一种岸基海洋涌浪发电装置

1.本发明属于海洋发电领域，具体涉及一种岸基海洋涌浪发电装置。


背景技术：

2.国内外越来越多采用新能源进行发电，在众多新能源中，海洋能具有分布广、可持续利用的特点，值得大力开发。不过就目前来看，利用海洋能发电的装置和设备还存在诸多不完善的地方，因此无法大范围推广。特别地，我国海岸线广阔，但尚无可以高效利用海洋较大涌浪的岸边发电装置，大量的潮水不仅会对堤坝进行强烈冲刷，减小了堤坝的使用寿命，还造成了能量的浪费。因此需要开发一种可以高效利用海洋涌浪能量的发电装置，以便提升海洋能利用的效率和普遍适用性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种岸基海洋涌浪发电装置，通过先后利用涌浪时的动能和退潮时水的位能实现高效利用海洋能的目的。
4.实现本发明目的的技术解决方案为：一种岸基海洋涌浪发电装置，包括呈壳体的机体，机体通过固定板固定安装在堤坝上，机体内部通过隔板分为上部连通的第一腔室和第二腔室，第一腔室下部设有呈蟹钳形状、与水平面平行且高于水平面的涌浪进口，第一腔室沿机体侧壁设有多个第一水轮；
5.隔板上端呈朝向堤坝的弧形弯折，隔板的弧形弯折内设有位于第二腔室的第三水轮，隔板位于第二腔室的一侧设有多个向下倾斜的挡板，且隔板上与每个挡板相匹配的位置均设有回流孔，隔板和挡板之间设有第二水轮，且第二水轮位于相应的回流孔的下部；第二腔室的下部设有回流管，回流管内设有第四水轮，回流管的下端插入水平面；
6.所有水轮均配设发电机，在涌浪时，海水从涌浪进口涌入第一腔室驱动第一水轮转动完成第一次发电，海水越过隔板的部分驱动第三水轮转动完成第二发电，没有越过隔板的海水通过回流孔流入第二腔室内驱动第二水轮转动完成第三次发电，进入第二腔室内的海水会均经过第四水轮并完成第四次发电。
7.进一步的，机体和固定板均为表面涂敷有防腐蚀涂层的高分子材料，机体和固定板之间的夹角为钝角；安装时机体和堤坡紧贴设置，固定板通过螺栓固定在堤岸上。
8.进一步的，堤坝上设有护堤层，涌浪发电装置安装在护堤层上。
9.进一步的，第一腔室的机体侧壁设有多个槽口，第一水轮设置在槽口内，且多个第一水轮呈指数函数图像阵列设置。
10.进一步的，回流孔为横截面为方形且倾斜设置的通孔，隔板上朝向第一腔室的一侧上设有与回流孔相配合的导流板，导流板上端呈三角形、三角形上端高于回流孔的开口，三角形底部和回流孔上部开口的侧边平齐，通过导流板使得涌浪海水在隔板上向上冲刷时不落入回流孔，且海水沿隔板向下流动时落入回流孔。
11.进一步的，第二腔室内靠近回流管设有防水箱，防水箱内设有行星减速器，回流发
电机，所述第四水轮通过传动轴和行星减速器连接。
12.进一步的，所述回流管的底部设有开口朝向堤坝一侧的弧形阻浪板，避免涌浪时海水进入回流管内，第四水轮的高度高于水平面设置。
13.进一步的，第一水轮、第二水轮和第三水轮均配设设置在机体外侧的减速器和发电机。
14.进一步的，每一个水轮的位于机体外侧的减速器和发电机均采用罩体进行保护，机体该侧还设有呈v字型的挡浪板(120)，所有罩体均位于挡浪板(120)内侧。
15.一种采用上述的涌浪发电装置进行发电的方法，包括如下步骤：
16.将固定板与机体紧贴堤坝固定安装，并使第一腔室高于水平面，回流管的下端插入水平面；
17.涌浪通过涌浪进口冲入第一腔室内，多个第一水轮呈现指数函数图像排列能够有效对涌浪的动能进行吸收并将其转化为转动机械能，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现了对单次潮波的第一次发电利用；
18.涌浪由于势能冲刷在隔板上并沿着隔板继续向上移动，一波涌浪中越过隔板弯折顶部的水进入第二腔室并对第三水轮进行冲刷，第三水轮在流水的作用下转动，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现对单次潮波的第二次发电利用；
