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专利号: 2024107672126
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种消波、发电功能耦合的浮式防波堤,包括若干浮式防波堤单元(1),每个浮式防波堤单元(1)由对应的系泊系统(3)单独系泊,相邻的两个浮式防波堤单元(1)之间通过连接系统(2)相连,其特征在于:所述浮式防波堤单元(1)包括一个箱体(4)和两个设置在箱体(4)同一侧且中心高度在同一高度的半球形气囊(5),所述箱体(4)和气囊(5)密封连接,箱体(4)内部设置半圆环状且处于两个气囊(5)球心连线同一水平面与箱体(4)转动连接的定子三(11),定子三(11)半圆环开口朝向气囊(5),定子三(11)内同轴设置线形动子三(8),动子三(8)外侧设置永磁体三(18),所述动子三(8)两端穿过定子三(11)两端并延伸至分别与两个气囊(5)的内表面相连,所述箱体(4)内还设置有隔板一(19)和隔板三(21),所述隔板一(19)与箱体(4)和气囊(5)连接一侧平行,且设置在定子三(11)与气囊(5)之间,接近气囊(5)向箱体(4)内的最大凹陷处,同时与定子三(11)、气囊(5)都不接触;所述隔板三(21)垂直于隔板一(19),设置在隔板一(19)和箱体(4)靠近气囊(5)一侧之间隔开两个气囊(5),通气管道(23)两端分别与隔板三(21)两侧的隔板一(19)连接,所述隔板一(19)与通气管道(23)连接位置开设通气孔,所述箱体(4)、两个气囊(5)、隔板一(19)、隔板三(21)和通气管道(23)形成一个容纳空气的密封腔体,两个气囊(5)内的空气通过通气管道(23)连通,所述隔板一(19)上开设有两条对称设置的圆弧开缝(22),所述动子三(8)穿过圆弧开缝(22)并被圆弧开缝(22)限制转动轨迹;

所述隔板一(19)和定子三(11)之间还设置有隔板二(20),所述隔板二(20)与隔板一(19)平行,隔板二(20)上也开设圆弧开缝(22),所述通气管道(23)通过支架(26)与隔板二(20)连接,所述定子三(11)两端设置有端盖(27),所述端盖(27)与隔板二(20)不接触,所述动子三(8)和气囊(5)之间设置阻尼板三(14),所述永磁体三(18)的两端设置固定在动子三(8)上的阻尼板四(15)。

2.根据权利要求1所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述箱体(4)内部还设置有动子一(6)、动子二(7)、定子一(9)、定子二(10)、阻尼板一(12)、阻尼板二(13)、永磁体一(16)以及永磁体二(17),所述动子一(6)和动子二(7)整体呈直线形且共线,与所述气囊(5)球心处于同一高度,所述动子一(6)和动子二(7)与两个气囊(5)球心连线垂直且延长线经过气囊(5)球心连线的中点,所述动子一(6)一端与阻尼板一(12)转动连接,另一端与定子三(11)小直径外壁固定连接;所述动子二(7)一端与阻尼板二(13)转动连接,另一端与定子三(11)大直径外壁固定连接;所述阻尼板一(12)固定在隔板二(20)上,阻尼板二(13)固定在所述箱体(4)远离气囊(5)的一侧上,所述永磁体一(16)和永磁体二(17)分别设在动子一(6)和动子二(7)上,永磁体一(16)和永磁体二(17)的两端均设有阻尼板,所述动子一(6)和动子二(7)外侧分别设置定子一(9)和定子二(10),所述定子一(9)和定子二(10)的一端分别固定在隔板二(20)和箱体(4)远离气囊(5)的一侧上,另一端分别向定子三(11)延伸,但与定子三(11)不接触。

3.根据权利要求2所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述通气管道(23)中部设置有单向风扇(24),所述箱体(4)内部还设置有风力发电机(25),所述风力发电机(25)与单向风扇(24)连接。

