CN112411468A - 一种柔性的浮式防波堤 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的一种柔性的浮式防波堤，且两浮体上分别设置有沿其长度进行安装的多个安装架，各安装架上均旋转式连接有消浪轮，两浮体之间通过弹性伸缩结构连接，一浮体上设置有第一滑轮组，另一浮体上设置有第二滑轮组和第一牵引弹簧，第一牵引弹簧上连接有牵引绳，且牵引绳绕过第一滑轮组、第二滑轮组后与旋转驱动机构连接，差速器的第一输入轴与旋转驱动机构的转轴连接，各消浪轮上的转轴相互连接，一浮体上的消浪轮转轴与另一浮体上的消浪轮转轴通过传动机构相互连接，一浮体上的消浪轮转轴通过软轴与差速器的第二输入轴连接，且差速器的输出轴与能量转换机构的输入轴连接。其高效率实现消波、减浪、以及消波减浪过程中能量转换。

Description

一种柔性的浮式防波堤

技术领域

本发明涉及一种将水中波浪形成的波浪能进行捕捉并波浪进行消除的技术领域，尤其是一种柔性的浮式防波堤。

背景技术

防波堤是定位漂浮在港口、海岸工程作业区域的水面上，其用于防御海浪对港口以及作业区域的侵袭，维持防护区域内水域平稳，保证船舶停靠、系泊、装卸作业、海洋工程施工作业、海洋养殖、近海体育运动等的安全，然而传统的固定式防波堤投资大、建设周期长，因此人们研发了一种浮式防波堤，但是现有防波堤均为单浮体式设置，而单浮体设置使得消波、减浪、以及消波减浪过程中的能量转换的效率低下，所以使用效果不尽如人意。

有鉴于上述常见的缺点，发明人针对前述缺点的研究改进之道，终于有本发明的产生。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而设计的一种高效率实现消波、减浪、以及消波减浪过程中能量转换的一种柔性的浮式防波堤。

本发明所设计的一种柔性的浮式防波堤，包括弹性伸缩结构、旋转驱动机构、差速器、将机械能转换为电能的能量转换机构、以及两根相互平行且间隔设置的浮体，且两浮体上分别设置有沿其长度进行安装的多个安装架，各安装架上均旋转式连接有消浪轮，两浮体之间通过弹性伸缩结构连接，一浮体上设置有第一滑轮组，另一浮体上设置有第二滑轮组和第一牵引弹簧，第一牵引弹簧上连接有牵引绳，且牵引绳绕过第一滑轮组、第二滑轮组后与旋转驱动机构连接，差速器的第一输入轴与旋转驱动机构的转轴连接，各消浪轮上的转轴相互连接，一浮体上的消浪轮转轴与另一浮体上的消浪轮转轴通过传动机构相互连接，一浮体上的消浪轮转轴通过软轴与差速器的第二输入轴连接，且差速器的输出轴与能量转换机构的输入轴连接，浮体上安装有使防波堤在水面上的位置得到定位的锚系结构。

作为优选，旋转驱动机构包括安装板、旋转轮、横向设置的牵引杆和第二牵引弹簧，牵引杆滑动式安装于安装板的一侧面；旋转轮位于牵引杆旁侧，并通过转轴与安装板旋转式连接；牵引杆上设置有驱动件，驱动件上设置有竖直长形孔，旋转轮上设置有偏心轴，偏心轴对应插入竖直长形孔内，且用于旋转式连接旋转轮的转轴与差速器的第一输入轴固定相连，第二牵引弹簧的两端分别与安装板和牵引杆的弹簧连接部固定相连，牵引杆的牵引端与牵引绳连接。

作为优选，安装板的一侧面设置有定位套，且牵引杆插入定位套的内孔中。

作为优选，差速器包括外壳、置于外壳内的第一半轴齿轮、第二半轴齿轮、第一行星轮、第二行星轮、主动齿轮和与主动齿轮啮合的从动齿轮组，从动齿轮组旋转式安装于外壳内的内壁上，且从动齿轮组的动力输出部分设置输出轴与能量转换机构的输入轴连接；第一半轴齿轮上设置第一输入轴，第二半轴齿轮上设置第二输入轴，主动齿轮的一侧面连接有旋转套，第一半轴齿轮、第二半轴齿轮、第一行星轮和第二行星轮均设置于旋转套的内腔中；第一输入轴插接固定在主动齿轮的中心孔内，其端部贯穿外壳与旋转驱动机构的转轴连接，第二输入轴贯穿旋转套和外壳与软轴连接；旋转套的相对应两侧设置有安装孔，且第一行星轮和第二行星轮的转轴分别插入两安装孔内，第一半轴齿轮、第二半轴齿轮相互对应平行且间隔设置，第一行星轮和第二行星轮均与第一半轴齿轮、第二半轴齿轮啮合。

