一種兼作波浪能發(fā)電裝置的浮式防波堤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防波堤工程和波浪發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種布置于遠(yuǎn)海的浮式防波堤發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近三十年來，隨著深水靠泊和深水采油采礦作業(yè)快速發(fā)展以及海上養(yǎng)殖場(chǎng)大規(guī)模興建，對(duì)防浪結(jié)構(gòu)的要求越來越高。浮式防波堤是一種對(duì)港口內(nèi)部設(shè)施或海岸起保護(hù)作用的防浪構(gòu)筑物，主要為了保證港口和近海岸水域的平穩(wěn)，防止波浪對(duì)港口設(shè)施的破壞和近海岸的侵蝕，同時(shí)還具有防沙、防流、防冰、導(dǎo)流以及內(nèi)側(cè)兼做碼頭的功能。與傳統(tǒng)的固定式防波堤相比，浮式防波堤具有較好的經(jīng)濟(jì)性和輕便性；安裝維護(hù)便利且適應(yīng)于軟土海床；由于堤下透空，其也更有利于改善堤身周圍的水質(zhì)，因而浮式防波堤的應(yīng)用日益受到設(shè)計(jì)人員的重視。
[0003]根據(jù)波浪觀測(cè)的資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算，我國海岸線的波浪能資源理論平均功率達(dá)到一千二百多萬千瓦。根據(jù)我國的現(xiàn)有國民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平，國內(nèi)對(duì)能源的消耗量逐年遞增，當(dāng)前我國在努力使用開發(fā)石油等化石能源的同時(shí)，積極需求可替代的新能源。波浪能以其清潔可再生的特點(diǎn)，可成為緩解全球能源問題的一種潛在途徑。在西班牙、丹麥、挪威、英國等歐洲發(fā)達(dá)國家，對(duì)波浪能的開發(fā)已經(jīng)有了幾十年的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一些波能發(fā)電設(shè)施已經(jīng)開始投入了一定規(guī)模實(shí)際運(yùn)用。我國作為海洋資源大國，擁有著漫長(zhǎng)的海岸線，在開發(fā)波浪能方面具有先天的優(yōu)勢(shì)，所以加快對(duì)波浪能利用的研宄，對(duì)于縮小與發(fā)達(dá)國家的差距、改善我國的能源結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。
[0004]隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與國際貿(mào)易的增長(zhǎng)，遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶日益大型化，優(yōu)良港灣幾乎被開發(fā)殆盡，新建港口不得不向水深浪大、地質(zhì)復(fù)雜等環(huán)境惡劣的海域發(fā)展。傳統(tǒng)的斜坡或直立式防波堤應(yīng)用于此類海域存在成本較高、投資較大和軟地基海域建造困難等問題，難以適應(yīng)深水海港建設(shè)的需要，浮式防波堤由于克服了上述缺點(diǎn)更適于遠(yuǎn)海的情況。遠(yuǎn)海地區(qū)通常海況惡劣，風(fēng)浪較大，這恰恰為波浪發(fā)電提供了的良好條件。
[0005]中國專利授權(quán)公開號(hào):CN104153936A于2014年11月19日公開了一種防波堤和設(shè)于防波堤上的波浪發(fā)電裝置，以及中國專利授權(quán)公開號(hào):CN202347495U于2012年7月25日公開了一種具有發(fā)電功能的防波堤，這兩種防波堤為直立堤或斜坡堤，設(shè)置于近海，均采用浮子發(fā)電原理。以上兩種專利提及的發(fā)電防波堤裝置不足之處是，防波堤不適用于較大水深的海域，對(duì)地基有較大的依懶性，造價(jià)高、施工期長(zhǎng)，發(fā)電裝置需要與海水直接接觸，對(duì)防腐、密封性能等要求較高。本發(fā)明采用振蕩水柱式發(fā)電裝置，主要優(yōu)點(diǎn)是:(I)裝置的波能轉(zhuǎn)換率較高，對(duì)地形的依賴性較小；(2)波能通過氣室內(nèi)的壓縮空氣傳遞，使得發(fā)電機(jī)組不和海水直接接觸，這樣可以減少波浪對(duì)其結(jié)構(gòu)的破壞，也可避免海水的腐蝕，提高了其在海洋環(huán)境中的適應(yīng)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種多孔浮式防波堤發(fā)電裝置，具有消波效果好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建造成本低、穩(wěn)定性好、維護(hù)便利等特點(diǎn)，能夠?qū)⒉ɡ四苻D(zhuǎn)化成電能的裝置。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，采取如下的技術(shù)解決方案:
[0008]一種兼作波浪能發(fā)電裝置的浮式防波堤，包括浮式構(gòu)件、空氣透平發(fā)電機(jī)組、氣室、氣流通道、錨泊系統(tǒng)和信號(hào)傳輸裝置，其特征在于:浮式構(gòu)件通過錨鏈與海底的混凝土錨塊相連，在浮式構(gòu)件的迎浪面上設(shè)置多個(gè)貫穿于浮體的消浪孔，空氣透平發(fā)電機(jī)安裝在氣流通道內(nèi)，波浪帶動(dòng)浮體上下運(yùn)動(dòng)，使氣室內(nèi)的水體產(chǎn)生振蕩并推動(dòng)氣室內(nèi)空氣運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而推動(dòng)空氣透平發(fā)電機(jī)組發(fā)電。
[0009]所述的兼作波浪能發(fā)電裝置的浮式防波堤，其特征在于:浮式構(gòu)件為預(yù)制成型的薄壁鋼筋混凝土浮體，浮體空腔內(nèi)填充聚乙烯泡沫，浮式構(gòu)件迎浪面至背浪面設(shè)置多個(gè)貫穿于浮體的消浪孔。
[0010]所述的兼作波浪能發(fā)電裝置的浮式防波堤，其特征在于:將氣室上方的氣流通道入口處，設(shè)計(jì)成聚流罩的形狀。不僅可以增大驅(qū)動(dòng)透平發(fā)電機(jī)的氣流流速，而且提高了氣室內(nèi)空氣動(dòng)能的利用率。
[0011]所述的兼作波浪能發(fā)電裝置的浮式防波堤，其特征在于:錨泊系統(tǒng)由錨桿、第一錨鏈和安全錨鏈組成，在浮式構(gòu)件四個(gè)角均設(shè)置了用于構(gòu)件串接的中心孔，錨桿通過中心孔固定在浮式構(gòu)件上，通過錨鏈與海底混凝土錨塊相連。
[0012]所述的兼作波浪能發(fā)電裝置的浮式防波堤，其特征在于:與第一錨鏈相連的錨桿上安裝有信號(hào)傳輸裝置，當(dāng)遇到較大破壞性的風(fēng)浪致使第一錨鏈斷開時(shí)，安全錨鏈發(fā)揮錨系作用，同時(shí)傳輸信號(hào)中斷，以此通知管理人員及時(shí)對(duì)裝置進(jìn)行維護(hù)，起到對(duì)結(jié)構(gòu)物破壞進(jìn)行預(yù)警的作用。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明所采用的浮式防波堤發(fā)電裝置，既削減了波浪的影響，為周圍海域提供了平穩(wěn)的水域環(huán)境，同時(shí)將部分波浪能轉(zhuǎn)化成電能，為遠(yuǎn)海供電提供一種清潔和便利的方式。(2)將該種裝置運(yùn)用于深水海港或者海島周圍海域，可有效解決港區(qū)或海島居民的電力供應(yīng)問題。(3)在浮式防波堤迎浪面至背浪面的水下部分設(shè)置幾排貫穿浮體的消波孔，對(duì)于入射波進(jìn)行部分削減，既一定程度上提高消浪效率又可以減少波浪力對(duì)結(jié)構(gòu)的沖擊，有利于保護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，消波孔的排列和數(shù)量通過平衡工作海域的消浪與發(fā)電要求而定。(4)空氣透平式發(fā)電機(jī)組置于輸氣管道內(nèi)，該裝置的波能轉(zhuǎn)換率較高，對(duì)地形的依賴性小，將氣室上方的氣流通道入口處，設(shè)計(jì)成聚流罩的形狀，不僅可以增大驅(qū)動(dòng)透平發(fā)電機(jī)的氣流流速，而且提高了氣室內(nèi)空氣動(dòng)能的利用率；同時(shí)，波能通過氣室內(nèi)的壓縮空氣傳遞，使得發(fā)電機(jī)組不和海水直接接觸，這樣可以減少波浪對(duì)其結(jié)構(gòu)的破壞，也可避免海水的腐蝕，提高了其在海洋環(huán)境中的適應(yīng)能力。(5)該防波堤可根據(jù)實(shí)際海況條件和用電需求，在垂直于波譜中主頻波波向線的方向平行布置多個(gè)結(jié)構(gòu)單元，從而增加利用波能的水域范圍和提高發(fā)電裝置對(duì)于波譜的適應(yīng)范圍；由于部分入射波能轉(zhuǎn)化為了電能，該裝置也提高了浮式防波堤的消浪效率。(6)經(jīng)過對(duì)該種浮式防波堤發(fā)電裝置的組