CN113279896B - 一种五筒体x型网衣防波发电一体化装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，该装置包括浮筒组件、网衣收卷装置、锚链收放装置、液压发电系统及锚泊固定装置。浮筒主体内设有水仓，通过改变自重将浮筒分为两个水上浮筒、中间浮筒和两个底部浮筒；水上浮筒和底部浮筒主体两侧内分别都设有锚链收放装置，网衣收卷装置集成在筒体内部；液压发电系统在网衣的牵引作用下实现发电的功能；锚泊固定装置由多组锚链将装置与海底相连。本发明可以增大波浪能量的反射系数，网衣的阻尼结构可以进一步吸收波浪能量，二者相互配合达到良好的消波效果，同时位于浮筒内部的液压发电系统可将波浪能量部分转化成电能，实现清洁能源利用。

Description

一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程装备设计制造技术领域，具体的说是涉及一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置。

背景技术

波浪是影响海洋装备安全性的主要因素之一，如果海洋中的大幅波浪直接作用于海洋装备，巨大的波浪力将会对海洋装备的安全性构成致命威胁，海洋装备通常造价较高，一旦破坏将产生严重的经济社会损失。因此，做好海洋装备的外场防护工作显得格外重要。工程界中，通常采用在海洋装备周围布置防波堤的方案来消除部分波浪的影响，使作用到海洋装备上的波浪力减小至可承受的范围内，达到保护的作用，防止工程灾难的发生。常见的防波装置之一为重力固定式防波堤，但其不能快速移动，使用上具有一定的局限性，而浮式防波装置移动和组装方便，可重复使用，在海洋装备设计中得到了越来越多的应用。

ZL2019219201922公开了一种基于月池效应发电的浮式防波堤，浮子通过滚轮组装配在所述轨道内，浮子连接发电机，浮子俘获波浪能将波浪能传送给发电机而后转化为电能，但是此浮式防波系统主要为单层防波装置,这种单层防波装置对短波的消波效果较好，但不适用于长波。

ZL2018112846156公开了一种多功能型浮式防波堤，多个水面消波结构与养鱼结构、连接结构、系泊结构之间相连接实现了放浪消波作用而且还可以用来海水淡化、养鱼，但是浮式防波装置通常工作于波浪能的能流密度较大的海域，该装置并未能最大化的利用波浪能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，克服现有防波装置无法同时适用于短波和长波波浪消波且无法有效利用波能密度较大的波浪技术缺陷。

为了解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，所述装置包括至少一组浮筒组件，其特征在于：在所述浮筒组件中设置有与所述浮筒组件一一对应的网衣收卷装置、锚链收放装置、液压发电系统和锚泊固定装置，也就是说，该一体化装置是有多个浮筒组件、网衣收卷装置、锚链收放装置、液压发电系统和锚泊固定装置组合而成。

网衣收卷装置、锚链收放装置、液压发电系统及锚泊固定装置均设置在两个所述水上浮筒和两个所述底部浮筒中，在两个水上浮筒和两个底部浮筒的内部分别都设置了一个水仓，浮筒内设有水仓，通过改变自重将浮筒分为两个水上浮筒、中间浮筒和两个底部浮筒；通过改变自重来实现两个浮筒在上和两个浮筒在下且中间还连接一个浮筒的X型结构，水上浮筒和底部浮筒主体端盖内分别都设有锚链收放装置，与另一水上浮筒和底部浮筒的锚链收放装置配合来改变浮筒间距；网衣收卷装置集成在筒体内的滑轨机构上，在波浪作用下通过与液压阻尼器的配合达到发电的目的；锚链收放装置与网衣收卷装置共同配合来调节网衣角度和伸展长度以消除不同频率的波浪；锚泊固定装置用多组锚链将水上浮筒和底部浮筒与海底相连。

