[发明专利]一种兼顾发电功能的桩基透空式防波堤

说明书

本发明公开了一种兼顾发电功能的桩基透空式防波堤及实现方法，属于防波堤领域。本发明包括气室、空气透平、发电机组、挡浪板、横梁以及桩基础；所述的气室由气室前墙、气室顶板以及气室后墙组成；所述的气室前墙位于迎浪侧；所述的气室顶板上设有气流通道，所述的气流通道内设有空气透平和发电机组；所述的挡浪板位于气室后墙下方；所述的桩基础与气室间设有横梁。本发明在保证防波堤发挥原有挡浪消波功能的前提下，兼顾波浪能发电功能，实现传统建筑物的复合型功能利用，绿色环保。同时防波堤采用桩基透空式设计，允许港内外水体交换，环境友好性显著。

技术领域

本发明属于一种防波堤，具体涉及一种兼顾发电功能的桩基透空式防波堤。

背景技术

自进入21世纪以来，传统能源的使用导致环境污染日益加剧，清洁能源的开发利用迫在眉睫，尤其是清洁的可再生能源的开发与利用已成为现在人们所关注的焦点。波浪能作为一种优质的海洋可再生能源逐渐进入人们的视线，波浪能具有绿色，清洁，分布范围广，蕴含量巨大等优点。现如今，人们已设计并制造出诸多波浪能捕获利用装置，其中，设计较为成熟、可产业化运作并且具有较高可靠性的波浪能利用方式是采用振荡水柱波能转化原理进行波浪能转化利用的技术方案。

在海岸工程中，防波堤的作用是为港池提供良好的泊稳条件，减弱波浪冲击力，掩护指定范围的海域。近些年来，防波堤的结构型式不断发展，新结构、新型式的特种防波堤技术方案不断被提出。防波堤的选址处大多波浪能十分丰富，在防波堤起到挡浪消波的过程中，大量的波浪能在防波堤处被损耗，因此，防波堤设计与波浪能利用相结合的复合功能性防波堤结构型式已成为海岸工程领域关注的热点问题，尤其是在实现良好的挡浪消波效果的前提下实现可靠的波浪能转化也成为这一问题研究的关键所在。

在已公布或授权的专利中，在防波堤设计方面，已公开的技术方案大多关注于防波堤结构型式的改进，仅专注于防波堤本身对波浪的阻挡和削弱作用，对于防波堤设计与波浪能利用相结合的关注较少；在离岸区波浪能利用方面，已公开的技术方案大多仅关注于波浪能转化利用，对于挡浪消波的功能设计考虑较少；而在同时考虑波浪能利用与防波堤建设相结合的技术方案中，都在不同程度上存在波浪能捕获转化部分可靠性较差，防波堤建设影响港池与外海水体、泥沙交换，海况条件下工程施工速度慢以及工程建设成本较高等问题。

发明内容

针对以上描述的现有技术中的不足，本发明提供了一种兼顾发电功能的桩基透空式防波堤，利用振荡水柱原理实现波浪能发电，具体是利用气室整体形成防波堤挡浪结构主体，同时作为振荡水柱波能转换的气室使用；通过在气室后墙下部设置特种型式的挡浪板，在同等波浪条件下增加波能转化效率，提高防波堤挡浪消波效果。

一种兼顾发电功能的桩基透空式防波堤，包括气室、空气透平、发电机组、挡浪板、横梁以及桩基础；所述的气室由气室前墙、气室顶板以及气室后墙组成；所述的气室前墙位于迎浪侧；所述的气室顶板上设有气流通道，所述的气流通道内设有空气透平和发电机组；所述的挡浪板位于气室后墙下方；所述的桩基础与气室间设有横梁。

优选地，所述的横梁每隔间距d设置的钢筋混凝土结构，d为4.5～5.5m。

进一步地，所述的桩基础由四根基桩及基桩上部的桩帽构成，其中两根基桩为直桩，另外两根基桩为叉桩。基桩下部深入海床中；所述的基桩在打桩作业完成后于顶端通过桩帽与横梁整体浇筑成型，所述的桩帽为钢筋混凝土结构。

优选地，所述的气室自水面起形成密闭空间，仅空气透平处为气流交换通道。

进一步地，所述的气室为分段预制结构，与挡浪板共同作为整体结构预制安装至防波堤，与横梁整体衔接；

优选地，所述的气室前墙底部低于设计低潮位的距离取为M，M不小于二分之一波高，所述的气室后墙底部与挡浪墙竖直衔接，挡浪墙底部低于设计低潮位的距离取为N，其中M与N为倍数关系，即M＝n N，n为倍数值。

所述的挡浪板设于气室后墙的延伸段，为整体性预制结构。