一种多功能高稳定性的海港防波堤

摘要

本发明提出了一种多功能高稳定性的海港防波堤，包括堤体，堤体的截面为梯形结构，堤体的顶部设有行走步道；堤体的左侧设有冲击槽，冲击槽的右侧设有缓冲腔，缓冲腔的下方设有发电腔，发电腔中可转动的设有一个主转轴，主转轴的一端与发电机的输入轴相连接，主转轴上设有多个发电组件，发电腔的右侧设有溢流腔，溢流腔的顶部设有种植槽，种植槽中栽种绿色植物，绿色植物位于行走步道的下方；种植槽的底部与溢流腔之间布设多个通气孔；本发明能够有效利用波浪的冲击力进行发电，提高了对冲击的承受力，稳定性好，节能环保。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能高稳定性的海港防波堤，涉及港口施工技术技术领域。

背景技术

防波堤为阻断波浪的冲击力、围护港池、维持水面平稳以保护港口免受坏天气影响、以便船舶安全停泊和作业而修建的水中建筑物，传统防波堤的主要功能是防浪挡沙。防波堤的种类很多，按照结构类型可以分为直立堤、斜坡堤和特殊型防波堤；按照断面形状可分为斜坡式、直立式、混合式、透空式和浮式等。

防波堤一般建于海况较为恶劣、波浪较大的海域，这恰是波浪发电的良好条件。海洋能指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、波浪能、海水盐差能和海水温差能。其中，波浪能以机械能形式出现，是品位最高的海洋能，受时间限制相对较小，其能流密度最大，分布最为广泛。据世界能源委员会的调查显示，全球可利用的波浪能达到20亿kW，相当于目前世界发电能量的2倍。因此，世界各海洋大国均十分重视波浪能的研究利用。

波浪能发电最基本的原理是通过波浪的运动使装置工作并带动防水发电机发电，将水以动能和势能形式存在的机械能转化成电能。通常波浪能转换成电能要经过三级转换，第一级转换是受波体吸收波浪能；第二级转换由中间转换装置优化第一级转换，产生稳定的能量；第三级转换由发电装置把稳定的能量转换成电能。

现有的防波堤功能单一，不能利用波浪对防波堤的冲击力进行发电。

发明内容

本发明针对上述问题提出了一种多功能高稳定性的海港防波堤，能够有效利用波浪的冲击力进行发电，提高了对冲击的承受力，稳定性好，节能环保。

具体的技术方案如下：

一种多功能高稳定性的海港防波堤，包括堤体，堤体的截面为梯形结构，堤体的顶部设有行走步道；

堤体的左侧设有冲击槽，冲击槽中设有格栅，冲击槽的右侧设有缓冲腔，缓冲腔的截面为圆形结构，缓冲腔的下方设有发电腔，冲击槽通过多个水平设置的第一通道与缓冲腔相连通，缓冲腔的底部通过多个倾斜设置第二通道与发电腔相连通，第二通道自左向右倾斜向下设置；

发电腔中可转动的设有一个主转轴，主转轴的一端与发电机的输入轴相连接，主转轴上设有多个发电组件，每个发电组件对应一个第二通道设置；发电组件包括单向轴承、外套辊和拨叶，单向轴承套设固定在主转轴上，外套辊套设固定在单向轴承上，拨叶呈圆周状的均匀布设的外套辊的外壁上，单向轴承仅可进行顺时针转动；

发电组件设置在发电腔的左侧，每个发电组件的右上方对应设有一个导流组件；

导流组件包括导流板，导流板的顶端可转动的固定在发电腔的顶部、导流板的右侧壁通过支撑组件加以支撑固定，使导流板自右向左倾斜向下设置，导流板的底端延伸至位于发电组件右侧的拨叶的上方，第二通道的出口端位于导流板的上方；

堤体固定在海港中，冲击槽位于固定位置的平均海面位置以上，波浪间歇性的冲击到冲击槽一侧，海水经过第一通道进入缓冲腔中，再经过第二通道持续的冲击至导流板上，导流板将海水引流至拨叶上，从而带动主转轴进行顺时针转动，主转轴带动发电机的输入轴进行转动，从而实现发电；

