柔浮坞式波浪发电贮雨系统.pdf

柔浮坞式波浪发电贮雨系统由间距适当排列的壳或框撑张长软片成特长挠性U形槽浮于水面受绳弹性绷布拦获浪能兼近无偿接获雨水的。特配绳拖棘轮类装置可在纵横浪来去时都高效带转气泵充气入壳贮调再驱电机等很平稳大量比水力更廉地发电，取材滥剩易得甚宜失业者各近家收旧利废造些再优化合成创世大环保能。各处沿海易百万美元设2兆瓦级却不占陆地；连成更大型则可近无漏截获整片海湾浪能又挡开飘污，兼缓冲抗毁地护堤防船触礁拦救人物；易配警訉最直接预告恶浪。其布局灵活，适留空挡不阻航道及原海域功能，还易迅转移或张拢求佳效或避灾。甚宜配潜艇等悬浮物抵达远洋中更广集浪能，开辟洋中产业新基地，也毫无施工难度。

1、  柔浮坞式波浪发电贮雨系统由多具硬浮壳适当间距地排成一排撑张长软片形成“U”形长槽状柔浮坞迎拦波浪冲击产生位移带动机械发电或做功的，其特征是：由挠柔的布或纤维状物质制成厚超2mm的长软片从下方及两侧兜围着若干具相互间距超0.5m而排成一排的硬浮壳或浮筒或框架之类刚性体连构成长超30m、宽超1m、高超1m的柔挠性的柔浮坞飘浮于水面受多根外锚绳(10)或内锚绳(4)或侧锚绳(2)或别的绳索弹性地向四周拖绷张布去迎受波浪冲动的。

2、  根据权利要求1所述的柔浮坞式波浪发电贮雨系统，其特征是：其中有硬浮壳是由废轿车壳(5)或废船壳(6)或别的箱壳体凭密封措施构成可充贮入压强超20N/cm²压缩空气的容器，且外联设空气压缩机(21)向内充气的。

3、  根据权利要求1所述的柔浮坞式波浪发电贮雨系统，其特征是：空气压缩机(21)的动力输入轴(18)配套可收绕外锚绳(10)或内锚绳(4)或侧锚绳(2)或别的绳索的卷筒，而由绳索牵转卷筒带动轴(18)转动的。

4、  根据权利要求1所述的柔浮坞式波浪发电贮雨系统，其特征是：轴(18)外滑套的主伞齿轮筒(19)或别的轮筒以二级伞齿轮副的形式啮合副伞齿轮(17)、副伞齿轮(17)回头再啮合滑套于这轴(18)外的逆伞齿轮(31)，且主伞齿轮筒(19)及逆伞齿轮(31)均旁设棘爪(29)及棘轮(30)构成单向超越离合器，凡顺某一设定转向转动时，才必带动轴(18)转动的。

5、  根据权利要求1所述的柔浮坞式波浪发电贮雨系统，其特征是：空气压缩机(21)连通若干具叠加容积超1000升可充贮压强超20N/cm²的压缩空气的容器，又连通气动发电机组(7)的。

柔浮坞式波浪发电贮雨系统
所属技术领域
本发明属于新创大规模廉易拦获波浪能发电又兼接贮雨水的装置。靠重新巧妙组合选用常规技术设备令波浪发电投资成本低于现用一切水、火力发电；兼以每吨3元的成本接贮雨(淡)水。
背景技术
据《广州日报》05年1月24日A14版文“汕尾将建首座波浪能电站”(以下简称“汕波项”)介绍它处于世界领先水平，功率为100KW，但仍处于从实验走向实践的过程中，造价较高昂。预计在不久的未来，该系统可模式化生产，将大大降低成本，发电每度控制在2元左右。(附连的)浪能制淡水系统随着研究的深入，今后可将用水成本控制在每吨十元以下。而我国沿海波浪能密度为2至7KW/米，该波浪能独力发电系统的研究是广州能源研究所首先提出并实施的。被列为“九五”科技重点攻关项目。通过该系统，人类第一次可实现将波浪能转换为稳定的电能。从中可见现波浪能利用技术尚处极初级阶段，其规模尚极小，投资成本很高，相关技术构思尚待改进才能真正形成获取市场效益有生命力的产业。
发明内容
为了克服现知波浪能利用技术未能廉易地大规模为人类服务的缺点，本发明提供一种可收用极廉剩材料速易制成超大尺寸构件去大规模地基本不必迎受风浪搞土建又极少损碍原有环境地随意锚布于岸边或适当处连续大量拦获波浪能稳定地做功的柔坞式波浪发电贮雨系统，且本身巨大的张布面积兼可接贮雨水供用又可阻减海浪灾害及污染物侵袭海滩。