本发明的进一步改进在于：每个水上浮筒和每个底部浮筒结构相同，每个水上浮筒包括第一壳体、设置在第一壳体两端的第一端盖，在第一壳体的内壁设置有水仓，在第一壳体内壁还设置有安装平台，在第一端盖四周均匀设置有数个孔洞，供锚链收放装置中的第一锚链伸出，数个第一防撞块和第一锚链连接机构分别设置在第一端盖的外侧，第一锚链连接机构包括锚链钩和与锚链钩连接的锚链，锚链钩安装在第一端盖外侧圆心处，锚链钩分别固定在第一端盖的两端，相邻的两个浮筒之间通过锚链连接在一起，使得多个装置相连。

本发明的进一步改进在于：中间浮筒包括壳体、端盖、防撞块、锚链连接机构；中间浮筒的防撞块与锚链连接机构布置与水上浮筒相同，锚链连接机构功能与水上浮筒锚链连接机构相同。

本发明的进一步改进在于：网衣收卷装置包括安装在滑轨机构上的滑块的外侧上的电机安装底座、第一转轴和第二转轴，网衣的一侧收卷于第一转轴上，网衣的另一侧收卷于第二转轴上，第一转轴通过轴承安装在水上浮筒和底部浮筒内的滑轨机构上实现滑动，第二转轴通过固定底座安装在中间浮筒内部，在电机安装底座上通过螺栓固定转轴电机，转轴电机通过联轴器与第一转轴相连，实现对网衣的收卷。

本发明的进一步改进在于：液压发电系统包括液压阻尼器、液压管、液压马达、发电机；两对液压阻尼器尾部通过铰接安装于浮筒壳体内壁两端对称布置，首部铰接于滑块的上下两端，液压阻尼器与液压马达通过液压油管相连，在滑轨机构的运动下液压阻尼器内液压油带动液压马达转动以驱动发电机工作；的液压马达和发电机均用螺栓固定在浮筒壳体内壁安装平台上。

本发明的进一步改进在于：锚链收放装置包括锚链、电机安装钢架、卷轴电机、卷轴；锚链两端分别收卷在不同浮筒的卷轴上用以连接同高度的两浮筒；卷轴位于端盖内部，与端盖同轴心，锚链可从端盖四周孔洞伸出；电机安装钢架通过螺栓固定在浮筒壳体内壁两端对称布置用以卷轴电机的固定；卷轴电机输出轴通过联轴器与卷轴相连来控制锚链的收放以达到调节浮筒间距的功能。

本发明的进一步改进在于锚泊固定装置由数根第二锚链构成，每个第二锚链的一端固定在海底，每个第二锚链的另一端固定在第一端盖底部，水上浮筒和底部浮筒均通过第二锚链与海底相连。

本发明的进一步改进在于滑轨机构包括通过螺栓固定在第一壳体内壁的滑轨且滑轨对称设置，滑块内设有两组滚轮随着网衣的牵引在滑轨上滚动，滑轨上一对限位块通过销固定在滑轨两侧限位槽内，防止滑块行程过长导致液压阻尼器的损坏。

本发明的有益效果是：本发明所提供的五筒体X型网衣防波发电一体化装置移动和组装方便，可重复使用，并适用于短波和长波波浪的消波，有效保障海洋装备的安全运营，同时也可将波能密度大的波浪能转换为电能，实现清洁能源利用。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

