一种结合漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置制造方法
【专利摘要】本发明属于新型可再生能源技术和海岸结构物领域，特别涉及一种结合漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置。它包括港口栈桥、漂浮式防波堤（浮体）、锚链、传动连杆、变速齿轮箱和小型发电装置，通过锚链将浮体安装于栈桥的钢管桩上，通过传动连杆将齿轮箱和浮体连接，齿轮箱和发电装置布置于栈桥上部结构中，其特征是漂浮式防波堤（浮体）在波浪作用下发生位移，通过传动连杆将浮体从波浪获得的能量传递到齿轮箱，最终经齿轮箱加速后驱动发电装置发电。本发明提供了一种简单有效的海洋能利用装置，通过结合漂浮式防波堤和港口栈桥，降低了设施的建造和维护成本，采用多个水道的设计，提高了力矩输出的稳定性，总体设计形式简单、安全性高。
【专利说明】一种结合漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置
【技术领域】
[0001]本发明属于新型可再生能源技术和海岸结构物领域，特别涉及一种结合漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置。
【背景技术】
[0002]随着全球能源需求的快速增长和人们对全球变暖的关注度日益增加，可再生能源越来越受到科学家们的重视。在众多的可再生能源中，波浪能由于其储量巨大且能量密度稳定而备受瞩目。在过去的半个世纪，科学家们提出了各式各样的波浪能装置，数以千计的波浪能装置专利被授权。但迄今为止，大多数的波浪能装置仍受限于能量转换成本过高和易遭到风浪破坏等原因，无法大范围推广和产业化。另一方面，漂浮式防波堤由于其成本低、移动性强等特点，在海上采油平台、海洋工程和港口建设中得到了广泛关注。在小型港口或海水浴场等近岸设施中，漂浮式防波堤显得尤为合适，其可以根据海面风浪情况和地形数据迅速布放和回收，为港内或浴场内提供一定的保护效果。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:提供一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，它能在防浪消波和作为工作平台的同时，将波浪能转化为电能，为近岸设施(如小型照明设施)提供电力。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，包括港口栈桥、漂浮式防波堤(浮体)、锚链、传动连杆、加速齿轮箱和小型发电装置。栈桥施工采用浮吊配合振动锤打设钢管桩、浮吊架设上部结构施工方法；在钢管桩上位于水面下3-5米处预留锚链连接点，通过锚链将浮体(防波堤)安装于栈桥下海中；齿轮箱和发电装置布放在栈桥上部结构中，通过传动连杆将齿轮箱和浮体进行连接。其特征是:漂浮式防波堤(浮体)在海浪作用下发生以纵摇(绕垂直于隔水板的轴的转动)、纵荡(沿来波方向的平移)和垂荡(沿上下方向的平移)为主的位移，其从波浪获得的动能通过传动连杆传递到齿轮箱，经过齿轮箱加速后驱动发电装置发电。
[0006]所述的一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征是:波浪来波方向上的钢管桩之间安装了 2-3米高的隔水板，形成数个与来波方向平行的过水通道，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体静止时的底板1-2米。
[0007]所述的一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征是:浮体采用悬锚链进行固定，用4根悬锚链将浮体的4个角连接到同一个水道的4个钢管桩上，允许浮体有一定的运动自由度。
[0008]所述的一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征是:所采用的漂浮式防波堤为箱体，其宽度略小于所放置的过水通道的宽度，高度为1-2米，长度为2-4 米。[0009]所述的一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征是:传动连杆和浮体是刚性连接，连接位置位于浮体上表面中心，而传动连杆和齿轮箱中的齿条是铰接连接。
[0010]所述的一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征是:每一个变速齿轮箱内部都采用两个棘轮机构，两个棘轮机构的转动输出方向相反，保证了波高和波谷经过时力矩输出轴的转动方向是不变的。
[0011]所述的一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征是:齿轮箱和发电装置安装于栈桥上部结构中，各个水道中的数个变速齿轮箱共用一个输出轴和一个发电装置。
[0012]当海浪传递过来，波峰通过漂浮式防波堤时，防波堤的纵摇运动使得浮体上部表面在来波方向形成一个碎波面，使得波浪在经历了浅化、爬升过程后破碎。这一过程有助于入射波的能量耗散，降低港内波浪波高，保护港内设施。当海平面高度发生变化时，浮体在自身的重力和浮力的作用下，达到一个动态的平衡，保持其位置在海平面左右。在台风等极端天气来临时，可将浮体与栈桥钢管桩连接处解开，将浮体拖至避风港放置，待风浪状况恢复到可正常工作范围时再重新安装并调试。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014]在漂浮式防波堤发挥其防浪功能的同时，利用其动能发电，共用防波堤箱体，分摊建设的维护成本；发电装置的阻尼作用能够有效增强浮体防波防浪的能力；变速齿轮箱和发电装置的布放方便、简单，维护成本低；采用浮体机械传动直接连接发电机发电，形式简单，避免了次级能量转换；采用多个水道的方式，能够提高发电装置输出功率的稳定性、节约硬件成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明整体结构的示意图。
