一种兼顾防波与发电功能的浮式防波堤转让专利
申请号 : CN201911147370.7
文献号 : CN110952498B
文献日 : 2021-03-19
发明人 : 崔杰 , 缪东青 , 盛瑞琨 , 赵新军 , 王翔 , 郭乔 , 郭建廷 , 许威
申请人 : 江苏科技大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,包括浮堤单元,其特征在于:浮堤单元包括位于两侧的基板(1)、上层浮体(2)、位于上层浮体(2)下方的消波结构(3),上层浮体(2)和消波结构(3)固定于两侧基板(1)中;
消波结构(3)包括摇晃发电组和水轮发电组,摇晃发电组包括若干沿长度方向依次连接的摇晃发电单元(4),摇晃发电单元(4)包括第一圆柱外壳(501)和设于第一圆柱外壳(501)内的U型磁铁(6)、第一连接轴(801),U型磁铁(6)两侧固定连接有连接件(7),连接件(7)与第一连接轴(801)转动连接,U型磁铁(6)的磁场中设有垂直于磁感线方向的线圈(9),线圈(9)与第一圆柱外壳(501)固定连接;
水轮发电组包括若干沿长度方向依次连接的水轮发电单元(16),水轮发电单元(16)包括第二圆柱外壳(502)和其内部的第二连接轴(802),第二圆柱外壳(502)的外表面固定设有产生升力的机翼(10),第二圆柱外壳(502)的内表面上固定设有至少一对磁铁(11),每对磁铁(11)包括围绕第二连接轴(802)相对设置的两块磁铁(11),两块磁铁(11)的磁极相反,第二连接轴(802)上固定设有矩形线圈(12),矩形线圈(12)位于成对设置的磁铁(11)的磁场中,且矩形线圈(12)的中心轴与第二圆柱外壳(502)的中心轴相重合。
2.根据权利要求1所述的兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,其特征在于:所述上层浮体(2)包括提供浮力的空心圆柱管(13)和摇晃发电组,空心圆柱管(13)和摇晃发电组平行设置,空心圆柱管(13)和摇晃发电组交错排列并使得上层浮体(2)的横截面为倒置的梯形;
其中,所述摇晃发电组安装于相邻空心圆柱管(13)之间,空心圆柱管(13)和摇晃发电组的两端固定连接在两侧基板(1)上。
3.根据权利要求1或2所述的兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,其特征在于:所述摇晃发电组的相邻摇晃发电单元(4)之间采用柔性连接,水轮发电组的相邻水轮发电单元(16)之间采用刚性连接。
4.根据权利要求1所述的兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,其特征在于:所述U型磁铁(6)的底部固定设有配重球(14)。
5.根据权利要求1所述的兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,其特征在于:所述线圈(9)的数量为四个,相邻线圈(9)之间设有绝缘片(15)隔开,线圈(9)与绝缘片(15)固定连接,绝缘片(15)与第一圆柱外壳(501)固定连接。
6.根据权利要求1所述的兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,其特征在于:所述水轮发电单元(16)的磁铁(11)为两对,磁铁(11)沿第二圆柱外壳(502)的内圆周方向等距排列在第二圆柱外壳(502)的内表面上。
7.根据权利要求1所述的兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,其特征在于:所述消波结构(3)的摇晃发电组位于水轮发电组的上方。
8.根据权利要求1所述的兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,其特征在于:所述摇晃发电组和水轮发电组的数量均为若干个,摇晃发电组和水轮发电组相互平行;每个摇晃发电组中的摇晃发电单元(4)依次等间距连接,每个水轮发电组中的水轮发电单元(16)依次等间距连接。
9.根据权利要求2所述的兼顾防波与发电功能的浮式防波堤,其特征在于:所述上层浮体(2)的横截面为倒置的等腰梯形。
说明书 :
一种兼顾防波与发电功能的浮式防波堤
技术领域
背景技术
能进行发电。这样可以将消耗的波浪能转换为电能,保护海洋结构物的同时也可以为海洋
结构物提供能源,充分体现了环保这一特点。波浪能作为理想的清洁能源之一,分布广,蕴
藏量大,在海岛发电、海洋浮标、波力电站等方面应用的越来越广,前景广阔。
发明内容
固定于两侧基板中;
型磁铁两侧固定连接有连接件,两侧的连接件均与第一连接轴转动连接,U型磁铁的磁场中
设有垂直于磁感线方向的线圈,线圈与第一圆柱外壳固定连接;相邻摇晃发电单元之间可
