CN113374616B - 一种海上发电平台的柔性防浪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上发电平台的柔性防浪装置，包括第一防浪板、第二防浪板、柔性阻尼装置、柔性电动机组、外部阻尼装置、旋转机构和发电装置；第一防浪板、第二防浪板与旋转机构相连，第一防浪板与柔性阻尼装置相连，外部阻尼装置与第一防浪板相连，发电装置与外部阻尼装置相连；第一防浪板、第二防浪板为半圆形，并设置用于水流穿透的缓冲孔，第一防浪板、第二防浪板的两端均设置角度感应器，用于旋转机构调节第二防浪板的旋转角度。本发明能够置于发电平台的外侧边缘，可扩大发电平台的水面面积，提高发电平台的平稳性，另一方面也提高了发电平台的耐波性，提高平台使用寿命；第一防浪板可以根据波浪大小进行角度调节，有效缓冲波浪冲击力。

Description

一种海上发电平台的柔性防浪装置

技术领域

本发明涉及海上防浪装置，具体为一种海上发电平台的柔性防浪装置。

背景技术

海洋工程中的波浪防护是非常重要的，发电平台的防浪装置稀少，大部分防浪装置都是利用于陆地上的堤坝，故对海洋工程中的发电平台进行波浪防护及提高其稳性是比较有意义的。

申请号为201410292461.0的中国专利公开了一种垂向运动的自适应式漂浮板防浪装置，它能随着波浪或风暴潮引起的自由水面波动而自适应地调整有效防浪、防潮高度，能够适应不同的地形、岸基式或离岸式海岸工程结构，易于安装和移动。但是其自适应的角度和高度具有一定的局限性，且波浪垂直打在防浪板上，冲击力得不到缓冲，防浪板的寿命极大减小，因此还需要进一步改进。

申请号为201911163902.6的中国专利公开了一种海洋监测用防浪装置，包括坝基以及固定安装在坝基上的防浪墙，防浪墙的临水面上设置有至少两个防浪板，防浪板的角度可调，至少防浪板的长度从下到上依次增大，从而形成阶梯状的多级的防浪效果；防浪板为凹面朝向水面的弧形结构，且防浪板凹面的曲率从连接端到自由端逐渐增大，这样一来，能够进一步提高防浪效果，有效避免浪头翻过防浪墙。但是其所用的防浪板数量过多，耗材较多。另外，对角度改进之后波浪仍然对其直接对防浪板撞击，并没有缓冲效果，对其寿命具有较大影响。其次，该装置仅仅利用与对波浪的抵制，并没有将波浪能量进行转化从而进行新能源利用，故需要进一步改进。

总的来说，目前的防浪装置应用于海洋工程领域并不算多，且需要进一步改进，可以在稳定研究上对海洋工程防浪装置进一步提升，以此增加海洋平台的稳定性、耐波性以及转化利用率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种能够适应不同波高、对波浪冲击力进行缓冲、将波浪能转化成电能的海上发电平台的柔性防浪装置。

技术方案：本发明所述的一种海上发电平台的柔性防浪装置，包括第一防浪板、第二防浪板、柔性阻尼装置、柔性电动机组、外部阻尼装置、旋转机构和发电装置；第一防浪板、第二防浪板与旋转机构相连，第一防浪板与柔性阻尼装置相连，外部阻尼装置与第一防浪板相连，发电装置与外部阻尼装置相连；第一防浪板、第二防浪板为半圆形，并设置用于水流穿透的缓冲孔，第一防浪板、第二防浪板的两端均设置角度感应器，用于旋转机构调节第二防浪板的旋转角度。充分利用波浪能，将其转换为电能。柔性阻尼装置、柔性电动机组、外部阻尼装置、旋转机构和发电装置间隔安装，可以有效提供动力，将波浪能量转化为电能，能够有效增加海洋发电平台的面积，从而提高稳性。

进一步地，第一防浪板上还设置中部横梁箱、外部阻尼杆连接轴、发电装置放置箱和旋转机构放置箱，第一防浪板通过中部横梁箱与柔性阻尼装置铰接，外部阻尼杆连接轴与外部阻尼装置铰接，发电装置放置箱内设置发电装置，旋转机构放置箱内设置旋转机构。第一防浪板与第二防浪板通过旋转机构放置箱铰接，具有较好的旋转灵敏度。中部横梁箱上设置中部箱型连接轴孔，外部阻尼杆连接轴上设置外部阻尼杆连接轴孔。