[0016]图2是单个过水通道的侧视图。
[0017]图3是加速齿轮箱和共用力矩输出轴的布局示意图。
[0018]图4是本发明采用剖面为梯形的浮体的侧视图。
[0019]图5是本发明采用剖面为椭圆形的浮体的侧视图。
[0020]图中，1-传动连杆,2-变速齿轮箱,3-力矩输出轴,4-栈桥上部结构，5-小型发电装置，6-钢管桩，7-锚链，8-箱型浮体，9-隔水板，10-铰接轴，11-齿条，12-梯形浮体，13-椭圆形浮体。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0022]实施例1:
[0023]如图1所示，浮体8通过锚链7固定在钢管桩6上；沿着来波方向的相邻两个钢管桩之间安装了隔水板9，形成了数个平行于来波方向的过水通道；浮体8上安装了传动连杆I与变速齿轮箱2相连接；数个水道中的浮体各自都安装了变速齿轮箱，而共用了一个力矩输出轴3，通过力矩输出轴最终驱动小型发电装置5工作；考虑到安装和日常维护的便捷以及设备本身的安全性，变速齿轮箱2、力矩输出轴3和发电装置都5是安装在栈桥上部结构4中的。
[0024]如图2所示，传动连杆I与浮体8连接的一端是刚性连接，而另一端采用铰接轴10与变速齿轮箱2中的齿条11连接。
[0025]如图3所示，在齿条11从浮体的运动获得驱动力后，传递给变速齿轮箱2 ;带动力矩输出轴3驱动发电装置5发电。
[0026]本实施例的工作原理:
[0027]实际使用时，浮体8处于漂浮状态，其上部表面接近海平面位置。当波浪传递到栈桥时，进入由隔水板9形成的过水通道。在波浪的推动下，浮体8发生纵摇(绕垂直于隔水板的轴的转动)、纵荡(沿来波方向的平移)和垂荡(沿上下方向的平移)三个自由度为主的运动。由于传动连杆I和浮体8间是刚性连接，传动连杆也随浮体运动而发生位移。同时，传动连杆I的另一端带动齿条11运动，进而带动变速齿轮箱2中的齿轮组转动。变速齿轮箱中的齿轮组采用了两组棘轮机构，此设计将齿条11的往复运动转换为力矩输出轴3的恒定方向转动。当有多个过水通道时，各个浮体所连接的变速齿轮箱同时驱动力矩输出轴3转动，保证了在实海况、入射波随机性大的情况下能有较为稳定的力矩输出，并最终带动发电装置5发电。
[0028]由隔水板形成的过水通道可以有效的减小浮体侧面所受到的作用力，保护漂浮式设施的安全。浮体在随波浪作往复运动的同时，会在波峰经过时形成碎波面，可以有效地耗散波浪能量、降低透射波的波高。发电装置的阻尼也会增强浮体的稳定性，提高浮体反射波浪能的效率。
[0029]实施例2:
[0030]请参阅图1和图4，与实施例1不同仅在于:浮体12的剖面为梯形。
[0031]实施例3:
[0032]请参阅图1和图5，与实施例1不同仅在于:浮体13的剖面为椭圆形。
[0033]尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的。
【权利要求】
1.一种结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，包括栈桥、浮体、锚链、传动连杆、加速齿轮箱和小型发电装置；栈桥施工采用浮吊配合振动锤打设钢管桩、浮吊架设上部结构施工方法；在钢管桩上位于水面下3-5米处预留锚链连接点，通过锚链将浮体(防波堤)安装于栈桥下海中；齿轮箱和发电装置布放在栈桥上部结构中，通过传动连杆将齿轮箱和浮体进行连接；其特征在于:漂浮式防波堤(浮体)在海浪作用下发生以纵摇(绕垂直于隔水板的轴的转动)、纵荡(沿来波方向的平移)和垂荡(沿上下方向的平移)为主的位移，其从波浪获得的动能通过传动连杆传递到齿轮箱，经过齿轮箱加速后驱动发电装置发电。
2.根据权利要求1所述的结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征在于:波浪来波方向上的钢管桩之间安装了 2-3米高的隔水板，形成数个与来波方向平行的过水通道，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体静止时的底板1_2米。
3.根据权利要求1所述的结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征在于:浮体采用悬锚链进行固定，用4根悬锚链将浮体的4个角连接到同一个水道的4个钢管桩上，允许浮体有一定的运动自由度。
4.根据权利要求1所述的结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征在于:所采用的漂浮式防波堤为箱体，其宽度略小于所放置的过水通道的宽度，高度为1-2米，长度为2-4米。
5.根据权利要求1所述的结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征在于:传动连杆和浮体是刚性连接，连接位置位于浮体上表面中心，而传动连杆和齿轮箱中的齿条是铰接连接。
6.根据权利要求1所述的结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征在于:变速齿轮箱内部构造中采用两个棘轮机构，两个棘轮机构的转动输出方向相反。
7.根据权利要求1所述的结合了漂浮式防波堤和港口栈桥的波浪发电装置，其特征在于:齿轮箱和发电装置安装于栈桥上部结构中，各个水道中的数个变速齿轮箱共用一个输出轴和一个发电装置。
【文档编号】E02B9/08GK103835274SQ201410108400
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】彭伟 申请人:长沙理工大学