作为优选，还包括底板和安装于底板上第三滑轮组，且牵引绳绕过第一滑轮组、第二滑轮组和第三滑轮组后与旋转驱动机构连接，差速器、旋转驱动机构和能量转换机构均安装于底板上。

作为优选，弹性伸缩结构包括分别固定在两浮体上的固定件和位于两固定件之间的弹性伸缩体，且两固定件位置相互对应设置，弹性伸缩体的两端分别与两固定件固定相连。

作为优选，弹性伸缩体包括两个弹簧和位于两个弹簧之间的硬性支撑体，一弹簧的两端分别与一固定件和硬性支撑体的一端固定相连，另一弹簧的两端分别与另一固定件和硬性支撑体的另一端固定相连。

作为优选，还包括位于浮体上方的条形件，且条形件与浮体相互平行设置，固定件上设置有支撑柱，条形件与支撑柱连接。

作为优选，还包括两个相互对应设置的定位件，两定位件分别固定于两浮体上，一定位件上安装第一牵引弹簧和第二滑轮组，另一定位件上安装第一滑轮组。

作为优选，消浪轮包括至少三片相互平行、位置对应且间隔设置的片体、以及两S型桨叶，三片体相互间隔形成两间隙，一S型桨叶呈竖直状安装于一间隙内，另一S型桨叶呈横卧状安装于另一间隙内。

本发明所设计的一种柔性的浮式防波堤，其在波浪的冲击下，基于两浮体在弹性伸缩结构的作用，使得两浮体之间存在弹性，因此避免两浮体与波浪刚性碰撞，降低损坏几率，同时两浮体之间会形成波浪破碎区域，起到较强的波浪消除效果，并且通过牵引绳、第一牵引弹簧和滑轮组的设置使得两浮管之间在波浪作用下会有间距的变化，滑轮组会将间距几倍放大，将第一牵引弹簧的势能通过第一牵引绳转化为可以旋转的机械能，该旋转的机械能通过差速器传动而驱动能量转换机构进行发电，同时消浪轮在消波、减浪过程中发生旋转，因此消浪轮旋转的势能经软轴和差速器传导至能量转换机构进行发电，由此可知，在双浮体的作用下实现对波浪进行多重消波、减浪，以实现高效率的消波减浪，并且在多重消波、减浪过程中实现多重捕能，以进一步实现高效率的发电。

附图说明

图1是实施例的整体结构示意图（一）；

图2是A处局部放大图；

图3是实施例的整体结构示意图（二）；

图4是实施例的整体结构示意图（三）；

图5是B处局部放大图；

图6是消浪轮结构示意图；

图7是差速器内部结构示意图（一）；

图8是差速器内部结构示意图（二）。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如附图所示，本实施例所描述的一种柔性的浮式防波堤，包括底板18、安装于底板18上第三滑轮组17、弹性伸缩结构2、旋转驱动机构7、差速器8、将机械能转换为电能的能量转换机构11、以及两根相互平行且间隔设置的浮体1，且两浮体1上分别设置有沿其长度进行安装的多个安装架3，各安装架3上均旋转式连接有消浪轮4，两浮体1之间通过弹性伸缩结构2连接，一浮体1上设置有第一滑轮组13，另一浮体1上设置有第二滑轮组12和第一牵引弹簧15，第一牵引弹簧15上连接有牵引绳12，且牵引绳12绕过第一滑轮组13、第二滑轮组12和第三滑轮组17后与旋转驱动机构7连接，差速器8、旋转驱动机构7和能量转换机构11均安装于底板18上，差速器8的第一输入轴81与旋转驱动机构7的转轴连接，各消浪轮4上的转轴100相互连接，一浮体1上的消浪轮4的转轴100与另一浮体1上的消浪轮4的转轴100通过带传动机构5相互连接，一浮体1上的消浪轮4的转轴100通过软轴6与差速器8的第二输入轴82连接，且差速器8的输出轴83与能量转换机构11的输入轴连接，两浮体1上均安装有使防波堤在水面上的位置得到定位的锚系结构10多个，锚系结构10包括缆绳104、第一定子101、第二定子102和浮子103，且第一定子101和第二定子102均固定于江河底部或海底，第一定子101和第二定子102通过缆绳104相互连接；浮子103漂浮于水面，并通过缆绳101与浮体1连接；浮子103通过缆绳104与第二定子102连接，利用浮子使得浮子与浮体之间的缆绳和浮体与第二定子之间的缆绳处于绷紧状态，从而使得锚系结构对防波堤的定位更加稳定，并且第一定子和第二定子固定于水中作业区域的底部，其中，一浮体上的一排消浪轮和另一浮体上的一排消浪轮呈并列水平排布设置，其排布设置根据波浪能量主要集中于水平面区域，因此，相比较于桨叶垂直排布方式，具有更好的捕能和消波效果，能量转换机构采用发电机。