通过连接轴相互连接起来。
二圆柱外壳的内表面固定设有至少一对磁铁,每对磁铁包括围绕连接轴相对设置的两块磁
铁,两块磁铁的磁极相反,因此每对磁铁相互吸引;连接轴上固定设有矩形线圈,矩形线圈
位于成对设置的磁铁的磁场中,且矩形线圈的中心轴与第二圆柱外壳的中心轴相重合;相
邻水轮发电单元之间通过连接轴相互连接起来。
的主体结构可以采用钢制成。
线圈产生了相对运动,从而使得线圈进行切割磁感线发电产生电流;而当波浪即将停止时,
磁铁又会由于自身惯性继续摆动,产生电流,直至相对运动停止。
固定在中心的矩形线圈与磁体产生相对运动,实现线圈切割磁感线,由磁生电产生电能。
置的梯形。优选地,所述上层浮体的横截面为倒置的等腰梯形。上层浮体利用空心圆柱管提
供浮堤漂浮在水中的整体浮力,摇晃发电单元进行发电,摇晃发电单元排列于相邻空心圆
柱管之间,当波浪来袭时,浮体减波的同时自身会产生一定的晃动,带动中间的摇晃发电单
元发电。此外,上宽下窄的倒梯形设计提高了消波和聚波的能力。
性连接相结合,提高能量利用效率。
幅度加大,波浪来袭时增大了磁铁与线圈的相对运动剧烈程度,同时即使波浪消失,磁铁还
会因为惯性产生运动,产生电能,提高了发电效率。
固定连接。四个线圈的设置可以充分利用到磁场面积的同时,减少材料的使用,是性价比最
高的一种选择。
高,功率更大,性价比高。
分布不同,有针对性地排布发电单元的位置,在消波结构的上层设置摇晃发电组,下层设置
水流发电组,可以更加高效利用能量进行发电。
水轮发电单元依次等间距连接。位于同一高度的相邻摇晃发电组的摇晃发电单元的位置可
以不同,位于同一高度的相邻水轮发电组的水轮发电单元的位置也可以不同。
使浮式防波堤具有防波发电一体化的功能。
电单元组成的阻尼结构具有良好的消波效果,从而实现防波发电一体化。
效率;
果。
附图说明
具体实施方式
位于上层浮体2下方的消波结构3,消波结构3和上层浮体2均固定于两侧基板1中。
并使得上层浮体2上宽下窄、横截面为倒置的等腰梯形。摇晃发电组安装于相邻空心圆柱管
13之间,空心圆柱管13和摇晃发电组的两端分别固定连接在两侧基板1上。
发电,且每个摇晃发电组上的摇晃发电单元4之间等间距排列。相邻摇晃发电单元4之间可
通过第一连接轴801进行连接。如图4,摇晃发电单元4包括第一圆柱外壳501和设于第一圆
柱外壳501内的U型磁铁6,U型磁铁6两侧固定连接有连接件7,两侧的连接件7均与第一连接
轴801转动连接,U型磁铁6的磁场中设有四个垂直于磁感线方向的线圈9,相邻线圈9之间设
有绝缘薄片15隔开,线圈9与绝缘片15固定连接,绝缘片15与第一圆柱外壳501固定连接;并
且U型磁铁6的底部固定设有配重球14。
发电组,每层设有三个水轮发电组。每层中位于中间位置的摇晃发电组上的摇晃发电单元4
的位置与两侧摇晃发电组上的摇晃发电单元4的位置交错开,下两层的水轮发电组的水轮
发电单元16做类似设置,交错排布使得消波结构3竖向呈现五竖排。
电组的相邻水轮发电单元16之间采用刚性连接。
水流能发电,且每个水轮发电组上的水轮发电单元16之间等间距排列。相邻水轮发电单元
16之间可以通过第二连接轴802进行连接。
产生升力的机翼10,机翼10沿第二圆柱外壳502长度方向设置,间隔90°设置一个机翼10。第
二圆柱外壳502的内表面上固定设有两对磁铁11,每对磁铁11包括两块相互吸引的磁铁11,
磁极相反、相互吸引的两块磁铁11围绕第二连接轴802相对设置,使得两对磁铁11的四块磁
铁11分别间隔90°固定设置在第二圆柱外壳502的内表面上,相对设置的两块磁铁11为磁极
相反的一对。位于第二圆柱外壳502中的第二连接轴802上固定设有矩形线圈12,矩形线圈
12位于两对磁铁11的磁场中,且矩形线圈12相对于连接轴8对称,矩形线圈12的中心轴与第
二圆柱外壳502的中心轴相重合。
漂浮在水中的浮力,设置在上层浮体2中的摇晃发电单元4排列于相邻空心圆柱管13之间,
当波浪来袭时,浮体减波的同时自身会产生一定的晃动,带动每个摇晃发电单元4进行发
电。下方的消波结构利用发电单元的圆柱体结构对波能的反射和圆柱体与波浪之间的碰撞
摩擦进行消波,特定的阵列结构加强了消波效果。摇晃发电单元4利用波浪能进行摇晃发
电,当波浪来袭时,第一圆柱外壳501产生摇晃,固连在第一圆柱外壳501上的线圈9随之运
动,但U型磁铁6由于下端的自身惯性比较大,使U型磁体6与线圈9产生了相对运动,从而使
得线圈9进行切割磁感线发电产生电流;而当波浪即将停止时,U型磁铁6又会由于自身惯性
继续摆动,产生电流,直至相对运动停止。水轮发电单元16利用水流能进行旋转发电,当水
流来袭时,机翼10产生升力,随之带动第二圆柱外壳502做旋转运动,进而带动固定在第二
圆柱外壳502内表面上的磁铁11随之旋转,从而使固定在中心的矩形线圈12与磁铁11产生
相对运动,实现线圈切割磁感线,由磁生电产生电能。