CN105781857A - 依附于防波堤的波浪能转换装置 - Google Patents

依附于防波堤的波浪能转换装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种依附于防波堤的波浪能转换装置，结合消波、防浪、发电等多项功能，因大幅降低防波堤常年遭受的波浪能打击，可大大延长其寿命，波浪能发出的电力可直接供防波堤内设备使用。本发明安装形式简单，对现有防波堤技术没有实质性改变，容易与现有防波堤技术结合，因此具有广阔的应用前景和经济价值，值得推广应用。

Description

依附于防波堤的波浪能转换装置
技术领域
本发明涉及海洋发电技术领域，具体涉及一种依附于防波堤的波浪能转换装置。
背景技术
为阻断波浪，掩护港口内船舶安全停泊与作业，或为防止波浪侵蚀海岸线，人类修建了大量的防波堤。防波堤虽有多种形式，但其功能均为阻挡波浪向防波堤后方行进，波浪在防波堤前破碎、反射；其波浪能量除一小部分反射回大海外，大部分因与防波堤结构相互作用而耗散。防波堤因此长期承受巨大的波浪能打击，很多防波堤因此而垮塌、崩溃。但是造成防波堤被破坏的波浪能量是可以被吸收、转换的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种依附于防波堤的波浪能转换装置，降低海浪对防波堤的打击，并将波浪能转换为电能。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种依附于防波堤的波浪能转换装置，
若防波堤为直墙式防波堤，在防波堤1靠外海一侧通过铰链3和桁架式支撑臂4安装吸波浮体2，铰链3安装于水下，防波堤1的底部，吸波浮体2的外形为弧形设计，吸波浮体2背部强结构处通过铰链6安装液压缸8活塞杆端，液压缸8安装于吸波浮体2背部和防波堤1顶部之间，液压缸8的另一端通过铰链9与防波堤1连接，液压缸8有杆腔油管10与液压泵站13连接，液压缸8无杆腔油管11与液压蓄能器站12连接，液压蓄能器站12与发电机站15连接，发电机站15、蓄能器站12和液压泵站13均通过不同功能的阀组与油箱14连接，吸波浮体2内部被隔板5分为上下两个腔体，上腔底部安装有气阀17，气阀17通过气管18可与吸波浮体2外部大气连接，隔板5安装水阀19，水阀19通过水管20可与吸波浮体2外部海水连接，气阀16与水阀18通过硬管22和软管23与阀门控制液压站20连接；
若防波堤为斜坡式防波堤，在防波堤28左右两侧预先设置滑槽24，吸波浮体29左右两侧分别安装有防止吸波浮体29左右窜动的滚轮26，和保证沿滑槽24顺利运行的滚轮27，滚轮26和滚轮27仅能在滑槽24内运动，依附于斜坡式防波堤28的吸波浮体29截面后部为直线，与防波堤28斜坡面平行，除此之外，依附于斜坡式防波堤的波浪能转换装置的结构与依附于直墙式防波堤的波浪能转换装置的结构相同。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明属于一种与海工防波提相结合，具有消波、能量转换功能的波浪能装置。装置依附于防波堤，朝来浪方向布置，可将朝防波堤方向行进的波浪能吸收、转换为电能或其他形式的能量，一方面避免防波堤长期遭受海浪打击，延长防波堤使用寿命，另外装置吸收到的波浪能可就地转换为防波堤内工程机械等设备的用电等。
附图说明
图1为本发明依附于防波堤的波浪能转换装置的结构示意图；
图2为本发明依附于防波堤的波浪能转换装置中能量转换部分的局部放大图；
