[發(fā)明專利]一種兼顧水力透平式波能轉(zhuǎn)化功能的浮式防波堤及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810178624.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN108411846B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何方;冷杰;張華山;趙嘉俊;趙方舟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): E02B3/06
• 分類號(hào): E02B3/06;E02B1/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

本發(fā)明公開了一種兼顧水力透平式波能轉(zhuǎn)化功能的浮式防波堤及方法。一種兼顧水力透平式波能轉(zhuǎn)化功能的浮式防波堤，浮體外通過錨索連接至沉塊錨泊于海床，浮體背浪側(cè)設(shè)置有外部通道，浮體內(nèi)預(yù)留空腔形成浮體內(nèi)室，浮體內(nèi)室上部?jī)啥送ㄟ^連通管連通，下部設(shè)置有水力透平組；一種兼顧水力透平式波能轉(zhuǎn)化功能的浮式防波堤實(shí)現(xiàn)方法，包含有以下步驟：安放布置過程、波浪削減過程、波浪能轉(zhuǎn)化過程、回收過程；本發(fā)明在防波堤擋浪消波功能的基礎(chǔ)上，利用浮體內(nèi)室中水體運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)波能轉(zhuǎn)化功能，成本低廉，適用工況廣泛，環(huán)保性及生態(tài)友好性顯著，結(jié)構(gòu)耐久性良好，波能轉(zhuǎn)化過程可靠性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海岸及近海工程領(lǐng)域，具體涉及一種兼顧水力透平式波能轉(zhuǎn)化功能的浮式防波堤及方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的日漸衰竭，人類中對(duì)海洋可再生能源利用的需求正日益增長(zhǎng)。在海洋中可再生能源主要有：波浪能、海流能、海水鹽差能，海水溫差能等。其中，風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)移至海洋表面驅(qū)動(dòng)波浪的形成，波浪所蘊(yùn)涵的能量主要指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。根據(jù)相關(guān)研究顯示，全世界波浪能的理論潛在資源年儲(chǔ)量可達(dá)2TW。針對(duì)波浪能這種優(yōu)質(zhì)的可再生能源，人類相繼開發(fā)設(shè)計(jì)了多種波浪能轉(zhuǎn)化利用裝置，主要類型有點(diǎn)頭鴨式、振蕩水柱式、擺式、浮標(biāo)式等。近年來，將波浪能轉(zhuǎn)化裝置與近海工程結(jié)構(gòu)物相結(jié)合正成為未來波浪能轉(zhuǎn)化裝置的發(fā)展趨勢(shì)。

防波堤是一種抵御波浪入侵，掩護(hù)特定水域波浪條件的水工建筑物，按照結(jié)構(gòu)型式可分為斜坡式、直墻式、透空式、浮式等。將防波堤與波能轉(zhuǎn)化利用裝置相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)建造可以讓傳統(tǒng)單一消浪結(jié)構(gòu)物增加波浪能轉(zhuǎn)化利用功能，提升防波堤結(jié)構(gòu)的消浪效果，充分利用波浪資源，降低工程成本。在兼做波能轉(zhuǎn)化裝置的防波堤設(shè)計(jì)領(lǐng)域，已出現(xiàn)了一些可以實(shí)現(xiàn)波能轉(zhuǎn)化功能的防波堤設(shè)計(jì)方案，但已有的結(jié)構(gòu)型式及設(shè)計(jì)方案大多僅考慮基于重力式防波堤進(jìn)行設(shè)計(jì)建造，適用水深有限；已有的一些兼顧波能轉(zhuǎn)化功能浮式防波堤設(shè)計(jì)方案大多僅停留在基于傳統(tǒng)防波堤的概念提出階段，相關(guān)理論和研究還較為缺乏；同時(shí)，適用于深水的波浪能轉(zhuǎn)化裝置與防波堤結(jié)合的設(shè)計(jì)方案還鮮有研究；

在已公開的涉及防波堤及波浪能轉(zhuǎn)化裝置的相關(guān)專利方案中，尚未有關(guān)注浮式結(jié)構(gòu)中浮體內(nèi)利用水體往復(fù)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)水力透平組運(yùn)動(dòng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)波浪能轉(zhuǎn)化的相關(guān)技術(shù)方案，相關(guān)研究工作還較為缺乏。因此，有必要尋求適用于深水工況、可靠性及耐久性較強(qiáng)，同時(shí)兼顧良好消波效果的新式防波堤技術(shù)方案，使兼顧波能轉(zhuǎn)化功能的新式防波堤斷面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，同時(shí)兼顧良好的消浪效果和可靠的波能轉(zhuǎn)化效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種兼顧水力透平式波能轉(zhuǎn)化功能的浮式防波堤及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種兼顧水力透平式波能轉(zhuǎn)化功能的浮式防波堤，由浮體內(nèi)室、連通管、浮體、水力透平組、錨索和沉塊構(gòu)成，所述浮體外部通過錨索連接至沉塊錨泊于海床中，浮體內(nèi)預(yù)留空腔作為浮體內(nèi)室，浮體內(nèi)室分為背浪側(cè)內(nèi)室、下連通通道和迎浪側(cè)內(nèi)室，背浪側(cè)內(nèi)室、迎浪側(cè)內(nèi)室的上部區(qū)域通過連通管相互連通，下部區(qū)域通過下連通通道通；所述下連通通道為中間收縮、兩端逐漸擴(kuò)大的通道結(jié)構(gòu)，下連通通道中間位置處布置有水力透平組，浮體背浪側(cè)設(shè)置有外部通道。

所述浮體內(nèi)室位于浮體內(nèi)，為浮體內(nèi)預(yù)留特定形狀空腔所形成，在浮體斷面上呈U形排布；浮體內(nèi)室根據(jù)所形成連通通道的相對(duì)位置可分為背浪側(cè)內(nèi)室、下連通通道和迎浪側(cè)內(nèi)室：下連通通道采用類槽型減搖水艙設(shè)計(jì)，下連通通道呈中間收縮于水力透平組，兩端逐漸擴(kuò)大為寬扁狀連通的通道結(jié)構(gòu)，下連通通道中間位置處布置有水力透平組；投入使用時(shí)，下連通通道充盈滿水體；連通管為細(xì)管狀連通結(jié)構(gòu)，將迎浪側(cè)內(nèi)室與背浪側(cè)內(nèi)室在浮體上方相互連通，在實(shí)際投入使用時(shí)作為迎浪側(cè)內(nèi)室和背浪側(cè)內(nèi)室氣體交換的通道，斷面面積滿足水體往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)氣流可平穩(wěn)交換運(yùn)動(dòng)的需求；迎浪側(cè)內(nèi)室和背浪側(cè)內(nèi)室均為豎直寬扁狀通道，在投入使用時(shí)迎浪側(cè)內(nèi)室和背浪側(cè)內(nèi)室均上部充盈空氣，下部充盈滿水體。