CN104018462A - 一种可变形的组合式漂浮防波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防浪减灾和海岸工程领域，特别是一种可变形的组合式漂浮防波装置。它包括铰接柱脚、重力板、栅栏板、锚链和大抓力锚。防波装置整体依靠栅栏板提供浮力，重力板降低重心位置以提高稳定性；整体防波装置是将重力板和栅栏板连接在一起形成了一个迎向入射波的矩形箱体；其特征是：在入射波的作用下，防波装置会随之运动并发生变形，并诱发碎波和紊流使得波浪能耗散，起到防浪消波的作用。本发明提供一种可变形的组合式漂浮防波装置，它能随着波浪的波高和能量的大小而自适应地调整迎波面的形状，从而达到更好的消波效果，易于安装和移动，具有较高的可靠性，同时其对岸线的美观影响较小。

Description

一种可变形的组合式漂浮防波装置
技术领域
本发明属于防浪减灾和海岸工程领域，特别是一种可变形的组合式漂浮防波装置。
背景技术
我国有漫长的海岸线和丰富的海洋资源，所管辖的海域有近300万Km2(相当于我国陆地国土的1/3)。我国要解决好人口、资源与环境问题，在21世纪中叶达到中等发达国家的一个重要出路就是走向海洋。
与此同时，港口建设作为传统的海岸工程范畴，随着经济和技术的发展，也遇到了前所未有的发展机遇。在国际贸易需求和运输船舶向大型化发展的趋势下，港口的规模将越来越大，对航道水深要求也越来越高。而在有限的自身掩护的天然深水港址开发殆尽之后，港口建设逐步进入水深浪大的海域。鉴于深水开敞海域环境恶劣，传统水工结构因工程造价高昂、技术复杂、施工困难等已不能适应深水港发展需要。随着海岸环境保护、观光旅游、水产养殖等综合需要，人们关于海岸与港口开发的观念正在发生重大的变化。为适应水深浪大、地基软弱、引入海水交换改善水质环境且造价低廉的需求，港口工程结构形式将向透空式结构、消能式结构及多功能型结构等新型结构型式发展。
为了防御外海传来的波浪，提供平稳的船舶装卸作业环境，并保护其他港口工程结构物，防波堤是一种常见的港口、海岸工程结构。对比于传统的重力式防波堤，例如直立堤和斜坡堤，漂浮式防波堤具有明显的优势和特点，如：1)造价低，耗费材料少；2)安装简单，对海底地形要求低，便于移动和拆卸；3)环境友好，对海水及生物质循环影响小。英国于1811年在Plymouth港建造的木制漂浮式防波堤可以看作是世界上第一个漂浮式防波堤。二战期间，盟军沿着诺曼底海岸线1.6Km处安放了著名的Bombardon漂浮式防波堤。日本的第一个漂浮式防波堤于1930年安放在Aomori港，用于试验其抵御波浪及消波性能。我国于1962年在丹江口水库建造了总长为134m的漂浮式导航防波堤。70年代以来，随着许多灵巧的浮式防波堤的设计成功，各种浮式防波堤相继得到应用，目前世界各国提出来的浮式防波堤结构型式主要可分为浮箱式、浮筒式和浮筏式三种，多年的使用结果表明，此类防波堤是安全可靠的。然而，对于目前的漂浮式防波堤结构形式，其面临的主要问题是：对短波(波长与堤宽之比L/B<4)的掩护效果尚好，但对长波(L/B>6)的透过率仍然很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服上述现有防波堤在成本控制、施工周期长、对水循环影响较大，以及现有浮式防波堤对长波防波效率低等不足之处，提供一种可变形的组合式漂浮防波装置，它能随着波浪的波高和能量的大小而自适应地调整迎波面的形状，从而达到更好的消波效果，易于安装和移动，具有较高的可靠性，同时其对岸线的美观影响较小。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种可变形的组合式漂浮防波装置，包括铰接柱脚、重力板、栅栏板、锚链和大抓力锚。防波装置整体依靠栅栏板提供浮力，重力板降低重心位置以提高稳定性；整体防波装置是将重力板和栅栏板连接在一起形成了一个迎向入射波的矩形箱体；其特征是：在入射波的作用下，防波装置会随之运动并发生变形，其上平面变形后形成了一个碎波面，伴随波浪在碎波面上浅化的过程以及波浪与结构物之间的碰撞，入射波破碎使得波浪能耗散，起到防浪消波的作用。