本发明解决其技术问题所采用的技术
技术措施是：
1、收用旧轿车或各种车辆、小型船舶或浮筒的壳体等加工成，或由混凝土浇至成每只约长六米、高2至3米、宽2至数十米的硬浮壳锚定飘浮于多浪的海边水深超二米处(以退潮时计)，凭其受浪冲动牵锚绳即可拖转机械做功。
2、把硬浮壳每只相距几米至几十米约平行于岸边排列布设，且其长约六米的边约垂直于岸边。再采用ZL2004100772164项所述的长软片尽量紧密地连牢各硬浮壳相邻侧面的底及两旁构成“U”形横截面的软浮壳，与硬浮壳交错相连多段形成基本平行于海岸长超百米的甚至百万米的柔性浮坞，大大增加拦获的波浪能又可拦阻浪及飘浮污染对海滩及岸的侵袭，或拦阻人物被卷拖至深海。
3、把其中某些或全部硬浮壳制成密封不漏气的容器，由锚绳先拖动气泵向其中充气蓄能平衡，再放出就可极平衡地靠压缩空气的能量驱动发电或做功了。设千米柔浮坞的发电可达二兆瓦容量。
4、加配一些简易报讯装置，凡遇海水过分退潮而令较多的硬浮壳搁浅时，即发出预警：“可能在几十分钟内会有巨浪返涌来，请酌情防护”。依靠这极简便的方法空前大范围地实行海浪冲岸的防灾预报。
5、撑成极长的“U”形槽面朝天。可大量接贮雨水供用。为节省造价，可把各硬浮壳的间距拉大，而其中间加用刚性杆、架等(可大量回收旧汽车架及家具或建筑拆弃物充当)制成每具长约6米，高2至3米，宽2米的框架去撑开长软片维持“U”形槽的有效体积，去加长扩展拦获范围。
本发明的有益效果是：
一、稳定高效实用。
因易布成极长形去拦获多片海湾那冲岸的波浪能几乎无处发泄地做功，且软浮壳连接的各硬浮壳又可各自有一定的位移适迎接浪冲来独自分别不相干扰地驱气泵产出能量，再集中输入连通的密封(硬浮壳)容积内贮调平衡为压缩空气弹性势能，最后统一驱动机械发电或做功。只要气象海况条件不太坏，就易在极大海域范围内扯平某一浪高，某一浪矮的必存的自然浪能差距，空前平稳大量地直接产生可供生活或工农业用的交流电能，而不必先发直流电充电池蓄贮平衡再转换成常用交流电般如此现知波浪能及各种环保能源惯有的转折，大大提高了波浪能发电技术直接向用户供电的效能。这必比“汕波项”形成的100千瓦规模稳定实效得多。
二、制作易廉，少后虑。
因它主体是密封的贮气浮筒、气泵、气动发电机及锚系滑轮装置等均有极常见成熟技术可借鉴，且市面大量该类积压器材可供选用，有不少还可收旧利废，而新拟配的长软片及其密连措施在ZL2004100772164项详述可选用各类新旧廉价布料或塑料、玻璃纤维等低成本粘编构成，制作成本很低。而且全可选在最相宜地点环境下制作主体，再极方便地分段运抵相应海岸，简易锚定即可，无甚土建工程，也不占陆地资源，必低成本。预估装发电机容量达二兆瓦的总造价约60万美元，低于常闻的火力、水力电站。
三、易布设、易维护、易普及。
因是凡易设锚系的海域均可布设，故不但易近岸水浅处整片整片地空前有效地拦获波浪高低起伏及冲岸横移的绝大部分能量，还可布于离岸较远处多重排列，压拦较深海域大起伏的浪波，甚至令我国沿海波浪能密度可获量不再仅是每米2～7千瓦，而增数倍。这明显易在沿海及各岛屿或钻井平台人工岛的外围布设。且它无需高温、高压锅炉或高坝大水库等高危设施，必运作更安全；其大部分体积又是柔挠的且不必靠近地基固物，这必比需用较多刚体的“汕波项”更耐受波浪及其它冲击易于维护长寿；它无需燃料又易合理间开布设而少碍航道，更无伤河流原功能，实为缓解当前能源紧缺及交通拥挤的佳品。更且造价低，极可能令其供电成本仅有三峡电站的一半，又少受季节性水量的影响，更无甚后遗症。我国建此发电装机容量三千万千瓦的长约千万米可(广泛拦截会令波浪能更无处漏泄，获得更高密度能量高效率，再降成本)，先利用岛屿边围，则决不会太挤迫大陆岸线的。就算有挤迫可能，也易令间隔合理避免妨碍海岸原功能，甚至向较深海域发展而无忧了。如此廉得两座三峡电站的电量，总投资也约50亿美元可。它又必靠近沿海用电大户布设，大省输变电线路设施及损耗，至令到户电价空前低廉，更是大电网无法覆盖的海岛或钻井平台人工岛的优选能源，会成为空前易普及广泛受欢迎的能源系统。