发电腔的右侧设有溢流腔，溢流腔垂直向上的延伸至顶部高于缓冲腔的顶部，缓冲腔通过多个第三通道与溢流腔相连通，第三通道位于第一通道的上方，发电腔通过第四通道与溢流腔相连通，溢流腔的底部低于发电腔的底部；

溢流腔的右侧壁通过多个引流管道与外部相连通，每个引流管道对应设有一个限流组件，限流组件用于打开或者关闭引流管道的左侧端口；

溢流腔的顶部设有种植槽，种植槽中栽种绿色植物，绿色植物位于行走步道的下方；种植槽的底部与溢流腔之间布设多个通气孔。

进一步的，限流组件包括限流插板，限流插板可上下移动的设置在固定在溢流腔右侧壁的滑槽中，限流插板贴合溢流腔的右侧壁设置，限位插板的底部设有溢流通孔，溢流通孔的孔径大于或等于引流管道的管径；

限流插板通过提升组件控制升降；

提升组件包括两个固定板，两个固定板相互平行的固定在溢流腔的左侧壁和右侧壁之间，两个固定板之间可转动的设有两个第一齿轮，两个第一齿轮水平设置，每个第一齿轮的正下方可转动的设有一个第二齿轮；

两个第一齿轮和两个第二齿轮之间竖直的插入一个连接板，连接板的两侧分别设有齿条，连接板两侧的齿条分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合，连接板的顶部设有一个浮体、连接板的底部设有一个限位板，连接板底部的限位板通过连接杆与限流插板的底部相连接；

当浮体压设在第一齿轮上时，限位板带动限流插板移动至溢流腔的底部、引流管道处于关闭状态，当浮体在海水的浮力作用下抬升时，限位板带动限流插板向上移动，当溢流通孔移动至与引流管道相重合时，引流管道处于打开状态。

进一步的，支撑组件包括支撑杆，支撑杆的一端可转动的固定在发电腔的右侧壁上、支撑杆的另一端上可转动的设有压板，压板可通过螺丝锁紧固定在导流板上。

进一步的，拨板弯折成V形结构，拨板的弯折方向与其转动方向相反。

进一步的，提升组件上还设有辅助抬升组件；辅助抬升组件包括水平设置的上抬板，上抬板设置在固定板的上方，上抬板的两侧分别固定一个倾斜向下的转接板，两个转接板分别固定在溢流腔的左侧壁和右侧壁上，上台板上设有第一电磁铁，第一电磁铁上设有球冠形结构的罩盖；连接板顶部的浮体上通过拉绳固定一个第一永磁铁，第一永磁铁的底部设有辅助浮板；

限流插板的底部设有第二永磁铁，溢流腔的底部与第二永磁铁对应部位设有第二电磁铁；

溢流腔的侧壁上还设有液位传感器，液位传感器设置在上抬板与固定板之间；

第一电磁铁、第二电磁铁、液位传感器分别与控制器相连接；

当液面上升至液位传感器上方后，第一电磁铁的极性与第一永磁铁的极性相反，第一永磁铁与第一电磁铁相互吸附，与此同时，第二电磁铁的极性与第二永磁铁的极性相同，第二电磁铁对限位插板启动举升作用；