图3为本发明依附于直墙式防波堤的波浪能转换装置中吸波浮体的局部放大图；
图4为吸波浮体被拉起的状态示意图；
图5为吸波浮体沉入水底的状态示意图；
图6为本发明依附于斜坡式防波堤的波浪能转换装置的结构示意图；
图7为直墙式防波堤上吸波浮体并列布置的示意图；
图8为斜坡式防波堤上吸波浮体并列布置的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明提出一种依附于防波堤的波浪能转换装置，一方面保护防波堤结构，延长其使用寿命，另一方面转害为利，将波浪能转换为稳定的电力等供人类使用。
防波堤主要分为直墙堤和斜坡堤。
本发明依附于防波堤的波浪能转换装置首先以直墙堤为例进行说明，见下图1，具体组成简介如下：在防波堤1靠外海一侧通过铰链3和桁架式支撑臂4安装吸波浮体2，吸波浮体2背部强结构处通过铰链6安装液压缸8活塞杆端，液压缸8的另一端通过铰链9与防波堤1连接，液压缸8有杆腔油管10与液压泵站13连接，液压缸8无杆腔油管11与液压蓄能器站12连接，液压蓄能器站12与发电机站15连接，发电机站15、蓄能器站12和液压泵站13均通过不同功能的阀组与油箱14连接，吸波浮体2内部被隔板5分为上下两个腔体，上腔底部安装有气阀17，气阀17通过气管18可与吸波浮体2外部大气连接，隔板5安装水阀19，水阀19通过水管20可与吸波浮体2外部海水连接，气阀16与水阀18通过硬管22和软管23与阀门控制液压站20连接，防波堤1靠外海立侧安装有防撞缓冲胶7，防波堤1下端安装有防撞缓冲胶21。
图3所示为吸波浮体2的局部放大图。吸波浮体2优选地采用轻质材料，截面后部与桁架式支撑臂4连接的弧线半径为铰链3中心到弧线的距离。液压缸8也可替换为直线电机等其他做直线运行的做功元件。
本发明依附于防波堤的波浪能转换装置的工作原理是这样的：行进至防波堤1前的波浪推动吸波浮体2绕铰链3往复旋转运动，在吸波浮体2向上运动的过程中，推动液压缸8压缩，将液压缸8无杆腔内部的液压油压至高压蓄能器，将波浪能转换为液压能并蓄积；在吸波浮体2向下运动的过程中，液压缸8无杆腔从油箱14内吸油，为吸波浮体2上升，压缩液压缸8做准备。依次往复，依附于防波堤1的吸波浮体2吸收波浪能并转换为液压能蓄积，当液压能蓄积量达到设定值时，液压能释放，液压油推动液压马达驱动发电机发电，最终将波浪能转换为电能。因为波浪能被吸收并转化，因此吸波浮体2后端水面趋于平静，防波堤1受到的波浪打击大幅减小。
若需要维修吸波浮体2，液压泵站13通过管路10向液压缸8的有杆腔压油，活塞缸回缩，拉吸波浮体2出水面紧靠防撞缓冲胶7。若台风等自然灾害来袭，需要保护吸波浮体避免接收超过其设计负载的波浪，可启动阀门控制液压站20，通过硬管22和软管23，打开同时打开气阀16与水阀18，原来密闭的吸波浮体2上腔自由进水和排气，失去浮力后沉入防波堤1底部，淹没于海面之下较深处，吸波浮体2座底于防撞缓冲胶21，避免其接受波浪能而被破坏。
若是斜坡式防波堤，在防波堤模块上预制滑槽，安装吸波浮体沿滑槽运动的方式吸收转换防波堤，图6所示上半部分为侧视图，下半部分为俯视图。斜坡式防波堤28上预制滑槽24，滑槽24仅左右两侧设置，吸波浮体29左右两侧分别安装有防止吸波浮体29左右窜动的滚轮26，和保证沿滑槽24顺利运行的滚轮27。滚轮26和滚轮27仅能在滑槽24内运动。依附于斜坡式防波堤28的吸波浮体29截面后部为直线，与防波堤28斜坡面平行。防波堤28上同样预制有防撞橡胶块，其中上端防撞橡胶25为平面状橡胶，与吸波浮体29的接触面平行。除上述结构或功能与依附于直臂式防波堤的波浪能装置有所区别外，其他功能一致。
