申请/专利权人：三峡大学

申请日：2018-11-13

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN109281794B

主分类号：F03B13/14

分类号：F03B13/14;H02K7/18;E02B3/06;E02B9/00;E02B8/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2019.03.01#实质审查的生效;2019.01.29#公开

摘要：本发明公开一种海堤消能发电系统及消能发电方法，其中系统部分包括设于海堤迎浪侧面的多个进水口，靠近进水口的位置上设有消能锥和消能坎，所述进水口底部出水端通过进水管道与发电装置进水端连接；另外本发明还公开与之相应的消能发电方法；本发明通过在海堤迎浪侧面设置多个进水口、消能锥和消能坎，能够将海浪消能的同时，还能够将海水通过进水管道引入到发电装置进行发电，从而使得海堤兼具抗浪及发电双重作用。

主权项：1.一种海堤消能发电系统，包括设于海堤（1）迎浪侧面的多个进水口（2），其特征在于：靠近进水口（2）的位置上设有消能锥（3）和消能坎（4），所述进水口（2）底部出水端通过进水管道（5）与发电装置（6）进水端连接；多个进水口（2）纵横排列于海堤（1）迎浪侧面，每两个相邻进水口（2）的相连侧部组合形成消能坎（4），每四个进水口（2）围合而成的中部区域设置消能锥（3）；所述进水口（2）为倒置的正八棱台结构，每四个进水口（2）围合而成的中部区域为正方形，所述消能锥（3）为四棱锥结构；所述发电装置（6）包括水轮机（6.1），水轮机（6.1）进水口与进水管道（5）连接，所述水轮机（6.1）输出轴与发电机（6.2）转轴连接，水轮机（6.1）出水口与尾水管（6.3）连接。

