一种具有发电功能的浮式消波堤的制作方法

本发明涉及防波堤工程和波浪发电技术领域，尤其是一种具有发电功能的浮式消波堤。

背景技术：

我国渔业同整个大农业处于同一水平，是典型的粗放型生产，渔业现代化工业化发展是提升渔业生产水平的有效途径。随着工业智能化的提升，渔业生产进入到智能化阶段，养殖水域环境的检测、饵料的定时投放等对渔业的产量影响很大。而投饵机、检测器等设备所需的电能难以补充，影响这些设备的长时间运行。

浮式消波堤是一种能适应不同水深的、可移动的防波堤。它具有施工简易、造价低廉等优点，因而它被作为港口施工及海上水产养殖等临时性防浪设施之用。浮式消波堤对于扩大和保护海水增养殖水域能起到积极的作用。浮式消波堤随波浪起伏运动，而常用的浮式消波堤仅具有消波功能，不具备发电功能，波浪产生的能量没有得到有效利用，造成极大浪费。

因此，有必要对这种浮式消波堤进行结构改进，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有发电功能的浮式消波堤，使浮式消波堤具备发电功能，为水中用电设备供应电力。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有发电功能的浮式消波堤，包括发电浮体，发电浮体包括漂浮组件、传动组件、发电组件以及锚泊组件，传动组件及发电组件装设于漂浮组件中，锚泊组件与发电浮体相接，其中：

漂浮组件包括筒壳，筒壳一端封闭，另一端开口，开口处设有端板，传动组件及发电组件包覆于筒壳内，由端板将其封闭；

筒壳上装设有一组摆页，筒壳外壁具有一组凸棱，凸棱沿筒壳的轴向延伸，并沿筒壳的周向均匀排布，凸棱中具有嵌口，摆页装设于嵌口内，嵌口两端分别具有安装孔，摆页的安装边具有转轴，转轴两端分别伸入安装孔内，使摆页可在嵌口中摆动，由波浪推动摆页，带动筒壳转动；

传动组件包括内齿圈、行星轮、行星架以及太阳轮，内齿圈与筒壳固接，随筒壳一同转动，太阳轮位于内齿圈内侧，行星轮位于太阳轮与内齿圈之间，并分别与太阳轮及内齿圈啮合，行星轮装设于行星架上，行星架与发电组件固接，由内齿圈带动行星轮及太阳轮运转；

发电组件包括发电机，发电机两端分别装设有连接轴，其中一根连接轴固定于发电机一端，行星架固定于另一端，另一根连接轴位于行星架上，一根连接轴从筒壳封闭端伸出，另一根连接轴从端板伸出，连接轴与筒壳及端板之间装设有防水轴承，发电机的转子与太阳轮固接，由太阳轮带动转子运转；

锚泊组件包括牵引绳与锚头，牵引绳一端通过铰节与连接轴末端相连，其另一端与锚头相接，锚头沉入水体中，其顶部向内凹陷，其底部向下凸出。

在本发明的一个实施例中，发电浮体设有若干个，各发电浮体沿其轴向顺次排布，相邻发电浮体之间通过连接轴相接。

具体地，筒壳的横截面为多边形，凸棱位于多边形的夹角处，摆页向迎浪面弯曲，其末边的厚度逐渐减小，其最大摆动位沿筒壳的径向延伸；行星架上具有一组芯轴，芯轴沿行星架的轴向延伸，并沿其周向均匀排布，行星轮装设于芯轴上。

波浪的起伏带动发电浮体旋转，将波浪能转换成发电浮体的机械能，发电浮体通过内部的行星轮传动机构带动发电机运转，将旋转式浮体的机械能转化为电能；

当波浪升起时，带动发电浮体前侧的摆页打开，摆页打开后吸收更大的波浪能为发电浮体提供更大的扭矩，从而波浪通过摆页驱动发电浮体旋转，当摆页旋转到发电浮体后侧时，因水体对摆页的阻力而使摆页闭合，进而减小发电浮体的旋转阻尼；

