一种基于新型基础的兼顾风浪发电的透空式防波堤的制作方法

本发明属于海洋技术领域，涉及到一种透空式防波堤，尤其涉及一种基于新型基础的兼顾风浪发电的透空式防波堤。

背景技术：

随着世界能源问题与环境问题的日益突出，风能、波浪能作为最具发展前景的海洋可再生能源，越来越受重视。现有的电力能源系统基本上都是风能和波浪能分别进行利用的分立系统。

随着社会的发展，科技的进步，国际贸易日益繁荣，海洋工程也在不断向深水发展。另外，近年来海洋生态文明建设加强。斜坡堤和直立堤等传统形式的防波堤面对这些变化存在许多不足。

由波浪理论可知，波浪能量主要集中在水体上层，在水面2-3倍的波高范围内集中了90％以上的波浪能量。

鉴于社会的需要和波能分布的特点，新型防波堤结构如透空式结构的研究越来越受到重视。充分将风能和波浪能发电装置相结合，可以有效地提高海洋空间资源的利用效率；将风能和波浪能结合发电装置和新型透空式防波堤结合，多元化和综合利用可以有效地降低单个装置的建设成本，提高整体系统的经济性，有效推进产业化；而波能发电的能量转换作用又可以减轻作用在防波堤结构上的波浪荷载，从而达到一举多得与事半功倍的效果。

技术实现要素：

本发明的目的在于优化透空式防波堤的结构，并兼顾风能-波浪能发电，提供一种基于新型基础的兼顾风浪发电的透空式防波堤。本发明利用波浪能发电的能量转换作用消能，降低结构所受的波浪荷载，且挡浪翼板阻挡波浪入港，降低了堤后波高；本发明允许港内外水质交换，对生态环境友好；本发明将风能和波浪能发电装置相结合，可以有效地提高海洋空间资源的利用效率；本发明波浪能发电系统位于新型基础的水面以上的内部，便于维护和维修；本发明结构预制，相较于单桩用钢量更少，进而降低工程造价，节约投资；本发明安装方便安全省时，安装噪音小无需减噪，易于拆除和拖回陆地维修；本发明可适应多种地质环境和水深条件。

本发明的技术方案：

一种基于新型基础的兼顾风浪发电的透空式防波堤，包括风力发电系统、波浪能发电系统、电力传输系统和新型基础；

所述的风力发电系统包括叶片1、风力发电机2和塔筒3；所述的风力发电机2为兆瓦级水平轴风力发电机，其通过塔筒3与新型基础的圆柱筒15顶端连接，叶片1数量根据风力条件设定；

所述的波浪能发电系统包括消浪摇板4、横轴5、凸轮机构6、传动杆7、导向环8、液压缸9、活塞10、液压油管11、控制系统12和液压发电机13；横轴5与消浪摇板4固定连接，传动杆7下端通过凸轮机构6与横轴5连接，其上端与位于圆柱筒15上端内部的液压缸9的活塞10固定连接；位于横轴5以上和液压缸9以下之间的区域，均布若干个水平导向环8，导向环8的外径固定在圆柱筒15内壁，导向环8的内径与传动杆7的外径相同；液压缸9与液压发电机13通过液压油管11相连；每个传动杆7配置一套液压缸9及其活塞10和油压油管11；液压缸9、液压油管11与液压发电机13构成一个液压回路；当消浪摇板4绕横轴5的转动时，凸轮机构6将消浪摇板4绕横轴5的转动转化为传动杆7上下往复直线运动；传动杆7驱动液压缸9内的活塞10，进而将运动通过液压油管11传递至液压发电机13，驱动液压发电机13进行发电；控制系统12根据实时监测的波况参数调整波浪能发电系统的发电阻尼。

消浪摇板4与横轴5采用焊接的方式连接。

传动杆8与活塞10采用焊接的方式连接。

液压缸9与活塞10之间用密封圈密封。

所述的电力传输系统14通过电缆与风力发电机2和液压发电机13相连，并连接防波堤上的各用电设备；电力传输系统14将风能发电系统与波浪能发电系统产生的电力通过一套共有的并网设施输送至岸上，并为防波堤上的设施提供用电；

所述的新型基础包括圆柱筒15、吸力筒16、挡浪翼板17和连接杆件18；圆柱筒15顶端与风力发电系统的塔筒3底部连接，其水面以上部分内部布置波浪能发电系统，圆柱筒15底端与吸力筒16的顶端连接；圆柱筒15水下部分焊接若干挡浪翼板17，挡浪翼板17的数量根据波况设定；各圆柱筒15之间焊接连接杆件18提高整体稳定性；吸力筒16通过自身及以上部件的重量，在排出内部水体时在重力作用下插入并固定在海底19；吸力筒16的长度可根据地质环境和工程情况设定。

本发明的有益效果：1)利用波能发电的能量转换作用消能，降低结构所受的波浪荷载，且挡浪翼板阻挡波浪入港，降低了堤后波高；2)允许港内外水质交换，对生态环境友好；3)将风能和波浪能发电装置相结合，可以有效地提高海洋空间资源的利用效率；4)波浪能发电系统变电装置位于的新型基础的水面以上的内部，便于维护和维修；4)结构预制，相较于单桩用钢量更少，进而降低工程造价，节约投资；5)安装方便安全省时，安装噪音小无需减噪，易于拆除和拖回陆地维修；6)可适应多种地质环境和水深条件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为新型基础呈三角形布置的示意图；

