CN107858997A - 一种兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，包括浮体、防波堤本体、海漂垃圾回收镂空袋和挡风挡垃圾弧形板，所述防波堤本体与浮体转动连接，所述防波提本体包括防浪翘板以及设置在其上的波浪能发电装置，所述挡风挡垃圾弧形板对应设置在防浪翘板的顶端，所述海漂垃圾回收镂空袋设置在挡风挡垃圾弧形板下面，且开口对应于挡风挡垃圾弧形板的下端，用于接收由挡风挡垃圾弧形板阻挡下来的海漂垃圾。本发明兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能，发电效率高，节能环保，对海洋环境适应能力强，可移植性强，结构简单。

Description

一种兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤

技术领域

本发明属于波浪发电和防波堤工程技术研究领域，具体地涉及一种兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤。

背景技术

随着化石能源的日益紧张，陆地资源的日益紧缺，以及化石能源带来的环境问题的日益加剧，向广阔的海洋发展是人类必经之路。波浪能作为海洋能的一种，其蕴藏量巨大，可为人类源源不断地提供清洁能源。在一些特殊地区如偏远海岛，无居民海岛，波浪发电具有极高的应用价值。另外，世界人口的60％居住在距海岸100km的沿海地区，因此，在沿海地区进行波浪能的开发利用具有重要的现实意义。

浮式防波堤通常是由金属、钢筋混凝土和塑料等材料制造的浮式构件和锚泊系统组成的防浪设施。浮式防波堤与传统的坐底式防波堤相比，具有施工便捷、造价较低、拆装方便、对被掩护水域的水动力环境影响不大、受水深和地基等影响小等优点。近些年来，由于兴建小码头、发展深水养殖等工程实际需要，浮式防波堤的应用越来越广泛。

此外，随着全球沿河、沿湖、沿海地区经济的快速发展和人口的增长，水上漂浮垃圾已成危害人类居住环境、海洋环境的主要污染物之一。近年来，水上漂浮垃圾污染问题层出不穷，大量漂浮垃圾的存在，不但破坏生态、影响水质、加重航道整治任务、有碍城市发展及旅游景点建设、还给生物造成了极大的伤害等等。尤其是海漂垃圾，现已成为污染海洋环境、危害海洋生物尤其是濒危物种的主要污染物之一。而现有海漂垃圾回收主要靠人工小型渔船打捞，消耗大量的能量及费用且效果不佳。

中国发明专利CN104594286A公开了一种布置于远海的兼作波浪能发电装置的浮式防波堤，首先将波浪能转换为空气动能，再利用气流的流动驱动安装在通道内的透平机组转动产生电能，整个发电过程能耗较大，电能转化率较低。中国发明专利CN106400757A公开了一种波浪能驱动的海上漂浮式垃圾回收装置，该装置可利用波浪能实现海上大面积漂浮垃圾的无能耗吸收，但存在装置固定困难及较大海漂垃圾易封堵垃圾站入口等问题。另外，现有的，不论是波浪能发电装置、海漂垃圾回收装置还是浮式防波堤装置大多只能实现单一的功能，少有装置能同时兼具波浪能发电、海漂垃圾回收及浮式防波堤的功能。而近年来，随着全国沿岸旅游业的快速发展，大量的自然以及人工游泳沙滩对外开放，而此沙滩所在海域急需一种不但能创造良好的波浪条件，还能防止海漂垃圾等入侵维持海面清洁的浮式防波堤装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤用以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，包括浮体、防波堤本体、海漂垃圾回收镂空袋和挡风挡垃圾弧形板，所述防波堤本体与浮体转动连接，所述防波提本体包括防浪翘板以及设置在其上的波浪能发电装置，所述挡风挡垃圾弧形板对应设置在防浪翘板的背浪端，所述海漂垃圾回收镂空袋设置在挡风挡垃圾弧形板下面，且开口对应于挡风挡垃圾弧形板的下端，用于接收由挡风挡垃圾弧形板阻挡下来的海漂垃圾。

