CN111663494A - 一种自带发电功能的防波堤 - Google Patents

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霍宏亮
贺铭
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Abstract

本发明公开了一种自带发电功能的防波堤，包括水平板、两个直线导轨、“门”字形振动支架、振动柱体、传动装置和发电机；水平板固定在水面以下；两个直线导轨固定连接在水平板的底面；振动支架包括横梁和两支臂，振动支架套设在直线导轨上，其两支臂分别位于两个直线导轨的外侧，能沿直线导轨运动；振动柱体连接在振动支架的两支臂底部之间，振动柱体在流体流速的作用下产生涡激振动，并带动振动支架上下运动；传动装置在振动支架的带动下产生旋转运动；发电机与传动装置连接，将机械能转化为电能。本发明采用水平板式防波堤的防波方式，并在防波堤下方固定以涡激振动为原理的发电装置，在削减水流能量的同时，将部分水流能转化为电能。

Description

一种自带发电功能的防波堤
技术领域
本发明涉及港口与近岸工程和船舶与海洋工程，特别涉及一种自带发电装置的平板式防波堤。
背景技术
港口与近岸工程是近年来的热点研究方向。具有巨大社会公益服务能力。在港口与近岸工程领域中，防波堤是一种常见结构，通常用于消减波浪作用，保护沿岸港口等，部分防波堤也会作为码头使用。本申请是涉及一种新型的水平板式防波堤，具有景观效果好，经济，适用深水域等多种优点。
船舶与海洋工程是对人民和国家不可或缺的重要领域。在船舶与海洋工程领域中，有一个重要分支就是涡激振动，指的是非流线型柱体在有流速的流体中发生振动的状态。
由于水平板式防波堤下方有明显的水流，此时，选取合适尺寸的柱体，可以发生明显的振动，完成水流能到动能的转化。
发电机是一种将动能转化为电能的装置。
因此，可以提出一种在水平板式防波堤的基础上，改良的可以发电的防波堤结构，在削弱波浪的同时，将波浪的部分能量转化为电能。
发明内容
本发明的目的是在利用水平板式防波堤削减波浪的同时，利用水流能发电。为此，本发明提供一种自带发电功能的防波堤，采用水平板式防波堤的防波方式，并在防波堤下方固定以涡激振动为原理的发电装置，在削减水流能量的同时，将部分水流能转化为电能。
本发明所采用的技术方案是：一种自带发电功能的防波堤，包括：
水平板，所述水平板固定在水面以下；
两个直线导轨，所述两个直线导轨固定连接在所述水平板的底面；
“门”字形振动支架，包括横梁和连接在所述横梁下方的两支臂，所述振动支架套设在所述直线导轨上，所述振动支架的两支臂分别位于所述两个直线导轨的外侧，所述振动支架能沿所述直线导轨运动；
振动柱体，所述振动柱体连接在所述振动支架的两支臂底部之间，所述振动柱体在流体流速的作用下产生涡激振动，并带动所述振动支架上下运动；
传动装置，所述传动装置在所述振动支架的带动下产生旋转运动；以及，
发电机，所述发电机与所述传动装置连接，将机械能转化为电能。
进一步地，所述水平板通过支撑桩固定在水面以下，所述支撑桩的顶部与所述水平板固定连接、所述支撑桩的底部打入至海床内。
进一步地，所述水平板通过锚链固定在水面以下，所述锚链的一端与所述水平板固定连接、另一端固定在海床上。
进一步地，所述两个直线导轨之间自下而上设置有第一钢棒和第二钢棒，所述发电机固定在所述第二钢棒上。
进一步地，所述传动装置包括第一传动轮、第二传动轮和缠绕在所述第一传动轮与第二传动轮上的传送带；所述第一传动轮与所述发电机相连接，并固定在所述第二钢棒上；所述第二传动轮固定在所述第一钢棒上；所述传送带的两部分分别位于所述振动支架的横梁的两侧，且，所述传送带的其中一部分与所述振动支架的横梁固定连接，从而使得所述传送带在所述振动支架的上下运动下发生顺时针或逆时针转动，进而带所述第一传动轮和所述第二传动轮转动。
进一步地，所述振动柱体垂直于水流方向布置。
