[发明专利]漂浮式波浪能利用防波堤

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，尤其涉及一种漂浮式波浪能利用防波堤。

技术背景

防波堤是建在港口水域或其某部分外围，阻挡波浪直接侵入港内，使港内水面相对平静、船舶能安全靠泊和装卸的建筑物。防波堤的结构一般可分为重型和轻型两类：前者是传统和常用的防波堤型式，包括斜坡堤、直墙堤和混成堤等，该类防波堤技术必须从海底建造上来，仅适合于水深小于10m、浪小的区域，否则造价很高；而且会导致大量土石方进入大海，造成不良环境影响的问题。同时，现有防波堤技术存在深水建造难的问题。在大海中建造海洋工程结构(如桥墩等)时，常需要建造临时围堰。所有建造围堰的材料均为一次性使用，不但造成环境破坏，也加大了工程费用。

轻型防波堤是根据波能集中于表层的特点，结合工程的特殊需要而研究出来的防波堤，如透空堤、浮堤、喷气堤和射水堤等。上述所有轻型防波堤都适用于短波条件，但是没有根据波浪特性设计，结构笨重，锚系受力过大，消波效果差，易于损坏、维护要求高等弱点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在任意水域提供任意范围的消浪防波功能的漂浮式波浪能利用防波堤，本发明根据波浪特性设计，不但可以大幅消波，而且可以将波浪能转换为防波堤内设备或船只需要的其他形式能量，如液压能、电能、机械能等。

为达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

本发明利用高效漂浮式波浪能吸收装置为单元，组建防波堤，使波浪经过该新型防波堤后，波高有大幅降低，从而为处于该防波堤后方水域的船只或其它物体提供避浪条件。漂浮式鸭式装置是消波性能最好的波浪能装置。一个设计良好的漂浮式鸭式装置背后基本没有波浪。采用漂浮式鸭式装置作为单元，形成阵列，可在任意水域根据需要快捷地组建成任意范围的防波堤；并且在消波的同时，将吸收到的波浪能转换为其它形式的能量，为防波堤内船舶或其它设备提供电力或其它形式的能量。

本发明利用高效漂浮式波浪能吸收装置为单元，并通过单元的排列，组建防波堤；所述单元以鸭式装置主体为往复旋转运动部分，俘获波浪能；该主体横截面形状类似鸭蛋，迎波宽度根据消波的需要设计；主体尾部为圆筒状结构，直径根据消波的波长设计；尾部水线上有一个凸起半圆浮筒，在主体转角过大时，该浮筒入水，产生浮力，帮助主体回复原位；尾部圆筒状结构内穿有主轴；所述主轴连接水下附体，水下附体可限制主轴运动，使鸭式装置主体和主轴可相对转动；主体头部露出水面，形状不限；所述每个单元上还具有能量转换机构，可以将波浪能转换成机械能、液压能或电能；单元上有锚链与其他单元连接，形成由两排或多列或交错分布的单元所构成的漂浮式防波堤；所述防波堤具有蓄能型锚泊系统，锚定于海底，其张力使单元之间保持距离，避免发生碰撞，并使防波堤在大浪过后回复原位。

所述单元的水下附体主要由水平板、竖直板和固定架组成，水平板处于水下附体的底部，竖直板直立固定在水平板中线上，水平板、竖直板两侧的固定架分别与主轴端部两侧固定连接为一体。

所述蓄能型锚泊系统由浮子、沉箱、锚链和锚组成；所述浮子保持锚链张力，降低锚链的冲击应力；所述沉箱在底部有水孔，顶部有气管和气阀；沉箱下沉之前可以浮在水面，便于拖拽，需要下沉时打开气阀，海水从底部水孔进入沉箱；需要拆除或移动时，通过气管向沉箱打气，将海水从沉箱内排除，使沉箱上浮。

作为防波堤单元的鸭式波浪能装置在吸收波浪、将其转换成所需要的能量形式时，起到消波作用。

本发明漂浮式波浪能防波堤除蓄能型锚泊系统外再无任何其它限制防波堤主体自由度的机构，防波堤主体为全漂浮存在。本发明的漂浮式波浪能防波堤的防波原理是这样的：波浪行进至防波堤时，每个单元中的鸭式装置主体受波浪推动，绕主轴旋转，并驱动能量转换机构做功，将波浪能转换为其它形式的能量。波浪能被吸收并转换后，波浪的动能和势能均大幅降低，其运动幅度也将明显减小，与装置前行进波的较大波幅相比，装置背后水域较为平静，起到消波功能。如果单元主体的宽度足够大，其后遮蔽的水域内的波浪会大幅减小。将众多的上述单元形成阵列，即可组成较大范围的防波堤，满足提供更大面积水域消波防浪的需要，如图2所示。