全文数据：一种海堤消能发电系统及消能发电方法技术领域本发明涉及海堤建造技术领域，具体地指一种海堤消能发电系统及消能发电方法。背景技术海堤对于保护沿岸生命财产安全具有重要的作用，传统海堤在海浪及潮汐作用下极易发生疲劳及冲击破坏，且维护成本高，经济效益低。发明内容本发明的目的在于克服上述不足，提供一种海堤消能发电系统及消能发电方法，有效防止海堤在海浪冲击作用下发生疲劳及冲击破坏，且能够利用消能后的海水进行发电，带来经济效益。本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种海堤消能发电系统，包括设于海堤迎浪侧面的多个进水口，靠近进水口的位置上设有消能锥和消能坎，所述进水口底部出水端通过进水管道与发电装置进水端连接。优选地，多个进水口纵横排列于海堤迎浪侧面，每两个相邻的进水口侧部组合形成消能坎，每四个进水口围合而成的中部区域设置消能锥。优选地，所述进水口为倒置的正八棱台结构，每四个进水口围合而成的中部区域为正方形，所述消能锥为四棱锥结构。优选地，所述发电装置包括水轮机，水轮机进水口与进水管道连接，所述水轮机输出轴与发电机转轴连接，水轮机出水口与尾水管连接。优选地，所述海堤迎浪侧面上还设有清扫装置，清扫装置包括垂直固定于海堤迎浪侧面的旋转电机，所述旋转电机输出轴与旋转杆一端连接，旋转杆平行于海堤迎浪侧面，旋转杆靠近海堤迎浪侧面的表面设有多个刷毛。优选地，所述进水口出水端与进水管道连接的位置处还设有过滤网。另外，本发明还提供一种上述海堤消能发电系统的消能发电方法，它包括如下步骤：步骤1）：在海堤迎浪侧面均匀纵横排列布置多个进水口，每两个相邻的进水口侧部组合形成消能坎，每四个进水口围合而成的中部区域设置消能锥；步骤2）：在进水口出水端设置过滤网，并与进水管道顶部连接，进水管道底部与发电装置的水轮机进水端连接；步骤3）：在海堤迎浪侧面布置清扫装置。优选地，它还包括如下步骤：步骤4）：冲击式海浪冲击海堤时，经过消能锥和消能坎初次消能，然后穿过过滤网进行二次消能；步骤5）：二次消能的水流在重力的作用下沿着进水管道进入到水轮机内并带动水轮机运转，水轮机叶片转动后带动发电机转轴旋转，从而产生电能，完成发电过程，发电后遗留的尾水从尾水管排入到海水中。优选地，它还包括如下步骤：步骤6）：当进水口位置积累杂物或泥沙后，开启清扫装置的旋转电机，旋转电机带动旋转杆沿着海堤迎浪侧面旋转，刷毛刷动杂物或泥沙，使其松动而沿着海堤迎浪侧面滑入到海水中。本发明的有益效果：1、本发明通过在海堤迎浪侧面设置多个进水口、消能锥和消能坎，能够将海浪消能的同时，还能够将海水通过进水管道引入到发电装置进行发电，从而使得海堤兼具抗浪及发电双重作用。2、本发明进水口顶部采用正八边形集水设计，正八边形具有轴对称性，稳固牢靠，易于水流汇集，较一般海堤更易于施工，且便于整体维护。3、本发明中消能坎是由两个相邻的进水口侧部组合而成，而消能锥也是充分利用四个进水口围合而成的中部区域建造而成，这样不用单独去设置消能锥和消能坎，因地制宜，大大减小了施工难度，不用额外修建设计，施工效率高，易于实现，且较常规海堤建设节省材料。4、本发明中多个进水管道实现了多管汇流功能，增大了发电水量，提升了发电效率，尾水排放可以采用地下管网随潮汐涨落排除。5、本发明中的清扫装置可以实时将滞留于进水口位置的垃圾、杂物或泥沙清扫干净，解决了海堤维护的问题。6、海堤受到的主要破坏为海水侵蚀和海浪力作用，针对海水侵蚀本发明也可采用高强抗疲劳耐腐蚀混凝土进行海堤表面处理，而对于海浪力，根据海浪波高谱与力的关系及国内外相关研究现状，借鉴破碎及安全可靠度理论对海堤进行安全性设计，进水口与消能设施采用一体化设计，既方便施工，又大大提高了海堤安全可靠度，消能锥和消能坎均为下宽上窄设计，该设计既能有效破碎海浪的拖曳力和惯性力，又能防止海堤在海浪冲击作用下发生疲劳及冲击破坏。附图说明图1为一种海堤消能发电系统的结构示意图；图2为图1中A-A剖视结构示意图；图3为图1除去清扫装置后的左视结构示意图；图4为图1中清扫装置的结构示意图；图5为图1中其中四个进水口围合所形成区域的结构示意图；图中，海堤1、进水口2、消能锥3、消能坎4、进水管道5、发电装置6、水轮机6.1、发电机6.2、尾水管6.3、清扫装置7、旋转电机7.1、旋转杆7.2、刷毛7.3、过滤网8。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。如图1至5所示，一种海堤消能发电系统，包括设于海堤1迎浪侧面的多个进水口2，靠近进水口2的位置上设有消能锥3和消能坎4，所述进水口2底部出水端通过进水管道5与发电装置6进水端连接。优选地，多个进水口2纵横排列于海堤1迎浪侧面，每两个相邻的进水口2侧部组合形成消能坎4，每四个进水口2围合而成的中部区域设置消能锥3。优选地，所述进水口2为倒置的正八棱台结构，每四个进水口2围合而成的中部区域为正方形，所述消能锥3为四棱锥结构。优选地，所述发电装置6包括水轮机6.1，水轮机6.1进水口与进水管道5连接，所述水轮机6.1输出轴与发电机6.2转轴连接，水轮机6.1出水口与尾水管6.3连接。优选地，所述海堤1迎浪侧面上还设有清扫装置7，清扫装置7包括垂直固定于海堤1迎浪侧面的旋转电机7.1，所述旋转电机7.1输出轴与旋转杆7.2一端连接，旋转杆7.2平行于海堤1迎浪侧面，旋转杆7.2靠近海堤1迎浪侧面的表面设有多个刷毛7.3。优选地，所述进水口2出水端与进水管道5连接的位置处还设有过滤网8。