面上的复位弹簧；复位绳与设于海面上的浮标相连接，复位弹簧与防波孔的孔壁相连接。

浮标在海浪的带动下会拖动复位绳远离消浪孔移动，复位绳和复位弹簧会拉动及推动摆动球向外移动，从而增加摆动球向外移动的距离，转化的机械能更多，防水发电机产生的电能更多。

作为优选，防波孔的内侧壁上设有L形固定杆，所述复位弹簧位于固定杆上。

作为优选，所述防波孔的横截面呈圆形，防波孔的内侧壁上设有沿防波孔的轴线延伸的两个滑槽，摇摆板对侧的边缘上设有两条连接杆，两条连接杆分别伸入滑槽内并与滑槽滑动连接。

滑槽及连接杆的设置使摆动球可以沿着滑槽稳定的来回摆动，装置稳定性好，不易损坏。

作为优选，所述防波孔的内壁上设有若干个交错排列的消浪块，消浪块呈向外凸起的半球状。

作为优选，防波孔的横截面积由内至外逐渐增大。

作为优选，防水发电机、棘轮和棘爪均为两个，两个棘爪分别用于带动两个棘轮相向或相反转动，两个棘轮的转轴分别与两个防水发电机的转子相连接；两个棘轮分别位于齿轮两侧，齿轮的转轴与两个棘轮的转轴同轴。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)防波堤与波浪发电装置连成一体，兼具了两者的功能，既节省了岸线资源，又开发了海上清洁能源；(2)波浪发电装置设置在防波堤内部，既节省了空间，又省去了将波浪发电装置固定于海上的成本，而且防波堤对波浪发电装置起到了良好的保护作用，使波浪发电装置的使用寿命更长；(3)采用带有消浪孔的防波堤结构，使防波堤的消浪效果更加明显；(4)波浪能转化为电能的效率高。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的另一种结构示意图；

图3是本发明的摆动球和齿条的一种结构示意图；

图4是本发明的齿轮、棘轮和棘爪的一种结构示意图；

图5是本发明的防波孔和溢流腔的一种结构示意图。

图中：变电站1、防波孔2、摆动球3、能量转化机构4、防水发电机5、齿条6、齿轮7、棘轮8、棘爪9、传动杆10、复位弹簧11、第一导流通道12、第一挡板13、第二导流通道14、第二挡板15、复位绳16、浮标17、连接杆18、消浪块19、海面20、溢流腔21、防波堤22、转轴23、固定杆24。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2、图4所示的实施例是一种防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置；防波堤22上设有变电站1，防波堤的外侧面上设有3行由上至下排列的防波孔2，防波孔面向海洋开口，防波孔向防波堤的内侧面延伸；波浪发电装置包括设于各个防波孔内的随波浪摆动的摆动球3，设于防波堤内的与每个防波孔相对应的能量转化机构4和2个防水发电机5，各个防水发电机分别与变电站电连接；摆动球与防波孔的孔壁滑动连接；

能量转化机构包括齿条6、与齿条相配合的齿轮7和与齿轮相配合的2个棘轮8，齿轮通过设于齿轮上棘爪9带动棘轮转动，棘轮的转轴23与防水发电机的转子相连接；

摆动球和齿条之间设有传动杆10，摆动球和防波孔的孔壁之间设有复位结构。

复位结构包括设于摆动球外侧面上的复位绳16和设于摆动球内侧面上的复位弹簧11；复位绳与设于海面20上的浮标17相连接，复位弹簧与防波孔的孔壁相连接。

防波孔的横截面积由内至外逐渐增大。防波孔的内侧壁上设有L形固定杆，复位弹簧位于固定杆24上。

如图5所示，位于所述防波孔内侧的防波堤内设有溢流腔21，溢流腔上部位于防波孔的斜上方；溢流腔上部与防波孔之间设有第一导流通道12，第一导流通道的端部设有使水从防波孔向溢流腔流动的第一挡板13；与防波孔的开口相对的防波孔内壁和溢流腔之间设有第二导流通道14，第二导流通道端部设有使水从溢流腔向防波孔流动的第二挡板15；溢流腔通过导气通道与设于防波堤上部的通气孔相连通。

