一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統技術方案

本發明專利技術公開了一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統，用于波高較小的低品位波浪的能量轉換，系統整體漂浮于海面，通過錨系固定，包括按波浪傳播方向依次設置的收縮波道、斜底上升水道和聚波透鏡，且斜底上升水道一端連接收縮波道，另一端連接聚波透鏡；收縮波道用于匯聚波浪，增加波浪的波高，斜底上升水道用于進一步增加波浪的波高，聚波透鏡用于改變經過斜底上升水道后增加了波高的波浪的傳播方向，使所有波浪聚集在聚波透鏡焦點位置處，通過設置在焦點位置的波浪能轉換裝置進行能量轉換；本發明專利技術采用漂浮式結構，布置靈活，易于建造，波浪聚集能力強，適用于波浪分散、波高較小的海域，提高了波浪能轉換裝置對不同海況的適應性。

【技術實現步驟摘要】
一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統
本專利技術屬于海洋能源利用與可再生能源發電
，尤其涉及一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統。
技術介紹
現有的離岸式波浪能利用技術可以分為點吸收式和線吸收式兩類，點吸收式波浪能轉換裝置主要是通過浮體在波浪中的垂蕩運動產生的位移或相對位移變化，通過PTO(PowerTake-off，能量提取)阻尼將浮體運動的機械能轉換為液壓能或電磁能，再經過蓄能器等能量儲存、傳輸單元，最終驅動發電機進行發電，或者通過其他設備制造淡水或冰等。該類裝置主要包括振蕩浮子式、振蕩水柱式等具體類型。線吸收式波浪能轉換裝置則能夠吸收沿著波浪傳播線一定距離的波浪能，如著名的英國“Pelamis”式裝置即屬于該類型。該裝置由多組鉸接筏體組成，筏體在波浪的激勵下運動，相鄰筏體之間的(角)位移變化，筏體運動的機械能通過安裝于相鄰筏體之間的PTO阻尼機構進行提取。除此之外，合理利用沿岸地形，將波浪的動能轉換為勢能，進而利用海水頭壓差發電的越浪式裝置也是一個重要類型。上述的波浪能轉換裝置具有很好的能量轉化效果，但都需要在波高較大時，才能獲得較好的波浪能轉換效果；與歐洲、北美等海域波況相比（波高為2.0m-6.0m），中國近海大部分海域波高偏小（0.5m-3.0m），波浪能能流密度較低，致使現有的波浪能轉換裝置難以高效率的直接利用，綜合利用成本較高，甚至造成部分低品位波浪能資源被浪費，因此有必要通過一定的系統解決波浪波高過小的問題，從而更節約、充分、高效的利用波浪能。
技術實現思路
本專利技術的主要目的在于提供了一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統，該系統整體結構簡單、可提升對波浪能的利用效率，用以解決現有波浪能轉換技術無法充分利用小波高、低品位波浪能資源的問題。具體技術方案如下：一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統，用于波高較小的低品位波浪的能量轉換，所述系統整體漂浮于海平面設置，包括沿波浪傳播方向依次設置的收縮波道、斜底上升水道和聚波透鏡，且所述斜底上升水道一端連接所述收縮波道，另一端連接所述聚波透鏡；所述收縮波道用于匯聚波浪，并增加波浪的波高，所述斜底上升水道用于進一步增加波浪的波高，所述聚波透鏡用于改變經過所述斜底上升水道后增加了波高的波浪的傳播方向，使所有波浪聚集在所述聚波透鏡焦點位置處；其中：所述收縮波道包括兩個對稱設置的左側壁、右側壁和一光滑底面，所述左側壁和右側壁與所述波浪傳播方向呈相同大小的角度，所述光滑底面與所述左側壁和右側壁的底部連接為一體；所述斜底上升水道包括與波浪傳播方向平行的左側平行壁、右側平行壁以及與左側平行壁和右側平行壁底部連接為一體的水道底面；水道底面是一隨波浪傳播而上升的光滑壁面，且斜底上升水道的波浪入口處水道底面的高度與收縮波道底面平齊，斜底上升水道寬度與收縮波道的波浪出口寬度一致。