图3为新型基础呈梅花形布置的示意图；

图4为新型基础呈三角形布置时的结构侧视图；

图5为新型基础呈梅花形布置时的结构侧视图；

图6为波浪能发电系统的局部放大的示意图；

图中：1叶片；2风力发电机；3塔筒；4消浪摇板；5横轴；6凸轮机构；7传动杆；8导向环；9液压缸；10活塞；11液压油管；12控制系统；13液压发电机；14电力传输系统；15圆柱筒；16吸力筒；17挡浪翼板；18连接杆件；19海底。

具体实施方式

以下结合技术方案(和附图)详细叙述本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明的一种基于新型基础的兼顾风浪发电的透空式防波堤，包括风力发电系统、波浪能发电系统、电力传输系统和新型基础。

本实施例中，所述的风力发电系统的风力发电机2的转轴上安装叶片1；所述的风力发电机2为兆瓦级水平轴风力发电机，其通过塔筒3与新型基础的圆柱筒15顶端连接，叶片1数量可根据风力条件设定。

本实施例中，所述的波浪能发电系统的横轴5与消浪摇板4两端固定连接，传动杆7下端通过凸轮机构6与横轴5连接，上端与位于圆柱筒15上端内部的液压缸9的活塞10固定连接；横轴5以上和液压缸9以下部位，均布若干个水平导向环8，导向环8的外径固定在圆柱筒15内，内径与传动杆7的外径相同；液压缸9与液压发电机13通过液压油管11相连；每个传动杆7配置一套液压缸9及其活塞10和油压油管11；液压缸9、液压油管11与液压发电机13构成一个液压回路；当消浪摇板4绕横轴5的转动时，凸轮机构6可将消浪摇板4绕横轴5的转动转化为传动杆7上下往复直线运动；传动杆7驱动液压缸9内的活塞10，进而将运动通过液压油管11传递至液压发电机13，驱动液压发电机13进行发电；控制系统12根据实时监测的波况参数调整波浪能发电系统的发电阻尼。

本实施例中，所述消浪摇板4与横轴5采用焊接的方式连接。

本实施例中，所述传动杆8与活塞10采用焊接的方式连接。

本实施例中，所述液压缸9与活塞10之间用密封圈密封。

本实施例中，所述的电力传输系统14通过电缆与风力发电机和液压发电机相连，并连接防波堤上的各用电设备。电力传输系统14将风能发电系统与波浪能发电系统产生的电力通过一套共有的并网设施输送至岸上，并为防波堤上的设施提供用电。

本实施例中，所述的新型基础的圆柱筒15顶端与风力发电系统的塔筒3底部连接，上端水面以上内部布置波浪能发电系统，圆柱筒15底部与吸力筒16的顶端连接；圆柱筒15水下部分焊接若干挡浪翼板17，挡浪翼板17的数量可根据波况设定；圆柱筒15之间焊接连接杆件18提高整体稳定性；吸力筒16通过自身及以上部件的重量，在排出内部水体时在重力作用下插入并固定在海底19，吸力筒16的长度可根据地质环境和工程情况设定。

本实施例中，新型基础呈三角形(图2)或梅花形(图3)布置。两种布置形式均可使后侧基础让出前侧基础波浪掩护范围，实现波浪能发电效益的最大化。新型基础呈三角形布置时，后侧基础仅布置风力发电系统，不再布置波浪能发电系统，如图4所示；新型基础呈梅花形布置时，可根据实际波况考虑布置波浪能发电系统的必要性和形式，如图5所示。

本发明的工作原理是：波浪使消浪摇板4绕横轴5的转动时，凸轮机构6可将消浪摇板4绕横轴5的转动转化为传动杆7上下往复直线运动；传动杆7驱动液压缸9内的活塞10，进而将运动通过液压油管11传递至液压发电机13，驱动液压发电机13进行发电；波浪能发电的能量转换作用消能，降低结构所受的波浪荷载，且挡浪翼板17阻挡波浪入港，降低了堤后波高；波浪能发电系统位于新型基础的圆柱筒15的水面以上的内部，便于维护和维修；上部风力驱动风力发电系统的叶片1转动，带动风力发电机2发电；电力传输系统14通过电缆与风力发电机2和液压发电机13相连，并连接防波堤上的各用电设备。电力传输系统14将风能发电系统与波浪能发电系统产生的电力通过一套共有的并网设施输送至岸上，并为防波堤上的设施提供用电。新型基础的圆柱筒15顶端与风力发电系统的塔筒3底部连接，底部与吸力筒16的顶端连接；圆柱筒15水下部分焊接若干挡浪翼板17，其数量可根据波况设定；圆柱筒15之间焊接连接杆件18提高整体稳定性；吸力筒16通过自身及以上部件的重量，在排出内部水体时在重力作用下插入并固定在海底19，吸力筒16的长度可根据地质环境和工程情况设定。

本发明不仅结构预制，相较于单桩用钢量更少，进而降低工程造价，节约投资；安装方便安全省时，安装噪音小无需减噪，易于拆除和拖回陆地维修；而且可适应多种地质环境和水深条件。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。