两个棘轮分别位于齿轮两侧，齿轮的转轴与两个棘轮的转轴同轴。

如图2所示，防波孔的横截面呈圆形，防波孔的内侧壁上设有沿防波孔的轴线延伸的两个滑槽。如图3所示，摇摆板对侧的边缘上设有两条连接杆18，两条连接杆分别伸入滑槽内并与滑槽滑动连接。

防波孔的内壁上设有交错排列的消浪块19，消浪块呈向外凸起的半球状。

本发明的工作过程如下：

海水进入消浪孔，波浪的冲击力带动摆动球向消浪孔内移动，摆动球带动齿条向内移动，齿条带动齿轮顺时针转动，一个棘轮运动并带动一个防水发电机发电；在复位弹簧的弹力、波浪的吸力及复位绳的拉力作用下，摆动球向外移动，摆动球带动齿条向外移动，齿条带动齿轮逆时针转动，另一个棘轮运动并带动另一个防水发电机发电。

并且在波浪的冲击下，水流进入溢流腔，并从第二到流通道流出，增加了摆动球向外移动的幅度。

因此，本发明具有防波堤与波浪发电装置连成一体，兼具了两者的功能，既节省了岸线资源，又开发了海上清洁能源；波浪发电装置设置在防波堤内部，既节省了空间，又省去了将波浪发电装置固定于海上的成本，而且防波堤对波浪发电装置起到了良好的保护作用，使波浪发电装置的使用寿命更长；采用带有消浪孔的防波堤结构，使防波堤的消浪效果更加明显；波浪能转化为电能的效率高的优点。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置；其特征是，所述防波堤(22)上设有变电站(1)，防波堤的外侧面上设有若干行由上至下排列的防波孔(2)，防波孔面向海洋开口，防波孔向防波堤的内侧面延伸；所述波浪发电装置包括设于各个防波孔内的随波浪摆动的摆动球(3)，设于防波堤内的与每个防波孔相对应的能量转化机构(4)和至少一个防水发电机(5)，各个防水发电机分别与变电站电连接；所述摆动球与防波孔的孔壁滑动连接；

所述能量转化机构包括齿条(6)、与齿条相配合的齿轮(7)和与齿轮相配合的至少一个棘轮(8)，齿轮通过设于齿轮上棘爪(9)带动棘轮转动，棘轮的转轴(23)与防水发电机的转子相连接；

摆动球和齿条之间设有传动杆(10)，所述摆动球和防波孔的孔壁之间设有复位结构。

2.根据权利要求1所述的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置，其特征是，位于所述防波孔内侧的防波堤内设有溢流腔(21)，溢流腔上部位于防波孔的斜上方；溢流腔上部与防波孔之间设有第一导流通道(12)，第一导流通道的端部设有使水从防波孔向溢流腔流动的第一挡板(13)；与防波孔的开口相对的防波孔内壁和溢流腔之间设有第二导流通道(14)，第二导流通道端部设有使水从溢流腔向防波孔流动的第二挡板(15)；溢流腔通过导气通道与设于防波堤上部的通气孔相连通。

3.根据权利要求1所述的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置，其特征是，所述复位结构包括设于摆动球外侧面上的复位绳(16)和设于摆动球内侧面上的复位弹簧(11)；复位绳与设于海面(20)上的浮标(17)相连接，复位弹簧与防波孔的孔壁相连接。

4.根据权利要求3所述的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置，其特征是，防波孔的内侧壁上设有L形固定杆(24)，所述复位弹簧位于固定杆上。

5.根据权利要求1所述的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置，其特征是，所述防波孔的横截面呈圆形，防波孔的内侧壁上设有沿防波孔的轴线延伸的两个滑槽，摇摆板对侧的边缘上设有两条连接杆(18)，两条连接杆分别伸入滑槽内并与滑槽滑动连接。

6.根据权利要求1所述的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置，其特征是，所述防波孔的内壁上设有若干个交错排列的消浪块(19)，消浪块呈向外凸起的半球状。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置，其特征是，防波孔的横截面积由内至外逐渐增大。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的防波堤和设于防波堤上的波浪发电装置，其特征是，防水发电机、棘轮和棘爪均为两个，两个棘爪分别用于带动两个棘轮相向或相反转动，两个棘轮的转轴(23)分别与两个防水发电机的转子相连接；两个棘轮分别位于齿轮两侧，齿轮的转轴与两个棘轮的转轴同轴。