本發(fā)明涉及一種具有發(fā)電功能的浮式消波堤，屬于防波堤工程、海洋工程和波浪發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著港口建設(shè)逐漸向水深浪大、地質(zhì)復雜等惡劣海域發(fā)展，傳統(tǒng)防波堤出現(xiàn)了很多投資和建造方面的困難，難以滿足港口建筑和海洋結(jié)構(gòu)物防波的需要。相比之下，浮式防波堤具有良好的經(jīng)濟性和輕便性，且安裝維護便利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對目前波浪能發(fā)電裝置和傳統(tǒng)消波堤的諸多不足，本發(fā)明提供了一種新型的具有發(fā)電功能的浮式消波堤，該浮式消波堤應具有結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、對支撐基礎(chǔ)的依賴弱、對海底地質(zhì)的適應性強、吸收波浪能的效率高等突出優(yōu)點。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種具有發(fā)電功能的浮式消波堤，包括橫搖式浮體、軸承、軸、錨泊系統(tǒng)、輸電纜和輸電終端，所述橫搖式浮體通過軸承、軸與錨泊系統(tǒng)連接，錨泊系統(tǒng)連接浮體與海底，將橫搖式浮體固定在其工作區(qū)域；其中，橫搖式浮體與軸固定連接，軸帶動軸承內(nèi)圈運動，錨泊系統(tǒng)連接在軸承外圈上；橫搖式浮體采用上下對稱、前后非對稱結(jié)構(gòu)形式，前體吸收波浪能發(fā)電，后體進行消波，后體的橫剖面為部分圓形；浮體內(nèi)部安裝發(fā)電裝置，通過輸電纜和輸電終端為附近結(jié)構(gòu)物提供電能。

所述橫搖式浮體采用多個單體橫搖式浮體連成一排，單體橫搖式浮體之間用鏈或鋼絲繩連接，一排的兩端用錨泊系統(tǒng)連接海底，單體橫搖式浮體內(nèi)部的發(fā)電裝置通過輸電纜和輸電終端為附近結(jié)構(gòu)物提供電能。

采用上述技術(shù)方案，波浪作用于浮體前體時，可以引起浮體以橫搖為主的橫搖、橫蕩、升沉三個自由度的運動，將波浪能一次轉(zhuǎn)換為浮體的機械能。其中，當浮體三個自由度的運動相互耦合時，會產(chǎn)生比單一自由度更大的機械能。

工作過程中，浮體帶動軸一起運動，錨泊系統(tǒng)連接在軸承外圈上，軸帶動軸承內(nèi)圈與錨泊系統(tǒng)連接的軸承外圈作相對運動。浮體的運動會帶動浮體內(nèi)的發(fā)電機發(fā)電，將機械能二次轉(zhuǎn)換為電能。通過左舷或右舷的輸電纜和輸電終端與附近的結(jié)構(gòu)物連接后，產(chǎn)生的電力能夠為結(jié)構(gòu)物進行制氧、照明、海水淡化等工作。浮體的后體橫剖面為部分圓形，后體具有消波功能，使浮體后部形成一片相對無浪的區(qū)域，減小該區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)物所受的波浪載荷、結(jié)構(gòu)疲勞等，對其有效保護。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、裝置輕便、安裝過程便利；

（2）不需要龐大的支撐基礎(chǔ)，受海底地形和地質(zhì)環(huán)境的影響很小，可適應各類海底條件；

（3）集發(fā)電和消波于一體，節(jié)省空間；

（4）波浪會引起浮體三個自由度的運動，吸收波浪能的效率高，消波效率高；

（5）發(fā)電效率高；

（6）通過調(diào)節(jié)浮體的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，在不同海況、不同波浪環(huán)境下使發(fā)電和消波保持高效率；

（7）能夠與浮體后方區(qū)域的結(jié)構(gòu)物形成一個整體的多功能系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是一種具有發(fā)電功能的浮式消波堤的主視圖。

圖2是采用一個單體浮式消波堤的俯視圖。

圖3是采用四個單體相連成一排的浮式消波堤俯視圖。

圖中：1、橫搖式浮體，2、軸承，3、軸；4、錨泊系統(tǒng)，5、輸電纜，6、輸電終端，7、發(fā)電設(shè)備，8、鏈或鋼絲繩。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。

圖1、2、3示出了一種具有發(fā)電功能的浮式消波堤的結(jié)構(gòu)圖。圖中，這種具有發(fā)電功能的浮式消波堤包括橫搖式浮體1、軸承2、軸3、錨泊系統(tǒng)4、輸電纜5和輸電終端6。橫搖式浮體1通過軸承2、軸3與錨泊系統(tǒng)4連接，錨泊系統(tǒng)4連接浮體1與海底，將橫搖式浮體1固定在其工作區(qū)域；其中，橫搖式浮體1與軸3固定連接，軸帶動軸承內(nèi)圈運動，錨泊系統(tǒng)4連接在軸承外圈上。橫搖式浮體1采用上下對稱、前后非對稱結(jié)構(gòu)形式，前體吸收波浪能發(fā)電，后體進行消波，后體的橫剖面為部分圓形。浮體內(nèi)部安裝發(fā)電裝置，通過輸電纜5和輸電終端6為附近結(jié)構(gòu)物提供電能。

橫搖式浮體1采用多個單體橫搖式浮體連成一排（如圖3所示），單體橫搖式浮體之間用鏈或鋼絲繩連接，一排的兩端用錨泊系統(tǒng)4連接海底，單體橫搖式浮體內(nèi)部的發(fā)電裝置通過輸電纜5和輸電終端5為附近結(jié)構(gòu)物提供電能。

采用上述的技術(shù)方案，橫搖式浮體通過軸和軸承與錨泊系統(tǒng)相連（或?qū)⑺膫€或若干個單體連成一排，單體之間彼此用鏈或鋼絲繩連接，一排的兩端與錨泊系統(tǒng)相連）并通過深入海底的錨泊系統(tǒng)將浮體相對固定。安裝好后，浮體關(guān)于靜水面上下對稱。浮體具有前后非對稱形式，前體為迎浪面，后體完成消波工作。

波浪的傳播方向與浮體的縱向垂直，波浪作用于浮體前體，引起浮體橫搖、橫蕩、升沉三個自由度的運動，將波浪能一次轉(zhuǎn)換為浮體的機械能。該過程中，浮體帶動軸一起運動，錨泊系統(tǒng)連接在軸承外圈上，軸帶動軸承內(nèi)圈與錨泊系統(tǒng)連接的軸承外圈作相對運動。

浮體的運動帶動浮體內(nèi)部的發(fā)電裝置進行能量的二次轉(zhuǎn)換，將浮體的機械能轉(zhuǎn)化成電能，通過輸電纜和輸電終端與附近的結(jié)構(gòu)物連接后，能夠為結(jié)構(gòu)物提供電能，用以進行制氧、照明、海水淡化等工作。

在浮體與波浪相互作用的過程中，浮體后體具有消波功能，使浮體后部形成一片相對無浪的區(qū)域，減小該區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)物所承受的波浪載荷、結(jié)構(gòu)疲勞等。

通過錨泊系統(tǒng)，能夠靈活調(diào)節(jié)浮體的運動幅度和工作范圍，同時使消波堤適應不同水深的海域，受海底地形和地質(zhì)條件的影響較小，有一個更大的可工作范圍。