进一步的，所述挡风挡垃圾弧形板通过连接杆焊接固定于防浪翘板的背浪端，且与防浪翘板的背浪端具有间距。

更进一步的，所述海漂垃圾镂空回收袋可拆卸设置在连接杆上，且开口对着挡风挡垃圾弧形板的下端。

进一步的，所述波浪能发电装置包括波能-液压能转化单元，所述波能-液压能转化单元包括密封壳体以及固定设置在其内部空腔的导杆，所述导杆上设置有可沿其往复滑动的重力活塞，所述密封壳体内部空腔中装有液压油，所述密封壳体的两端分别设置有液压油导管。

更进一步的，所述波能-液压能转化单元的一端设有重型端盖。

进一步的，所述防浪翘板的向浪端连接设有重物块。

进一步的，所述浮体两侧端面上均设有锚接装置，所述锚接装置包括与锚链相连接的锚链扣，所述锚链扣固定设置在锚链固定座上。

进一步的，所述防浪翘板背面设有至少一个与浮体相配合的转动机构。

更进一步的，所述转动机构包括固定设置在防浪翘板上的支座以及与其固定连接的转动轴承，所述转动轴承与固定设置在浮体凹槽内的固定轴套接配合转动。

本发明的有益技术效果：

1.本发明不但可以将波浪能转化为电能，还可以进行海漂垃圾无能耗回收，防止大量海漂垃圾污染沿岸海滩；同时还可以消减波浪的影响，为防波堤后面海域提供平稳清洁的水域环境，且不影响防波堤前后水体的交换。

2.本发明的发电单元可以完全密封，不用与海水直接接触，也不用暴露在潮湿的海水蒸汽环境中，避免海水的腐蚀，提高了其在海洋环境中的适应能力。

3.本发明的波能-液压能转化单元的一端设有重型端盖，或者防浪翘板的向浪连接设置有重物块，使得防波堤本体呈倾斜状，正向面对波浪，达到良好的消波效果，并可进行二次消波。

4.本发明的海漂垃圾镂空回收袋可对随着波浪越上防浪翘板的海漂垃圾进行回收，且可通过更换回收袋的方式实现对海漂垃圾的无能耗吸收。

5.本发明的挡风挡垃圾弧形板可防止防浪翘板上的海漂垃圾越过整个装置，使防浪翘板上的海漂垃圾被全部送入回收袋。

6.本发明的挡风挡垃圾弧形板，当风浪同时正面冲向防波堤时，由于风力的作用，挡风挡浪弧形板所受水平风力为其转动提供一定量转动力矩，从而使较小的波浪条件即可在防浪翘板上形成越浪，从而利用风能提高防浪翘板的转动效率。由于近岸风向多为向岸方向，因此可有效利用海上风能协助发电单元发电。

附图说明

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例的另一视角的结构示意图；

图3为本发明具体实施例的波能-液压能转化单元的剖视图；

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-3所示，一种兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，包括浮体3、防波堤本体、海漂垃圾回收镂空袋8和挡风挡垃圾弧形板7，所述防波堤本体与浮体3转动连接，防波堤本体的数量可以是一个或多个，本具体实施例中，浮体3为圆柱形浮力桶，当然，在其它实施例中，也可以采用其它常用浮力构件，只要其结构可以满足防波堤本体绕其正常转动即可。

所述防波提本体包括防浪翘板1以及设置在其上的波浪能发电装置，波浪能发电装置的数量可以是一个或多个，本具体实施例中，防浪翘板1背面设置有多个与浮体3相配合的转动机构，防浪翘板1通过转动机构与浮体3转动连接，使得防浪翘板1可以随海浪的运动以转动机构为支点来回转动。设置多个转动机构的目的是为了可根据实际情况调整防浪翘板1的转动支点的位置，以达到更好的消波效果。当然，在其它实施例中，也可在防浪翘板1背面设置与上述转动机构相配合的卡轨，该转动机构可沿卡轨移动，待移动至合适位置后可利用转动机构的锁定装置将其固定。