本发明依附于防波堤的波浪能转换装置能量转换设备除液压缸8外，全部布置在防波堤之内或之上，不与海水接触，可保障设备易于检修与维护。铰链3和铰链9提前预制在防波堤工件上，可实现吸波浮体2和液压缸8与防波堤1的快速连接和解脱，施工简单，快捷。因波浪能转换部件与防波堤连接的部件数量少、工艺简单，且可以提前模块化预制，因此本发明有利于大范围安装，如沿防波堤并列布置多个吸波浮体2，如图7、8所示，直墙式、斜坡式防波堤并列布置吸波浮体，并且多个吸波浮体组成的波浪能装置群可以共用一套或两套能量转换系统，集中蓄能，集中发电，效率会提高，成本会下降。
综上，本发明依附于防波堤的波浪能转换装置，结合消波、防浪、发电等多项功能，因大幅降低防波堤常年遭受的波浪能打击，可大大延长其寿命，波浪能发出的电力可直接供防波堤内设备使用。本发明安装形式简单，对现有防波堤技术没有实质性改变，容易与现有防波堤技术结合，因此具有广阔的应用前景和经济价值，值得推广应用。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (3)

1.一种依附于防波堤的波浪能转换装置，其特征在于，
若防波堤为直墙式防波堤，在防波堤(1)靠外海一侧通过铰链(3)和桁架式支撑臂(4)安装吸波浮体(2)，铰链(3)安装于水下，防波堤(1)的底部，吸波浮体(2)的外形为弧形设计，吸波浮体(2)背部强结构处通过铰链(6)安装液压缸(8)活塞杆端，液压缸(8)安装于吸波浮体(2)背部和防波堤(1)顶部之间，液压缸(8)的另一端通过铰链(9)与防波堤(1)连接，液压缸(8)有杆腔油管(10)与液压泵站(13)连接，液压缸(8)无杆腔油管(11)与液压蓄能器站(12)连接，液压蓄能器站(12)与发电机站(15)连接，发电机站(15)、蓄能器站(12)和液压泵站(13)均通过不同功能的阀组与油箱(14)连接，吸波浮体(2)内部被隔板(5)分为上下两个腔体，上腔底部安装有气阀(17)，气阀(17)通过气管(18)可与吸波浮体(2)外部大气连接，隔板(5)安装水阀(19)，水阀(19)通过水管(20)可与吸波浮体(2)外部海水连接，气阀(16)与水阀(18)通过硬管(22)和软管(23)与阀门控制液压站(20)连接；
若防波堤为斜坡式防波堤，在防波堤(28)左右两侧预先设置滑槽(24)，吸波浮体(29)左右两侧分别安装有防止吸波浮体(29)左右窜动的滚轮(26)，和保证沿滑槽(24)顺利运行的滚轮(27)，滚轮(26)和滚轮(27)仅能在滑槽(24)内运动，依附于斜坡式防波堤(28)的吸波浮体(29)截面后部为直线，与防波堤(28)斜坡面平行，除此之外，依附于斜坡式防波堤的波浪能转换装置的结构与依附于直墙式防波堤的波浪能转换装置的结构相同。
2.根据权利要求1所述的依附于防波堤的波浪能转换装置，其特征在于，
若防波堤为直墙式防波堤，在防波堤(1)靠外海一侧安装防撞缓冲胶(7)，防波堤(1)下端安装防撞缓冲胶(21)；
若防波堤为斜坡式防波堤，在防波堤(28)靠外海一侧安装防撞缓冲胶(25)，防撞橡胶(25)为平面状橡胶，与吸波浮体(28)的接触面平行。
3.根据权利要求1所述的依附于防波堤的波浪能转换装置，其特征在于，
吸波浮体(2)和吸波浮体(28)采用轻质材料；
吸波浮体(2)截面后部与桁架式支撑臂(4)连接的弧线半径为铰链(3)中心到弧线的距离。
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