CN105862661B - 一种可消浪发电的沉箱防波堤 - Google Patents

一种可消浪发电的沉箱防波堤 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种可消浪发电的沉箱防波堤，其包括沉箱、蓄水仓、集水仓、遮拦板和发电机，所述沉箱迎浪侧设置蓄水仓和集水仓，所述发电机安装于蓄水仓的下方，发电机的下方设置集水仓，集水仓迎浪侧开设有迎浪口，水流在波峰时经遮拦板导流从迎浪口流入集水仓并被压缩，高速水流冲击发电机而产生电能之后进入蓄水仓中，在波谷时，蓄水仓的水在自重作用下向下流动亦冲击发电机而产生电能。另外在波浪越浪情况下，越浪波浪通过遮挡板疏导流入蓄水仓中，亦可从蓄水仓中向下冲击发电机的涡轮使之运转发电。

Description

一种可消浪发电的沉箱防波堤
技术领域
本发明涉及防波堤结构，尤其涉及可发电的沉箱防波堤。
背景技术
目前在港口和海岸工程中，波浪发电工程成为热点之一，通过波浪的运动从而带动发电装置内部发电机的发电是波浪能发电装置工作的基本原理，将海洋中波浪的动能和势能转变为电能的过程。根据波浪能发电装置的内部关联、外在特性、构造与作用等方面的区别，可以把波浪能发电装置分成多种不同的种类，其中，按照装置固定与安置的方式，可以分为固定式和漂浮式；按照装置内部间能量转换的方式，可分为直接转换式和间接转换式；按照装置中能量传输与保存的形式，可将其分为机械式、气动式和液压式等。
现在常规的防波堤工程是通过波浪与防波堤护面的摩擦，或者波浪与结构物的撞击将波浪能量耗散掉。地球上海洋所具有波浪能的理论值约为109kw量级，是目前世界总发电量的数百倍，有着广阔的商用前景和战略价值。如何将防波堤与波浪能量发电相结合也是现在工程中研究的热点。
沉箱式防波堤作为一种常规防波堤工程，在世界各地港口水工项目中广泛应用。将沉箱式防波堤与波浪发电技术结合具有良好的经济效益。
发明内容
本发明的目的在于提出一种结构稳固、可防浪并利用波浪水流进行发电的防波堤。
本发明提供了一种可消浪发电的沉箱防波堤，其包括沉箱、蓄水仓、集水仓、遮拦板和发电机，所述沉箱迎浪侧设置蓄水仓和集水仓，所述发电机安装于蓄水仓的下方，发电机的下方设置集水仓，集水仓迎浪侧开设有迎浪口，水流在波峰时经遮拦板导流从迎浪口流入集水仓并被压缩，高速水流冲击发电机而产生电能之后进入蓄水仓中，在波谷时，蓄水仓的水在自重作用下向下流动亦冲击发电机而产生电能。另外在波浪越浪情况下，越浪波浪通过遮挡板疏导流入蓄水仓中，亦可从蓄水仓中向下冲击发电机的涡轮使之运转发电。
优选地，所述发电机安装于蓄水仓的开口处，所述发电机为水力涡轮发电机。通过水流从上方或下方冲击发电机，带动发电机的涡轮转动而产生电能。
优选地，所述蓄水仓的前端向外伸出遮挡板，以使得水流在波峰时候经遮挡板导流至集水仓中压缩体积，高速水流从集水仓向上流动冲击发电机而产生电能，越浪水流也可通过遮拦板疏导进入蓄水仓格，水流从蓄水仓格从上至下流动冲击发电机产生电能。遮挡板起到导流和允许越浪的作用。
优选地，所述蓄水仓呈倒置的圆锥形，便于疏导水流冲击发电机。
优选地，在发电机下方围设有集水仓，集水仓下部呈圆柱形，至顶部过渡为圆锥形，水流由迎浪口导入集水仓中并在波浪推进作用下被集水仓压缩体积，增加流速。
优选地，所述集水仓的高度为沉箱高度的1/2～2/3，所述迎浪口的高度为沉箱高度的1/3～1/2。
优选地，所述迎浪口为多组，多组迎浪口并列排布，可均匀地引导水流进入集水仓。