所述聚波透鏡為一水平截面呈半圓形或其他光學透鏡形狀且潛沒于海水中的構筑物。所述聚波透鏡與斜底上升水道的波浪出口端相連且高度一致。進一步的，所述系統還在所述焦點位置處裝設有一用于能量轉換的波浪能轉換裝置。進一步的，所述波浪能轉換裝置為點吸式轉換系統。進一步的，所述收縮波道連接所述斜底上升水道一端為波浪出口，另一端為波浪入口，且所述波浪入口寬度大于波浪出口寬度設計；所述波浪出口與所述斜底上升水道的寬度大小一致；所述聚波透鏡與所述斜底上升水道的寬度一致。進一步的，所述左側壁與所述右側壁與所述斜底上升水道之間的角度大小均設置在30°~60°之間。進一步的，所述水道底面的最大深度不大于所述波浪波長的1/2。進一步的，所述系統還包括一錨系，所述錨系一端固定在海底，另一端與所述收縮波道連接，用于固定整個所述系統在指定海面位置上。本專利技術的漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統，包括沿著波浪傳播方向依次設置的收縮波道、斜底上升水道和聚波透鏡，以及裝設在聚波透鏡焦點位置處的波浪能轉換裝置，首先由收縮波道對波浪能進行聚集，使得波浪的波高增高，波浪能密度提升，隨后進一步通過斜底上升水道再次增高波浪的波高，最后由聚波透鏡折射波浪，改變波浪的傳播方向使其聚集在焦點位置，通過波浪能轉換裝置實現波浪能的轉換和利用；與現有技術相比，本專利技術可以將分散的、低能流密度的波浪聚集起來，增強波浪能轉換裝置對各種波況的適應性，提升波浪能轉換的經濟性和高效性，實現資源利用價值較低的低品位可再生能源的充分、經濟、高效利用。附圖說明圖1為本專利技術實施例中所述漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統平面結構組成示意圖；圖2為本專利技術實施例中所述漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統的側視圖。標識說明：101：收縮波道、101-1：左側壁、101-2：右側壁、101-3：光滑底面、102：斜底上升水道、102-1：左側平行壁、102-2：右側平行壁、102-3：水道底面、103：聚波透鏡、103-1：前端邊緣、103-2：后端邊緣、103-3：上表面、104：焦點、105：錨系、106：波浪能轉換裝置。具體實施方式為了使本
的人員更好地理解本專利技術方案，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。結合圖1和圖2，在本專利技術實施例中，提供了一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統，系統用于波高較小的低品位波浪的能量轉換，系統整體漂浮于海平面設置，系統包括按波浪傳播方向依次設置的收縮波道101、斜底上升水道102和聚波透鏡103，且斜底上升水道102一端連接收縮波道101，另一端連接聚波透鏡103；在系統的具體工作過程中，入射波浪進入收縮波道101，可將波浪聚集在收縮波道101內，這樣可以增加波高較小的波浪的波高，起一級聚波作用，而斜底上升水道102用作二級聚波，可在收縮波道101的基礎上進一步增加波浪的波高，使得波浪具有更佳的能量利用價值；最后通過聚波透鏡103改變經過一級聚波和二級聚波的波浪的傳播方向，將所有波浪往聚波透鏡103的焦點104位置處聚集；此時在焦點104處的波浪因為波高的多次提升，波浪能密度極大提升；在此情況下，本專利技術在焦點104處設置波浪能轉換裝置106，實現使用波高較小的低品位波浪能實現大能量轉換的效果。