当海水自引流管道流出，液面下降至液位传感器下方以后，第一电磁铁和第二电磁铁分别通过改变电流方向改变极性，第一永磁铁复位至浮体上方，第二永磁铁吸附在第二电磁铁上。

进一步的，液位传感器的上方倾斜的设有挡水板。

进一步的，溢流腔中还设有引流板，引流板设置在第三通道与上抬板之间，引流板自左向右倾斜向下设置，引流板上设有多个引流口，引流口设置在引流板的右侧端。

本发明的有益效果为：

(1)本发明能够利用冲击到堤体上波浪进行发电，节能环保，有效的利用了环境资源；

(2)本发明的缓冲腔能够防止波浪直接冲击到发电组件，提高发电组件的使用寿命；如遇海水冲击量较大的情况，海水可自第三管道进入溢流腔进行存储；

(3)本发明的溢流腔用于暂存部分海水，暂存的海水蒸发产生的水蒸汽可用于对种植槽内的进行水份补充；提升组件用于维持溢流腔内的水位。

附图说明

图1为本发明实施例一剖视图。

图2为图1中发电腔中局部放大图。

图3为图1中溢流腔中局部放大图。

图4为实施例二中引流管道处于关闭状态剖视图。

图5为实施例二中引流管道处于打开状态剖视图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。

附图标记

堤体1、冲击槽2、格栅3、缓冲腔4、发电腔5、第一通道6、第二通道7、主转轴8、单向轴承9、外套辊10、拨叶11、导流组件12、导流板13、溢流腔14、第三通道15、第四通道16、种植槽17、绿色植物18、限流插板19、滑槽20、溢流通孔21、固定板22、第一齿轮23、第二齿轮24、连接板25、浮体26、限位板27、支撑杆28、压板29、上抬板30、转接板31、第一电磁铁32、罩盖33、第一永磁铁34、辅助浮板35、第二永磁铁36、第二电磁铁37、液位传感器38、挡水板39、引流板40、引流口41、引流管道42、行走步道43。

实施例一

如图所示一种多功能高稳定性的海港防波堤，包括堤体1，堤体的截面为梯形结构，堤体的顶部设有行走步道43；

堤体的左侧设有冲击槽2，冲击槽中设有格栅3，冲击槽的右侧设有缓冲腔4，缓冲腔的截面为圆形结构，缓冲腔的下方设有发电腔5，冲击槽通过多个水平设置的第一通道6与缓冲腔相连通，缓冲腔的底部通过多个倾斜设置第二通道7与发电腔相连通，第二通道自左向右倾斜向下设置；

发电腔中可转动的设有一个主转轴8，主转轴的一端与发电机的输入轴相连接，主转轴上设有多个发电组件，每个发电组件对应一个第二通道设置；发电组件包括单向轴承9、外套辊10和拨叶11，单向轴承套设固定在主转轴上，外套辊套设固定在单向轴承上，拨叶呈圆周状的均匀布设的外套辊的外壁上，单向轴承仅可进行顺时针转动；

发电组件设置在发电腔的左侧，每个发电组件的右上方对应设有一个导流组件12；

导流组件包括导流板13，导流板的顶端可转动的固定在发电腔的顶部、导流板的右侧壁通过支撑组件加以支撑固定，使导流板自右向左倾斜向下设置，导流板的底端延伸至位于发电组件右侧的拨叶的上方，第二通道的出口端位于导流板的上方；

堤体固定在海港中，冲击槽位于固定位置的平均海面位置以上，波浪间歇性的冲击到冲击槽一侧，海水经过第一通道进入缓冲腔中，再经过第二通道持续的冲击至导流板上，导流板将海水引流至拨叶上，从而带动主转轴进行顺时针转动，主转轴带动发电机的输入轴进行转动，从而实现发电；

发电腔的右侧设有溢流腔14，溢流腔垂直向上的延伸至顶部高于缓冲腔的顶部，缓冲腔通过多个第三通道15与溢流腔相连通，第三通道位于第一通道的上方，发电腔通过第四通道16与溢流腔相连通，溢流腔的底部低于发电腔的底部，第四通道中设有格栅；

溢流腔的右侧壁通过多个引流管道42与外部相连通，每个引流管道对应设有一个限流组件，限流组件用于打开或者关闭引流管道的左侧端口；

溢流腔的顶部设有种植槽17，种植槽中栽种绿色植物18，绿色植物位于行走步道的下方；种植槽的底部与溢流腔之间布设多个通气孔。

进一步的，限流组件包括限流插板19，限流插板可上下移动的设置在固定在溢流腔右侧壁的滑槽20中，限流插板贴合溢流腔的右侧壁设置，限位插板的底部设有溢流通孔21，溢流通孔的孔径大于或等于引流管道的管径；

限流插板通过提升组件控制升降；

提升组件包括两个固定板22，两个固定板相互平行的固定在溢流腔的左侧壁和右侧壁之间，两个固定板之间可转动的设有两个第一齿轮23，两个第一齿轮水平设置，每个第一齿轮的正下方可转动的设有一个第二齿轮24；

两个第一齿轮和两个第二齿轮之间竖直的插入一个连接板25，连接板的两侧分别设有齿条，连接板两侧的齿条分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合，连接板的顶部设有一个浮体26、连接板的底部设有一个限位板27，连接板底部的限位板通过连接杆与限流插板的底部相连接；

