一種兼具防波堤功能浮式波能電站的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新能源利用技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種兼具防波堤功能浮式波能電站的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括“月池”型浮箱、系泊系統(tǒng)、振蕩浮子和發(fā)電設(shè)備；“月池”型浮箱頂部布置有多道橫梁，多道橫梁上固定支撐發(fā)電設(shè)備和傳動(dòng)桿；傳動(dòng)桿下端部連接有振蕩浮子，振蕩浮子陣列布置于“月池”型浮箱內(nèi)部；振蕩浮子在“月池”型浮箱內(nèi)部波動(dòng)流體的作用下做升沉運(yùn)動(dòng)，通過傳動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)發(fā)電設(shè)備發(fā)電；“月池”型浮箱通過錨鏈和錨系泊于海底。采用“月池”形矩形浮箱作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，該型結(jié)構(gòu)物可以作為防波堤裝置。陣列布置于浮箱內(nèi)部的浮子可隨浮箱內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)而上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電，因此同時(shí)實(shí)現(xiàn)消浪功能和波浪發(fā)電功能。
【專利說明】
一種兼具防波堤功能浮式波能電站的結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新能源利用技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種兼具防波堤功能浮式波能電站的結(jié)構(gòu)。【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今世界，隨著一次性能源逐漸枯竭，環(huán)境污染的日益加劇，人們把目光越來越多的投向了清潔的可再生能源的開發(fā)與利用。波浪能是海洋可再生能源的重要組成部分， 是一種清潔的可再生能源。占地球表面積71 %的海洋蘊(yùn)藏著巨大的波浪能，目前，人們已開發(fā)出數(shù)以千計(jì)的形式各異的波浪能發(fā)電裝置。
[0003]伴隨著波浪能技術(shù)的日益成熟，然而波浪能開發(fā)利用并沒有太多的投入到實(shí)際工程應(yīng)用。昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施建造成本成為了阻礙波浪能開發(fā)利用的一大瓶頸。另外，波能裝置在惡劣海況下的生存能力又阻礙其商業(yè)化運(yùn)行的又一大障礙。因此，降低波能發(fā)電的成本和提高其惡劣海況下的生存能力，始終是波能利用研究的關(guān)鍵。而多元化和綜合利用則是節(jié)省波浪能裝置建造成本的有效途徑。結(jié)合防波堤等港、海設(shè)施建造波能發(fā)電站，可以節(jié)省其支撐設(shè)備的建造成本，如果能通過采取合理的措施使得波能裝置免受極端波浪的抨擊， 即可提高波能裝置在惡劣海況下的生存能力，從而達(dá)到一舉兩得與事半功倍的效果。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種的兼具波浪能發(fā)電功能的浮式防波堤。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0006]—種兼具防波堤功能浮式波能電站的結(jié)構(gòu)，包括“月池”型浮箱1、系泊系統(tǒng)、振蕩浮子3和發(fā)電設(shè)備4; “月池”型浮箱1頂部布置有多道橫梁5,多道橫梁5上固定支撐發(fā)電設(shè)備4和傳動(dòng)桿2;傳動(dòng)桿2下端部連接有振蕩浮子3，振蕩浮子3陣列布置于“月池”型浮箱1內(nèi)部;振蕩浮子3在“月池”型浮箱1內(nèi)部波動(dòng)流體的作用下做升沉運(yùn)動(dòng)，通過傳動(dòng)桿2驅(qū)動(dòng)發(fā)電設(shè)備4發(fā)電；“月池”型浮箱1通過錨鏈7和錨8系泊于海底。
[0007]所述的“月池”型浮箱1無底，8卩“月池”型浮箱內(nèi)部流體直接與外部流體相連。
[0008]所述的“月池”型浮箱1上部不完全封閉，即在波浪作用下浮箱內(nèi)部流體的波動(dòng)可視為上部完全開敞情形下的波動(dòng)。
[0009]所述的振蕩浮子為“球形”，且相對(duì)于波長來說其尺寸足夠小，因此浮子隨波性較好。
[0010]振蕩浮子3的升降可自主控制，當(dāng)惡劣海況時(shí)，浮子可上升至安全位置，使得浮子免受極端波浪的抨擊。
[0011]本發(fā)明的有益效果:采用“月池”形矩形浮箱作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，該型結(jié)構(gòu)物可以作為防波堤裝置。陣列布置于浮箱內(nèi)部的浮子可隨浮箱內(nèi)部流體的運(yùn)動(dòng)而上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行發(fā)電，因此同時(shí)實(shí)現(xiàn)消浪功能和波浪發(fā)電功能。在波浪作用下“月池”形浮箱內(nèi)部流體存在“piston”模態(tài)和“sloshing”模態(tài)的共振，對(duì)于這兩種現(xiàn)象的流體流動(dòng)， 浮子均可上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而俘獲波浪能，這可增加波能有效利用頻帶。浮子的位置可以控制， 在惡劣海況下，浮子可上提至安全位置，避免波浪的抨擊，提高浮子的安全性能?！靖綀D說明】[〇〇12]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的波能電站的橫面剖面圖。