4.根据权利要求1所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述隔板一(19)与气囊(5)间封闭的空气总量等于其中一个气囊(5)突出的同时另一个气囊(5)向箱体(4)内凹陷到最大状态时,封闭空间内存储的空气量。

5.根据权利要求1所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述箱体(4)宽度B与入射波波长之比大于0.1,且箱体(4)宽度B大于气囊(5)直径Φ;箱体(4)长度L为2Φ;箱体(4)高度H满足Φ≤H≤波高+(1‑2m)。

6.根据权利要求5所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述气囊(5)由不透水、非弹性、高强薄膜材料制成,所述动子三(8)一直处于拉紧状态,动子三(8)长度为(1+π/2)×Φ+2×(隔板一(19)和隔板二(20)间的距离),动子三(8)采用非弹性、高强度材料制成。

7.根据权利要求5所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述定子三(11)内侧布置两条半圆形导轨(28),所述导轨(28)位置在动子三(8)两侧,支撑阻尼板四(15),两个阻尼板四(15)间的最大距离为(π/2‑1)×Φ。

8.根据权利要求2所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述圆弧开缝(22)在同一隔板上有两条,为对称布置,单条圆弧开缝(22)弧度小于圆周长的1/3,所述隔板一(19)上的圆弧开缝(22)围绕圆弧开缝(22)依次设置密封条(29)和弹性支撑件(30)。

9.根据权利要求1所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述通气管道(23)有若干条,沿两个气囊(5)的球心连线对称设置,所述通气管道(23)两端设置通气管道孔(31),所述通气管道孔(31)设置在圆弧开缝(22)内侧,并在阻尼板三(14)范围内,所有通气管道(23)的断面面积总和S≥最大水流速度V下气囊(5)最大变形体积/V。

10.根据权利要求1所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤,其特征在于:所述连接系统(2)由单元连接块(32)、中轴连接块(33)、索链(34)、单元防护垫(35)、中轴(36)和螺栓(37)组成,所述箱体(4)与气囊(5)连接一侧垂直的侧板的中部设置单元防护垫(35),所述单元防护垫(35)整体呈圆形且圆心部分凸起,所述单元连接块(32)环绕单元防护垫(35)设置,所述单元连接块(32)与中轴连接块(33)上均设有连接孔(38),所述单元连接块(32)上的连接孔(38)与中轴连接块(33)上的连接孔(38)数量一致,通过索链(34)相连,所述中轴(36)上套有两个中轴连接块(33),中轴(36)的两端部用螺栓(37)封堵,所述系泊系统(3)包含四根锚链(39)和四块锚块(40),所述锚链(39)分别布置在箱体(4)底板的四角处,每根锚链(39)一端连接箱体(4)底板的一角,另一端连接对应的锚块(40)。

11.一种适用于如权利要求3所述的消波、发电功能耦合的浮式防波堤的工作方法,其特征在于,包含如下步骤:

当波浪正向作用在浮式防波堤单元(1)上时,突出的气囊(5)会先受到挤压,使得所述隔板一(19)与两个气囊(5)间封闭的空气发生流动转移,通过通气管道(23)流向凹陷的气囊(5),凹陷气囊(5)膨胀,同时突出的气囊(5)收缩,带动动子三(8)在定子三(11)内伸缩运动,动子三(8)伸缩运动切割磁力线发电;

当波浪侧向作用于浮式防波堤单元(1)上时,两个气囊(5)与动子三(8)连接的位置会发生偏移,从而带动动子三(8)和定子三(11)沿着圆弧开缝(22)方向往复转动,定子三(11)转动的同时,带动动子一(6)和动子二(7)同步转动,此时动子三(8)伸缩运动切割磁力线发电,同时动子一(6)和动子二(7)也往复转动切割磁力线发电;

当隔板一(19)和气囊(5)封闭的空气流动时,空气在通气管道(23)中往复流动,空气带动单向风扇(24)转动,最终带动风力发电机(25)发电。