优选地，过滤网8与进水口2底部可拆卸地连接。这样能够方便安装与更换。上述技术方案中的进水口2顶部开口为正八边形，底部开口正八边形且安装有过滤网8，其顶部开口大于底部开口，进水口2侧部均匀设有八条棱边，从而最终形成正八棱台结构，这种结构使得每两个相邻的进水口2侧部组合形成消能坎4，而每四个进水口2围合以后会形成中部区域，这个中部区域刚好是正方形，非常有利于设置呈四棱锥结构的消能锥3，消能锥3和消能坎4可以在海浪袭来时，可以对平行于海平面、垂直于海平面、倾斜于海平面的海浪进行破碎消能，破碎后的海浪会掺杂入大量空气，从而达到不错的效果；过滤网8可以有效防止漂浮于海面的垃圾或杂物沿着进水口2进入到进水管道5内而引发堵塞，另外过滤网8本身也可以对通过的海水起到破碎消能的作用，有效防止海水在进水管道内发生冲击破坏，延长其结构使用寿命，本实施例中的过滤网8可拆卸，更换方便，实用性强；在本实施例中，发电后遗留的尾水通过尾水管6.3集中流入海洋，尾水排出口海平面高程低于发电机6.2安装高程，以方便尾水能够顺利排出，同时为避免海水倒灌，在尾水排出口处亦可设置能远程控制开闭的阀门。另外本发明中的装置不仅可以利用海浪来发电，而且可以利用雨水和潮汐水的能量来发电，大大提高了使用范围。本发明实施例中，上述海堤消能发电系统的消能发电方法包括如下步骤：步骤1）：在海堤1迎浪侧面均匀纵横排列布置多个进水口2，每两个相邻的进水口2侧部组合形成消能坎4，每四个进水口2围合而成的中部区域设置消能锥3；步骤2）：在进水口2出水端设置过滤网8，并与进水管道5顶部连接，进水管道5底部与发电装置6的水轮机6.1进水端连接；步骤3）：在海堤1迎浪侧面布置清扫装置7；步骤4）：冲击式海浪冲击海堤时，经过消能锥3和消能坎4初次消能，然后穿过过滤网8进行二次消能；步骤5）：二次消能的水流在重力的作用下沿着进水管道5进入到水轮机6.1内并带动水轮机6.1运转，水轮机6.1叶片转动后带动发电机6.2转轴旋转，从而产生电能，完成发电过程，发电后遗留的尾水从尾水管6.3排入到海水中；步骤6）：当进水口2位置积累杂物或泥沙后，开启清扫装置7的旋转电机7.1，旋转电机7.1带动旋转杆7.2沿着海堤1迎浪侧面旋转，刷毛7.3刷动杂物或泥沙，使其松动而沿着海堤1迎浪侧面滑入到海水中。上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种海堤消能发电系统，包括设于海堤（1）迎浪侧面的多个进水口（2），其特征在于：靠近进水口（2）的位置上设有消能锥（3）和消能坎（4），所述进水口（2）底部出水端通过进水管道（5）与发电装置（6）进水端连接。2.根据权利要求1所述的一种海堤消能发电系统，其特征在于：多个进水口（2）纵横排列于海堤（1）迎浪侧面，每两个相邻的进水口（2）侧部组合形成消能坎（4），每四个进水口（2）围合而成的中部区域设置消能锥（3）。3.根据权利要求2所述的一种海堤消能发电系统，其特征在于：所述进水口（2）为倒置的正八棱台结构，每四个进水口（2）围合而成的中部区域为正方形，所述消能锥（3）为四棱锥结构。4.根据权利要求1或2所述的一种海堤消能发电系统，其特征在于：所述发电装置（6）包括水轮机（6.1），水轮机（6.1）进水口与进水管道（5）连接，所述水轮机（6.1）输出轴与发电机（6.2）转轴连接，水轮机（6.1）出水口与尾水管（6.3）连接。5.根据权利要求1所述的一种海堤消能发电系统，其特征在于：所述海堤（1）迎浪侧面上还设有清扫装置（7），清扫装置（7）包括垂直固定于海堤（1）迎浪侧面的旋转电机（7.1），所述旋转电机（7.1）输出轴与旋转杆（7.2）一端连接，旋转杆（7.2）平行于海堤（1）迎浪侧面，旋转杆（7.2）靠近海堤（1）迎浪侧面的表面设有多个刷毛（7.3）。6.根据权利要求1所述的一种海堤消能发电系统，其特征在于：所述进水口（2）出水端与进水管道（5）连接的位置处还设有过滤网（8）。7.一种权利要求1中所述海堤消能发电系统的消能发电方法，其特征在于：它包括如下步骤：步骤1）：在海堤（1）迎浪侧面均匀纵横排列布置多个进水口（2），每两个相邻的进水口（2）侧部组合形成消能坎（4），每四个进水口（2）围合而成的中部区域设置消能锥（3）；步骤2）：在进水口（2）出水端设置过滤网（8），并与进水管道（5）顶部连接，进水管道（5）底部与发电装置（6）的水轮机（6.1）进水端连接；步骤3）：在海堤（1）迎浪侧面布置清扫装置（7）。8.根据权利要求7所述的消能发电方法，其特征在于：它还包括如下步骤：步骤4）：冲击式海浪冲击海堤时，经过消能锥（3）和消能坎（4）初次消能，然后穿过过滤网（8）进行二次消能；步骤5）：二次消能的水流在重力的作用下沿着进水管道（5）进入到水轮机（6.1）内并带动水轮机（6.1）运转，水轮机（6.1）叶片转动后带动发电机（6.2）转轴旋转，从而产生电能，完成发电过程，发电后遗留的尾水从尾水管（6.3）排入到海水中。9.根据权利要求8所述的消能发电方法，其特征在于：它还包括如下步骤：步骤6）：当进水口（2）位置积累杂物或泥沙后，开启清扫装置（7）的旋转电机（7.1），旋转电机（7.1）带动旋转杆（7.2）沿着海堤（1）迎浪侧面旋转，刷毛（7.3）刷动杂物或泥沙，使其松动而沿着海堤（1）迎浪侧面滑入到海水中。

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