CN205242347U - 一种兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，包括养殖空腔、浮式构件、透平发电机、气室、气流通道、T型滑槽、液压驱动装置和信号传输装置。采用上述技术方案后，当波浪传播到堤前时，一部分波浪在堤前反射，同时通过导流孔与养殖空腔内的水体进行交换；一部分波浪进入浮式构件气室内，带动气室内的空气往复流动，驱动透平发电。当水位发生变化时，可通过信号传输装置远程控制液压驱动装置沿着T型滑槽上下移动，从而自动适应水位的变化。本实用新型在将部分波浪能转化成电能的同时，还可在防波堤空腔内进行鱼类等水产品的养殖，增加单位海域面积的经济价值，从而促进波浪能产业与渔业的发展，实现社会、经济和环境效益的共赢。

Description

一种兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤

技术领域

本实用新型涉及一种防波堤，尤其是涉及一种兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤。

背景技术

近些年来，随着传统能源的枯竭与经济发展的矛盾日益加剧，以及传统能源所带来的严重的环境污染等问题，越来越多的国家把发展海洋经济作为国家发展战略，一场海洋革命正在全球范围内蓬勃兴起。我国是海洋大国，海域广阔，海洋资源可开发利用潜力大。为了充分开发和利用海洋资源，以促进国民经济的发展，人类在海岸地区进行港口建设，海岸防护，水产养殖等开发利用。在未来几十年里世界性的大规模开发利用海洋资源和建设海洋工程，将成为国际发展的重要方向，各个国家以前所未有的姿态关注海洋。

海洋波浪能储量巨大，全球可开发的波浪能年储量可达2TW，相比于风能、太阳能等可再生能源，波浪能的能量密度约为风能的5倍、太阳能的15倍，并且一年中90%的时间都可以进行波浪发电，具有较高的经济价值和广阔的发展前景。同时，世界人口的60%居住在距海岸100km的沿海地区，随着经济全球化的发展及人们生活水平的提高，对能源的需求量越来越大，使得世界各国对能源的争夺加剧，随之带来了许多新的问题和挑战。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。

中国专利授权公开号：CN203821300U于2014年9月10日公开了一种发电式防波堤，这种防波堤包括前防波堤和后防波堤两部分，前、后防波堤堤前均设有消浪板，前防波堤的冲击管内装有波浪发电机。此专利提及的发电式防波堤不足之处是，防波堤造价高、施工周期长，其发电装置与海水直接接触，对装置密封性、防腐等要求较高。本实用新型的波浪发电部分采用振荡水柱式发电装置，主要优点是：(1)波能转换效率高，对地形具有较小的依赖性；(2)波能通过气室内的压缩空气进行传递，使发电装置不直接接触海水，可有效地减少波浪对其结构的破坏，同时避免海水的腐蚀，提高了其在海洋环境中的适应能力。本实用新型防波堤在进行波浪发电并为港区内提供平稳海域环境的同时，还可进行鱼类等水产品的养殖，促进了新能源产业与渔业的发展，使得波浪能发电与现代渔业融合互补，从而实现社会、经济和环境效益的共赢。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种兼具波浪发电与养殖功能的复合式防波堤，具有发电效果好、结构简单、安装维护便利、建造成本低、能够进行海上养殖等特点，具有多目标开发、一功多用的工程实用价值。

为了实现上述目标，采取如下的技术解决方案。

一种兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，包括养殖空腔、浮式构件、空气透平发电机、气室、气流通道、T型滑槽、液压驱动装置和信号传输装置，其特征在于：浮式构件通过T型滑槽与沉箱式防波堤相连，透平发电机安装在气流通道内，在波浪的作用下，使气室内的水体产生振荡并推动气室内空气上下运动，进而推动透平发电机转动发电。

所述的兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，其特征在于：浮式构件为钢筋混凝土箱体，箱体内与气流通道相连的部分采用喇叭口型过渡，可以提高气室内压缩空气的动能利用率；在浮式构件两端设有液压驱动装置，可根据水位的变化调节浮式构件的高度，上部为信号传输装置，可通过远程控制实现对浮式构件的调节。

所述的兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，其特征在于：沉箱式防波堤上部设置斜坡，当水位较高时以减小波浪对防波堤的冲击，同时在上部设置挡浪墙，以减少越浪量；同时，在底部迎浪面至背浪面设置多个贯穿于箱体的导流孔，从而使养殖空腔内部与外界进行水质循环和物质交换。

所述的兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，其特征在于：沉箱式防波堤上部装有盖板，盖板上设有小孔，可对养殖空腔进行光照的补充及空气的交换；两侧均设有T型构件，下部设有液压驱动装置固定端。

