一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108411846A(43)申请公布日2018.08.17(21)申请号201810178624.0(22)申请日2018.03.05(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人何方冷杰张华山赵嘉俊赵方舟(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人郑海峰(51)Int.Cl.E02B3/06(2006.01)E02B1/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤及方法(57)摘要本发明公开了一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤及方法。一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤，浮体外通过锚索连接至沉块锚泊于海床，浮体背浪侧设置有外部通道，浮体内预留空腔形成浮体内室，浮体内室上部两端通过连通管连通，下部设置有水力透平组；一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤实现方法，包含有以下步骤：安放布置过程、波浪削减过程、波浪能转化过程、回收过程；本发明在防波堤挡浪消波功能的基础上，利用浮体内室中水体运动设计实现波能转化功能，成本低廉，适用工况广泛，环保性及生态友好性显著，结构耐久性良好，波能转化过程可靠性强。CN108411846ACN108411846A权利要求书1/2页1.一种兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤，其特征在于由浮体内室、连通管、浮体、水力透平组、锚索和沉块构成，所述浮体外部通过锚索连接至沉块锚泊于海床中，浮体内预留空腔作为浮体内室，浮体内室分为背浪侧内室、下连通通道和迎浪侧内室，背浪侧内室、迎浪侧内室的上部区域通过连通管相互连通，下部区域通过下连通通道通；所述下连通通道为中间收缩、两端逐渐扩大的通道结构，下连通通道中间位置处布置有水力透平组，浮体背浪侧设置有外部通道。2.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于所述浮体内室在浮体断面上呈U形排布；迎浪侧内室和背浪侧内室均为竖直宽扁状通道。3.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于所述水力透平组位于下连通通道中，由涡轮机、轮片和两侧凸角状边壁组成：涡轮机向外延伸轮片直至下连通通道边壁，涡轮机两侧布置凸角状边壁；所述凸角状边壁布置于涡轮机两端，使下连通通道自凸角状边壁开始向涡轮机方向形成由宽至窄收缩于轮片的收缩断面通道，并在轮片后形成一段呈收缩断面的窄通道；两侧凸角状边壁关于涡轮机对称布置，形成两端轴对称的由宽至窄收缩于轮片处的收缩断面通道和轮片后的窄断面通道；所述水力透平组阻尼可调节。4.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于所述外部通道布置于浮体背浪侧，用于浮体内室的充排水需求，外部通道封闭时即封闭浮体内室，保持浮体内室气密性良好；浮体内室的水量低于连通管所在高度。5.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于所述浮体内水体选用纯净淡水，浮体内水体水面设置薄层油层。6.一种权利要求3所述兼顾水力透平式波能转化功能的浮式防波堤的工作方法，其特征在于步骤如下：a.安放布置过程；将防波堤拖放至设计海域，通过锚索连接至沉块将防波堤予以固定；调节水力透平组的阻尼大小，并向通过外部通道向浮体内室中注入适当数量的水体，封闭外部通道；b.波浪削减过程；波浪自外海传播作用至防波堤，浮体反射部分入射波浪的能量，通过波浪反射衰减入射波浪能量；通过浮体与波浪间的摩擦作用将波浪的能量予以衰减，进一步削减波浪能量；浮体在波浪作用下发生一定幅度范围的俯仰运动过程，浮体运动产生与入射波方向相反的辐射波，辐射波、入射波叠加衰减波浪；在浮体俯仰运动过程中，浮体内水体振荡运动，并推动水力透平组运动实现波浪能转化，c.波浪能转化过程1)波峰作用至浮体：当波峰作用至浮体时，浮体迎浪侧随波峰到来升高，浮体呈迎浪侧抬升的倾斜姿态，浮体内室中水体相对浮体发生相对运动：水体沿下连通通道向背浪侧内室运动，水体在下连通通道自迎浪侧一端向背浪侧一端运动过程中，水体沿逐渐收缩的断面运动并流经水力透平组，水体自迎浪侧凸角状边壁形成由宽至窄的收缩水力通道流动并经收缩断面集中水流能量，推动与涡轮机相连接的轮片运动，并途经持续一段距离的窄通道流向背浪侧内室；水体因俯仰运动所具有的势能通过水流流经水力透平组推动轮片的运动转化为机械能，并通过轮片运动带动涡轮机运动发电，进而实现能量向电能的转化转移过程；2CN108411846A权利要求书2/2页2)波谷作用至浮体：当波谷作用至浮体时，浮体迎浪侧随波谷的到来降低，浮体呈迎浪侧下降的倾斜姿态，浮体内室中水体相对浮体发生相对运动：水体沿下连通通道向迎浪侧内室运动，水体在下连通通道自背浪侧一端向迎浪侧一端运动过程中，水体沿逐渐收缩的断面运动并流经水力透平组，水体自背浪侧