图2为本发明水上浮筒的结构示意图。

图3为本发明中间浮筒结构示意图。

图4为本发明网衣收卷装置结构示意图。

图5为本发明网衣收卷装置局部放大图。

图6为本发明锚链收放装置结构示意图。

图7为本发明液压发电系统结构示意图。

图8为本发明装置单元体对接示意图。

图9为本发明装置多单元体组合俯视图。

图10为本发明装置工作原理示意图。

图11为本发明装置联合工作原理示意图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

如图1所示，发明是一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，所述装置包括至少一组浮筒组件，在所述浮筒组件中设置有与所述浮筒组件一一对应的网衣收卷装置2、锚链收放装置3、液压发电系统4和锚泊固定装置，所述网衣收卷装置2、锚链收放装置3、液压发电系统4及锚泊固定装置均设置在两个所述水上浮筒11和两个所述底部浮筒13中，每组所述浮筒组件包括两个水上浮筒11、一个中间浮筒12和两个底部浮筒13，在两个水上浮筒和两个底部浮筒13的内部分别都设置了一个水仓113，通过改变自重来实现两个浮筒在上和两个浮筒在下且中间还连接一个浮筒的X型结构，所述网衣收卷装置2通过网衣21分别将所述水上浮筒11与所述中间浮筒12、所述底部浮筒13与所述中间浮筒12相连使水上浮筒11、中间浮筒12和底部浮筒13形成X型，所述网衣收卷装置2通过滑轨机构22设置在所述水上浮筒11和所述底部浮筒13内，在每个所述水上浮筒11和每个所述底部浮筒13的两侧分别设置所述锚链收放装置3，所述锚链收放装置3与所述网衣收卷装置2配合调节网衣21的角度与伸展长度，用以消除不同波高和周期的波浪在所述水上浮筒11和所述底部浮筒13上分别安装所述液压发电系统4，液压发电系统4在网衣21的牵引作用下实现发电功能，锚泊固定装置由多组锚链51将装置与海底相连。

如图2-3所示，每个所述水上浮筒11和每个所述底部浮筒13结构相同，这里只描述其中一个水上浮筒11的结构，水上浮筒11包括第一壳体111、第一端盖112、水仓113、安装平台114、三个第一防撞块115、第一锚链连接机构116，第一端盖112设置在第一壳体111两端，三个第一防撞块115和第一锚链连接机构116分别设置在所述第一端盖112的外侧，在所述第一壳体111的内壁设置有水仓113，通过改变内部所含压载水体积，调整其所产生的净浮力，在所述第一壳体111内壁还设置有安装平台114，在所述第一端盖112四周均匀设置有数个孔洞，供所述锚链收放装置3中的第一锚链31伸出，左右相邻的所述水上浮筒11之间通过所述第一锚链连接机构116连接，左右相邻的所述底部浮筒13之间通过所述第一锚链连接机构116连接，所述第一锚链连接机构116包括锚链钩1161和与所述锚链钩1161连接的锚链1162，所述锚链钩1161安装在所述第一端盖112外侧圆心处，所述中间浮筒12包括第二壳体121、设置在所述第二壳体121两端的第二端盖122，3个第二防撞块123和第二锚链连接机构124分别设置在所述第二端盖122的外侧，左右相邻的所述中间浮筒之间通过所述第二锚链连接机构124连接，所述第二锚链连接机构124的结构与所述第一锚链连接机构116相同。

如图4-5所述，所述网衣收卷装置2包括网衣21、滑轨机构22、限位块23、第一转轴24、转轴电机25、电机安装底座26、第二转轴27、固定底座28，电电机安装底座26安装在滑块222外侧，所述网衣21的一侧收卷于所述第一转轴24上，所述网衣21的另一侧收卷于所述第二转轴27上，所述第一转轴24通过轴承安装在所述水上浮筒11和所述底部浮筒13内的所述滑轨机构22上实现滑动，滑轨221通过螺栓固定在壳体内壁两侧对称布置，滑块222内设有两组滚轮2221随着网衣21的牵引在所述滑轨221上滚动以带动第一转轴24的滑动，所述滑轨221上一对限位块23通过销固定在所述滑轨221两侧限位槽内，防止所述滑块222行程过长导致液压发电系统的液压阻尼器41的损坏，所述第二转轴27通过固定底座28安装在所述中间浮筒12内部，转轴电机25通过螺栓固定在电机安装底座26上，所述转轴电机25通过联轴器与所述第一转轴24相连，实现对网衣21的收卷。