具体的，本实施例中，转动机构包括固定在防浪翘板1背面的支座和固定在支座上的转动轴承，相应的，在浮体3上设有凹槽，凹槽内固定有固定轴，转动轴承套接在固定轴上，相对固定轴转动，从而实现防浪翘板1与浮体3转动连接。当然，在其它实施例中，转动机构也可以采用现有的其它结构，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。

防浪翘板1可以为平板或者栅板结构，波浪能发电装置采用焊接、螺纹连接等方式固定在防浪翘板1上。

本具体实施例中，所述波浪能发电装置包括波能-液压能转化单元2，波能-液压能转化单元2的具体结构如图3所示，包括密封壳体21，本实施例中，密封壳体21为圆柱体结构，当然，在其它实施例中，密封壳体21也可以为方体或者其他形状结构。密封壳体21内部空腔中固定设置有导杆22，导杆22沿空腔的长度方向设置，导杆22上设置有可沿其往复滑动的重力活塞23，该重力活塞23套接在导杆22上，将空腔分为上下空腔，密封壳体21内部上下空腔中充满液压油，重力活塞23沿导杆22往复运动时挤压液压油产生液压能，高能液压油通过设置在上下空腔端部的导管24和25进入到外部的液压蓄能器，液压蓄能器再稳定输出液压能促使液压发电机发电。液压蓄能器和使液压发电机具体可以参照现有技术，此不再细说。

本具体实施例中，波能-液压能转化单元2嵌入在防浪翘板1内，防水效果好，提高使用寿命，且其两端分别朝向防浪翘板1的向浪端和背浪端，波能-液压能转化单元2的数量为多个。当然，在其它实施例中，波能-液压能转化单元2也可以为一个。

当然，在其它实施例中，波浪能发电装置也可以采用现有的其它波浪能发电装置，此是本领域技术人员可以轻易实现的，不再细说。

所述挡风挡垃圾弧形板7对应设置在防浪翘板1的背浪端，本具体实施例中，挡风挡垃圾弧形板7为长条形的圆弧板结构，通过连接杆6焊接固定于防浪翘板1的背浪端，且凹面朝向防浪翘板1，挡风挡垃圾弧形板7与防浪翘板1的背浪端具有间距，用于方便海漂垃圾掉落到下面的海漂垃圾回收镂空袋8。当然，在其它实施例中，挡风挡垃圾弧形板7也可以通过螺钉等方式固定在防浪翘板1上。

所述海漂垃圾回收镂空袋8可拆卸设置在连接杆6上，且开口对着挡风挡垃圾弧形板7的下端，用于接收由挡风挡垃圾弧形板7阻挡下来的海漂垃圾。

本具体实施例中，波能-液压能转化单元2的朝向防浪翘板1向浪端的一端设有重型端盖26，该重型端盖26的设置是为了使得波能-液压能转化单元2两端产生重量差异。波能-液压能转化单元2设置有重型端盖26的一端均设置在防浪翘板1的向浪端，使得整个防浪翘板1呈倾斜状，通过调节其支点位置，使得防浪翘板1大致倾斜正对波浪。当然，在其它实施例中，也可以在防浪翘板1的向浪端连接设置重物块来代替重型端盖26。

当波浪较小时，防波堤本体可以对来浪进行第一次消减反射，绕过防浪翘板1向浪端的波浪到达浮体3时被其进行第二次反射消减，从而达到良好的消波效果。当波浪较大产生越浪时，波浪在防波堤本体上进行爬坡运动，此时波浪的动能转化为重力势能，当越上防浪翘板1的波浪达到一定量时，由于杠杆原理的作用，防浪翘板1将绕浮体3旋转，此时防浪翘板1向浪端上升，被浪端下降，其上波浪及海漂垃圾重力势能转化为动能，冲向挡风挡浪弧形板7，在挡风挡浪弧形板7上爬升后落入海漂垃圾镂空回收袋8中。此过程中，海漂垃圾将落入海漂垃圾镂空回收袋8，而水体将透过海漂垃圾镂空回收袋8重新落回海面。此外，波能-液压能转化单元2将随防浪翘板1绕浮体3旋转，波能-液压能转化单元2内部的重力活塞23往复运动产生液压能发电。