本实用新型的有益效果是：（1）本实用新型所采用的兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，在为周围海域提供平稳海域环境的同时，将部分波浪能转化成电能，为沿海地区提供一种绿色、清洁的电力能源；（2）浮式构件通过T型滑动槽相连，并由液压驱动装置上下移动，通过信号传输装置进行远程控制，以适应海域不断变化的水位；（3）在沉箱式防波堤内部的空腔内可进行鱼类等水产品的养殖，不仅节约了海域面积，也提高了单位面积的海域经济价值，在不占用额外海域面积的前提下，可有效地开发利用波浪能资源，从而促进了波浪能产业与渔业的发展，实现社会、经济和环境效益的共赢；（4）沉箱式防波堤上部设置斜坡，当水位较高时以减小波浪对防波堤的冲击，使得波浪爬坡消能，同时在上部设置挡浪墙，以减少越浪量；其底部迎浪面至背浪面设置多个贯穿于箱体的导流孔，从而使养殖空腔内部与外界进行水质循环和物质交换，同时具有一定的消波作用；沉箱式防波堤上部装有盖板，盖板上设有小孔，可对养殖空腔进行光照的补充及空气的交换，为空腔内水产品的养殖提供优良的生存环境。（5）透平发电机装于气流通道内，方形箱体内与气流通道相连的部分采用喇叭口型过渡，可提高气室内压缩空气的动能利用率。此波能转换装置效率高，对地形具有较小的依赖性；波能通过气室内的压缩空气进行传递，使发电装置不直接接触海水，可以有效地减少波浪对其结构的破坏，同时避免海水的腐蚀，使其在恶劣的海洋环境中具有更强的生命力。

附图说明

图1为本实用新型整体结构的等轴测视图。

图2为本实用新型整体结构的俯视图。

图3为图2A-A断面的剖视图。

图4为图2B-B断面的剖视图。

图5为图2C-C断面的剖视图。

图中，1-盖板，2-透平发电机，3-浮式构件，4-T型滑槽，5-挡浪墙，6-T型构件，7-液压驱动装置底部固定端，8-沉箱式防波堤，9-明基床，10-信号传输装置，11-液压驱动装置，12-气室，13-气流通道，14-养殖空腔，15-导流孔。

具体实施方式

如图1所示，复合式防波堤通过明基床9固定于海底，沉箱式防波堤8上部装有盖板1，盖板上设有小孔，可对养殖空腔进行光照的补充及空气的交换；浮式构件3部分淹没于海水中，使得气室12底部始终位于水面以下，两端通过T型滑槽4与沉箱式防波堤进行固定连接。

当波浪传播到复合式防波堤的迎浪面时，一部分波浪由于沉箱式防波堤的阻挡作用，使得波浪在堤前发生反射、破碎等，当水位较高时，会沿着上部斜面进行爬坡，而挡浪墙5的存在有效地减少了越浪量；一部分波浪透过堤面下部的导流孔15与堤内养殖空腔14的水体进行交换，保证了空腔内部养殖的水产品与外界有充足的物质交换，同时导流孔对波浪起到了紊流耗能的作用，为堤后提供了平稳的水域环境。

当波浪传播到复合式防波堤的迎浪面时，一部分波浪进入浮式构件3的气室12内，分为波峰和波谷两个阶段。当波峰传播到气室内时，使得气室内部液面上升，压缩内部空气通过上方的气流通道13排出，同时推动安装于气流通道内的透平发电机2转动发电；当波谷传播到气室内时，使得气室内部液面下降，室内气压降低，小于外界气压，空气通过气流通道进入其室内，从而驱动安装于气流通道内的透平发电机转动发电。因此，波浪能与电能的转换即通过波峰与波谷的间隔出现促使气室内液面的上下振荡，从而带动气流通道内空气的往复流动，驱动透平转动发电。经过浮式构件对波浪的消能发电，减小了堤后波高，为堤后提供了平稳的水域环境。

为了适应海域中不断变化的水位，浮式构件两端均设有信号传输装置10和液压驱动装置11，液压驱动装置另一端固定于基床上的底部装置固定端7凹槽内。当水位发生变化时，可由远程终端发送信号，通过位于浮式构件内的信号传输装置处理，驱动液压装置使得浮式构件沿着T型滑槽进行上下移动，以适应水位的变化。

此复合式防波堤可根据实际海况情况和用电需求，在沿波浪传播的垂直方向上布置多个结构单元，以实现集消能、发电和养殖功能的资源利用效率的最大化。

Claims (4)

1.一种兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，包括养殖空腔、浮式构件、透平发电机、气室、气流通道、T型滑槽、液压驱动装置和信号传输装置，其特征在于：浮式构件通过T型滑槽与沉箱式防波堤相连，透平发电机安装在气流通道内。

2.根据权利1要求所述的兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，其特征在于：浮式构件为钢筋混凝土箱体，箱体内与气流通道相连的部分采用喇叭口型过渡，两端设有液压驱动装置，上部设有信号传输装置。

3.根据权利1要求所述的兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，其特征在于：沉箱式防波堤上部设置斜坡，顶部设置挡浪墙，同时在底部迎浪面至背浪面设置多个贯穿于箱体的导流孔。

4.根据权利1要求所述的兼具波浪发电和养殖功能的复合式防波堤，其特征在于：沉箱式防波堤上部装有盖板，盖板上设有小孔，两侧均设有T型构件，下部设有液压驱动装置固定端。