大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电装置转让专利
申请号 : CN201610781366.6
文献号 : CN106194558B
文献日 : 2018-08-14
发明人 : 何方 , 冷杰
申请人 : 浙江大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电单元,其特征在于包括大直径圆筒体、筒顶盖板、底部开口、支撑桩、气室、气流通道、空气透平和发电机组,所述大直径圆筒体底端竖直插入海床中;所述筒顶盖板位于大直径圆筒体顶端,与大直径圆筒体不透气衔接,所述筒顶盖板中部预留有气流通道,气流通道上方安装布置有空气透平,空气透平上方直接连接至发电机组;所述气室即为筒顶盖板与大直径圆筒体内水面之间构造形成的密闭空间;所述底部开口位于水面下方大直径圆筒体上,所述支撑桩位于底部开口所在扇形切割面迎浪侧,上下端与大直径圆筒体竖直相接;所述底部开口为大直径圆筒体经扇形切割后形成的通道,切割高度即底部开口高度为d2,d2为(0.25 0.50)·~h,其中h为设计水深,切割角度为120°180°,切割中线为大直径圆筒圆心与迎浪向的连线,~左右两端对称布置;所述底部开口顶端高程位于水面下方距离d1处,d1满足d1≥dmax,dmax 取
1.0·H和0.25·h经比较后的较大值,其中H为设计波高,h为设计水深。
2. 根据权利要求1所述的大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电单元,其特征在于所述筒顶盖板距离水面高度为d0, d0≥(1.0~1.25)·H,其中H为设计波高,所述气流通道自筒顶盖板起上方距离y处安装布置有空气透平和发电机组,y=(1.0 1.5)·H。
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3.根据权利要求1所述的大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电单元,其特征在于所述支撑桩为刚性结构,支撑桩截面为矩形,长度m=2·a,宽度n=1.5·a,a为大直径圆筒的厚度。
4.根据权利要求1所述的大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电单元,其特征在于还包括护底块石、反滤层和回填土,所述护底块石布置于大直径圆筒体内底部开口下方,均匀布置满大直径圆筒体水平断面;所述反滤层布置于护底块石下方;所述回填土位于反滤层和泥面线以上的大直径圆筒体内部。
5.一种大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电装置,其特征在于由多个如权利要求
1所述的大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电单元构成,各发电单元筒心之间距离取为L,L应满足L=(1.05 1.20)·d,其中,d为大直径圆筒体外边缘的直径大小。
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说明书 :
大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电装置
技术领域
背景技术
设置大直径圆筒防波堤的区域波浪一般都较大,而这对于安装OWC发电装置也是十分有利
的条件,在深水区波浪能丰富的波浪条件下探索大直径圆筒型防波堤建设与OWC发电装置
相结合就更显得尤为必要。
发明内容
型透空式防波堤,即将振荡水柱波浪能发电装置与大直径圆筒防波堤建设相结合,有效提
高防波堤的综合经济效用,从增加发电效率和消能作用的角度出发,优化结构型式,提高结构的整体稳定性,解决由于OWC装置的加入使得防波堤结构的稳定性会受到影响的问题,提
出适用于深水区剧烈波浪条件下最为经济的OWC型防波堤解决方案。
置有空气透平,空气透平上方直接连接至发电机组;所述气室即为筒顶盖板与大直径圆筒
体内水面之间构造形成的密闭空间;所述底部开口位于水面下方大直径圆筒体上,为大直