锚泊组件通过销钉在相邻两个单体旋转式浮体的连接轴的连接处固定，不与海底连接，使得发电浮体可随涨潮和退潮而上升下降，使得浮体始终稳定在海面上，锚泊系统最下方的锥形锚头在发电浮体受波浪猛然顶冲时，发电浮体本应随波浪迅速上升，但与浮体连接的缆绳迅速提升锚头，锥形锚头顶部向内凹陷，能提供较大阻尼，阻止发电浮体快速上升，波浪过后，由于锚头下部呈凸出的锥形结构，又能迅速下沉，使发电浮体始终漂浮在海面，提高了系统的稳定性。

本发明的优点在于：

1.该浮式消波堤根据波浪的传递原理设计，兼具发电与消波的功能，发电效率高，消波效果好；

2.该浮式消波堤设置了锚泊组件，提高了整个装置的稳定性，整体结构简单，安装方便，无需其他支撑基础，不受地形环境的影响；

3.该浮式消波堤的发电机装密封于发电浮体内部，连接轴与筒壳及端板之间通过防水轴承密封，发电机不与海水接触，可避免腐蚀，从而提升使用寿命和稳定性；

4.该浮式消波堤既能很好的对养殖水域起到保护作用，又能为饵料的投放及水质监测设备提供电力，有利于提升渔业生产的智能化水平。

附图说明

图1是发电浮体的结构示意图之一；

图2是发电浮体的结构示意图之二；

图3是筒壳的外形结构示意图；

图4是摆页的结构示意图；

图5是传动组件的结构示意图；

图6是发电浮体的串接使用状态图；

图7是稳压电路的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1～图6所示，本发明提出的具有发电功能的浮式消波堤包括发电浮体，发电浮体包括漂浮组件、传动组件、发电组件以及锚泊组件，传动组件及发电组件装设于漂浮组件中，锚泊组件与发电浮体相接，漂浮组件包括筒壳1，筒壳一端封闭，另一端开口，开口处设有端板2，传动组件及发电组件包覆于筒壳内，由端板将其封闭；筒壳上装设有一组摆页3，筒壳外壁具有一组凸棱4，凸棱沿筒壳的轴向延伸，并沿筒壳的周向均匀排布，凸棱中具有嵌口5，摆页装设于嵌口内，嵌口两端分别具有安装孔，摆页的安装边具有转轴6，转轴两端分别伸入安装孔内，使摆页可在嵌口中摆动，由波浪推动摆页，带动筒壳转动；传动组件包括内齿圈7、行星轮8、行星架9以及太阳轮10，内齿圈与筒壳固接，随筒壳一同转动，太阳轮位于内齿圈内侧，行星轮位于太阳轮与内齿圈之间，并分别与太阳轮及内齿圈啮合，行星轮装设于行星架上，行星架与发电组件固接，由内齿圈带动行星轮及太阳轮运转；发电组件包括发电机11，发电机两端分别装设有连接轴12，其中一根连接轴固定于发电机一端，行星架固定于另一端，另一根连接轴位于行星架上，一根连接轴从筒壳封闭端伸出，另一根连接轴从端板伸出，连接轴与筒壳及端板之间装设有防水轴承，发电机的转子与太阳轮固接，由太阳轮带动转子运转；锚泊组件包括牵引绳13与锚头14，牵引绳一端通过铰节与连接轴末端相连，其另一端与锚头相接，锚头沉入水体中，其顶部向内凹陷，其底部向下凸出。如图6，在本实施例中，发电浮体设有若干个，各发电浮体沿其轴向顺次排布，相邻发电浮体之间通过连接轴相接。筒壳的横截面为多边形，凸棱位于多边形的夹角处，摆页向迎浪面弯曲，其末边的厚度逐渐减小，其最大摆动位沿筒壳的径向延伸；行星架上具有一组芯轴，芯轴沿行星架的轴向延伸，并沿其周向均匀排布，行星轮装设于芯轴上。