如图6所示的锚链收放装置3，包括第一锚链31、电机安装钢架32、卷轴电机33、卷轴34；所述第一锚链31的两端分别收卷在同一高度的水上浮筒11和底部浮筒13的卷轴34上，用以连接同高度的两个浮筒，所述卷轴34位于第一端盖112内部，与第一端盖112同轴心，第一锚链31可以从从所述第一端盖112四周孔洞伸出，电机安装钢架32通过螺栓固定在所述第一壳体111内壁两端对称设置，用以对卷轴电机33的固定；所述卷轴电机33的输出轴通过联轴器与所述卷轴34相连接来控制所述第一锚链31的收放，达到调节浮筒间距的功能。

如图7所示的液压发电系统4包括液压阻尼器41、液压管42、液压马达43、发电机44，两对所述液压阻尼器41尾部铰接安装在浮筒组件的浮筒壳体111的内壁两端且所述液压阻尼器41对称设置，两对所述液压阻尼器41的首端铰接在滑块222的上下两端，在所述浮筒壳体111的安装平台114上通过螺栓固定液压马达43和发电机44，所述液压阻尼器41与所述液压马达43通过液压油管42相连，在所述滑轨机构22的运动下，所述液压阻尼器41内液压油带动所述液压马达43转动驱动所述发电机44工作。

如图8-9所示，该装置可以根据实际海况条件和用电需求，通过将多个装置单元连接成一个整体结构，多个装置单元模块之间采用第一锚链钩加第二锚链1162的连接方式进行连接。多个装置单元连接成一个整体结构可扩大装置的防护海域范围，而且由于一部分波浪能转变为电能，相应的提高了装置的消波性能。

如图10-11所示，所述锚泊固定装置由数根第二锚链51构成，每个所述第二锚链51的一端固定在海底，每个所述第二锚链51的另一端固定在第一端盖112底部，水上浮筒11和底部浮筒13均通过第二锚链51与海底相连。该防波发电一体化装置可通过锚泊固定装置与海底相连，灵活的调节浮筒的运动幅度和工作范围，同时使其可以适应不同水深的海域，其受海底地形和地质条件的影响较小，应用范围广泛。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，所述装置包括至少一组浮筒组件，其特征在于：在所述浮筒组件中设置有与所述浮筒组件一一对应的网衣收卷装置（2）、锚链收放装置（3）、液压发电系统（4）和锚泊固定装置，每组所述浮筒组件包括两个水上浮筒（11）、一个中间浮筒（12）和两个底部浮筒（13），所述网衣收卷装置（2）通过网衣（21）分别将所述水上浮筒（11）与所述中间浮筒（12）、所述底部浮筒（13）与所述中间浮筒（12）相连使水上浮筒（11）、中间浮筒（12）和底部浮筒（13）形成X型，所述网衣收卷装置（2）通过滑轨机构（22）设置在所述水上浮筒（11）和所述底部浮筒（13）内，在每个所述水上浮筒（11）和每个所述底部浮筒（13）的两侧分别设置所述锚链收放装置（3），所述锚链收放装置（3）与所述网衣收卷装置（2）配合调节网衣（21）的角度与伸展长度，在所述水上浮筒（11）和所述底部浮筒（13）上分别安装所述液压发电系统（4），所述水上浮筒（11）和所述底部浮筒（13）分别通过锚泊固定装置与海底相连，所述液压发电系统（4）包括两对液压阻尼器（41），两对所述液压阻尼器（41）尾部铰接安装在浮筒组件的浮筒壳体（111）的内壁两端且所述液压阻尼器（41）对称设置，两对所述液压阻尼器（41）的首端铰接在所述滑轨机构（22）中的滑块（222）的上下两端，在所述浮筒组件的浮筒壳体（111）的安装平台（114）上通过螺栓固定液压马达（43）和发电机（44），所述液压阻尼器（41）与所述液压马达（43）通过液压油管（42）相连，在所述滑轨机构（22）的运动下，所述液压阻尼器（41）内液压油带动所述液压马达（43）转动驱动所述发电机（44）工作，所述网衣收卷装置（2）包括安装在所述滑轨机构（22）上的电机安装底座（26）、第一转轴（24）和第二转轴（27），所述网衣（21）的一侧收卷于所述第一转轴（24）上，所述网衣（21）的另一侧收卷于所述第二转轴（27）上，所述第一转轴（24）通过轴承安装在所述水上浮筒（11）和所述底部浮筒（13）内的所述滑轨机构（22）上实现滑动，所述第二转轴（27）通过固定底座（28）安装在所述中间浮筒（12）内部，在电机安装底座（26）上通过螺栓固定转轴电机（25），所述转轴电机（25）通过联轴器与所述第一转轴（24）相连，实现对网衣（21）的收卷。

