一种兼具消浪、发电的水上施工防护装置的制作方法

本发明涉及一种水上施工防护装置，尤其涉及一种兼具消浪、发电的水上施工防护装置。

背景技术：

进入21世纪以后，化石能源消耗加剧、不可再生能源出现短缺，对海洋资源进行进一步探索、大力开发和利用新能源，对社会经济的迅速和持续发展具有重要的意义。为了实现对海洋资源的开发和利用，海洋工程逐渐兴起。但由于波浪具有巨大的破坏力，在海上施工的过程中，波浪的冲击作用不仅极易对海上建筑物造成破坏，而且会对施工过程中运输材料的船只的通行造成不利影响，从而增加施工难度，延误工期。因此采取一定措施削弱波浪能对施工水域的影响，以保证工程顺利进行显得尤为必要。

此外，海上施工所需要的电力通常由传统的化石能源转化得到或者由内陆铺设电缆直接供给，化石能源的转化会产生大量的污染，并且燃料有限，需要转运更换，造价较高；铺设电缆则会耗费大量的人力物力，增加工期。而从波浪巨大的破坏力可知，波浪携带了巨大的能量，是海洋资源中极具潜力的一种能源，且其与太阳能、风能一样属于用之不竭的清洁能源，不会对环境造成影响。若能对波能加以利用，可大大降低发电成本。而海上施工区域通常处于深海，其波能尤为丰富，若能将海上施工区域的波能加以利用，将其转化成电能，则在施工区域可形成独立的供电系统，满足用电需求，从而避免工期延误的风险，减少铺设电缆及燃烧化石能源等的费用。

本发明的提出有效地解决了上述问题，通过将波浪发电和海上施工防护结合起来，在减弱波浪影响、为海上工程提供有利的施工环境的同时，利用波能发电，为工程提供电力支持，节约成本；同时，该施工防护装置可拦截部分施工废弃物，减少工程对海洋生态环境的影响，具有很大的经济效益和社会意义。

技术实现要素：

本发明设计开发了一种兼具消浪、发电的水上施工防护装置，该装置在加强施工防护消浪效果的同时，可利用波能发电降低施工成本。

本发明的技术方案为：一种兼具消浪、发电的水上施工防护装置，包括多个浮体单元，每个浮体单元包括：浮体、透平式发电机、通气管道、压力传感器、通气开关等。其特征在于，波浪从导流孔进入浮体内部，压迫气囊产生明显变形，引起囊内气体进行往复运动，驱动发电机发电。由外部水囊和内部气囊组成的浮体，通过气流通道与发电机相连，发电机安装在单元体连接处上方。

所述兼具消浪、发电的水上施工防护装置，其特征在于，外部水囊迎浪侧开有导流孔，呈“一”字型排列，波浪可通过导流孔进入浮体内部，压迫内部气囊，经内壁反射回来后通过导流孔流出。

所述兼具消浪、发电的水上施工防护装置，其特征在于，未安装发电装置的单元体作为装有发电装置的单元体的备用囊体，备用囊体的气流通道上装有压力传感器和通气开关，开关的开闭受压力传感器控制。当波浪较小时，气流通道内气压较低，压力传感器控制通气开关打开，两囊体共同驱动发电机发电，反之，开关关闭，备用囊体不参与发电，只起消浪和防护作用。

所述兼具消浪、发电的水上施工防护装置，其特征在于，单元体之间通过连接构件连接固定，各个单元体紧密连接成为一个整体；该装置配有锚固系统，锚固系统的锚链与浮体连接的一端套一弹簧，弹簧与锚链一起固定在浮体上，处于弹簧内部的锚链的长度小于弹簧能达到的极限弹性形变。

所述兼具消浪、发电的施工防护装置，其特征在于，在发电方装置上方安装有指示灯，可为施工区域提供照明，同时可警示附近船舶，防止船舶误入施工区域。

本发明的有益效果为：(1)本发明所采用的兼具消浪和发电的施工防护装置，在为施工水域提供平稳环境的同时利用波能发电，为施工提供电力支持，节约成本；(2)波浪的一部分在外部水囊外表面反射消能，另一部分则通过导流孔进入水囊内部，经内部空腔后在外部囊体内壁和内部气囊表面反射，使波浪发生叠加、紊动作用加强，有效增强了消能效果；(3)备用囊体的存在，使得在水域较为平稳、波浪不大的时段，装置内的气流运动强度仍足以驱动发电机发电，提高了发电的稳定性，采用一对二发电机并排布置的形式，一次波浪冲击可带动两台发电机发电，增加了发电的效率；(4)本发明由多个浮体单元组合使用发挥作用，适用性好，可视水域条件和施工范围自由调节,能适应各种不同类型的开敞水域，因其单元体之间连接方式简单，可快速拆卸；(5)本发明可阻挡一部分施工垃圾进入外部水域，工程结束后便于清理，减少了工程施工对水体产生的污染。

附图说明

图1为本发明所述的兼具消浪、发电的水上施工防护装置示意图。

图2为本发明所述的兼具消浪、发电的水上施工防护装置浮体的正视图。

图3为本发明所述的兼具消浪、发电的水上施工防护装置浮体的侧视图。

图4为本发明所述的兼具消浪、发电的水上施工防护装置备用囊体气流通道细部构造图。

图5为本发明所述的兼具消浪、发电的水上施工防护装置实用时的平面布置图。

图中，本发明的各组成部分为：1-外部水囊，2-内部气囊，3-导流孔，4-发电机1，5-发电机2，6-气流通道1，7-气流通道2，8-气流通道3，9-连接构件，10-开关，11-压力传感器，12-弹簧，13-空腔，14-指示灯，15-浮体，16-发电装置。

具体实施方式

如图1所示，该水上施工防护装置由多个浮体单元组成，各单元之间通过设置在气流通道端部的连接构件9固接，浮体通过底部的多组连接构件与锚固系统连接；每两个浮体单元装有一个发电装置，该发电装置包括发电机1和发电机2，安装在单元体端部上方；气流通道1分流为气流通道2和气流通道3，分别与两台发电机连接。

外部水囊迎浪侧开有导流孔3，波浪传播至防护装置时，一部分在外部水囊外表面反射消能，另一部分则通过导流孔进入水囊内部，经空腔13后，在外部囊体内壁反射，造成入射波与反射波相遇，加剧波能损耗，同时，波浪压迫内部气囊2使囊内气流往复运动驱动发电机发电。

如图4所示，为了适应不同时段不同的波浪强度，保持发电的稳定性，每相邻两单元体只在一端安装发电机，由两个气囊共同驱动其发电。未安装发电装置的单元体为安装有发电装置的单元体的备用囊体；当波浪较小，气流通道内气压较低时，压力传感器控制开关打开，两囊体同时驱动发电机发电，反之，开关关闭，备用囊体不参与发电，只起消浪和防护作用。其气流通道6上装有开关10，开关的开闭受压力传感器11控制。

为了使浮体能随波浪的运动而上下浮动，以最大效率的收集波能、提高发电效率，在锚链与浮体连接的一端外套一弹簧，弹簧与锚链共同固定在浮体上。为了防止弹簧过度变形失效，处于弹簧内部的锚链的长度小于弹簧能达到的极限弹性形变。

在发电机顶部，安装了指示灯14，由发电机供电。在发电机的阻挡下，灯光不可直接照射水面，防止光线反射影响工作人员视觉。

如图5所示，所述施工防护装置由多个单元体组合发挥作用，可视工程要求和规模在不同水域自由调整装置形状和大小，以实现施工环境平稳，消波和发电效率最大化、污染物扩散最小化。