19.一波涌浪中没有越过隔板弯折顶部的水由于重力的原因沿着隔板向下流动，向下流动的海水通过回流孔进入第二腔室内并驱动第二水轮转动，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现对单次潮波的第三次发电利用；
20.进入第二腔室的海水均经过第四水轮，第四水轮在水流的作用下转动，再经由相应的行星减速器与回流发电机转化为电能，实现对单次潮波的第四次发电利用。
21.本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
22.(1)本发明专利紧贴堤坝安装，将本装置紧贴堤坝安装，在一波涌浪中，涌浪涌上来时，海水会驱动第一水轮转动完成并第一次发电操作，海水越过隔板的部分会驱动第三水轮转动并完成第二发电操作，海水没有越过隔板的部分会通过回流孔流入第二腔室内并驱动第二水轮转动并完成第三次发电操作，进入第二腔室内的海水会统一经过第四水轮转动并完成第四次发电操作，所以本发明专利可以在一次涌浪的冲刷下完成四次的发电操作，有效得提升了江潮发电的转化率与利用率，进而提升了发电量。
23.(2)由于本装置是紧贴堤坝进行安装，相当于一层对堤坝的保护层，所以除发电外，还能有效减少了潮水对堤坝的冲刷，提升了堤坝两次检修之间的时间间隔，进而增加了安全性，本装置能够将涨潮时具有强大冲击力的潮水灌入第一腔室内，有效防止了潮水冲上堤坝对堤坝的河岸进行冲刷。
24.(3)本发明专利的第一水轮呈指数函数图像设置，可以使得涌浪被充分的利用，增加了单位时间内的发电量，且隔板上开设有回流孔，可以使得没有进入第二腔室内的涌浪通过回流孔进入第二腔室内，再驱动第四水轮进行发电操作，进而大幅度提升发电的效果。
附图说明
25.图1为本发明的岸基海洋涌浪发电装置的涌浪流经示意图。
26.图2为本发明的岸基海洋涌浪发电装置的整体结构外观示意图。
27.图3为本发明的岸基海洋涌浪发电装置的整体结构外观另一视角示意图。
28.图4为本发明的岸基海洋涌浪发电装置的后视图。
29.图5为本发明的岸基海洋涌浪发电装置的半剖视图。
30.图6为本发明的岸基海洋涌浪发电装置的图5的a部放大图。
31.图7为本发明的岸基海洋涌浪发电装置的防水箱的内部结构示意图。
32.图8为本发明的岸基海洋涌浪发电装置的海水回流行程示意图。
33.附图标记说明：
34.101-机体，102-固定板，103-第一腔室，1031-涌浪进口，104-第二腔室，105-隔板，106-防水箱，107-回流管，1071-阻浪板，108-转动轴，109-第四水轮，110-行星减速器，111-回流发电机，112-槽口，113-第一水轮，114-挡板，115-第二水轮，116-回流孔，117-导流板，118-第三水轮，120-挡浪板，121-第一罩体，122-第三罩体，123-第二罩体。
具体实施方式
35.为使本发明专利实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明专利。
36.如图1-图8所示，本发明专利供的一种岸基海洋涌浪发电装置，包括机体101与固定板102，机体101与固定板102之间的夹角为89度-179度，机体101与固定板102均为表面涂有防腐蚀图层的高分子材料支撑，堤坝为土石坝，护堤层为钢筋混凝土层，通过护堤层对堤坝进行进一步防护，机体101呈蟹钳状且开口方向朝向海洋，机体101与固定板102紧贴堤坝安装，固定板102通过若干螺栓固定在堤坝上，机体101内通过隔板105分割成第一腔室103与第二腔室104，第一腔室103与第二腔室104上端连通，第一腔室103的下端为涌浪进口1031，第一腔室103内部上侧开设有若干槽口112，每个槽口112内均安装有第一水轮113，每个第一水轮113一侧均配合安装有相应的减速器与发电机，减速器与发电机设置在机体101外侧，机体101外侧固定安装有若干第一罩体121，每个第一罩体121均扣接在相应的减速器与发电机上。