进一步地，安装架3包括两个相互间隔设置的凵型架31，两个凵型架31的纵向杆顶端与两浮体焊接固定或螺栓固定，消浪轮4的两端转轴分别与凵型架31旋转式连接。

基于上述机构，弹性伸缩结构起到两浮体保持相互间隔设置，并且在具有波浪的情况两浮体之间在弹性伸缩结构作用下使得浮体与波浪之间为柔性碰撞，由于浮体在波浪碰撞下实现两浮体之间的间距产生变化，且间距变化过程中在两浮体之间形成波浪破碎区域以对波浪进行破碎处理，达到消波效果，而且还通过在两浮体之间设置滑轮组、牵引绳和第一牵引弹簧，并且正常无波浪情况下第一牵引弹簧是处于拉伸状态，当波浪碰撞浮体后第一牵引弹簧发生一定的收缩使牵引绳被拉动进行驱动旋转驱动机构进行动作，旋转驱动机构动作使得差速器上的第一输入轴发生旋转，且第一输入轴旋转的动能被传导至输出轴，使输出轴旋转进行驱动能量转换机构动作，能量转换机构动作将旋转的机械动能转换为电能，同时在波浪的波浪能作用下使得两浮体上的消浪轮也发生旋转，因此消浪轮旋转的势能经软轴进行驱动差速器的第二输入轴，并将第二输入轴输入势能传导至差速器的输出轴使其输出轴旋转，差速器的输出轴旋转进行驱动能量转换机构动作而进行发电，从而经上述对水面波浪的作用达到高效率消波、减浪动作，并进一步利用波浪能达到高效率发电的效果。

在本实施例中，旋转驱动机构7包括安装板71、旋转轮74、横向设置的牵引杆72和第二牵引弹簧73，牵引杆72滑动式安装于安装板71的一侧面；旋转轮74位于牵引杆72旁侧，并通过转轴与安装板71旋转式连接；牵引杆72上设置有驱动件721，驱动件721上设置有竖直长形孔722，旋转轮74上设置有偏心轴75，偏心轴75对应插入竖直长形孔722内，且用于旋转式连接旋转轮74的转轴与差速器8的第一输入轴81固定相连，第二牵引弹簧73的两端分别与安装板71和牵引杆72的弹簧连接部固定相连，牵引杆72的牵引端与牵引绳12连接；其中，第二牵引弹簧72的牵引力大于第一牵引弹簧的牵引力，从而使得第二牵引弹簧在无波浪情况下处于收缩状态，且通过牵引杆、牵引绳和三组滑轮组使第二牵引弹簧处于拉伸状态，在具有波浪时，当两浮体之间的距离增大时，牵引绳被拉动而进行驱动牵引杆向左位移，使得第二牵引弹簧被拉伸，此时驱动件向左位移，而在竖直长形孔和偏心轴的作用下使得旋转轮发生旋转，旋转轮旋转后带动第一输入轴旋转，而当两浮体之间的距离减小时，第一牵引弹簧发生收缩而将牵引绳拉动进行驱动牵引杆向左位移，使得第二牵引弹簧被拉伸，而牵引杆向左位移过程中驱动件向左位移，而在竖直长形孔和偏心轴的作用下使得旋转轮发生旋转，旋转轮旋转后再次带动第一输入轴旋转，在上述有波浪的情况第二牵引弹簧被拉伸，而在无波浪情况下第二牵引弹簧复位呈收缩进行驱动牵引杆向右位移，此时驱动件向左位移，而在竖直长形孔和偏心轴的作用下使得旋转轮发生旋转，旋转轮旋转后又一次带动第一输入轴旋转，且第一输入轴旋转的动能被传导至输出轴，使输出轴旋转进行驱动能量转换机构动作，能量转换机构动作将旋转的机械动能转换为电能，从而进一步地通过上述快速有效的将波浪能转换为机械能，并能在转换过程中快速有效的将波浪消除，使得高效率消波、减浪及能量转换。