当浮体压设在第一齿轮上时，限位板带动限流插板移动至溢流腔的底部、引流管道处于关闭状态，当浮体在海水的浮力作用下抬升时，限位板带动限流插板向上移动，当溢流通孔移动至与引流管道相重合时，引流管道处于打开状态。

进一步的，支撑组件包括支撑杆28，支撑杆的一端可转动的固定在发电腔的右侧壁上、支撑杆的另一端上可转动的设有压板29，压板可通过螺丝锁紧固定在导流板上。

进一步的，拨板弯折成V形结构，拨板的弯折方向与其转动方向相反。

本发明的控制方法为：

(1)堤体固定在海港中，冲击槽位于固定位置的平均海面位置以上，波浪间歇性的冲击到冲击槽一侧，海水经过第一通道进入缓冲腔中，再经过第二通道持续的冲击至导流板上，导流板将海水引流至拨叶上，从而带动主转轴进行顺时针转动，主转轴带动发电机的输入轴进行转动，从而实现发电；

(2)海水暂存在溢流腔中，暂存的海水蒸发产生的水蒸汽可用于对种植槽内的进行水份补充；

(3)当浮体压设在第一齿轮上时，限位板带动限流插板移动至溢流腔的底部、引流管道处于关闭状态；若溢流腔中的海水的水位上升过高，浮体在海水的浮力作用下抬升时，限位板带动限流插板向上移动，当溢流通孔移动至与引流管道相重合时，引流管道处于打开状态，排出多余的海水后，限流插板复位。

实施例二

一种多功能高稳定性的海港防波堤，包括堤体，堤体的截面为梯形结构，堤体的顶部设有行走步道；

堤体的左侧设有冲击槽，冲击槽中设有格栅，冲击槽的右侧设有缓冲腔，缓冲腔的截面为圆形结构，缓冲腔的下方设有发电腔，冲击槽通过多个水平设置的第一通道与缓冲腔相连通，缓冲腔的底部通过多个倾斜设置第二通道与发电腔相连通，第二通道自左向右倾斜向下设置；

发电腔中可转动的设有一个主转轴，主转轴的一端与发电机的输入轴相连接，主转轴上设有多个发电组件，每个发电组件对应一个第二通道设置；发电组件包括单向轴承、外套辊和拨叶，单向轴承套设固定在主转轴上，外套辊套设固定在单向轴承上，拨叶呈圆周状的均匀布设的外套辊的外壁上，单向轴承仅可进行顺时针转动；

发电组件设置在发电腔的左侧，每个发电组件的右上方对应设有一个导流组件；

导流组件包括导流板，导流板的顶端可转动的固定在发电腔的顶部、导流板的右侧壁通过支撑组件加以支撑固定，使导流板自右向左倾斜向下设置，导流板的底端延伸至位于发电组件右侧的拨叶的上方，第二通道的出口端位于导流板的上方；

堤体固定在海港中，冲击槽位于固定位置的平均海面位置以上，波浪间歇性的冲击到冲击槽一侧，海水经过第一通道进入缓冲腔中，再经过第二通道持续的冲击至导流板上，导流板将海水引流至拨叶上，从而带动主转轴进行顺时针转动，主转轴带动发电机的输入轴进行转动，从而实现发电；

发电腔的右侧设有溢流腔，溢流腔垂直向上的延伸至顶部高于缓冲腔的顶部，缓冲腔通过多个第三通道与溢流腔相连通，第三通道位于第一通道的上方，发电腔通过第四通道与溢流腔相连通，溢流腔的底部低于发电腔的底部，第四通道中设有格栅；

溢流腔的右侧壁通过多个引流管道与外部相连通，每个引流管道对应设有一个限流组件，限流组件用于打开或者关闭引流管道的左侧端口；

溢流腔的顶部设有种植槽，种植槽中栽种绿色植物，绿色植物位于行走步道的下方；种植槽的底部与溢流腔之间布设多个通气孔。

进一步的，限流组件包括限流插板，限流插板可上下移动的设置在固定在溢流腔右侧壁的滑槽中，限流插板贴合溢流腔的右侧壁设置，限位插板的底部设有溢流通孔，溢流通孔的孔径大于或等于引流管道的管径；

