技术领域
[0001] 本发明涉及一种水力发电装置及应用，具体涉及一种兼具底床冲淤测量的浅水潮能发电装置及应用。
相关背景技术
[0002] 随着人类对海洋的开发和关注，以及可持续能源观念的提出和持续发展，海洋能源的开发利用技术已经小有规模，如潮流能发电、潮汐能发电，盐差能、温差能发电技术也在发展当中。然而已有的工程技术通常规模较大或能源利用单一或效率较低。
[0003] 我国海岸线丰富，海岸带广阔，近岸海域水深较浅，人类工程众多。台风引起的高强度水动力和人类活动都是海岸带侵蚀的重要原因。目前具有全球趋势的海岸侵蚀已普遍引起人们的广泛关注。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图对本发明做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0020] 如图1和图2所示，本发明提供一种兼具底床冲淤测量的浅水潮能发电装置，包括装置外框架、带线圈的圆柱形导轨5和水上浮体。
[0021] 所述装置外框架包括水上框架结构1和支撑结构2，所述支撑结构2一端分布于水上框架1结构四角，与水上框架结构连接，可以采用焊接等方式连接，支撑结构2另一端深入水底底床，支撑结构2为四个不锈钢柱，用于固定并支撑装置整体。所述装置外框架整体中空，用于安装设备和布线。所述支撑结构2的四个不锈钢柱分布有压力传感器群6，所述压力传感器群6的线缆通过支撑结构2内部连接至上方水上框架结构1中，用于定期获取不同深度的压力信号，并传输至系统处理器8。
[0022] 本申请实施例中，所述水上浮体包括圆饼形浮体3和圆柱形浮体4，水上浮体上方通过两根不锈钢结构与带线圈的圆柱形导轨5连接，水上浮体整体采用四根一定程度松弛的铁链与所述装置外框架连接，防止水上浮体过度运动。所述圆饼形浮体3平行于水面，增大浮体于水面的接触面积，用于提高浮体相对稳定性；所述圆柱形浮体4垂直于水面，随水流上下、左右摆动，用于带动上方线圈运动切割磁感线。
[0023] 本申请实施例中，所述带线圈的圆柱形导轨5由线圈缠绕在圆柱形导轨上，并垂直于来流方向，带线圈的圆柱形导轨5通过不锈钢结构与水上浮体连接，形成整体共同运动。所述线圈两端接入系统处理器8内，用于供电。
[0024] 优选地，所述装置中的线圈匝数、水上框架的固定方式和角度、水上浮体的大小及与带线圈的圆柱形导轨的连接方式可根据需求进行调整，图中仅为示意。
[0025] 如图2所示，本申请实施例中，装置还包括永磁体7，安装在所述水上框架结构1两侧，用于提供稳定的磁场；所述永磁体7垂直于主要来流方向，确保线圈与磁感线垂直。所述系统处理器8安装在水上框架结构1中异于永磁体7的一侧，压力传感器群6的线缆通过支撑结构2内部进入水上框架结构1内部连接至系统处理器8，系统处理器8耦合压力数据处理系统、地形数据可视化系统和数据远程无线传输系统，由装置本身自供电，压力传感器群6将压力信息传输至系统处理器内，将压力数据处理成可视化地形数据并无线传输至用户端。所述带线圈的圆柱形导轨5上的线圈两侧线缆接入系统处理器内电源供电，多余电量通过外接线缆导出，达到浅水潮能发电目的。
[0026] 优选地，所述分布在四根不锈钢柱上的压力传感器群数量和间距可根据实际需求调整，实际应用中应部分位于地下、部分位于水中以便识别地形冲淤。支撑结构的不锈钢柱主要用于装置整体的支撑和作为压力传感器群的载体，若有需求也可增加不锈钢柱的数量。
[0027] 优选地，装置分为水上和水下两部分，所述水上浮体作为受力和运动主体位于水面和水下，将水上浮体与圆柱形导轨作为整体的运动通过水上框架结构传递到线圈上；所述水上浮体的水面圆饼形浮体和垂直于水面的圆柱形浮体两部分，能够有效利用水流及涡旋在水面及水下的能量。
[0028] 所述永磁体和线圈等发电主体位于水上，可有效避免生锈或者漏电等安全问题。
[0029] 优选地，所述装置整体形状模仿红树林粗壮的柱状根系，大量的柱状根系交错能够达到良好的消浪和阻流效果。
[0030] 所述装置可以作为单一单元，由多个单一单元根据需求按照不同的排列方式构成群组，形成浅水潮汐能发电装置群，提高发电效率同时达到海岸防护作用，同时大范围监测海岸冲淤情况。
[0031] 本发明还提供一种兼具底床冲淤测量的浅水潮能发电装置的应用，采用上述所述的装置，如以单一或群组形式布置于需要防护的海岸前，以单一或群组形式布置于已有桥墩、风机等海洋结构物后方。
[0032] 应用场景如下：应用场景一：海岸前场景
当所述浅水潮能发电装置以单一或群组形式布置于需要防护的海岸前时，近岸产生的波浪会使浮体上下运动带动线圈切割磁感线产生感应电动势，垂直于岸线方向的来流遇到圆柱形浮体会使圆柱形浮体左右摆动带动线圈切割磁感线产生感应电动势；水流经过圆柱形浮体后，后方由于涡脱落形成摆动的尾流，若后方布置有其他浅水潮能发电装置，则这些装置可以更好地左右摆动从而发电。在此过程中，波浪和水流的能量得到消耗，起到保护岸线的作用，同时底床冲淤测量系统监测海岸带冲淤情况。
[0033] 应用场景二：海洋结构物后场景目前海洋中已存在大量海洋结构物，如跨海大桥的桥墩、海上风机的桩基等，当所述浅水潮能发电装置以单一或群组形式布置于该类海洋结构物后方时，水流在海洋结构物后方形成相对稳定的卡门涡街，根据涡街形状选取一个或多个浅水潮能发电装置布置位置，使得装置水上浮体能够在涡街作用下最大幅度摆动，带动线圈切割磁感线产生感应电动势，达到最大发电效率。底床冲淤测量系统监测桥墩后方侵蚀情况，有利于桥墩安全防护管理。
[0034] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。