优选地，安装板71的一侧面通过焊接或螺栓固定有定位套76，且牵引杆72插入定位套76的内孔中，其定位套76可以设置为多个，从而使得牵引杆72的位移更加平稳。

在本实施例中，差速器8包括外壳、置于外壳内的第一半轴齿轮84、第二半轴齿轮85、第一行星轮86、第二行星轮80、主动齿轮88和与主动齿轮88啮合的从动齿轮组89，从动齿轮组89旋转式安装于外壳内的内壁上，且从动齿轮组89的动力输出部分设置输出轴83与能量转换机构11的输入轴连接；第一半轴齿轮84上设置第一输入轴81，第二半轴齿轮85上设置第二输入轴82，主动齿轮88的一侧面连接有旋转套87，第一半轴齿轮84、第二半轴齿轮85、第一行星轮86和第二行星轮80均设置于旋转套87的内腔中；第一输入轴81插接固定在主动齿轮88的中心孔内，其端部贯穿外壳与旋转驱动机构7的转轴连接，第二输入轴82贯穿旋转套87和外壳与软轴6连接；旋转套87的相对应两侧设置有安装孔871，且第一行星轮86和第二行星轮80的转轴100分别插入两安装孔871内，第一半轴齿轮84、第二半轴齿轮85相互对应平行且间隔设置，第一行星轮86和第二行星轮80均与第一半轴齿轮84、第二半轴齿轮85啮合，从动齿轮组89由多个从动齿轮891相互啮合组成，因此，第一输入轴旋转使得第一半轴齿轮、主动齿轮和旋转套同时旋转，而第一行星轮和第二行星轮在第一半轴齿轮滚动位移而不发生自转，以达到第一半轴齿轮在第一行星轮和第二行星轮的作用下第二输入轴不发生旋转，当第二输入轴旋转使得第二半轴齿轮、第一行星轮、第二行星轮、主动齿轮和旋转套同时旋转，而使第一行星轮和第二行星轮在第一半轴齿轮上旋转滚动位移，以达到第一半轴不发生旋转，从而进一步实现差速控制第一输入轴和第二输入轴的旋转。

在本实施例中，弹性伸缩结构2包括分别固定在两浮体上的固定件21和位于两固定件21之间的弹性伸缩体，且两固定件21位置相互对应设置，弹性伸缩体的两端分别与两固定件固定相连；弹性伸缩体包括两个弹簧22和位于两个弹簧22之间的硬性支撑体23，一弹簧22的两端分别与一固定件21和硬性支撑体23的一端固定相连，另一弹簧22的两端分别与另一固定件21和硬性支撑体23的另一端固定相连，其中固定件为一种固定套，并且固定套套接在浮体上，固定套与浮体可以是焊接固定或过盈配合固定，而且弹簧分别与固定套和硬性支撑体焊接固定，且硬性支撑体的设置使得弹性伸缩结构具有一定刚性，使得两浮体间的间距保持效果更佳，提升使用性能以及使用寿命。

在本实施例中，还包括位于浮体1上方的条形件19，且条形件19与浮体1相互平行设置，固定件21上设置有支撑柱211，条形件19与支撑柱211固定连接，其条形件19的设置使两浮体上具有扶手，以便于人体站于浮体上时进行维修工作，提升使用性能，并且支撑柱的顶端设置有紧固套212，且条形件为圆柱型柱体或管体，因此圆柱型柱体或管体插接在紧固套内，且圆柱型柱体或管体与紧固套焊接固定。

在本实施例中，还包括两个相互对应设置的定位件16，两定位件16分别固定于两浮体1上，一定位件16上安装第一牵引弹簧15和第二滑轮组14，另一定位件16上安装第一滑轮组13，其定位件16为套体，且套体套接在浮体上，套体与浮体可以是焊接固定或过盈配合固定，并且套体的外侧面为平面结构，以便于滑轮组和弹簧的安装。

在本实施例中，消浪轮4采用二级Savonius型桨叶，其包括至少三片相互平行、位置对应且间隔设置的片体41、以及两S型桨叶42，三片体41相互间隔形成两间隙，一S型桨叶42呈竖直状安装于一间隙内，另一S型桨叶42呈横卧状安装于另一间隙内，其中上述设置的S型桨叶具有可以接收来自任何方向水流的特点，后排S型桨叶不仅可以继续吸收前排桨叶的水流，还可以吸收浮体间波浪破碎的波浪势能，S型桨叶就很好的起到了吸收波浪能的能量，将波浪能转化为桨叶转动的机械能，以使得波浪消除效果得到大幅度增加，并且机械能转换效果也更快，以使得电能被转换出来的效率也得到大幅度提升。