本发明的有益效果是：本发明一种自带发电功能的防波堤，采用水平板式防波堤的防波方式，并在防波堤下方固定以涡激振动为原理的发电装置，在削减水流能量的同时，将部分水流能转化为电能。首先，水平板式防波堤没有阻碍水流流动，在水平板下方水流依然可以保持一定流速，这就保证了此处水流具有一定的能量。其次，通过根据流速合理设计振动柱体的尺寸，使得振动柱体发生明显的涡激振动，这保证了水流能量转化为系统的机械能，再次，通过传动装置，将系统机械能输入发电机，并通过发电机将机械能转化为电能。此外，该防波堤结构简单，便于建设，而且水流能的转化也帮助削减了波浪的能量，该防波堤具有良好的经济效益，具有良好的应用前景。
附图说明
图1：本发明一种自带发电功能的防波堤的结构示意图；
图2：本发明采用桩基础的自带发电功能的防波堤的结构示意图；
图3：本发明采用锚链的自带发电功能的防波堤的结构示意图；
附图标注：
1——水平板； 2——直线导轨；
3——振动支架； 4——振动柱体；
5——发电机； 6——支撑桩；
7——海床； 8——锚链；
9——第一钢棒； 10——第二钢棒；
11——第一传动轮； 12——第二传动轮；
13——传送带。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如附图1所示，一种自带发电功能的防波堤，包括水平板式防波堤和以涡激振动为原理的发电装置。所述水平板式防波堤固定在水面以下；所述发电装置主要由振动柱体4，能量传递系统以及发电机5构成，所述振动柱体4方向平行于岸边，保证流向岸边的水流使振动柱体4发生涡激振动，通过振动柱体4将水流动能转化为系统的机械能，通过所述能量传递系统将系统机械能转移到所述发电机5，通过所述发电装置将机械能转化为电能。本发明防波堤可以削减水流能量，并同时将部分水流能量转化为电能。
其中，所述水平板式防波堤包括水平板1，所述水平板1固定在水面以下，本实施例中，所述水平板1没入水面2倍波长的高度，以使得大部分波浪由于水深下降发生波浪破碎从而消耗能量。所述水平板1采取抗腐蚀船舶用钢制成，以保证结构本身的强度。
其中，所述能量传递系统包括直线导轨2、振动支架3和传动装置。
所述直线导轨2设置有两个，所述两个直线导轨2可固定连接在所述水平板1的底面。所述两个直线导轨2之间自下而上设置有第一钢棒9和第二钢棒10，所述第一钢棒9位于直线导轨2的底部，所述第二钢棒10位于直线导轨2的中上部。所述第一钢棒9和第二钢棒10支撑两侧直线导轨2，使得下方振动支架3只能沿直线导轨2往复运动。
所述振动支架3呈“门”字形，包括横梁和连接在所述横梁下方的两支臂，所述振动支架3套在所述直线导轨2上，所述振动支架3的两支臂分别位于所述两个直线导轨2的外侧，所述振动支架3能在所述振动柱体4的带动下沿所述直线导轨2运动。
所述传动装置包括第一传动轮11、第二传动轮12和缠绕在所述第一传动轮11与第二传动轮12上的传送带13；所述第一传动轮11与所述发电机5相连接，并固定在所述第二钢棒10上；所述第二传动轮12固定在所述第一钢棒9上；所述传送带13的两部分分别位于所述振动支架3的横梁的两侧，且，所述传送带13的其中一部分与所述振动支架3的横梁固定连接，从而使得所述传送带13在所述振动支架3的上下运动下发生顺时针或逆时针转动，进而带所述第一传动轮11和所述第二传动轮12产生旋转运动。所述传动装置的材料可以选取摩擦力较大的皮质材料，以保证机械能传输效率。
其中，所述振动柱体4连接在所述振动支架3的两支臂底部之间，由所述振动支架3支撑，从而，所述振动支架3和振动柱体4只能发生沿所述直线导轨2的上下往复运动。所述振动柱体4尽量垂直于水流方向布置(即，平行于岸边)，以保证尽可能利用水流能量。所述振动柱体4的尺寸要根据应用地点的水流状况决定。所述振动柱体4为圆柱结构，采用抗腐蚀船舶用钢制成。所述振动柱体4在受到水流激励作用下，发生横流向的涡激振动，带动所述振动支架3上下运动。
