CN105332358B - 双收缩波道发电防波堤 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及一种双收缩波道发电防波堤。本发明旨在提供一种高效率、低建造成本的浪能发电设备。其技术方案是：双收缩波道发电防波堤，包括下收缩波道系统、上收缩波道系统、小水库系统、筒、水轮机发电设备系统或浮体发电设备系统。下收缩波道系统类似一个横放的方形漏斗，里边与筒连通，形成一个近似虹吸装置；上收缩波道系统两头分别与下收缩波道系统和小水库连接；小水库的下方与筒连通；水轮机发电设备系统或浮体发电设备系统安装在筒内。本发明波浪能转换率较高，整体稳定性好，具有超强的抗风浪能力，特别喜爱滔天大浪。

Description

双收缩波道发电防波堤
技术领域
本发明涉及利用波浪能的发电设备，特别涉及一种兼具高效率、具有强抗风浪能力、低成本的双收缩波道发电防波堤。
技术背景
目前波浪发电装置在实际应用中存在以下问题：平台用桩固定，或者制造一个大于波长很多倍的浮体，例如2012年10月03日公开的ZL201220106154.5的一种水轮机式海浪发电设备，这种装置的特点是只能利用原来的波高，攫取0～1倍波高的浪能，不能攫取1～4倍波高的浪能，即不能把波浪放大后再利用。
目前这种应用方式，在小浪时效果不明显，发电效率不高。而中国沿海的平均波高只有1米，所以，其经济价值不大。
未来波浪能发电的发展趋势是：研制效率高、具有强抗风浪能力、低建造成本的波浪能发电装置。只有效率高、具有很强的抗风浪能力，才能充分利用浪能，适应恶劣的海况，同时保障发电设备不被大风浪损毁；设计简单，才能低成本，才具有商业利用价值。
发明内容
本发明旨在提供一种兼具高效率、具有强抗风浪能力、特别是面对小波浪照样可以工作，而且成本还非常低的波浪能发电设备。用桩固定海上平台，安装于平台上的水轮机，只能利用0～1倍的波高，这是效率不高的原因。本发明解决了这个问题，利用2块混凝土板101围成下收缩波道系统1，就会使波浪放大数倍，根据P＝h2T公式，波浪能量会随波高成几何级数变化，水轮机或浮体在此基础上获得的波浪能就会非常高，就能大幅度提高效率。
本发明的工作原理：
在自然界，呈喇叭状的水道被称为收缩波道，具有放大波浪的作用，可以使波高增加数倍。现在，如图2，我们用两块竖板101做成人造收缩波道，波浪按箭头9所示方向前进，在筒4处里边就会获得被放大的波浪；为使放大的波浪完全进入筒4内，安装了横板102，这样，下收缩波道系统1就变成了真正的四方形喇叭，与筒4相连就会形成近似U型的结构。U型结构是一种虹吸装置，在下收缩波道系统1获放大的波浪，就基本上传导到筒4内，被水轮机发电设备系统5或浮体发电设备系统6充分利用。如果没有横板102，被放大波浪中很多的部分就会撞到筒4外面的壁上，就不能进入筒4内做功，能量被白白浪费了。
当涨潮或者波浪较大时，不能被下收缩波道系统1完全容纳的富余波浪，如图3所示，就会朝上收缩波道系统2前进，进入小水库系统3处，如图4所示，小水库系统3的水因重力就会进入筒4内参与做功过程。
本发明具有的有益效果：
1、利用收缩波道原理，使水轮机发电设备系统5或浮体发电设备系统6获得数倍波高的水头，大大增加了做功的水能。
2、中国的沿海平均波高只有1米，如能让设备在此基础上攫取数倍波高的浪能，就会大大增加商业使用波浪发电的可行性，使中国商业波浪发电成为可能；否则，波浪发电只能停留在科研领域。
3、把一般混凝土防波堤建设成本专利的样子并排，就是很好的防波堤，这样能使传统的防波堤不再是不直接创造经济效益的投资。
附图说明
图1是本发明整体结构的三视图。
图2是下收缩波道示意图。
图3是上收缩波道示意图。
图4是小水库系统示意图。
图5是筒的位置图。
图6是水轮机发电设备系统示意图。
图7是浮体发电设备系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施案例1：
如图1、图6所示，本实施例由下收缩波道系统1、上收缩波道系统2、小水库系统3、筒4、水轮机发电设备系统5组成；
如图2，下收缩波道系统1包括：竖板101、横板102、底板103，4块板围成一个喇叭状的水道；竖板101的长度110在3-50米，其形状可以是直板、弯板、多边形板；横板102的长度112在2-50米，其形状可以是直板、弯板、多边形板。
如图3，上收缩波道系统2包括：2块上竖板201、1块上底板202，上底板202上头与小水库系统的上缘连接，另一头下接下横板102的出口上缘。
如图4，小水库系统3包括：底板301、围板302，底板301的中间与筒4连通。
如图5，筒4是中空的管子，筒4的形状是圆形或多边形，下面与下收缩波道系统1连通，上面与底板301连通。
如图6，水轮机发电设备系统5包括：双向转动水轮机501，轴502，转动方向调整器503，发电机504；双向转动水轮机501安装于筒4内的下方。
如图1，当波浪9的波峰进入下收缩波道系统1后，收缩波道里边的波高会增加许多倍，由于筒4与下收缩波道系统1连通，实际上形成一个U型虹吸装置，增高的波峰会在筒4内获得体现；当下收缩波道系统1处于波谷时，底板103与筒4的交汇处是个弧形104，如图2，筒4内的水在重力的作用下，会迅速下跌，这样在筒4内就会形成变化的水头；这个变化的水头就会推动双向转动水轮机501顺逆时针转动，如图6，正反方向的力矩经轴502传导到转动方向调整器503调整后，就会变成匀速单向，再由轴传到发电机504，发电机504就能发出稳定的电力。
潮汐有低潮和高潮，当高潮或波浪较大时，水位较高，这样下收缩波道系统1会容纳不下所有水，富余的水就会沿上收缩波道系统2往小水库系统3窜，小水库系统3就会接纳这些富余的水，经筒4往下流，推动水轮机发电设备5做功发电。
实施案例2：
如图1、图7所示，本实施例由下收缩波道系统1、上收缩波道系统2、小水库系统3、筒4、浮体发电设备系统6组成；
如图2，下收缩波道系统1包括：竖板101、横板102、底板103，4块板围成一个喇叭状的水道；竖板101的长度110在3-50米，其形状可以是直板、弯板、多边形板；横板102的长度112在2-50米，其形状可以是直板、弯板、多边形板。
如图3，上收缩波道系统2包括：2块上竖板201、1块上底板202，上底板202上头与小水库系统的上缘连接，另一头下接下横板102的出口上缘。
如图4，小水库系统3包括：底板301、围板302，底板301的中间与筒4连通。
如图5，筒4是中空的管子，下面与下收缩波道系统1连通，上面与底板301连通。
如图7，浮体发电设备系统6包括：浮体601，齿条602，力矩方向转换器603，发电机604；浮体601在筒4内的下行程位置在筒(4)的底部(如图7中虚拟浮体600所在位置处)，上行程位置在筒(4)的顶部(如图7中浮体601此时所在位置处)。
如图1，当波浪9的波峰进入下收缩波道系统1后，收缩波道里边的波高会增加许多倍，由于简4与下收缩波道系统1连通，实际上形成一个U型虹吸装置，增高的波峰会在筒4内获得体现；当下收缩波道系统1处于波谷时，底板103与筒4的交汇处是个弧形104，如图2，筒4内的水在重力的作用下，会迅速下跌，这样在筒4内就会形成变化的水头；这个变化的水头就会带动浮于水面的浮体601做上下运动，从而带动齿条602上下运动，齿条602的上下运动经过力矩方向转换器603就会变成匀速单向的轴旋转运动，从而带动发电机604旋转产生稳定电力。
潮汐有低潮和高潮，当高潮或波浪较大时，水位较高，这样下收缩波道系统1会容纳不下所有水，富余的水就会沿上收缩波道系统2往小水库系统3窜，小水库系统3就会接纳这些富余的水，经筒4往下流，从浮体601与筒4的间隙，经下收缩波道系统1流回大海。
本发明不局限于上述具体的实施例或实施方式，只要利用收缩波道原理，使筒4内获得数倍波高的水能的装置，均落入本发明的保护范围之中。
上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前题做出各种变化。