进一步地，柔性阻尼装置包括柔性阻尼箱、阻尼筒、阻尼杆固定板、柔性阻尼杆和连接轴一，柔性阻尼箱与阻尼筒相连，阻尼筒内设置阻尼杆固定板、柔性阻尼杆，连接轴一的一端与柔性阻尼箱相连，另一端与第一防浪板相连。第一防浪板与第二防浪板受到波浪的冲击产生角度差，形成前倾或后倾，带动外部连接杆前后移动，外部阻尼装置的阻尼滑块就会在柔性阻尼箱表面的滑槽平移，带动柔性阻尼杆运动，由阻尼筒、阻尼杆固定板、柔性阻尼杆共同作用产生阻尼效果。如果第一防浪板的转动角度大于5°，角度感应器会将信号传送至柔性电动机组，柔性电动机组带动柔性阻尼杆向前倾运动，带动第一防浪板向前转动，从而更好的达到防浪效果。

柔性阻尼装置的主要作用就是提供一个延迟运动缓冲波浪对第一防浪板、第二防浪板的冲击力，延长寿命，其次要作用是辅助柔性电动机组将第一防浪板、第二防浪板进行角度调节，更好的提升防浪效果，减小发电平台的晃动，提升稳定性。

进一步地，柔性电动机组包括电机组箱、连接孔和柔性电机，电机组箱与柔性阻尼装置相连，连接孔与柔性阻尼装置相连，柔性电机并排设置。柔性电动机组用于对外部阻尼结构反推以及推进速度快慢的调节。

进一步地，外部阻尼装置包括阻尼滑块、滑块连接轴、外部连接杆及连接轴二，外部连接杆的一端与阻尼滑块通过滑块连接轴铰接，另一端通过连接轴二与第一防浪板相连。外部阻尼装置主要是利用外部连接杆，通过连接轴二将第一防浪板进行角度调节。。

进一步地，旋转机构包括联动旋转轴、电机输送轴、换向齿轮和齿轮箱，电机输送轴转动，带动换向齿轮转动进行换向，将动力输出至由联动旋转轴，联动旋转轴与第二防浪板相对固定。旋转机构还包含电机，电机的转动实现第二防浪板的转动，提升防浪效果。

进一步地，发电装置包括外部连接旋转轴、发电机水密装置、磁线圈、发电转子和输送线缆，外部连接旋转轴穿过发电机水密装置与磁线圈，磁线圈内设置发电转子，外部连接旋转轴相对运动进行磁线圈切割磁感线运动，产生交流电能，并通过输送线缆输出给发电机。

工作原理：波浪打来，第一防浪板先进行抵御。小型波浪先从第一防浪板下部的缓冲孔穿过，此时第一防浪板两侧的角度感应器就会将信号传到柔性电动机组。如果下部防浪板向外侧倾斜角度过大，则柔性电动机组就会将柔性阻尼装置、外部阻尼装置反推的推进速度加快。当波浪翻过第二防浪板时，第二防浪板两侧的角度传感器就会将信号传给旋转机构的电机，从而将第二防浪板进行旋转，增加整体防浪板的防浪面积，即高度。在第一防浪板转动的同时，与发电装置中的发电转子做切割磁感线的相对运动，使得内部的发电机工作，从而使波浪能转化为第一防浪板、第二防浪板的机械能，最后传到发电机组转化为电能，在防御波浪的同时，形成了能量的转化。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

1、能够置于发电平台的外侧边缘，可扩大发电平台的水面面积，提高发电平台的平稳性，另一方面也提高了发电平台的耐波性，进而提高平台使用寿命；

2、第一防浪板可以根据波浪大小进行角度调节，避免波浪的直接撞击，有效进行波浪冲击力的缓冲；

3、第二防浪板与第一防浪板进行铰接，并与旋转机构的电动机连接，根据两侧的角度感应器感知波浪的高度，进行角度和高度的调节，与第一防浪板有机结合，自适应波高防浪；

4、第一防浪板的中部横梁箱内有发电装置，可以利用波浪的能量带动产生外部连接旋转轴转动，形成电能，利用自然清洁能源进行能量转换和利用；

5、设置柔性阻尼装置，当受到波浪冲击时，第一防浪板、第二防浪板通过阻尼装置可以缓慢吸收波浪能量，进而使得缓冲效果显著提升；

6、第一防浪板、第二防浪板均开有缓冲孔，在波浪较大时可以将水流冲击分散，让水流从缓冲孔内穿过，提高第一防浪板、第二防浪板的使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明第一防浪板1、第二防浪板2的连接示意图；