[0014]圖中:1浮箱;2傳動(dòng)桿;3振蕩浮子;4發(fā)電設(shè)備;5橫梁;6錨鏈;7海底;8錨;9自由水面?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]以下結(jié)合附圖與技術(shù)方案，進(jìn)一步說明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，兼具防波堤功能波能電站的結(jié)構(gòu)形式，主要包括“月池”型浮箱1、錨鏈6、振蕩浮子3和發(fā)電設(shè)備4;多個(gè)振蕩浮子3陣列布置于“月池”型浮箱1內(nèi)部；“月池”型浮箱1上部布置由多道橫梁5，用于支撐發(fā)電設(shè)備及傳動(dòng)桿2;振蕩浮子3可在浮箱1內(nèi)部波動(dòng)流體的作用上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電設(shè)備4進(jìn)行發(fā)電；“月池”型浮箱1通過錨鏈 6和錯(cuò)8系泊于海底。
[0017]發(fā)電設(shè)備位于橫梁上，可由直驅(qū)式發(fā)電機(jī)或者液壓發(fā)電機(jī)組成。浮子通過傳動(dòng)桿與發(fā)電設(shè)備相連，浮子只做垂向運(yùn)動(dòng)。
[0018]實(shí)施例的具體參數(shù)如下:
[0019]浮箱1的寬度為10米，壁厚1米，高度為6米，吃水3米。液壓缸3與浮箱1的距離為3-4米。
[0020]上述裝置適宜水深15-20米、波浪周期為5-6秒的海況。[0021 ]作為優(yōu)選，浮箱1的長度為15米，寬度沿波浪傳播方向?yàn)?0米，高度為6米。通過合理的設(shè)計(jì)，使得吃水3米，即浮箱內(nèi)部流體做“Piston”模態(tài)共振的周期約為5-6s，從而使得浮子做較大幅度的升沉運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)更大的獲能效率。這符合我國近海波浪周期較短的實(shí)際情況。[〇〇22]作為優(yōu)選，球形浮子的直徑為1.5米。
[0023]作為優(yōu)選，在浮箱內(nèi)部沿主向波浪傳播方向布置3排浮子，垂直于主向波浪傳播方向布置5排浮子。[〇〇24]作為優(yōu)選，相鄰浮子軸心之間的間距為2.5米。[〇〇25]作為優(yōu)選，浮子的吃水為lm。[〇〇26]作為優(yōu)選，浮子與發(fā)電設(shè)備之間的距離為2.5-3.5米，日常工況波能浮箱與液壓缸發(fā)生碰撞。
[0027]按照本發(fā)明的技術(shù)方案，采用發(fā)電設(shè)備直接獲取浮箱內(nèi)部振蕩浮子的動(dòng)能進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能，“月池”形浮箱即可作為浮式防波堤又可作為獲取波浪能的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)二者功能和成本的共享。振蕩浮子陣列于“月池”型浮箱的內(nèi)部，可有效利用波浪作用下“月池”型浮箱內(nèi)部流體的共振特性，提高波能轉(zhuǎn)換效率。發(fā)電設(shè)備安裝于浮箱橫梁上部，可節(jié)省發(fā)電系統(tǒng)支撐設(shè)備的建造成本。可以控制浮子的位置，可適時(shí)抬出水面，避免極端波浪對(duì)浮子的抨擊D
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種兼具防波堤功能浮式波能電站的結(jié)構(gòu)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)包括“月池”型浮箱、 系泊系統(tǒng)、振蕩浮子和發(fā)電設(shè)備；“月池”型浮箱頂部布置有多道橫梁，多道橫梁上固定支撐 發(fā)電設(shè)備和傳動(dòng)桿;傳動(dòng)桿下端部連接有振蕩浮子，振蕩浮子陣列布置于“月池”型浮箱內(nèi) 部;振蕩浮子在“月池”型浮箱內(nèi)部波動(dòng)流體的作用下做升沉運(yùn)動(dòng)，通過傳動(dòng)桿驅(qū)動(dòng)發(fā)電設(shè) 備發(fā)電；“月池”型浮箱通過錨鏈和錨系泊于海底。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的振蕩浮子為球形。3.根據(jù)權(quán)利要求域2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的“月池”型浮箱無底，即“月池”型 浮箱內(nèi)部流體直接與外部流體相連;所述的“月池”型浮箱上部不完全封閉，即在波浪作用 下浮箱內(nèi)部流體的波動(dòng)視為上部完全開敞情形下的波動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F03B13/14GK105971813SQ201610533144
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月8日
【發(fā)明人】寧德志, 趙玄烈, 陳兵, 康海貴
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)