四、多功能。
它极长的“U”形槽广布于我国多雨的沿海，必易大量接贮到淡水供用且不必另建太多贮水设施。设“U”形槽宽六米，总长千万米，则每年接得雨水便约1.2亿吨，且理论上几乎不必成本的，如此“U”形槽内平均贮水深至多约半米，完全可保其内不受海浪涌入而维持得几乎天降般清纯地供沿海那久渴之域。若再靠它围拦着众多尚偏僻的小海湾，在下雨时急抽浮面尚未被海水渗污染的次淡水，每年又可增约十亿吨供洗涤或灌溉的了；或进一步提纯供用。这都必比现闻的各种海水淡化技术更廉易的。又因这拦护必可挡住飘于海面的那些油污、赤潮或各类污物侵入浅滩，为众多会要靠岸活动的海岸生物提供避污、避风浪的港湾，有效改善海洋生态及渔业资源。这拦护又可为海滩游泳者提供极有效的安全保障。因只要极易在较浅海底多加固设锚点，多加锚系牢，就不太怕大风浪冲坏了。故此各岸边的人破浪冲，也极可能被拦救起的。若广泛有之，那印度洋的海啸就可能夺命减半了。若险恶易至触噍搁浅的海域有它，又必减船毁人亡了。它是防波堤的有益前卫，值供荷兰等同参考。
五、少风险，易益环保再就业。
试造套发电装机容量2兆瓦的仅约百万美元，，就能很实效地进行诚证了。其构件又是便于积木式搭配，易灵活调改至合适，更易随意拖至适当海域去实施，必会比“汕波项”介绍的那装置容量100千瓦的大减失败风险(起码无需那在风急浪恶的花岗岩崖边得靠海军某建工处去冒极大的施工难度风险搞一造就再难修改更无法搬迁的土建机房)，估计试制费比“汕波项”的还低，而实用性却强20倍。调配成功后照样大造就可普及。完全无需“汕波项”二期工程那另需试用振荡浮子式系统等等麻烦。
本发明的大部分构件可由极平凡的失业人员或农民工就近自家分别收用旧物配些新科初步制备，再优化运集整合，必大利环保又益再就业。
附图说明。
下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。
图1是据本发明提出的柔浮坞式波浪发电贮雨系统平行布置于一假设为平坦坡缓的浅海滩水面在基本未受浪冲动时的俯视示意图。图2是图1的A-A向剖视图。图3是图1的C向视图。图4是图2的C-C向剖视图。
图中：1、侧锚滑轮，2、侧锚绳，3、内锚滑轮，4、内锚绳，5、废轿车壳，6、废船壳，7、气动发电机组，8、长软片，9、外锚滑轮，10、外锚绳，11、拱条，12、螺钉组，13、撑架，14、盖板，15、限位钩，16、复位弹簧，17、副伞齿轮，18、轴，19、主伞齿轮筒，20、副卷筒，21、空气压缩机，22、机座板，23、水底，24、绷条，25、水面，26、胎囊，27、轴套，28、档圈，29、棘爪，30、棘轮，31、逆伞齿轮，32、侧机座板，33、副棘轮，34、销，35、螺销，36、逆位弹簧，37、螺钉。
各图比例尺大致为：图1是1∶400，图2和图3是1∶40，图4是1∶10。但一些小的或幼、薄物件无按比例，只是示意画出；且非刚性物件均按绷平直状画出。内、外、左、右方向以图1为准，顺逆转向以图2为准。其中绳索由较粗虚线表示。
具体实施方式
在图中：侧锚滑轮(1)是成对使用，其轴心应锚定于水底(23)，轮缘应能灵活转动并有足够宽深的环槽可保障让侧锚绳(2)环绕着这槽运动而不脱开的。它从两侧绷牵着本发明的拦浪主体向左右两侧尽量平行于岸边或垂直于波浪传播方向展布于水面(25)。
