一種結(jié)合漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海岸結(jié)構(gòu)物領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置。它包括港口棧橋、漂浮式防波堤（浮體）、錨鏈、傳動連桿、變速齒輪箱和小型發(fā)電裝置，通過錨鏈將浮體安裝于棧橋的鋼管樁上，通過傳動連桿將齒輪箱和浮體連接，齒輪箱和發(fā)電裝置布置于棧橋上部結(jié)構(gòu)中，其特征是漂浮式防波堤（浮體）在波浪作用下發(fā)生位移，通過傳動連桿將浮體從波浪獲得的能量傳遞到齒輪箱，最終經(jīng)齒輪箱加速后驅(qū)動發(fā)電裝置發(fā)電。本發(fā)明提供了一種簡單有效的海洋能利用裝置，通過結(jié)合漂浮式防波堤和港口棧橋，降低了設(shè)施的建造和維護成本，采用多個水道的設(shè)計，提高了力矩輸出的穩(wěn)定性，總體設(shè)計形式簡單、安全性高。
【專利說明】一種結(jié)合漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海岸結(jié)構(gòu)物領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源需求的快速增長和人們對全球變暖的關(guān)注度日益增加，可再生能源越來越受到科學家們的重視。在眾多的可再生能源中，波浪能由于其儲量巨大且能量密度穩(wěn)定而備受矚目。在過去的半個世紀，科學家們提出了各式各樣的波浪能裝置，數(shù)以千計的波浪能裝置專利被授權(quán)。但迄今為止，大多數(shù)的波浪能裝置仍受限于能量轉(zhuǎn)換成本過高和易遭到風浪破壞等原因，無法大范圍推廣和產(chǎn)業(yè)化。另一方面，漂浮式防波堤由于其成本低、移動性強等特點，在海上采油平臺、海洋工程和港口建設(shè)中得到了廣泛關(guān)注。在小型港口或海水浴場等近岸設(shè)施中，漂浮式防波堤顯得尤為合適，其可以根據(jù)海面風浪情況和地形數(shù)據(jù)迅速布放和回收，為港內(nèi)或浴場內(nèi)提供一定的保護效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，它能在防浪消波和作為工作平臺的同時，將波浪能轉(zhuǎn)化為電能，為近岸設(shè)施(如小型照明設(shè)施)提供電力。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，包括港口棧橋、漂浮式防波堤(浮體)、錨鏈、傳動連桿、加速齒輪箱和小型發(fā)電裝置。棧橋施工采用浮吊配合振動錘打設(shè)鋼管樁、浮吊架設(shè)上部結(jié)構(gòu)施工方法；在鋼管樁上位于水面下3-5米處預留錨鏈連接點，通過錨鏈將浮體(防波堤)安裝于棧橋下海中；齒輪箱和發(fā)電裝置布放在棧橋上部結(jié)構(gòu)中，通過傳動連桿將齒輪箱和浮體進行連接。其特征是:漂浮式防波堤(浮體)在海浪作用下發(fā)生以縱搖(繞垂直于隔水板的軸的轉(zhuǎn)動)、縱蕩(沿來波方向的平移)和垂蕩(沿上下方向的平移)為主的位移，其從波浪獲得的動能通過傳動連桿傳遞到齒輪箱，經(jīng)過齒輪箱加速后驅(qū)動發(fā)電裝置發(fā)電。
[0006]所述的一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征是:波浪來波方向上的鋼管樁之間安裝了 2-3米高的隔水板，形成數(shù)個與來波方向平行的過水通道，隔水板的上沿高于海平面最高水位0.5-1米，隔水板的下沿低于浮體靜止時的底板1-2米。
[0007]所述的一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征是:浮體采用懸錨鏈進行固定，用4根懸錨鏈將浮體的4個角連接到同一個水道的4個鋼管樁上，允許浮體有一定的運動自由度。