37.第二腔室104内安装有第三水轮118，第三水轮118位于隔板105上侧弯折处的下方，第三水轮118一侧配合安装有相应的减速器与发电机，减速器与发电机设置在机体101外侧，机体101外侧固定安装有第三罩体122，第三罩体122扣接在相应的减速器与发电机上，导流板117的数量与回流孔116的数量、挡板114的数量、第二水轮115的数量均相同。
38.第二腔室104内安装有两个第二水轮115，每个第二水轮115一侧均配合安装有相应的减速器与发电机，减速器与发电机设置在机体101外侧，机体101外侧固定安装有若干第二罩体123，每个第二罩体123均扣接在相应的减速器与发电机上，隔板105上开设有若干回流孔116，隔板105上还固定安装有若干导流板117，每个导流板117均与相应的回流孔116一一配合设置，隔板105下侧固定安装有若干挡板114，两个第二水轮115按照第二腔室104的下水方向呈线性排列，每个第二水轮115均位于相应的挡板114与隔板105之间，每个第二水轮115均位于相应的回流孔116的下方。
39.第一水轮113、第二水轮115与第三水轮118发电用的减速器与发电机均安装在机体101一侧，第四水轮109发电用的行星减速器110与发电机安装在防水箱106内，防水箱106固定在第二腔室104内，第二腔室104内安装有防水箱106，防水箱106内固定安装有回流发
电机111与行星减速器110，回流发电机111通过行星减速器110配合连接有转动轴108，转动轴108上安装有第四水轮109，机体101上安装有回流管107，回流管107与第二腔室104贯通，第四水轮109位于回流管107。
40.机体101一侧安装有固定安装有挡浪板120，第一罩体121、第二罩体123与第三罩体122均处于挡浪板120内侧，隔板105呈倾斜设置，隔板105上端朝向第二腔室104弯折，本实施例弯折呈圆弧形。
41.通过采用上述技术方案：涌浪进口1031为蟹钳形状开口，涌浪进口1031与水平面平行，能够使得更多的涌浪冲入第一腔室103内，回流孔116为倾斜设置的方孔，挡浪板120可以有效得对涌浪进行阻挡，进而防止涌浪侵蚀第一罩体121、第二罩体123与第三罩体122，进而增加了罩体的安全性，回流管107下端安装有阻浪板1071，阻浪板1071能够有效防止涌浪冲入回流管107内，第一水轮113呈指数函数图像阵列设置(图5中的虚线为第一水轮113的阵列方向，具体呈指数函数y＝2x中-2＜x＜-1的图像)，可以使得涌浪被充分的利用，增加了单位时间内的发电量，且隔板105上开设有回流孔116，可以使得没有进入第二腔室104内的涌浪通过回流孔116进入第二腔室104内，再驱动第四水轮109进行发电操作，进而大幅度提升发电的效果；如图7与图8所示，在使用时，涌浪通过涌浪进口1031冲入第一腔室103内，多个第一水轮113呈现指数函数图像排列能够有效对涌浪的动能进行吸收并将其转化为转动机械能，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现了对单次潮波的第一次发电利用；涌浪由于势能冲刷在隔板105上并沿着隔板105继续向上移动，一波涌浪中越过隔板105弯折顶部的水会进入第二腔室104并对第三水轮118进行冲刷，第三水轮118在流水的作用下转动，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现对单次潮波的第二次发电利用；一波涌浪中没有越过隔板105弯折顶部的水会由于重力的原因沿着隔板105向下流动(导流板117与隔板105之间倾斜设置且与相应的回流孔116配合，防止海水在隔板105上向上冲刷时落入回流孔116)，这时向下流动的海水会通过回流孔116进入第二腔室104内并驱动第二水轮115转动，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现对单次潮波的第三次发电利用；进入第二腔室104的海水会统一经过第四水轮109，第四水轮109在水流的作用下转动，再经由相应的行星减速器110与回流发电机111转化为电能，实现对单次潮波的第四次发电利用。