把轿车内及车窗以上部位的物件尽量拆或割去形成废轿车壳(5)内衬软塑料或橡胶造的胎囊(26)，再加盖板(14)等封好成20N/cm²气压下不漏的硬浮壳。这硬浮壳用作本发明拱撑成形拦浪工作骨架块的浮箱兼贮气罐。每辆(5)间距约十米为宜，最好车头朝内近岸边或别的大型物体，车尾则朝向外(海)。多辆(5)沿左右方向排齐成一排再外由连成整幅的足够大的长软片(8)兜围联牢着这排(5)的车头、尾和底部，便形成横截面类“U”槽形的极长条形浮坞了。
(5)上方固设角钢等焊成的撑架(13)以绷高(8)的长边，防止浪花溅入“U”槽内。
(8)可由新或旧的布料及纤维等按200410077216.4专利项造成厚2cm，即有极大拦浪力的了；每平方米约6美元；宽11米长千米兜围本例装发电机二兆瓦容量的(8)价约7万美元。
(26)可用常见吹塑软膜筒单层或多层叠成厚0.5mm的每平方米约1.5美元[广州零售0.04mm厚的约0.1美元可]，充气后塞满一辆(5)约需65平方米计100美元；(26)与(5)间最好加垫些轿车座椅拆下的软片料或其它旧布状物、废泡沫塑料等。而收用一辆(5)计500美元[因拆出内部物料另可卖钱的]；再加(14)等封件及(13)等撑件，则这具硬浮壳造价800美元可；本例配100具便约8万美元。
(5)底部约中央处凭螺钉、螺母及各种垫片等组成的螺钉组(12)联牢空气压缩机(21)的机座板(22)，令(21)的动力输入轴(18)平行于左右方向线。
主伞齿轮筒(19)由伞齿轮加卷绳筒合体而滑套于(18)外。(19)收绕外锚绳(10)的头端多圈；而(10)向外延伸绕过锚于水底的外锚滑轮(9)再复延向内，让(10)尾端绑连凭(12)联牢于(8)的拱条(11)。
(19)与轴心设定于(21)连体的框的副伞齿轮(17)啮合；(17)勾连复位弹簧(16)靠弹性常带(19)维持逆转趋势；(17)再啮合也滑套于(18)外的逆伞齿轮(31)，令(31)常趋顺转。(31)与(21)间设副棘轮(33)并配销(34)固联于(18)外；(31)与(19)间设轴套(27)协助(31)和(19)的轴向定位；(19)与副卷筒(20)间设棘轮(30)也配(34)固联于(18)外；副卷筒(20)滑套于(18)端头并配挡圈(28)加螺钉(37)令套于(18)外各零件形成轴向定位，还配逆位弹簧(36)带令(20)弹趋常顺转。
(20)与内锚绳(4)、内锚滑轮(3)及(11)的配合相同于(19)与(10)、(9)及(11)的配合。(11)可由旧棒材造成足够刚性的许多根，分别联牢于(8)侧或底面适当位置。
每根(11)一端绑连(4)的尾端或(4)尾端的分支，这(11)另一端绑连(10)的尾端或(10)尾端的分支。这样便拖张(8)维持有较大的张开兜围体形及拦浪面积。每只(3)或(9)的构形可参照(1)的。
(19)和(20)相近端均凭螺销(35)联设有棘爪(29)凡顺转时才必带动(30)；(31)也类此联设(35)和(29)凡顺转时才必带动(33)，形成单向超越离合器的功能。
当有扑向岸的横浪冲(8)等向内移时，(10)必从(19)收绳部份被牵出而带动(19)→(35)→(29)→(30)→(18)一齐顺转令(21)工作压缩空气入(26)贮蓄势能去发电或做功；这(19)又啮合(17)扭动(16)贮备复位势能；这(17)又啮合(31)作无功的逆转。同时因(8)等内移令(4)放松而被(20)在(36)扭动下逆转收绕更多圈。
横浪退时，因设(16)比(36)更强弹力且在受浪冲时已贮很大势能，故必扭动(17)去啮合(19)逆转收绕(10)而拖动(8)等外移，直至被限位钩(15)卡停此收绕而让各机件回复受浪冲前的位态。这(15)可由钢造并配(12)能方便地调节套牢于(10)外周适当部位一齐被逆转收拖时会勾挡着(19)或另物而制止(19)继续逆转即可。同时(17)又必啮合(31)→(35)→(29)→(33)→(18)顺转压缩空气入(26)。同时因(8)等外移令(4)绷拖从(20)放出而牵动(20)扭动(36)回贮一些势能去迎接下一浪冲。而且浪退又必有不少原冲到(8)等以内的水随浪退返外去助推(8)等向外复位，故必加力于(4)牵(20)顺转带动(35)→(29)→(30)→(18)令(21)压气入(26)。