另外，由于波浪能发电的稳定性较差，实际使用时可在发电浮体中装设稳压电路，该稳压电路位于筒壳内，一端与发电机的电力输出端子连通，另一端与输电线缆连通，如图7，稳压电路包含电压检测电路、移相触发电路、分流控制器和三次谐波励磁电路，电压检测电路由电源变压器t、整流二极管vd1～vd12、可变电阻器r1、电阻器r8、r2、电容器1和稳压二极管vs1组成，移相触发电路由电阻器r2～r6、晶体管v1、vu、电容器c2、c4和稳压二极管vs2组成，分流控制器电路由晶闸管vt、电容器c3、电阻器r7、自动/手动控制开关s和发电机g等励磁绕组we组成，三次谐波励磁电路由发电机g的等励磁绕组we、谐波绕组wf、整流桥堆ur、磁场可变电阻器rp和开关s组成，发电机g输出的三相交流电压经t降压、vd1～vd12整流、r1和r8限流降压及c1滤波后，经vs1加至v1的基极，发电机g刚启动时，其输出的三相交流电压较低，c1两端电压不足以使vs1导通，故移相触发电路不工作，vt处于截止状态，对励磁电流无影响。当三相交流电压达到一定值时，vs1击穿导通，使v1导通，移相触发电路工作，产生触发脉冲信号，使vt受触发而导通，对励磁电流大小进行调节；发电机运转时，谐波绕组wf埋在发电机定子槽中的附加绕组，其极数为主绕组的3倍感应出谐波电压的大小随负载的增加而相应升高，该电压经ur整流后，通过磁场可变电阻器rp和开关s加至发电机的励磁绕组we；当某种原因导致发电机输出电压降低时，电压检测电路输出电压变低。通过移相触发电路使vt的导通角变小，对励磁电流的分流作用减小，发电机的输出电压升高而恢复到正常值；当发电机的输出电压升高时，vt的导通角增大，使励磁电流降低，发电机的输出电压降低至正常值，从而达到了自动稳定输出电压的目的；

将开关s断开时，励磁电流不再受vt控制，此时可以通过手动控制rp的阻值来改变励磁电流的大小；r1选用小型可变电阻器；r2～r5和r8均选用1/2w金属膜电阻器；r6选用2w金属膜电阻器；r7选用1w金属膜电阻器；rp选用2～4w金属膜电阻器或线绕可变电阻器；c1选用耐压值为16v的铝电解电容器；c2和c4选用耐压值为160v的cbb电容器或涤纶电容器；c3选用耐压值为250v的cbb电容器；vs1选用1/4w或1/2w、11v的硅稳压二极管，例如2cw4、2cw18、1n5241等型号；vs2选用1w、18v的硅稳压二极管，例如2cw21j、1n4746等型号；vt进用5a、400v以上的晶闸管，例如3ct103、2n4443等型号；v选用s9013或3dg8、s8050型硅npn晶体管；vu选用bt31或bt33型单结晶体管；t选用5w、二次电压为双10.5v(400/10.5+10.5v)的三相电源变压器；ur选用5a、400v以上的整流桥堆；s选用触点电流容量为10a、220v的双极双位转换开关。

波浪的起伏带动发电浮体旋转，将波浪能转换成发电浮体的机械能，发电浮体通过内部的行星轮传动机构带动发电机运转，将旋转式浮体的机械能转化为电能；当波浪升起时，带动发电浮体前侧的摆页打开，摆页打开后吸收更大的波浪能为发电浮体提供更大的扭矩，从而波浪通过摆页驱动发电浮体旋转，当摆页旋转到发电浮体后侧时，因水体对摆页的阻力而使摆页闭合，进而减小发电浮体的旋转阻尼；锚泊组件通过销钉在相邻两个单体旋转式浮体的连接轴的连接处固定，不与海底连接，使得发电浮体可随涨潮和退潮而上升下降，使得浮体始终稳定在海面上，锚泊系统最下方的锥形锚头在发电浮体受波浪猛然顶冲时，发电浮体本应随波浪迅速上升，但与浮体连接的缆绳迅速提升锚头，锥形锚头顶部向内凹陷，能提供较大阻尼，阻止发电浮体快速上升，波浪过后，由于锚头下部呈凸出的锥形结构，又能迅速下沉，使发电浮体始终漂浮在海面，提高了系统的稳定性。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域的技术人员了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。