与现有技术相比，本发明一种可消浪发电的沉箱防波堤，建造在港口，其在防波堤沉箱的前端设置蓄水仓和集水仓，蓄水仓的下方安装有发电机，沉箱前方设有遮挡板，集水仓设置在蓄水仓的下方，波峰时水流经遮拦板由迎浪口导入集水仓中并在波浪推进作用下被集水仓压缩体积，增加流速，可从集水仓中向上冲击发电机的涡轮使之运转发电，之后水流进入蓄水仓中，在波谷时，蓄水仓的水在自重作用下向下流动亦冲击发电机而产生电能，因此，在防波堤的蓄水仓和集水仓之间安装发电机，可有效利用水流产生的动力，从上至下或从下至上地冲击发电机的涡轮，使其产生动力，并将动力转换为电能。另外，在沉箱的前端设置倾斜的遮挡板，一方面起到引流越浪的作用，另一方面，水流从倾斜的遮挡板向下冲击并在波浪推进作用下压缩体积，也提高水流的速度，进而提高水流冲击发电机的速度，提高冲击的动能，并且，通过海浪的引流和疏导，也减小海浪对堤岸的冲击，对堤岸起到一定的保护作用，延长其使用寿命。同时由于沉箱结构可以在岸上整体预制保证质量，海上浮运安装可以快速施工安装。
附图说明
图1是本发明一种可消浪发电的沉箱防波堤的侧视图；
图2是本发明一种可消浪发电的沉箱防波堤的立体图；
图3是本发明一种可消浪发电的沉箱防波堤的附视图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
参照图1-3所示，本发明提供的一种可消浪发电的沉箱防波堤，其包括沉箱1、蓄水仓2，集水仓6、发电机3和功能仓4，所述蓄水仓2和集水仓6设置于沉箱防波堤前端的海侧仓格，所述发电机3安装于蓄水仓2的下方，发电机3的下方为集水仓6，集水仓6的海测开设有迎浪口60，水流从迎浪口60流入集水仓6中，在层层波浪的推进下，水流压缩体积而增速，高速水流冲击发电机3而产生电能，之后水体进入蓄水仓2，波谷时蓄水仓2的水流在自重作用下向下流动亦冲击发电机3而产生电能。
其中，在本实施例中，所述沉箱1设有两排仓格，相互并列排布，其高度与蓄水仓2相互平齐，沉箱1由前后壁10、底板12围闭而成，所述沉箱1中内置回填料。
所述发电机3安装于蓄水仓2的开口处，在蓄水仓2的下方两侧壁上安装有功能仓4，所述功能仓4内置有发电机控制器，其与发电机3电连接，所述发电机3为水力涡轮发电机。所述发电机3夹持固定于功能仓4之间，通过水流从上方或下方冲击发电机3，带动发电机3的涡轮转动而产生电能。发电机3安装于蓄水仓2下方，有利于上下水流冲击发电机涡轮而产生电能。所述蓄水仓2呈倒置的圆锥形，便于疏导水流冲击发电机3，水流顺着蓄水仓2的开口向下冲击发电机3，锥形的蓄水仓2使得水流受重力作用聚集在开口附近，加大冲击发电机3的强度。所述功能仓4作为发电机组控制室，增加了工作空间，节约了材料，也降低了结构造价。
在本发明的优选实施例中，所述防波堤还进一步包括遮拦板5，其设置于蓄水仓2的前端，以使得部分水流越过遮挡板5流入蓄水仓2中，水流在波峰时经遮拦板5从迎浪口60流入集水仓6并在波浪推进作用下压缩体积增加流速，高速水流冲击发电机3而产生电能，之后水体进入蓄水仓2，波谷时蓄水仓2的水流在自重作用下向下流动亦冲击发电机3而产生电能。另外，在波浪越浪情况下，越浪波浪通过遮挡板5疏导流入蓄水仓2中，亦可从蓄水仓2中向下冲击发电机的涡轮使之运转发电。
遮挡板5起到导流和允许越浪的作用。所述遮挡板5呈梯形结构，其端部与蓄水仓2的侧壁相互平齐，上表面向下倾斜，使得水流越过遮挡板5可流入蓄水仓2中，下表面向上倾斜，在波峰时使得水流在波浪推力下经遮拦板导流从迎浪口压缩入集水仓6中并被再次压缩体积，提高流速，从集水仓6向上流动冲击发电机3而产生电能。可以理解，遮挡板5的形状不受限制，只要能够顺利引流，使得水流能顺着遮挡板5流入蓄水仓2或集水仓6中即可。