其中，所述发电机5固定在所述第二钢棒10上，所述第二钢棒10支撑两端的所述两个直线导轨2，所述两个直线导轨2固定在所述水平板1上，从而所述发电机5固定在所述水平板1上，所述发电机5采取防水外壳，防止浸水漏电等。所述发电机5与所述传动装置的第一传动轮11连接，所述第一传动轮11在所述传送带13的带动下产生旋转运动，并向所述发电机5输入能量。
本发明中，所述振动柱体4受到水流影响发生涡激振动，主要发生横流向的往复运动，在所述振动支架3和所述直线导轨2的限制下，只会发生垂直所述水平板1方向的往复运动，所述振动柱体4带动所述振动支架3上下往复运动，所述振动支架3在往复运动过程中，带动所述传动装置旋转，通过所述传动装置，将这个机械能转移到所述发电机5处，所述发电机5将所述传动装置第一传动轮11传入的机械能转化为电能。
本发明自带发电功能的防波堤可根据实际需要采取不同施工方式，既可以在海床7基础上直接施工建设，也可以建成构件后通过吊装的方式在海床7上装配。既可以采用桩基础固定水平板1。也可以采用锚泊的方式限制水平板1的移动。
(1)采用桩基础的自带发电功能防波堤
如图2所示，所述水平板1四周由四根支撑桩6固定位置，所述支撑桩6的顶部与所述水平板1固定连接、所述支撑桩6的底部打入海床7，从而起到固定作用。本实施例中，所述支撑桩6采取钢筋混凝土材料制成。
(2)采用锚链8的自带发电功能的防波堤
如图3所示，所述水平板1四周由锚链8固定位置，所述锚链8的一端与所述水平板1固定连接、另一端固定在海床7上。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种自带发电功能的防波堤，其特征在于，包括：
水平板(1)，所述水平板(1)固定在水面以下；
两个直线导轨(2)，所述两个直线导轨(2)固定连接在所述水平板(1)的底面；
“门”字形振动支架(3)，包括横梁和连接在所述横梁下方的两支臂，所述振动支架(3)套设在所述直线导轨(2)上，所述振动支架(3)的两支臂分别位于所述两个直线导轨(2)的外侧，所述振动支架(3)能沿所述直线导轨(2)运动；
振动柱体(4)，所述振动柱体(4)连接在所述振动支架(3)的两支臂底部之间，所述振动柱体(4)在流体流速的作用下产生涡激振动，并带动所述振动支架(3)上下运动；
传动装置，所述传动装置在所述振动支架(3)的带动下产生旋转运动；以及，
发电机(5)，所述发电机(5)与所述传动装置连接，将机械能转化为电能。
2.根据权利要求1所述的一种自带发电功能的防波堤，其特征在于，所述水平板(1)通过支撑桩(6)固定在水面以下，所述支撑桩(6)的顶部与所述水平板(1)固定连接、所述支撑桩(6)的底部打入至海床(7)内。
3.根据权利要求1所述的一种自带发电功能的防波堤，其特征在于，所述水平板(1)通过锚链(8)固定在水面以下，所述锚链(8)的一端与所述水平板(1)固定连接、另一端固定在海床(7)上。
4.根据权利要求1所述的一种自带发电功能的防波堤，其特征在于，所述两个直线导轨(2)之间自下而上设置有第一钢棒(9)和第二钢棒(10)，所述发电机(5)固定在所述第二钢棒(10)上。
5.根据权利要求4所述的一种自带发电功能的防波堤，其特征在于，所述传动装置包括第一传动轮(11)、第二传动轮(12)和缠绕在所述第一传动轮(11)与第二传动轮(12)上的传送带(13)；所述第一传动轮(11)与所述发电机(5)相连接，并固定在所述第二钢棒(10)上；所述第二传动轮(12)固定在所述第一钢棒(9)上；所述传送带(13)的两部分分别位于所述振动支架(3)的横梁的两侧，且，所述传送带(13)的其中一部分与所述振动支架(3)的横梁固定连接，从而使得所述传送带(13)在所述振动支架(3)的上下运动下发生顺时针或逆时针转动，进而带所述第一传动轮(11)和所述第二传动轮(12)转动。
6.根据权利要求1所述的一种自带发电功能的防波堤，其特征在于，所述振动柱体(4)垂直于水流方向布置。
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