径圆筒体施工完成经扇形切割后形成的通道,所述支撑桩位于底部开口所在扇形切割面迎
浪侧,上下端与大直径圆筒体竖直相接,起支撑受力和连接作用;所述护底块石布置于大直径圆筒体内底部开口下方,均匀布置满大直径圆筒体水平断面,起到防止水流淘刷的作用;
所述反滤层布置于护底块石下方,起到防止回填土流失的作用;所述回填土位于反滤层和
泥面线以上的大直径圆筒体内部,起到填充防波堤堤体,增强结构整体稳定性的作用。
组,y=(1.0~1.5)·H(H为设计波高)。
深),切割角度为120°~180°,切割中线为大直径圆筒圆心与迎浪向的连线,左右两端对称布置。所述底部开口顶端高程位于水面下方距离d1处,d1应满足d1≥dmax,dmax取1.0·H和
0.25·h经比较后的较大值,所述水面指的是结合工程资料后确定的设计低潮位;所述底部
开口允许大直径圆筒体内外水体连通,成为波能传递的通道。设计波高指重现期为50年,波高累计率为1%的波高值,设计水深指50年一遇设计低潮位时自水面至海床泥面线之间的
距离。
波谷传播至气室内侧时,水面下降,压强降低,空气反向流动,继续推动空气透平运动,带动发电机组发电;
播形成射流,筒体间隙间水体运动由入射波,反射波,绕射波甚至破碎波等各种变形后叠加而成,水体与结构相互作用形成的碰撞、摩擦和绕流,造成水体紊乱效应增强,波浪能得到进一步耗散,显著降低防波堤的透射系数。
应减小,大直径圆筒体整体受力均匀,工作状况良好,材料性能得到充分发挥。
附图说明
具体实施方式
术方案,由多个大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电单元构成防波堤整体,如图1所
示,单个大直径圆筒型透空堤兼振荡水柱波能发电单元由大直径圆筒体1、筒顶盖板2、底部开口8、支撑桩9、气室5、气流通道11、空气透平4、发电机组3、护底块石6、反滤层7和回填土
10组成。发电单元逐一间隔布置,大直径圆筒体1厚度为0.40m,外直径为10m,筒心间距取为
10.8m;发电单元由大直径圆筒体1作为主体沉入式结构,大直径圆筒体1底端深入海床泥面线以下20m,竖直沉入至海床中,自泥面线至水面线(设计低潮位)高度为19m;筒顶盖板2位于大直径圆筒体1顶端,与大直径圆筒体1牢固不透气衔接,筒顶盖板2中部预留有气流通道
11,气流通道11上方安装布置有空气透平4,空气透平4上方直接连接至发电机组3,空气透平4距离筒顶盖板2距离为5.50m,空气透平4选用Wells透平;气室5即为筒顶盖板2与大直径圆筒体1内水面之间构造形成的密闭空间;底部开口8位于水面下方大直径圆筒体1上,为大直径圆筒体1施工完成经扇形切割后形成的通道,如图2,图3所示,支撑桩9位于底部开口8所在扇形切割面迎浪侧,上下端与大直径圆筒体1竖直相接,起支撑受力和连接作用;护底块石6布置于大直径圆筒体1内底部开口8下方,均匀布置满大直径圆筒体1水平断面,采
150kg~200kg块石,厚度取为0.80m,起到防止水流淘刷的作用;反滤层7布置于护底块石6下方,采用450g/㎡无纺土工布两层,起到防止回填土10流失的作用;回填土10位于反滤层7和泥面线以上的大直径圆筒体1内部,采用工程附近易得的砂性土作为回填土10,起到填充堤体,增强结构整体稳定性的作用。设计波高用3.64m,水深19m,底部开口高度为d2,d2取
6.00m,切割角度为150°,切割中线为大直径圆筒体1圆心与迎浪向的连线,左右两端对称布置。底部开口8顶端高程位于设计低潮位向下距离d1处,d1取为5.0m,支撑桩9位于底部开口8所在扇形切割面迎浪侧,为钢筋混凝土预制桩结构,上下端与大直径圆筒体1整体衔接,起支撑受力和连接作用,支撑桩截面为矩形,长度m=0.8m,宽度n=0.6m,筒顶盖板2自离设计高潮位以上取高度为d0,d0取4.0m。
波谷传播至气室内侧时,水面下降,压强降低,空气反向流动,继续推动空气透平运动,带动发电机组发电;
播形成射流,筒体间隙间水体运动由入射波,反射波,绕射波甚至破碎波等各种变形后叠加而成,水体与结构相互作用形成的碰撞、摩擦和绕流,造成水体紊乱效应增强,波浪能得到进一步耗散,显著降低防波堤的透射系数。