图4是本发明柔性阻尼装置3、外部阻尼装置5连接处的剖视图；

图5是本发明柔性电动机组4的结构示意图；

图6是本发明旋转机构6的结构示意图；

图7是本发明发电装置7的结构示意图。

具体实施方式

如图1～2，海上发电平台的柔性防浪装置包括第一防浪板1、第二防浪板2、柔性阻尼装置3、柔性电动机组4、外部阻尼装置5、旋转机构6和发电装置7。第一防浪板1、第二防浪板2通过轴承与旋转机构6相连，第二防浪板2与柔性阻尼装置3通过铰接方式相连，外部阻尼装置5与第一防浪板1通过铰接方式相连。第一防浪板1、第二防浪板2可根据所需要的长度进行增加或者减少，以额外阵列的方式进行装置的增加。柔性阻尼装置3、柔性电动机组4、外部阻尼装置5、旋转机构6和发电装置7采用间隔距离的安装方式，可以有效提供动力或者将波浪能量转化为电能，其次可以有效的增加海洋发电平台的面积，从而提高稳性。

如图3，第一防浪板1的结构为半圆形，包括缓冲孔101、中部横梁箱102、外部阻尼杆连接轴103、发电装置放置箱104、旋转机构放置箱105、中部箱型连接轴孔106和外部阻尼杆连接轴孔107。第一防浪板1的上部开有用于水流穿透的缓冲孔101，中下部呈平滑状态，其下部末端与第二防浪板2采用轴承连接，并且二者之间呈中心对称。第二防浪板2可以相对于第一防浪板1旋转，主要动力来源于旋转机构6。第二防浪板2上也有用于水流穿透的缓冲孔101。第一防浪板1通过中部横梁箱102、轴承与柔性阻尼装置3铰接，外部阻尼杆连接轴103与外部阻尼装置5铰接，发电装置放置箱104内设有发电装置7，旋转机构放置箱105内设有旋转机构6。第一防浪板1与第二防浪板2通过旋转机构放置箱105、轴承铰接，具有较好的旋转灵敏度。中部横梁箱102上设置中部箱型连接轴孔106，外部阻尼杆连接轴103上设置外部阻尼杆连接轴孔107。第一防浪板1通过中部箱型连接轴孔106、连接轴一305与柔性阻尼箱301铰接。第一防浪板1、第二防浪板2的两端均设有角度感应器8，用于旋转机构6调节第二防浪板2的旋转角度。

第一防浪板1先受到波浪的击打，通过角度感应器8判断角度变化的大小，从而调节第一防浪板1的前倾或者后倾，从而更好的对波浪防御。当波浪较小，使得第一防浪板1前倾或者后倾角度小于5°的时候，使用柔性阻尼装置3就可以自动满足波浪冲击力的大小，不必启动柔性电动机组4进行推进调节。若第一防浪板1前倾或者后倾角度小于大于5°，则第二防浪板2就会通过两侧的角度感应器8将信号传送到旋转机构6，从而将第二防浪板2调节相应的角度，满足波浪抵御的目的。

如图4，柔性阻尼装置3包括柔性阻尼箱301、阻尼筒302、阻尼杆固定板303、柔性阻尼杆304和连接轴一305。外部阻尼装置5包括阻尼滑块501、滑块连接轴502、外部连接杆503及连接轴二504。柔性阻尼箱301与第一防浪板1通过连接轴一305进行铰接，连接轴一305与柔性阻尼箱301焊接固定，与第一防浪板1之间采用轴承连接。连接轴一305两侧与发电装置7中的外部连接旋转轴701通过小型联轴器连接。当第一防浪板1转动的时，就会带动连接轴二504及外部连接杆503进行前移动或后移动。外部连接杆503与阻尼滑块501通过滑块连接轴502进行铰接。阻尼滑块501与连接轴二504采用固定焊接的形式连接。阻尼筒302、阻尼杆固定板303与柔性阻尼杆304为孔轴过盈配合。

第一防浪板1与第二防浪板2受到波浪的冲击产生角度差，形成前倾或后倾，带动外部连接杆503前后移动，阻尼滑块501就会在柔性阻尼箱301上表面的滑槽平移，带动柔性阻尼杆304进行运动，由阻尼筒302、阻尼杆固定板303、柔性阻尼杆304共同作用产生阻尼效果。如果第一防浪板1转动角度大于5°，角度感应器8就会将信号传送至柔性电动机组4，柔性电动机组4就会带动柔性阻尼杆304向前倾运动，将第一防浪板1向前转动，从而更好的达到防浪效果。柔性阻尼装置3的主要作用就是提供一个延迟运动缓冲波浪对上下防浪板的冲击力，延长寿命；其次是辅助柔性电动机组4将第一防浪板1和第二防浪板2进行角度调节，更好的提升防浪效果，减小发电平台的晃动，提升稳定性。

如图5，柔性电动机组4包括电机组箱401、连接孔402和柔性电机403，柔性电动机组4与柔性阻尼杆304进行小型联轴器连接，通过连接孔402连接。电机组箱401与柔性阻尼箱301为焊接连接，与发电平台外部边缘也是焊接连接。内部柔性电机403并排设置。

