CN106759092A - 一种具有发电功能的浮式消波堤 - Google Patents

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Abstract

一种具有发电功能的浮式消波堤，属于防波堤工程、海洋工程和波浪发电技术领域。该浮式消波堤包括横摇式浮体、轴、轴承、锚泊系统、输电缆和输电终端。浮体前后非对称，前体吸收波浪能发电，后体进行消波。波浪作用于浮体前体，引起浮体的横摇、横荡、升沉运动，将波浪能一次转换为机械能；浮体运动带动浮体内的发电机，将机械能二次转换为电能，经输电缆和输电终端为其他结构物提供电力。浮体后体的消波功能有效保护了其后方结构物。另一种方式是，四个或若干个单体连成一排，两端用锚泊系统连接海底，形成更大规模的发电和消波效应。该装置结构简单，造价低廉，可靠性高，可以吸收波浪中大量的能量，有效地保护其后方的工程设备。

Description

一种具有发电功能的浮式消波堤
技术领域
本发明涉及一种具有发电功能的浮式消波堤，属于防波堤工程、海洋工程和波浪发电技术领域。
背景技术
随着港口建设逐渐向水深浪大、地质复杂等恶劣海域发展，传统防波堤出现了很多投资和建造方面的困难，难以满足港口建筑和海洋结构物防波的需要。相比之下，浮式防波堤具有良好的经济性和轻便性，且安装维护便利。
发明内容
针对目前波浪能发电装置和传统消波堤的诸多不足，本发明提供了一种新型的具有发电功能的浮式消波堤，该浮式消波堤应具有结构简单、造价低廉、对支撑基础的依赖弱、对海底地质的适应性强、吸收波浪能的效率高等突出优点。
本发明采用的技术方案是：一种具有发电功能的浮式消波堤，包括横摇式浮体、轴承、轴、锚泊系统、输电缆和输电终端，所述横摇式浮体通过轴承、轴与锚泊系统连接，锚泊系统连接浮体与海底，将横摇式浮体固定在其工作区域；其中，横摇式浮体与轴固定连接，轴带动轴承内圈运动，锚泊系统连接在轴承外圈上；横摇式浮体采用上下对称、前后非对称结构形式，前体吸收波浪能发电，后体进行消波，后体的横剖面为部分圆形；浮体内部安装发电装置，通过输电缆和输电终端为附近结构物提供电能。
所述横摇式浮体采用多个单体横摇式浮体连成一排，单体横摇式浮体之间用链或钢丝绳连接，一排的两端用锚泊系统连接海底，单体横摇式浮体内部的发电装置通过输电缆和输电终端为附近结构物提供电能。
采用上述技术方案，波浪作用于浮体前体时，可以引起浮体以横摇为主的横摇、横荡、升沉三个自由度的运动，将波浪能一次转换为浮体的机械能。其中，当浮体三个自由度的运动相互耦合时，会产生比单一自由度更大的机械能。
工作过程中，浮体带动轴一起运动，锚泊系统连接在轴承外圈上，轴带动轴承内圈与锚泊系统连接的轴承外圈作相对运动。浮体的运动会带动浮体内的发电机发电，将机械能二次转换为电能。通过左舷或右舷的输电缆和输电终端与附近的结构物连接后，产生的电力能够为结构物进行制氧、照明、海水淡化等工作。浮体的后体横剖面为部分圆形，后体具有消波功能，使浮体后部形成一片相对无浪的区域，减小该区域内结构物所受的波浪载荷、结构疲劳等，对其有效保护。
本发明的有益效果是：
（1）结构简单、造价低廉、装置轻便、安装过程便利；
（2）不需要庞大的支撑基础，受海底地形和地质环境的影响很小，可适应各类海底条件；
（3）集发电和消波于一体，节省空间；
（4）波浪会引起浮体三个自由度的运动，吸收波浪能的效率高，消波效率高；
（5）发电效率高；
（6）通过调节浮体的质量和转动惯量，在不同海况、不同波浪环境下使发电和消波保持高效率；