2.根据权利要求1所述一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，其特征在于：每个所述水上浮筒（11）和每个所述底部浮筒（13）结构相同，每个所述水上浮筒（11）包括第一壳体（111）、设置在第一壳体（111）两端的第一端盖（112），在所述第一壳体（111）的内壁设置有水仓（113），在所述第一壳体（111）内壁还设置有安装平台（114），在所述第一端盖（112）四周均匀设置有数个孔洞，供所述锚链收放装置（3）中的第一锚链（31）伸出，数个第一防撞块（115）和第一锚链连接机构（116）分别设置在所述第一端盖（112）的外侧，左右相邻的所述水上浮筒（11）之间通过所述第一锚链连接机构（116）连接，左右相邻的所述底部浮筒（13）之间通过所述第一锚链连接机构（116）连接。

3.根据权利要求2所述一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，其特征在于：所述第一锚链连接机构（116）包括锚链钩（1161）和与所述锚链钩（1161）连接的锚链（1162），所述锚链钩（1161）安装在所述第一端盖（112）外侧圆心处。

4.根据权利要求1所述一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，其特征在于：所述中间浮筒（12）包括第二壳体（121）、设置在所述第二壳体（121）两端的第二端盖（122），数个第二防撞块（123）和第二锚链连接机构（124）分别设置在所述第二端盖（122）的外侧，左右相邻的所述中间浮筒之间通过所述第二锚链连接机构（124）连接。

5.根据权利要求2所述一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，其特征在于：所述锚链收放装置（3）包括设置在所述第一端盖（112）内部且与所述第一端盖（112）同轴心的卷轴（34）、从所述第一端盖（112）四周孔洞伸出的第一锚链（31）、通过螺栓固定在所述第一壳体（111）内壁两端的电机安装钢架（32），所述第一锚链（31）的两端分别收卷在同一高度的水上浮筒（11）和底部浮筒（13）的卷轴（34）上，所述电机安装钢架（32）对称设置且在所述电机安装钢架（32）上安装卷轴电机（33），所述卷轴电机（33）的输出轴通过联轴器与所述卷轴（34）相连接来控制所述第一锚链（31）的收放，达到调节浮筒间距的功能。

6.根据权利要求2所述一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，其特征在于：所述锚泊固定装置由数根第二锚链（51）构成，每个所述第二锚链（51）的一端固定在海底，每个所述第二锚链（51）的另一端固定在第一端盖（112）底部，水上浮筒（11）和底部浮筒（13）均通过第二锚链（51）与海底相连。

7.根据权利要求2所述一种五筒体X型网衣防波发电一体化装置，其特征在于：所述滑轨机构包括通过螺栓固定在所述第一壳体（111）内壁的滑轨（221）且所述滑轨（221）对称设置，滑块（222）内设有两组滚轮（2221）随着网衣（21）的牵引在所述滑轨（221）上滚动，所述滑轨（221）上一对限位块（23）通过销固定在所述滑轨（221）两侧限位槽内，防止所述滑块（222）行程过长导致液压发电系统的损坏。