一種結合漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置制造方法
【專利摘要】本發明屬于新型可再生能源技術和海岸結構物領域，特別涉及一種結合漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置。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，齒輪箱和發電裝置布置于棧橋上部結構中，其特征是漂浮式防波堤（浮體）在波浪作用下發生位移，通過傳動連桿將浮體從波浪獲得的能量傳遞到齒輪箱，最終經齒輪箱加速后驅動發電裝置發電。本發明提供了一種簡單有效的海洋能利用裝置，通過結合漂浮式防波堤和港口棧橋，降低了設施的建造和維護成本，采用多個水道的設計，提高了力矩輸出的穩定性，總體設計形式簡單、安全性高。
【專利說明】一種結合漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于新型可再生能源技術和海岸結構物領域，特別涉及一種結合漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置。
【背景技術】
[0002]隨著全球能源需求的快速增長和人們對全球變暖的關注度日益增加，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，數以千計的波浪能裝置專利被授權。但迄今為止，大多數的波浪能裝置仍受限于能量轉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業化。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中得到了廣泛關注。在小型港口或海水浴場等近岸設施中，漂浮式防波堤顯得尤為合適，其可以根據海面風浪情況和地形數據迅速布放和回收，為港內或浴場內提供一定的保護效果。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是:提供一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，它能在防浪消波和作為工作平臺的同時，將波浪能轉化為電能，為近岸設施(如小型照明設施)提供電力。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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電裝置。棧橋施工采用浮吊配合振動錘打設鋼管樁、浮吊架設上部結構施工方法；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；齒輪箱和發電裝置布放在棧橋上部結構中，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)在海浪作用下發生以縱搖(繞垂直于隔水板的軸的轉動)、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，經過齒輪箱加速后驅動發電裝置發電。
[0006]所述的一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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]所述的一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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]所述的一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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]所述的一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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]所述的一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，其特征是:每一個變速齒輪箱內部都采用兩個棘輪機構，兩個棘輪機構的轉動輸出方向相反，保證了波高和波谷經過時力矩輸出軸的轉動方向是不變的。
[0011]所述的一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，其特征是:齒輪箱和發電裝置安裝于棧橋上部結構中，各個水道中的數個變速齒輪箱共用一個輸出軸和一個發電裝置。
[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，降低港內波浪波高，保護港內設施。當海平面高度發生變化時，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試。
[0013]本發明的有益效果是:
[0014]在漂浮式防波堤發揮其防浪功能的同時，利用其動能發電，共用防波堤箱體，分攤建設的維護成本；發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電機發電，形式簡單，避免了次級能量轉換；采用多個水道的方式，能夠提高發電裝置輸出功率的穩定性、節約硬件成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明整體結構的示意圖。
[0016]圖2是單個過水通道的側視圖。
[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是本發明采用剖面為梯形的浮體的側視圖。
[0019]圖5是本發明采用剖面為橢圓形的浮體的側視圖。
[0020]圖中，1-傳動連桿,2-變速齒輪箱,3-力矩輸出軸,4-棧橋上部結構，5-小型發電裝置，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]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
[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動小型發電裝置5工作；考慮到安裝和日常維護的便捷以及設備本身的安全性，變速齒輪箱2、力矩輸出軸3和發電裝置都5是安裝在棧橋上部結構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動力后，傳遞給變速齒輪箱2 ;帶動力矩輸出軸3驅動發電裝置5發電。
[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，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發生縱搖(繞垂直于隔水板的軸的轉動)、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中的齒輪組轉動。變速齒輪箱中的齒輪組采用了兩組棘輪機構，此設計將齒條11的往復運動轉換為力矩輸出軸3的恒定方向轉動。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動力矩輸出軸3轉動，保證了在實海況、入射波隨機性大的情況下能有較為穩定的力矩輸出，并最終帶動發電裝置5發電。
[0028]由隔水板形成的過水通道可以有效的減小浮體側面所受到的作用力，保護漂浮式設施的安全。浮體在隨波浪作往復運動的同時，會在波峰經過時形成碎波面，可以有效地耗散波浪能量、降低透射波的波高。發電裝置的阻尼也會增強浮體的穩定性，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]盡管上面對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發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。
【權利要求】
1.一種結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，包括棧橋、浮體、錨鏈、傳動連桿、加速齒輪箱和小型發電裝置；棧橋施工采用浮吊配合振動錘打設鋼管樁、浮吊架設上部結構施工方法；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；齒輪箱和發電裝置布放在棧橋上部結構中，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)在海浪作用下發生以縱搖(繞垂直于隔水板的軸的轉動)、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，經過齒輪箱加速后驅動發電裝置發電。
2.根據權利要求1所述的結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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.根據權利要求1所述的結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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.根據權利要求1所述的結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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.根據權利要求1所述的結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，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.根據權利要求1所述的結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，其特征在于:變速齒輪箱內部構造中采用兩個棘輪機構，兩個棘輪機構的轉動輸出方向相反。
7.根據權利要求1所述的結合了漂浮式防波堤和港口棧橋的波浪發電裝置，其特征在于:齒輪箱和發電裝置安裝于棧橋上部結構中，各個水道中的數個變速齒輪箱共用一個輸出軸和一個發電裝置。
【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 優先權日:2014年3月24日
【發明者】彭偉 申請人:長沙理工大學