Claims (6)

1.一种双收缩波道发电防波堤，包括下收缩波道系统(1)、上收缩波道系统(2)、小水库系统(3)、筒(4)和浮体发电设备系统(6)；其特征在于：
下收缩波道系统(1)由竖板(101)、横板(102)、底板(103)组成；
上收缩波道系统(2)由上竖板(201)、上底板(202)组成；上收缩波道系统(2)的一头与下收缩波道系统(1)入口的上缘连接，另一头与小水库系统(3)的一边上缘连接；
小水库系统(3)的一边上缘与上收缩波道系统(2)连接，下面的开口连通筒(4)；
筒(4)的下面与下收缩波道系统(1)连通，上面与小水库系统(3)连通；
浮体发电设备系统(6)安装在筒(4)内；所述浮体发电设备系统(6)包括：浮体(601)、齿条(602)、力矩方向转换器(603)、发电机(604)，浮体(601)在筒(4)内的下行程位置在筒(4)的底部，上行程位置在筒(4)的顶部；
浮体(601)与齿条(602)的下端连接，齿条(602)上设置有力矩方向转换器(603)，力矩方向转换器(603)与发电机(604)连接；变化的水头就会带动浮于水面的浮体(601)做上下运动，从而带动齿条(602)上下运动，齿条(602)的上下运动经过力矩方向转换器(603)就会变成匀速单向的轴旋转运动，从而带动发电机(604)旋转产生稳定电力。
2.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤，其特征在于：下收缩波道系统(1)的竖板(101)的长度(110)从筒(4)前外缘算起在3～50米长，其形状是直板、弯板或多边形板。
3.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤，其特征在于：下收缩波道系统(1)横板(102)的长度(112)在2～50米长，其形状是直板、弯板或多边形板。
4.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤，其特征在于：筒(4)的形状是圆形或多边形，下面与下收缩波道系统(1)连通，上面与小水库系统(3)连通。
5.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤，其特征在于：浮体发电设备系统(6)替换为水轮机发电设备系统(5)，所述水轮机发电设备系统(5)包括：双向转动水轮机(501)、轴(502)、转动方向调整器(503)、发电机(504)；所述轴(502)上设置有所述转动方向调整器(503)，所述发电机(504)与所述转动方向调整器(503)连接，所述双向转动水轮机(501)与所述轴(502)的下端连接，双向转动水轮机(501)安装于筒(4)内的下方。
6.根据权利要求1所述的双收缩波道发电防波堤，其特征在于：浮体发电设备系统(6)的浮体(601)的形状是圆柱形或多边柱形。
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