本發明涉及一種具有發電功能的浮式消波堤，屬于防波堤工程、海洋工程和波浪發電技術領域。

背景技術：

隨著港口建設逐漸向水深浪大、地質復雜等惡劣海域發展，傳統防波堤出現了很多投資和建造方面的困難，難以滿足港口建筑和海洋結構物防波的需要。相比之下，浮式防波堤具有良好的經濟性和輕便性，且安裝維護便利。

技術實現要素：

針對目前波浪能發電裝置和傳統消波堤的諸多不足，本發明提供了一種新型的具有發電功能的浮式消波堤，該浮式消波堤應具有結構簡單、造價低廉、對支撐基礎的依賴弱、對海底地質的適應性強、吸收波浪能的效率高等突出優點。

本發明采用的技術方案是：一種具有發電功能的浮式消波堤，包括橫搖式浮體、軸承、軸、錨泊系統、輸電纜和輸電終端，所述橫搖式浮體通過軸承、軸與錨泊系統連接，錨泊系統連接浮體與海底，將橫搖式浮體固定在其工作區域；其中，橫搖式浮體與軸固定連接，軸帶動軸承內圈運動，錨泊系統連接在軸承外圈上；橫搖式浮體采用上下對稱、前后非對稱結構形式，前體吸收波浪能發電，后體進行消波，后體的橫剖面為部分圓形；浮體內部安裝發電裝置，通過輸電纜和輸電終端為附近結構物提供電能。

所述橫搖式浮體采用多個單體橫搖式浮體連成一排，單體橫搖式浮體之間用鏈或鋼絲繩連接，一排的兩端用錨泊系統連接海底，單體橫搖式浮體內部的發電裝置通過輸電纜和輸電終端為附近結構物提供電能。

采用上述技術方案，波浪作用于浮體前體時，可以引起浮體以橫搖為主的橫搖、橫蕩、升沉三個自由度的運動，將波浪能一次轉換為浮體的機械能。其中，當浮體三個自由度的運動相互耦合時，會產生比單一自由度更大的機械能。

工作過程中，浮體帶動軸一起運動，錨泊系統連接在軸承外圈上，軸帶動軸承內圈與錨泊系統連接的軸承外圈作相對運動。浮體的運動會帶動浮體內的發電機發電，將機械能二次轉換為電能。通過左舷或右舷的輸電纜和輸電終端與附近的結構物連接后，產生的電力能夠為結構物進行制氧、照明、海水淡化等工作。浮體的后體橫剖面為部分圓形，后體具有消波功能，使浮體后部形成一片相對無浪的區域，減小該區域內結構物所受的波浪載荷、結構疲勞等，對其有效保護。

本發明的有益效果是：

（1）結構簡單、造價低廉、裝置輕便、安裝過程便利；

（2）不需要龐大的支撐基礎，受海底地形和地質環境的影響很小，可適應各類海底條件；

（3）集發電和消波于一體，節省空間；

（4）波浪會引起浮體三個自由度的運動，吸收波浪能的效率高，消波效率高；

（5）發電效率高；

（6）通過調節浮體的質量和轉動慣量，在不同海況、不同波浪環境下使發電和消波保持高效率；

（7）能夠與浮體后方區域的結構物形成一個整體的多功能系統。

附圖說明

圖1是一種具有發電功能的浮式消波堤的主視圖。

圖2是采用一個單體浮式消波堤的俯視圖。

圖3是采用四個單體相連成一排的浮式消波堤俯視圖。

圖中：1、橫搖式浮體，2、軸承，3、軸；4、錨泊系統，5、輸電纜，6、輸電終端，7、發電設備，8、鏈或鋼絲繩。

具體實施方式

下面結合附圖和實施方式對本發明的技術方案作進一步說明。

圖1、2、3示出了一種具有發電功能的浮式消波堤的結構圖。圖中，這種具有發電功能的浮式消波堤包括橫搖式浮體1、軸承2、軸3、錨泊系統4、輸電纜5和輸電終端6。橫搖式浮體1通過軸承2、軸3與錨泊系統4連接，錨泊系統4連接浮體1與海底，將橫搖式浮體1固定在其工作區域；其中，橫搖式浮體1與軸3固定連接，軸帶動軸承內圈運動，錨泊系統4連接在軸承外圈上。橫搖式浮體1采用上下對稱、前后非對稱結構形式，前體吸收波浪能發電，后體進行消波，后體的橫剖面為部分圓形。浮體內部安裝發電裝置，通過輸電纜5和輸電終端6為附近結構物提供電能。

橫搖式浮體1采用多個單體橫搖式浮體連成一排（如圖3所示），單體橫搖式浮體之間用鏈或鋼絲繩連接，一排的兩端用錨泊系統4連接海底，單體橫搖式浮體內部的發電裝置通過輸電纜5和輸電終端5為附近結構物提供電能。

采用上述的技術方案，橫搖式浮體通過軸和軸承與錨泊系統相連（或將四個或若干個單體連成一排，單體之間彼此用鏈或鋼絲繩連接，一排的兩端與錨泊系統相連）并通過深入海底的錨泊系統將浮體相對固定。安裝好后，浮體關于靜水面上下對稱。浮體具有前后非對稱形式，前體為迎浪面，后體完成消波工作。

波浪的傳播方向與浮體的縱向垂直，波浪作用于浮體前體，引起浮體橫搖、橫蕩、升沉三個自由度的運動，將波浪能一次轉換為浮體的機械能。該過程中，浮體帶動軸一起運動，錨泊系統連接在軸承外圈上，軸帶動軸承內圈與錨泊系統連接的軸承外圈作相對運動。

浮體的運動帶動浮體內部的發電裝置進行能量的二次轉換，將浮體的機械能轉化成電能，通過輸電纜和輸電終端與附近的結構物連接后，能夠為結構物提供電能，用以進行制氧、照明、海水淡化等工作。

在浮體與波浪相互作用的過程中，浮體后體具有消波功能，使浮體后部形成一片相對無浪的區域，減小該區域內結構物所承受的波浪載荷、結構疲勞等。

通過錨泊系統，能夠靈活調節浮體的運動幅度和工作范圍，同時使消波堤適應不同水深的海域，受海底地形和地質條件的影響較小，有一個更大的可工作范圍。