42.需要说明的是，本发明专利为一种岸基海洋涌浪发电装置，在使用时，首先，将固定板102与机体101紧贴堤坝固定安装，并使第一腔室103高于水平面，回流管107的下端插入水平面，在一波涌浪中，涌浪涌上来时，海水会驱动第一水轮113转动并完成第一次发电操作，海水越过隔板105的部分会驱动第三水轮118转动并完成第二发电操作，海水没有越过隔板105的部分会通过回流孔116流入第二腔室104内并驱动第二水轮115转动并完成第三次发电操作，进入第二腔室104内的海水会统一经过第四水轮109并完成第四次发电操作，所以本发明专利可以在一次涌浪的冲刷下完成四次的发电操作，有效得提升了江潮发电的转化率与利用率，进而提升了发电量；由于本装置是紧贴堤坝进行安装，相当于一层对堤坝的保护层，所以除发电外，还能有效减少了潮水对堤坝的冲刷，提升了堤坝两次检修之间的时间间隔，进而增加了安全性，本装置能够将涨潮时具有强大冲击力的潮水灌入第一腔室103内，有效防止了潮水冲上堤坝对堤坝的河岸进行冲刷。
43.以上显示和描述了本发明专利的基本原理和主要特征和本发明专利的优点。本行
业的技术人员应该了解，本发明专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明专利的原理，在不脱离本发明专利精神和范围的前提下，本发明专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明专利范围内。本发明专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种岸基海洋涌浪发电装置，其特征在于，包括呈壳体的机体(101)，机体(101)通过固定板(102)固定安装在堤坝上，机体(101)内部通过隔板(105)分为上部连通的第一腔室(103)和第二腔室(104)，第一腔室(103)下部设有呈蟹钳形状、与水平面平行且高于水平面的涌浪进口(1031)，第一腔室沿机体侧壁设有多个第一水轮(113)；隔板(105)上端呈朝向堤坝的弧形弯折，隔板的弧形弯折内设有位于第二腔室的第三水轮(118)，隔板(105)位于第二腔室的一侧设有多个向下倾斜的挡板(114)，且隔板(105)上与每个挡板相匹配的位置均设有回流孔(116)，隔板和挡板之间设有第二水轮(115)，且第二水轮位于相应的回流孔(116)的下部；第二腔室的下部设有回流管(107)，回流管(107)内设有第四水轮(109)，回流管(107)的下端插入水平面；所有水轮均配设发电机，在涌浪时，海水从涌浪进口(1031)涌入第一腔室(103)驱动第一水轮(113)转动完成第一次发电，海水越过隔板(105)的部分驱动第三水轮(118)转动完成第二发电，没有越过隔板(105)的海水通过回流孔(116)流入第二腔室(104)内驱动第二水轮(115)转动完成第三次发电，进入第二腔室(104)内的海水会均经过第四水轮(109)并完成第四次发电。2.根据权利要求1所述的涌浪发电装置，其特征在于，机体(101)和固定板(102)均为表面涂敷有防腐蚀涂层的高分子材料，机体(101)和固定板(102)之间的夹角为钝角；安装时机体(101)和堤坡紧贴设置，固定板(102)通过螺栓固定在堤岸上。3.根据权利要求2所述的涌浪发电装置，其特征在于，堤坝上设有护堤层，涌浪发电装置安装在护堤层上。4.根据权利要求3所述的涌浪发电装置，其特征在于，第一腔室(103)的机体侧壁设有多个槽口(112)，第一水轮设置在槽口(112)内，且多个第一水轮呈指数函数图像阵列设置。