請再次參閱圖1，從中可知，本專利技術中的收縮波道101包括兩個對稱設置的左側壁101-1、右側壁101-2和一光滑底面101-3，光滑底面101-3與所述左側壁和右側壁的底部連為一體；且左側壁101-1和右側壁101-2均與波浪傳播方向呈相同大小的角度，即收縮波道101的波浪入口位置的開口寬度大于波浪出口位置的開口寬度，便于充分聚集所有可利用波浪；優選的，本專利技術將左側壁101-1與右側壁101-2與斜底上升水道102之間的角度大小均設置在30°~60°之間，這樣可以更好的實現對波浪能的聚集；同時，根據具體實際情況，本專利技術將左側壁101-1與右側壁101-2的上部高度設置的高于系統所在海面環境的最大波高，實現對波浪所有可利用波高的充分利用；在左側壁101-1和右側壁101-2的反射和集聚作用下，所述收縮波道101可在波浪波長、周期等不變的情況下增大波高和單位波峰線上的波浪能，實現波浪密度的不斷增大。將本專利技術系統在不同條件下進行具體的聚波效果檢測發現，當本專利技術中的左側壁101-1和右側壁101-2與波浪傳播方向的夾角設置成60°時，波本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統，用于波高較小的低品位波浪的能量轉換利用，其特征在于，所述系統整體漂浮于海面，包括按波浪傳播方向依次設置的收縮波道、斜底上升水道和聚波透鏡，且所述斜底上升水道一端連接所述收縮波道，另一端連接所述聚波透鏡；所述收縮波道用于匯聚波浪，增加波浪的波高，所述斜底上升水道用于進一步增加波浪的波高，所述聚波透鏡用于改變經過所述斜底上升水道增加了波高的波浪的傳播方向，使所有波浪聚集在所述聚波透鏡焦點位置處；其中：所述收縮波道包括兩個對稱設置的左側壁、右側壁和一光滑底面，所述左側壁和右側壁與所述波浪傳播方向呈相同角度，所述光滑底面開設在所述左側壁和右側壁之間并與左側壁和右側壁的底部連接為一體；所述斜底上升水道包括與波浪傳播方向平行的左側平行壁、右側平行壁以及設置在左側平行壁和右側平行壁以及與左側平行壁和右側平行壁底部連接為一體的水道底面；所述聚波透鏡為一呈光學透鏡形狀且潛沒于海水中的構筑物。

【技術特征摘要】
1.一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統，用于波高較小的低品位波浪的能量轉換利用，其特征在于，所述系統整體漂浮于海面，包括按波浪傳播方向依次設置的收縮波道、斜底上升水道和聚波透鏡，且所述斜底上升水道一端連接所述收縮波道，另一端連接所述聚波透鏡；所述收縮波道用于匯聚波浪，增加波浪的波高，所述斜底上升水道用于進一步增加波浪的波高，所述聚波透鏡用于改變經過所述斜底上升水道增加了波高的波浪的傳播方向，使所有波浪聚集在所述聚波透鏡焦點位置處；其中：所述收縮波道包括兩個對稱設置的左側壁、右側壁和一光滑底面，所述左側壁和右側壁與所述波浪傳播方向呈相同角度，所述光滑底面開設在所述左側壁和右側壁之間并與左側壁和右側壁的底部連接為一體；所述斜底上升水道包括與波浪傳播方向平行的左側平行壁、右側平行壁以及設置在左側平行壁和右側平行壁以及與左側平行壁和右側平行壁底部連接為一體的水道底面；所述聚波透鏡為一呈光學透鏡形狀且潛沒于海水中的構筑物。2.根據權利要求1所述的一種漂浮式聚波折射多級波浪聚集系統，其特征在于，所述系統還在所述焦點位置處裝設有一用于能量轉換的波浪能轉...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李彪，隋芳芳，陳寧，周密，王軍，劉煒，包國治，
申請(專利權)人：江蘇科技大學，
類型：發明
國別省市：江蘇,32