[發明專利]一種具有波浪能發電功能的直立式沉箱防波堤系統

在審

• 申請號: 201710502468.4
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107338774A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 李明偉;張娜;耿敬;張洋;徐前;李琛;劉永超;趙志賀;張立東;張泰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: E02B9/08
• 分類號: E02B9/08;F03B13/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于防波堤領域，尤其涉及一種具有波浪能發電功能的直立式沉箱防波堤系統。

背景技術

隨著沉箱防波堤與岸式波浪能發電裝置的發展，國內外學者對此進行了深入的研究。 Giovanni Malara等提出一種新型U-OWC沉箱防波堤結構形式，并結合物模試驗與數值模擬，驗證結構形式的可靠性；Paolo Boccotti開展了新型U-OWC沉箱防波堤的波能轉化系數研究，并利用物模試驗證明該結構形式的穩定性。秦輝等設計了一種帶收縮水道的沉箱防波堤和OWC 氣室相結合的復合結構形式，采用水工物理模型試驗研究，以氣室內外波幅放大系數(相對波幅)、氣室頂部空氣點壓力以及結構物前的波浪反射率作為考察參量，探討了水道形式、入射波要素和氣室的形狀參數等對該復合結構工作性能的影響；史宏達等設計了基于岸基式振蕩水柱波力發電裝置的沉箱式防波堤，通過物理模型試驗與理論計算相結合的方式對模型的穩定性進行了研究，并對裝置結構進行優化改進，完成兼作岸式振蕩水柱波力發電裝置沉箱式防波堤結構形式的設計及沉箱式防波堤兼作岸式振蕩水柱波力發電裝置捕能氣室的可行性驗證。

直立式沉箱防波堤是一種常規防波堤結構型式，隨著港工技術發展，沉箱防波堤斷面結構形式在海洋波浪能開發領域已日趨成熟，且易于開發成各種功能的新型防波堤型式。振蕩水柱式發電裝置具有結構簡單，波浪能轉換性能及防腐性能良好，但振蕩水柱式發電裝置捕能效率較低，同時建造成本較高，因此，很大程度上限制了振蕩水柱式發電裝置的推廣使用。

專利號為CN201610236931的一種可消浪發電的沉箱防波堤，其包括沉箱、蓄水倉、集水倉、遮攔板和發電機，所述沉箱迎浪側設置蓄水倉和集水倉，所述發電機安裝于蓄水倉的下方，發電機的下方設置集水倉，集水倉迎浪側開設有迎浪口，水流在波峰時經遮攔板導流從迎浪口流入集水倉并被壓縮，高速水流沖擊發電機而產生電能之后進入蓄水倉中，在波谷時，蓄水倉的水在自重作用下向下流動亦沖擊發電機而產生電能。另外在波浪越浪情況下，越浪波浪通過遮擋板疏導流入蓄水倉中，亦可從蓄水倉中向下沖擊發電機的渦輪使之運轉發電。但結構設計復雜穩定性不好，且發電效率較低。

專利號為CN201220721490的一種裝在沉箱直立式防波堤的發電裝置，該裝置利用第一擋水板的旋轉來收集波浪能，此方法對發電部件的損耗較大，且對波浪要求較高，發電效率低。

發明內容

本發明的目的在于提供消波防浪效果好，發電效率高的一種具有波浪能發電功能的直立式沉箱防波堤系統。

一種具有波浪能發電功能的直立式沉箱防波堤系統，包括振蕩水柱式發電裝置1，機房 10和直立式沉箱結構8。機房10位于直立式沉箱結構8上方，振蕩水柱式發電裝置1固定在直立式沉箱結構8的迎浪側。

振蕩水柱式發電裝置1，包括直立式上擋浪板2，斜坡式下擋浪板3，多弧段過渡面4和捕能氣室5。斜坡式下擋浪板3，多弧段過渡面4和捕能氣室5的后壁依次連接成一個柱狀凹槽，直立式上擋浪板2懸于凹槽內，平行于捕能氣室5的后壁。進一步地，捕能氣室5的前壁是直立式上擋浪板2。捕能氣室5的后壁上方有開口，為機房10中空氣透平裝置7的雙側收縮式氣流通道6的一側。

機房10，包括空氣透平裝置7和發電機組。空氣透平裝置7，包括雙側收縮式氣流通道 6和雙向沖擊式渦輪機。雙側收縮式氣流通道6，為兩端都與大氣相通的通孔，孔徑由兩端到中央逐漸收縮。雙向沖擊式渦輪機置于雙側收縮式氣流通道6中央。發電機組直接連接空氣透平裝置7中的雙向沖擊式渦輪機，并固定于機房內。

與現有技術相比，本發明具有的有益效果：

本發明將振蕩水柱式發電裝置與直立式沉箱結構融合設計，能夠有效阻止波浪對岸基的破壞，同時實現了波浪能的利用，并且發電效率較高。整體結構穩定性好、工程造價低、施工方便、適合于大水深，系統生存能力較強，為解決海島供電問題開辟新途徑。

附圖說明

圖1是一種具有波浪能發電功能的直立式沉箱防波堤系統的三維圖；

圖2是一種具有波浪能發電功能的直立式沉箱防波堤系統的前視圖；

圖3是一種具有波浪能發電功能的直立式沉箱防波堤系統的后視圖；

圖4是直立式沉箱的隔艙俯視圖；

圖5是一種具有波浪能發電功能的直立式沉箱防波堤系統的剖視圖；

圖6是振蕩水柱式發電裝置結構圖；

圖7是空氣透平裝置細節圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步描述。