当主是起伏状的纵波浪托高(8)等时，则(4)拖(20)，(10)拖(19)同时顺转带动(21)压气入(26)。
纵浪退时，则(36)扭(20)复位，(16)扭(17)啮合(31)顺转，也可带动(21)压气入(26)；同时带动各机件复位迎接后浪。
即无论横浪、纵浪或纵横综合浪冲动(8)等，均可有效地压气入(26)了。
再把各(26)中的压缩空气汇集去冲动气动发电机组(7)，这本例单套系统也能发出很平稳电压的2兆瓦电能了。
为增强本系统左右两端的工作效率及稳定度，左右两端的两辆(5)分别改为废船壳(6)，也配置好贮气及撑联(8)的功能；则因(6)的容积多是远大于(5)且更易密封得多，故必更易配设更多套(21)达成更高功效。却会更易造成省钱的。那(7)更可放在(6)内以便更稳妥安全地工作了。
在左右最端头的各一台(21)应配用侧机座板(32)而取代(22)，装设于(6)或(5)底部，且令这(21)的(18)轴线成铅垂状；这(21)也配用(16)至(19)、及(27)至(31)和(34)、(35)、(37)，省去(20)、(33)和(36)；此处(19)收绕的是(2)而不是(10)。而(2)自(19)引出后，绕过锚于本系统浮坞主体左右两端各约50米开外水底的(1)，再反向绑系于(6)或(5)最高处左右尽端的基本中点。便可把本例整个浮坞尽量有效地向左右展开，且也是无论横浪、竖浪在涨退时都能通过(2)牵动该处的(21)工作了。
各(21)最好均采用变量泵式的，其它形式也可，甚至可用旧车船发动机等改成。各(21)应配置防水密封外壳，其包容比重应约与水相近，以尽量维持浮力平衡。
为预防(8)被拉断裂，应为其边缘及适当部位镶联强韧绳索造的绷条(24)。
(11)可由旧铁、木、竹杆等造成足够刚度的能协助(5)或(6)撑张(8)维持好“U”槽状即可。甚至由几根(11)拼成尺寸近似(5)的框架取代一些(5)，虽损失一些贮气量，却可省不少钱。其中应注意(8)兜围的刚性物件间应保持适当距离，以免所成柔浮坞丧失柔挠性而不耐浪冲击。
使用时，应科学结合实况适当调配(1)、(3)、(9)的定点，配合(2)、(4)、(10)的长度及(15)的定位及各物件尺寸来调节(10)与水面(25)的夹角β、及(2)与(25)间夹角d以达最佳功效。那(16)和(36)的弹力更应使用时按季节或天气导至海浪的变化尽量适时调节(这很易)，更会达成佳效。但若未能调配至佳，本发明仍完全能在较低效率状态工作的。当然各(21)及(7)均应配适当气管连通各(5)和(6)内含的密封腔，并配有适当安全调压装置以防腔内气压过高出险。
本文未说明的构件均有常规实例可参照而从略。若遇极恶劣海况，为避免损坏，则易牵浮坞左右两端收拢成尽量小的体形，以互相叠护即可。只因其大部份构件造价很低。就算最贵的(21)也只是大路廉货且几乎不怕碰撞，所以本不必考虑防损的；常备展开则更利拦护海滩，得护益往往大于本发明造价了。只是其刚体外应多加些旧轮胎作碰垫以防碰伤过往船只为妥也易办。
一般(21)配(7)构成2兆瓦能力的约25万美元可。至估本例总价约7+8+25+20[杂件及安装装杂费]＝60万美元。
对于不便设锚点的深海或其它水域，则可用些建筑物拆出的墙块等把各滑轮轴心压定于水底或悬浮吊于柔浮坞下方，趁柔浮坞被浪冲动相对悬吊物的位移，同样可拖转机械做功，甚至凭之为潜艇提供动力航行。开发大洋中广业基地。