一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤

本发明涉及海洋能源利用领域，特别是涉及一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤。

背景技术：

1、随着现代文明的快速发展，人们对自然资源和生存空间的需求与日俱增。地球表面70％的海洋面积中蕴藏着丰富的自然资源，21世纪以来，人类开发海洋的步伐日益加快。沿海经济的快速发展也带来海岸环境保护、生态水产养殖等需求，海洋工程开始由近海岸港口向深海领域进行探索。传统深海养殖装备还存在着抗击风浪冲击性能差等方面的缺陷，现有的改进方向均是通过改变养殖装备本身结构尺寸、形状或者添加辅助结构，这样增加了设计难度，并要求了更高的科技含量。而浮式防波堤在海洋养殖的开发利用上具有重要的作用，可有效保护养殖装备，抵挡较大波浪对装备的破坏。

2、但由于海上养殖平台距离陆地较远，输电困难，依靠柴油机等装置的用电成本居高不下，并且对环境污染较大。而海洋蕴藏着巨大的能量，其分布广泛、容量巨大，也符合目前绿色清洁能源的发展理念，并且与传统的太阳能、风能相比，海洋能的持续时间更久。在将浮式防波堤用于抵御风浪对海上平台冲击破坏的同时，对海洋能加以捕获和利用，既可保障海上平台的安全，又可实现海上平台运行所需能量的自给自足，达到“一石两鸟”的效果。

3、虽然浮式防波堤和波浪能发电技术存在不同的发展方向，但其发展趋势是不断地向高效率、高可靠性、低造价方向发展，以形成低成本的成熟技术，最后通过规模化生产和应用，可大幅降低发电成本，因此如何实现深海波浪能发电与防波堤结合成为新的热点和经济关注点。

技术实现思路

1、鉴于背景技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤。该防波堤不仅完成了防波的作用，还能达到自主发电的功能，经济环保、低碳可持续。

2、本发明是采取如下技术方案来完成的：一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，包括锚泊系统，所述锚泊系统布设箱体，包括箱体，所述箱体的迎浪侧和背浪侧均具有用于水流进出的透空孔洞，所述箱体的内部安装有压电波浪能发电装置。

3、进一步的，所述压电波浪能发电装置包括支撑杆、固定球、振动环和电池箱，所述支撑杆一端固定在箱体上，固定球固定在支撑杆另一端，固定球与振动环之间设有多个压电部件，电池箱固定在箱体内腔的顶部，压电部件受波浪能作用，变形，进而转化为电能，储存在电池箱内。

4、进一步的，所述振动环两侧均设置有压缩弹簧。

5、进一步的，所述箱体由前侧挡浪板、后侧挡浪板、左侧板、右侧板和底板，所述左侧板和右侧板分别固定在底板左右两侧，所述前侧挡浪板设于浮式防波堤迎浪侧，前侧挡浪板底部与底板之间设有前透空孔洞，所述后侧挡浪板设于浮式防波堤背浪侧，后侧挡浪板底部与底板之间设有后透空孔洞。

6、进一步的，所述底板设有引流板，引流板位于前侧挡浪板的前侧。

7、进一步的，所述前透空孔洞和后透空孔洞处均设置铁网。

8、进一步的，所述压电部件为双晶矩形压电陶瓷片，双晶矩形压电陶瓷片首端与固定球连接，双晶矩形压电陶瓷片末端与振动环连接。

9、进一步的，相邻压电部件之间采用并联连接。

10、本申请的有益效果：

11、1.本发明提供的兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，结构合理，整体性好，组成材料简单，工程造价低，实现自主供电，各部分构件力学性能好，且易于安装，有利于实际工程效益。

12、2.本发明通过底部平台板向迎浪侧延伸形成引流板，扰乱了水颗粒的运动轨迹，扩大了对水颗粒的阻挡面积，将部分涡流集中在底部平台板迎浪侧端。前侧挡浪板反射了大部分波浪能，波浪可以从前侧挡浪板下方透过，增加了能量耗散的同时减小了波浪的反射，从而减小了波浪荷载对浮式防波堤的影响。后侧挡浪板再次削减波浪的能量，使得在长波和短波环境下，均有较好的防波消浪效果。