[0008]所述的一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征是:所采用的漂浮式防波堤為箱體，其寬度略小于所放置的過水通道的寬度，高度為1-2米，長度為2-4 米。[0009]所述的一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征是:傳動連桿和浮體是剛性連接，連接位置位于浮體上表面中心，而傳動連桿和齒輪箱中的齒條是鉸接連接。
[0010]所述的一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征是:每一個變速齒輪箱內(nèi)部都采用兩個棘輪機構(gòu)，兩個棘輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動輸出方向相反，保證了波高和波谷經(jīng)過時力矩輸出軸的轉(zhuǎn)動方向是不變的。
[0011]所述的一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征是:齒輪箱和發(fā)電裝置安裝于棧橋上部結(jié)構(gòu)中，各個水道中的數(shù)個變速齒輪箱共用一個輸出軸和一個發(fā)電裝置。
[0012]當海浪傳遞過來，波峰通過漂浮式防波堤時，防波堤的縱搖運動使得浮體上部表面在來波方向形成一個碎波面，使得波浪在經(jīng)歷了淺化、爬升過程后破碎。這一過程有助于入射波的能量耗散，降低港內(nèi)波浪波高，保護港內(nèi)設(shè)施。當海平面高度發(fā)生變化時，浮體在自身的重力和浮力的作用下，達到一個動態(tài)的平衡，保持其位置在海平面左右。在臺風等極端天氣來臨時，可將浮體與棧橋鋼管樁連接處解開，將浮體拖至避風港放置，待風浪狀況恢復到可正常工作范圍時再重新安裝并調(diào)試。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]在漂浮式防波堤發(fā)揮其防浪功能的同時，利用其動能發(fā)電，共用防波堤箱體，分攤建設(shè)的維護成本；發(fā)電裝置的阻尼作用能夠有效增強浮體防波防浪的能力；變速齒輪箱和發(fā)電裝置的布放方便、簡單，維護成本低；采用浮體機械傳動直接連接發(fā)電機發(fā)電，形式簡單，避免了次級能量轉(zhuǎn)換；采用多個水道的方式，能夠提高發(fā)電裝置輸出功率的穩(wěn)定性、節(jié)約硬件成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0016]圖2是單個過水通道的側(cè)視圖。
[0017]圖3是加速齒輪箱和共用力矩輸出軸的布局示意圖。
[0018]圖4是本發(fā)明采用剖面為梯形的浮體的側(cè)視圖。
[0019]圖5是本發(fā)明采用剖面為橢圓形的浮體的側(cè)視圖。
[0020]圖中，1-傳動連桿,2-變速齒輪箱,3-力矩輸出軸,4-棧橋上部結(jié)構(gòu)，5-小型發(fā)電裝置，6-鋼管樁，7-錨鏈，8-箱型浮體，9-隔水板，10-鉸接軸，11-齒條，12-梯形浮體，13-橢圓形浮體。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0022]實施例1:
[0023]如圖1所示，浮體8通過錨鏈7固定在鋼管樁6上；沿著來波方向的相鄰兩個鋼管樁之間安裝了隔水板9，形成了數(shù)個平行于來波方向的過水通道；浮體8上安裝了傳動連桿I與變速齒輪箱2相連接；數(shù)個水道中的浮體各自都安裝了變速齒輪箱，而共用了一個力矩輸出軸3，通過力矩輸出軸最終驅(qū)動小型發(fā)電裝置5工作；考慮到安裝和日常維護的便捷以及設(shè)備本身的安全性，變速齒輪箱2、力矩輸出軸3和發(fā)電裝置都5是安裝在棧橋上部結(jié)構(gòu)4中的。
[0024]如圖2所示，傳動連桿I與浮體8連接的一端是剛性連接，而另一端采用鉸接軸10與變速齒輪箱2中的齒條11連接。
[0025]如圖3所示，在齒條11從浮體的運動獲得驅(qū)動力后，傳遞給變速齒輪箱2 ;帶動力矩輸出軸3驅(qū)動發(fā)電裝置5發(fā)電。
[0026]本實施例的工作原理:
[0027]實際使用時，浮體8處于漂浮狀態(tài)，其上部表面接近海平面位置。當波浪傳遞到棧橋時，進入由隔水板9形成的過水通道。在波浪的推動下，浮體8發(fā)生縱搖(繞垂直于隔水板的軸的轉(zhuǎn)動)、縱蕩(沿來波方向的平移)和垂蕩(沿上下方向的平移)三個自由度為主的運動。由于傳動連桿I和浮體8間是剛性連接，傳動連桿也隨浮體運動而發(fā)生位移。同時，傳動連桿I的另一端帶動齒條11運動，進而帶動變速齒輪箱2中的齒輪組轉(zhuǎn)動。變速齒輪箱中的齒輪組采用了兩組棘輪機構(gòu)，此設(shè)計將齒條11的往復運動轉(zhuǎn)換為力矩輸出軸3的恒定方向轉(zhuǎn)動。當有多個過水通道時，各個浮體所連接的變速齒輪箱同時驅(qū)動力矩輸出軸3轉(zhuǎn)動，保證了在實海況、入射波隨機性大的情況下能有較為穩(wěn)定的力矩輸出，并最終帶動發(fā)電裝置5發(fā)電。
[0028]由隔水板形成的過水通道可以有效的減小浮體側(cè)面所受到的作用力，保護漂浮式設(shè)施的安全。浮體在隨波浪作往復運動的同時，會在波峰經(jīng)過時形成碎波面，可以有效地耗散波浪能量、降低透射波的波高。發(fā)電裝置的阻尼也會增強浮體的穩(wěn)定性，提高浮體反射波浪能的效率。
[0029]實施例2:
[0030]請參閱圖1和圖4，與實施例1不同僅在于:浮體12的剖面為梯形。
[0031]實施例3:
[0032]請參閱圖1和圖5，與實施例1不同僅在于:浮體13的剖面為橢圓形。
[0033]盡管上面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，包括棧橋、浮體、錨鏈、傳動連桿、加速齒輪箱和小型發(fā)電裝置；棧橋施工采用浮吊配合振動錘打設(shè)鋼管樁、浮吊架設(shè)上部結(jié)構(gòu)施工方法；在鋼管樁上位于水面下3-5米處預留錨鏈連接點，通過錨鏈將浮體(防波堤)安裝于棧橋下海中；齒輪箱和發(fā)電裝置布放在棧橋上部結(jié)構(gòu)中，通過傳動連桿將齒輪箱和浮體進行連接；其特征在于:漂浮式防波堤(浮體)在海浪作用下發(fā)生以縱搖(繞垂直于隔水板的軸的轉(zhuǎn)動)、縱蕩(沿來波方向的平移)和垂蕩(沿上下方向的平移)為主的位移，其從波浪獲得的動能通過傳動連桿傳遞到齒輪箱，經(jīng)過齒輪箱加速后驅(qū)動發(fā)電裝置發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征在于:波浪來波方向上的鋼管樁之間安裝了 2-3米高的隔水板，形成數(shù)個與來波方向平行的過水通道，隔水板的上沿高于海平面最高水位0.5-1米，隔水板的下沿低于浮體靜止時的底板1_2米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征在于:浮體采用懸錨鏈進行固定，用4根懸錨鏈將浮體的4個角連接到同一個水道的4個鋼管樁上，允許浮體有一定的運動自由度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征在于:所采用的漂浮式防波堤為箱體，其寬度略小于所放置的過水通道的寬度，高度為1-2米，長度為2-4米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征在于:傳動連桿和浮體是剛性連接，連接位置位于浮體上表面中心，而傳動連桿和齒輪箱中的齒條是鉸接連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征在于:變速齒輪箱內(nèi)部構(gòu)造中采用兩個棘輪機構(gòu)，兩個棘輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動輸出方向相反。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發(fā)電裝置，其特征在于:齒輪箱和發(fā)電裝置安裝于棧橋上部結(jié)構(gòu)中，各個水道中的數(shù)個變速齒輪箱共用一個輸出軸和一個發(fā)電裝置。
【文檔編號】E02B9/08GK103835274SQ201410108400
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】彭偉 申請人:長沙理工大學