5.根据权利要求4所述的涌浪发电装置，其特征在于，回流孔(116)为横截面为方形且倾斜设置的通孔，隔板(105)上朝向第一腔室(103)的一侧上设有与回流孔(116)相配合的导流板(117)，导流板(117)上端呈三角形、三角形上端高于回流孔(116)的开口，三角形底部和回流孔(116)上部开口的侧边平齐，通过导流板(117)使得涌浪海水在隔板上向上冲刷时不落入回流孔，且海水沿隔板向下流动时落入回流孔。6.根据权利要求5所述的涌浪发电装置，其特征在于，第二腔室(104)内靠近回流管(107)设有防水箱(106)，防水箱(106)内设有行星减速器(110)，回流发电机(111)，所述第四水轮(109)通过传动轴(108)和行星减速器(110)连接。7.根据权利要求6所述的涌浪发电装置，其特征在于，所述回流管(107)的底部设有开口朝向堤坝一侧的弧形阻浪板(1071)，避免涌浪时海水进入回流管(107)内，第四水轮(109)的高度高于水平面设置。8.根据权利要求7所述的涌浪发电装置，其特征在于，第一水轮、第二水轮和第三水轮均配设设置在机体外侧的减速器和发电机。9.根据权利要求8所述的涌浪发电装置，其特征在于，每一个水轮的位于机体外侧的减速器和发电机均采用罩体进行保护，机体该侧还设有呈v字型的挡浪板(120)，所有罩体均位于挡浪板(120)内侧。10.一种采用权利要求1-9任一项所述的涌浪发电装置进行发电的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将固定板(102)与机体(101)紧贴堤坝固定安装，并使第一腔室(103)高于水平面，回流管(107)的下端插入水平面；涌浪通过涌浪进口(1031)冲入第一腔室(103)内，多个第一水轮(113)呈现指数函数图像排列能够有效对涌浪的动能进行吸收并将其转化为转动机械能，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现了对单次潮波的第一次发电利用；涌浪由于势能冲刷在隔板(105)上并沿着隔板(105)继续向上移动，一波涌浪中越过隔板(105)弯折顶部的水进入第二腔室(104)并对第三水轮(118)进行冲刷，第三水轮(118)在流水的作用下转动，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现对单次潮波的第二次发电利用；一波涌浪中没有越过隔板(105)弯折顶部的水由于重力的原因沿着隔板(105)向下流动，向下流动的海水通过回流孔(116)进入第二腔室(104)内并驱动第二水轮(115)转动，再经由相应的减速器与发电机转化为电能，实现对单次潮波的第三次发电利用；进入第二腔室(104)的海水均经过第四水轮(109)，第四水轮(109)在水流的作用下转动，再经由相应的行星减速器(110)与回流发电机(111)转化为电能，实现对单次潮波的第四次发电利用。

技术总结
本发明属于海洋发电领域，具体涉及一种岸基海洋涌浪发电装置。包括机体，机体内通过隔板分割成第一与第二腔室，第一腔室内部上侧开设有若干槽口，每个槽口内均安装有第一水轮，第一水轮呈指数函数图像排列设置，第二腔室内安装有若干第二水轮，隔板上开设有若干回流孔，隔板上还固定安装有若干导流板，第二腔室内安装有第三水轮，回流发电机通过行星减速器配合连接有转动轴，转动轴上安装有第四水轮，机体上安装有回流管，第四水轮位于回流管内。本发明在一波涌浪中可以完成四次不同位置的发电操作，有效得提升了潮水发电的转化率与利用率，进而提升了发电量。进而提升了发电量。进而提升了发电量。


技术研发人员：周星 代祥宇 黄泉水 胡歆怡
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/6/28