综合上述，上述中的浮体为浮管结构。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性的浮式防波堤，其特征在于，包括弹性伸缩结构、旋转驱动机构、差速器、将机械能转换为电能的能量转换机构、以及两根相互平行且间隔设置的浮体，且两浮体上分别设置有沿其长度进行安装的多个安装架，各安装架上均旋转式连接有消浪轮，两浮体之间通过弹性伸缩结构连接，一浮体上设置有第一滑轮组，另一浮体上设置有第二滑轮组和第一牵引弹簧，第一牵引弹簧上连接有牵引绳，且牵引绳绕过第一滑轮组、第二滑轮组后与旋转驱动机构连接，差速器的第一输入轴与旋转驱动机构的转轴连接，各消浪轮上的转轴相互连接，一浮体上的消浪轮转轴与另一浮体上的消浪轮转轴通过传动机构相互连接，一浮体上的消浪轮转轴通过软轴与差速器的第二输入轴连接，且差速器的输出轴与能量转换机构的输入轴连接，浮体上安装有使防波堤在水面上的位置得到定位的锚系结构。

2.根据权利要求1所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，旋转驱动机构包括安装板、旋转轮、横向设置的牵引杆和第二牵引弹簧，牵引杆滑动式安装于安装板的一侧面；旋转轮位于牵引杆旁侧，并通过转轴与安装板旋转式连接；牵引杆上设置有驱动件，驱动件上设置有竖直长形孔，旋转轮上设置有偏心轴，偏心轴对应插入竖直长形孔内，且用于旋转式连接旋转轮的转轴与差速器的第一输入轴固定相连，第二牵引弹簧的两端分别与安装板和牵引杆的弹簧连接部固定相连，牵引杆的牵引端与牵引绳连接。

3.根据权利要求2所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，安装板的一侧面设置有定位套，且牵引杆插入定位套的内孔中。

4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，差速器包括外壳、置于外壳内的第一半轴齿轮、第二半轴齿轮、第一行星轮、第二行星轮、主动齿轮和与主动齿轮啮合的从动齿轮组，从动齿轮组旋转式安装于外壳内的内壁上，且从动齿轮组的动力输出部分设置输出轴与能量转换机构的输入轴连接；第一半轴齿轮上设置第一输入轴，第二半轴齿轮上设置第二输入轴，主动齿轮的一侧面连接有旋转套，第一半轴齿轮、第二半轴齿轮、第一行星轮和第二行星轮均设置于旋转套的内腔中；第一输入轴插接固定在主动齿轮的中心孔内，其端部贯穿外壳与旋转驱动机构的转轴连接，第二输入轴贯穿旋转套和外壳与软轴连接；旋转套的相对应两侧设置有安装孔，且第一行星轮和第二行星轮的转轴分别插入两安装孔内，第一半轴齿轮、第二半轴齿轮相互对应平行且间隔设置，第一行星轮和第二行星轮均与第一半轴齿轮、第二半轴齿轮啮合。

5.根据权利要求4所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，还包括底板和安装于底板上第三滑轮组，且牵引绳绕过第一滑轮组、第二滑轮组和第三滑轮组后与旋转驱动机构连接，差速器、旋转驱动机构和能量转换机构均安装于底板上。

6.根据权利要求1所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，弹性伸缩结构包括分别固定在两浮体上的固定件和位于两固定件之间的弹性伸缩体，且两固定件位置相互对应设置，弹性伸缩体的两端分别与两固定件固定相连。

7.根据权利要求6所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，弹性伸缩体包括两个弹簧和位于两个弹簧之间的硬性支撑体，一弹簧的两端分别与一固定件和硬性支撑体的一端固定相连，另一弹簧的两端分别与另一固定件和硬性支撑体的另一端固定相连。

8.根据权利要求6所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，还包括位于浮体上方的条形件，且条形件与浮体相互平行设置，固定件上设置有支撑柱，条形件与支撑柱连接。

9.根据权利要求1或5所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，还包括两个相互对应设置的定位件，两定位件分别固定于两浮体上，一定位件上安装第一牵引弹簧和第二滑轮组，另一定位件上安装第一滑轮组。

10.根据权利要求1-3、4-8任一项所述的柔性的浮式防波堤，其特征在于，消浪轮包括至少三片相互平行、位置对应且间隔设置的片体、以及两S型桨叶，三片体相互间隔形成两间隙，一S型桨叶呈竖直状安装于一间隙内，另一S型桨叶呈横卧状安装于另一间隙内。

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