（7）能够与浮体后方区域的结构物形成一个整体的多功能系统。
附图说明
图1是一种具有发电功能的浮式消波堤的主视图。
图2是采用一个单体浮式消波堤的俯视图。
图3是采用四个单体相连成一排的浮式消波堤俯视图。
图中：1、横摇式浮体，2、轴承，3、轴；4、锚泊系统，5、输电缆，6、输电终端，7、发电设备，8、链或钢丝绳。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
图1、2、3示出了一种具有发电功能的浮式消波堤的结构图。图中，这种具有发电功能的浮式消波堤包括横摇式浮体1、轴承2、轴3、锚泊系统4、输电缆5和输电终端6。横摇式浮体1通过轴承2、轴3与锚泊系统4连接，锚泊系统4连接浮体1与海底，将横摇式浮体1固定在其工作区域；其中，横摇式浮体1与轴3固定连接，轴带动轴承内圈运动，锚泊系统4连接在轴承外圈上。横摇式浮体1采用上下对称、前后非对称结构形式，前体吸收波浪能发电，后体进行消波，后体的横剖面为部分圆形。浮体内部安装发电装置，通过输电缆5和输电终端6为附近结构物提供电能。
横摇式浮体1采用多个单体横摇式浮体连成一排（如图3所示），单体横摇式浮体之间用链或钢丝绳连接，一排的两端用锚泊系统4连接海底，单体横摇式浮体内部的发电装置通过输电缆5和输电终端5为附近结构物提供电能。
采用上述的技术方案，横摇式浮体通过轴和轴承与锚泊系统相连（或将四个或若干个单体连成一排，单体之间彼此用链或钢丝绳连接，一排的两端与锚泊系统相连）并通过深入海底的锚泊系统将浮体相对固定。安装好后，浮体关于静水面上下对称。浮体具有前后非对称形式，前体为迎浪面，后体完成消波工作。
波浪的传播方向与浮体的纵向垂直，波浪作用于浮体前体，引起浮体横摇、横荡、升沉三个自由度的运动，将波浪能一次转换为浮体的机械能。该过程中，浮体带动轴一起运动，锚泊系统连接在轴承外圈上，轴带动轴承内圈与锚泊系统连接的轴承外圈作相对运动。
浮体的运动带动浮体内部的发电装置进行能量的二次转换，将浮体的机械能转化成电能，通过输电缆和输电终端与附近的结构物连接后，能够为结构物提供电能，用以进行制氧、照明、海水淡化等工作。
在浮体与波浪相互作用的过程中，浮体后体具有消波功能，使浮体后部形成一片相对无浪的区域，减小该区域内结构物所承受的波浪载荷、结构疲劳等。
通过锚泊系统，能够灵活调节浮体的运动幅度和工作范围，同时使消波堤适应不同水深的海域，受海底地形和地质条件的影响较小，有一个更大的可工作范围。

Claims (2)

1.一种具有发电功能的浮式消波堤，包括横摇式浮体（1）、轴承（2）、轴（3）、锚泊系统（4）、输电缆（5）和输电终端（6），其特征在于：所述横摇式浮体（1）通过轴承（2）、轴（3）与锚泊系统（4）连接，锚泊系统（4）连接浮体（1）与海底，将横摇式浮体（1）固定在其工作区域；其中，横摇式浮体（1）与轴（3）固定连接，轴带动轴承内圈运动，锚泊系统（4）连接在轴承外圈上；横摇式浮体（1）采用上下对称、前后非对称结构形式，前体吸收波浪能发电，后体进行消波，后体的横剖面为部分圆形；浮体内部安装发电装置，通过输电缆（5）和输电终端（6）为附近结构物提供电能。
2.根据权利1要求所述的一种具有发电功能的浮式消波堤，其特征在于：所述横摇式浮体（1）采用多个单体横摇式浮体连成一排，单体横摇式浮体之间用链或钢丝绳连接，一排的两端用锚泊系统（4）连接海底，单体横摇式浮体内部的发电装置通过输电缆（5）和输电终端（5）为附近结构物提供电能。
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