另外防波堤本体上经过海漂垃圾镂空回收袋8下落的水体与经浮体3消减的波浪撞击后造成波浪运动的紊乱从而进一步消减绕过浮体3的透射波浪，进一步提高消浪效果。

当风浪同时正面冲向防波堤时，由于风力的作用，挡风挡浪弧形板7所受水平风力为其转动提供一定量转动力矩，从而使较小的波浪条件即可在防浪翘板1上形成越浪，从而利用风能提高防浪翘板1的转动效率。由于近岸风向与浪向多为向岸方向，因此可有效利用海上风能协助发电单元发电。

本具体实施例中，浮体3两侧端面上均设有锚接装置，该锚接装置包括固定设置在锚链固定座5靠近防浪翘板1的侧面上，即处于迎浪面一侧上的锚链扣4，锚链的一端与锚链扣4相连，另一端与事先设置在海底的锚链固定桩相连。锚链扣4设置在迎浪面一侧有利于越浪条件下防波堤本体绕浮体3旋转后复位。

利用本发明发出来的电量可存入相应的储电装置或直接通过导线传递到相应的储电处或经过变电后直接输送到沿岸居民家中等，使岸边受到相应的保护的同时，对清洁能源的利用和缓解国家电力压力都有积极作用。此外，可通过更换海漂垃圾镂空回收袋8达到清理装置收集的海漂垃圾。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：包括浮体、防波堤本体、海漂垃圾回收镂空袋和挡风挡垃圾弧形板，所述防波堤本体与浮体转动连接，所述防波提本体包括防浪翘板以及设置在其上的波浪能发电装置，所述挡风挡垃圾弧形板对应设置在防浪翘板的背浪端，所述海漂垃圾回收镂空袋设置在挡风挡垃圾弧形板下面，且开口对应于挡风挡垃圾弧形板的下端，用于接收由挡风挡垃圾弧形板阻挡下来的海漂垃圾。

2.根据权利要求1所述的兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：所述挡风挡垃圾弧形板通过连接杆焊接固定于防浪翘板的背浪端，且与防浪翘板的背浪端具有间距。

3.根据权利要求2所述的兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：所述海漂垃圾镂空回收袋可拆卸设置在连接杆上，且开口对着挡风挡垃圾弧形板的下端。

4.根据权利要求1所述的兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：所述波浪能发电装置包括波能-液压能转化单元，所述波能-液压能转化单元包括密封壳体以及固定设置在其内部空腔的导杆，所述导杆上设置有可沿其往复滑动的重力活塞，所述密封壳体内部空腔中装有液压油，所述密封壳体的两端分别设置有液压油导管。

5.根据权利要求4所述的兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：所述波能-液压能转化单元的一端设有重型端盖。

6.根据权利要求1所述的兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：所述防浪翘板的向浪端连接设有重物块。

7.根据权利要求1所述的兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：所述浮体两侧端面上均设有锚接装置，所述锚接装置包括与锚链相连接的锚链扣，所述锚链扣固定设置在锚链固定座上。

8.根据权利要求1所述的兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：所述防浪翘板背面设有至少一个与浮体相配合的转动机构。

9.根据权利要求8所述的兼具波浪能发电及海漂垃圾回收功能的浮式防波堤，其特征在于：所述转动机构包括固定设置在防浪翘板上的支座以及与其固定连接的转动轴承，所述转动轴承与固定设置在浮体凹槽内的固定轴套接配合转动。