限流插板通过提升组件控制升降；

提升组件包括两个固定板，两个固定板相互平行的固定在溢流腔的左侧壁和右侧壁之间，两个固定板之间可转动的设有两个第一齿轮，两个第一齿轮水平设置，每个第一齿轮的正下方可转动的设有一个第二齿轮；

两个第一齿轮和两个第二齿轮之间竖直的插入一个连接板，连接板的两侧分别设有齿条，连接板两侧的齿条分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合，连接板的顶部设有一个浮体、连接板的底部设有一个限位板，连接板底部的限位板通过连接杆与限流插板的底部相连接；

当浮体压设在第一齿轮上时，限位板带动限流插板移动至溢流腔的底部、引流管道处于关闭状态，当浮体在海水的浮力作用下抬升时，限位板带动限流插板向上移动，当溢流通孔移动至与引流管道相重合时，引流管道处于打开状态。

进一步的，支撑组件包括支撑杆，支撑杆的一端可转动的固定在发电腔的右侧壁上、支撑杆的另一端上可转动的设有压板，压板可通过螺丝锁紧固定在导流板上。

进一步的，拨板弯折成V形结构，拨板的弯折方向与其转动方向相反。

进一步的，提升组件上还设有辅助抬升组件；辅助抬升组件包括水平设置的上抬板30，上抬板设置在固定板的上方，上抬板的两侧分别固定一个倾斜向下的转接板31，转接板上设有多个透水孔，两个转接板分别固定在溢流腔的左侧壁和右侧壁上，上台板上设有第一电磁铁32，第一电磁铁上设有球冠形结构的罩盖33；连接板顶部的浮体上通过拉绳固定一个第一永磁铁34，第一永磁铁的底部设有辅助浮板35；

限流插板的底部设有第二永磁铁36，溢流腔的底部与第二永磁铁对应部位设有第二电磁铁37；

溢流腔的侧壁上还设有液位传感器38，液位传感器设置在上抬板与固定板之间；

第一电磁铁、第二电磁铁、液位传感器分别与控制器相连接；

当液面上升至液位传感器上方后，第一电磁铁的极性与第一永磁铁的极性相反，第一永磁铁与第一电磁铁相互吸附，与此同时，第二电磁铁的极性与第二永磁铁的极性相同，第二电磁铁对限位插板启动举升作用；

当海水自引流管道流出，液面下降至液位传感器下方以后，第一电磁铁和第二电磁铁分别通过改变电流方向改变极性，第一永磁铁复位至浮体上方，第二永磁铁吸附在第二电磁铁上。

进一步的，液位传感器的上方倾斜的设有挡水板39。

进一步的，溢流腔中还设有引流板40，引流板设置在第三通道与上抬板之间，引流板自左向右倾斜向下设置，引流板上设有多个引流口41，引流口设置在引流板的右侧端。

本发明的控制方法为：

(1)堤体固定在海港中，冲击槽位于固定位置的平均海面位置以上，波浪间歇性的冲击到冲击槽一侧，海水经过第一通道进入缓冲腔中，再经过第二通道持续的冲击至导流板上，导流板将海水引流至拨叶上，从而带动主转轴进行顺时针转动，主转轴带动发电机的输入轴进行转动，从而实现发电；

(2)海水暂存在溢流腔中，暂存的海水蒸发产生的水蒸汽可用于对种植槽内的进行水份补充；

(3)初始状态时，浮体压设在第一齿轮上时，限位板带动限流插板移动至溢流腔的底部、引流管道处于关闭状态；

(4)若溢流腔中的海水的水位上升，浮体在海水的浮力作用下抬升，当液面上升至液位传感器上方后，第一电磁铁的极性与第一永磁铁的极性相反，第一永磁铁与第一电磁铁相互吸附，与此同时，第二电磁铁的极性与第二永磁铁的极性相同，第二电磁铁对限位插板启动举升作用，限位板带动限流插板向上移动，当溢流通孔移动至与引流管道相重合时，引流管道处于打开状态，排出多余的海水；

(5)当海水排出，液面下降至液位传感器下方，第一电磁铁和第二电磁铁分别通过改变电流方向改变极性，使第一永磁铁复位至浮体上方，第二永磁铁吸附在第二电磁铁上，限流插板复位使引流管道恢复至关闭状态。