在发电机3下方围设有集水仓6，水流在波峰时经遮拦板5导流从迎浪口60流入集水仓6并被压缩，高速水流冲击发电机而产生电能之后进入蓄水仓2中，所述集水仓6的前端开设有若干个迎浪口60，多组迎浪口60并列排布，可将压缩了体积的水流引入集水仓6。所述集水仓6的高度为沉箱1高度的1/2～2/3，所述迎浪口60的高度为沉箱1高度的1/3～1/2。由于波浪的能量主要集中在海水表层20％～30％附近，为了将该部分能量导入集水仓6，并在集水仓6中进一步压缩体积，提高水流流速，集水仓的高度取为沉箱高度的1/2～2/3。迎浪口的高度为沉箱高度的1/3～1/2主要是由沉箱的整体结构强度决定。
波浪波峰作用下，当水流冲击防波堤，水流通过遮拦板的作用，经集水仓6前端的迎浪口60导入集水仓6中，由于集水仓下大上小，使得水在集水仓6中汇聚并逐步升高水位并被压缩体积增加流速，海水上升过程中被压缩，流速增大冲击涡轮发电机开始发电，并向上冲击发电机3而产生电能之后进入蓄水仓2中；待波浪波峰退去，波谷来临，水流再从蓄水仓2中在重力作用下，向下冲击发电机3产生电能，通过涡轮发电机继续发电，具有双向发电特点。同时部分波浪产生的越浪通过沉箱海侧遮拦板5，导入蓄水仓2中，在重力作用向下冲击而发电，既起到防风浪的作用，又可利用风浪水流推动发电机转动而产生电能。这种沉箱防波堤可在干地条件预制好整体沉箱，浮运安装，提高工程效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：包括沉箱、蓄水仓、集水仓、遮拦板和发电机，所述沉箱迎浪侧设置蓄水仓和集水仓，所述发电机安装于蓄水仓的下方，发电机的下方设置集水仓，集水仓迎浪侧开设有迎浪口，水流在波峰时经遮拦板导流从迎浪口流入集水仓并被压缩，高速水流冲击发电机而产生电能之后进入蓄水仓中，在波谷时，蓄水仓的水在自重作用下向下流动亦冲击发电机而产生电能。
2.根据权利要求1所述的可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：所述发电机安装于蓄水仓的开口处。
3.根据权利要求1所述的可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：所述蓄水仓的前端向外伸出遮挡板，以使得水流在波峰时候经遮挡板导流至集水仓中压缩体积，高速水流从集水仓向上流动冲击发电机而产生电能，越浪水流也可通过遮拦板疏导进入蓄水仓格，水流从蓄水仓格从上至下流动冲击发电机产生电能。
4.根据权利要求1所述的可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：所述蓄水仓呈倒置的圆锥形。
5.根据权利要求1所述的可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：所述发电机为水力涡轮发电机。
6.根据权利要求1所述的可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：在发电机下方围设有集水仓，集水仓下部呈圆柱形，至顶部过渡为圆锥形，水流由迎浪口导入集水仓中并在波浪推进作用下被集水仓压缩体积，增加流速。
7.根据权利要求6所述的可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：所述集水仓的高度为沉箱高度的1/2～2/3。
8.根据权利要求6所述的可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：所述迎浪口为多组，多组迎浪口并列排布。
9.根据权利要求6所述的可消浪发电的沉箱防波堤，其特征在于：所述迎浪口的高度为沉箱高度的1/3～1/2。
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