如图6，旋转机构6包括联动旋转轴601、电机输送轴602、换向齿轮603和齿轮箱604，通过电动机与电机输送轴602利用联轴器连接，电动机转动，带动电机输送轴602转动，从而使换向齿轮603转动，进行换向，将动力输出至由联动旋转轴601。旋转机构6包括电机，联动旋转轴601与第二防浪板2相对固定，电机的转动实现第二防浪板2的转动，提升防浪效果。

如图7，发电装置7包括外部连接旋转轴701、发电机水密装置702、磁线圈703、发电转子704和输送线缆705，外部连接旋转轴701与连接轴一305利用小型连接联轴器连接，发电装置7与中部横梁箱102螺钉固定。外部连接旋转轴701穿过发电机水密装置702与磁线圈703，磁线圈703内设置发电转子704。当连接轴一305随着第一防浪板1的转动，带着发电机转动，外部连接旋转轴701相对运动进行磁线圈703切割磁感线运动，循环往复，产生交流电能，并通过输送线缆705输出给发电机。

Claims (1)

1.一种海上发电平台的柔性防浪装置，其特征在于：包括第一防浪板（1）、第二防浪板（2）、柔性阻尼装置（3）、柔性电动机组（4）、外部阻尼装置（5）、旋转机构（6）和发电装置（7）；所述第一防浪板（1）、第二防浪板（2）与旋转机构（6）相连，所述第一防浪板（1）与柔性阻尼装置（3）相连，所述外部阻尼装置（5）与第一防浪板（1）相连，所述发电装置（7）与外部阻尼装置（5）相连；所述第一防浪板（1）、第二防浪板（2）为半圆形，并设置用于水流穿透的缓冲孔（101），所述第一防浪板（1）、第二防浪板（2）的两端均设置角度感应器（8），用于旋转机构（6）调节第二防浪板（2）的旋转角度；

所述第一防浪板（1）上还设置中部横梁箱（102）、外部阻尼杆连接轴（103）、发电装置放置箱（104）和旋转机构放置箱（105），所述第一防浪板（1）通过中部横梁箱（102）与柔性阻尼装置（3）铰接，所述外部阻尼杆连接轴（103）与外部阻尼装置（5）铰接，所述发电装置放置箱（104）内设置发电装置（7），所述旋转机构放置箱（105）内设置旋转机构（6）；所述第一防浪板（1）与第二防浪板（2）通过旋转机构放置箱（105）铰接；所述中部横梁箱（102）上设置中部箱型连接轴孔（106），所述外部阻尼杆连接轴（103）上设置外部阻尼杆连接轴孔（107）；

所述柔性阻尼装置（3）包括柔性阻尼箱（301）、阻尼筒（302）、阻尼杆固定板（303）、柔性阻尼杆（304）和连接轴一（305），所述柔性阻尼箱（301）与阻尼筒（302）相连，所述阻尼筒（302）内设置阻尼杆固定板（303）、柔性阻尼杆（304），所述连接轴一（305）的一端与柔性阻尼箱（301）相连，另一端与第一防浪板（1）相连；所述柔性电动机组（4）带动柔性阻尼杆（304）向前倾运动，带动第一防浪板（1）向前转动；

所述柔性电动机组（4）包括电机组箱（401）、连接孔（402）和柔性电机（403），所述电机组箱（401）与柔性阻尼装置（3）相连，所述连接孔（402）与柔性阻尼装置（3）相连，所述柔性电机（403）并排设置；

所述外部阻尼装置（5）包括阻尼滑块（501）、滑块连接轴（502）、外部连接杆（503）及连接轴二（504），所述外部连接杆（503）的一端与阻尼滑块（501）通过滑块连接轴（502）铰接，另一端通过连接轴二（504）与第一防浪板（1）相连；

所述旋转机构（6）包括联动旋转轴（601）、电机输送轴（602）、换向齿轮（603）和齿轮箱（604），所述电机输送轴（602）转动，带动换向齿轮（603）转动进行换向，将动力输出至由联动旋转轴（601），所述联动旋转轴（601）与第二防浪板（2）相对固定；

所述发电装置（7）包括外部连接旋转轴（701）、发电机水密装置（702）、磁线圈（703）、发电转子（704）和输送线缆（705），所述外部连接旋转轴（701）穿过发电机水密装置（702）与磁线圈（703），所述磁线圈（703）内设置发电转子（704），所述外部连接旋转轴（701）相对运动进行磁线圈（703）切割磁感线运动，产生交流电能，并通过输送线缆（705）输出给发电机。

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