13、3.将高效的压电波浪能发电装置与浮式防波堤结合到一起，实现了功能的集成，使装置同时具有良好的防波性能和发电性能，并能有效地降低建造成本，对防波堤起到一定的保护作用，同时浮式防波堤对波浪的反射作用，能够进一步提高波浪能转换装置的转换效率和有效频率范围，进而提高波浪能转换装置的适应范围，增加波浪能转换装置的实用性和经济性，并有利于波浪能转换装置的进一步推广。

14、4.压电波浪能发电装置主要发电结构采用圆环形状，不但可以削减波浪的冲刷作用，同时又可以加大内部空间，组织简单，能够根据具体的海况进行大小以及高度的设置，需要更多电能时，在振动环上安装更多的压电陶瓷即可，而相反地，则是减少压电陶瓷连接，其设置灵活。

15、5.本发明的浮式防波堤主体是一个透空的箱体，箱体的前后两侧允许水体自由交换，在满足防波消浪效果和自主供电的同时，满足海产养殖功能。

技术特征：

1.一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：包括锚泊系统，所述锚泊系统布设箱体，所述箱体的迎浪侧和背浪侧均具有用于水流进出的透空孔洞，所述箱体的内腔安装有压电波浪能发电装置，所述压电装置包括由压电部件和电池箱组成，压电部件通过支撑部件安装在箱体内腔，压电部件通过导线与电池箱连接，所述压电部件包括振动环和多个压电陶瓷片，多个压电陶瓷片均匀分布于振动环内测和支撑部件之间，多个压电陶瓷片呈并联连接。

2.根据权利要求1所述的一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：所述支撑部件包括支撑杆和固定球，所述支撑杆一端固定在箱体上，固定球固定在支撑杆另一端，多个压电陶瓷片均匀设置于固定球与振动环之间，电池箱固定在箱体内腔的顶部，压电陶瓷片受波浪能作用振动变形，进而转化为电能，储存在电池箱内。

3.根据权利要求2所述的一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：所述振动环两侧均设置有压缩弹簧。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：所述箱体由前侧挡浪板、后侧挡浪板、左侧板、右侧板和底板，所述左侧板和右侧板分别固定在底板左右两侧，所述前侧挡浪板设于浮式防波堤迎浪侧，前侧挡浪板底部与底板之间设有前透空孔洞，所述后侧挡浪板设于浮式防波堤背浪侧，后侧挡浪板底部与底板之间设有后透空孔洞，所述前透空孔洞和后透空孔洞处均设置铁网。

5.根据权利要求4所述的一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：所述底板设有引流板，引流板位于箱体的迎浪侧，所述引流板由底板靠近迎浪侧的端部向外延伸形成。

6.根据权利要求5所述的一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：所述锚泊系统包括锚碇块和锚链，所述锚碇块固定在海底，锚定块通过锚链与箱体连接，所述箱体设有浮体单元。

7.根据权利要求6所述的一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：所述箱体包括下箱体和上箱体，压电部件通过支撑部件安装在下箱体内腔，电池箱位于上箱体处，所述下箱体的前侧挡浪板、后侧挡浪板、左侧板和右侧板具有开口朝上的下容纳腔，所述上箱体侧壁具有开口朝下的上容纳腔，所述上容纳腔套接在下箱体的侧板上，所述下容纳腔内设有多个伺服电动缸，伺服电动缸顶部固定在上容纳腔底部，伺服电动缸伸缩带动下箱体下移，调整下箱体深度。

8.根据权利要求7所述的一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：所述上箱体由左挡板、右挡板、前挡板和后挡板组成。

9.根据权利要求6或7或8所述的一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，其特征是：所述下箱体内腔底部设有水下深度传感器，监测下箱体在水下下沉的深度。

技术总结本发明公开了一种兼顾压电波浪能发电的多功能浮式防波堤，包括箱体，所述箱体的迎浪侧和背浪侧均具有用于水流进出的透空孔洞，所述箱体的内部安装有压电波浪能发电装置。该防波堤利用透空式结构增强防波堤的防波效果，同时在多功能浮式防波堤内部设置压电波浪能发电装置，在水体的运动下，实现自主发电，防波堤不仅完成了防波的作用，还能达到自主发电的功能，经济环保、低碳可持续。技术研发人员：范宁,牛国旭,潘伟,王鹏,陈金奇,潘俊文,泮家耀,郑凯日受保护的技术使用者：温州大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27