所述的一种可变形的组合式漂浮防波装置，其特征是：栅栏板分为长栅栏板和短栅栏板两种，都具有良好的透水性能。
所述的一种可变形的组合式漂浮防波装置，其特征是：重力板和栅栏板的两端都采用铰接柱脚与其他结构相连。
所述的一种可变形的组合式漂浮防波装置，其特征是：栅栏板采用密度较轻的材料制成，为防波装置提供浮力。
所述的一种可变形的组合式漂浮防波装置，其特征是：重力板采用密度较大的材料制成，起到稳定防浪装置的作用。
在没有波浪作用时，组合式漂浮防波装置处于静止状态，其所受到浮力和重力达到一个平衡状态，防浪装置的上平面低于海平面。当波浪传递到防浪装置时，波浪水流部分通过栅栏板的透空部分，形成紊流，消耗部分波浪能。同时，在波压力的作用下，矩形箱体开始变形，其向海一侧逐渐沿着波浪传递方向运动进而形成碎波面，推高波峰高度，导致波浪破碎消耗波浪能。防波装置能够根据入射波的波能大小，自适应地调整矩形箱体上表面的变形特征，从而更有效地降低透射波波高。
本发明的有益效果是：
本发明适用于深水或海洋工程建设基础相对较差的地点，采用了透空式栅栏板和自适应变形式设计，能够随着波浪的波高和能量的改变变化装置外形，增加设施的有效消波效果；装置大部分位于水面线以下，对岸线的美观影响较小；本设计形式简单，采用漂浮式结构，便于制造、安装和维护。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的栅栏板的结构示意图。
图3是本发明在入射波较小时的工作状态示意图。
图4是本发明在入射波较大时的工作状态示意图。
图中，1-重力板，2-短栅栏板，3-铰接柱脚，4-长栅栏板，5-锚链，6-海底，7-不透水板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
如图1所示，重力板1通过锚链5固定于海底6上；重力板1和栅栏板(2和4)连接在一起形成了一个迎向入射波的矩形箱体；重力板1和栅栏板的两端都采用铰接柱脚3与其他结构进行连接。
如图2所示，栅栏板(2和4)由铰接柱脚3和不透水板7组成，其中铰接柱脚3分布于栅栏板的上下两端。
如图3所示，防浪装置可在波浪的作用下变形为一个平行四边形。
如图4所示，防浪装置可在波浪的作用下变形为一个不规则的多边形。
本实施例的工作原理：
实际使用时，防波装置通过锚链5连接大抓力锚固定于海底，装置整体处于漂浮状态，其上部表面略低于水平面位置。在没有波浪作用时，组合式漂浮防波装置处于静止状态，其所受到浮力和重力达到一个平衡状态，防浪装置的上平面低于海平面，整体结构都位于水平面以下，避免了对岸线美观造成不良影响。当波浪传递到防浪装置时，波浪水流部分通过栅栏板(2和4)的透空部分，形成紊流，消耗部分波浪能。同时，在波压力的作用下，矩形箱体开始变形，其向海一侧逐渐沿着波浪传递方向运动进而形成碎波面，推高波峰高度，导致波浪破碎消耗波浪能。防波装置能够根据入射波的波能大小，自适应地调整矩形箱体上表面的变形特征，从而更有效地降低透射波波高。当波高较小、波浪能密度较低时，矩形箱体变形较小，由矩形变为平行四边形，形成碎波斜面。当波高较大、波浪能密度较高时，矩形箱体变形较大，由矩形变为不规则多边形，形成较大的碎波面。
尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。

Claims (5)

1.一种可变形的组合式漂浮防波装置，包括铰接柱脚、重力板、栅栏板、锚链和大抓力锚；防波装置整体依靠栅栏板提供浮力，重力板降低重心位置以提高稳定性；整体防波装置是将重力板和栅栏板连接在一起形成了一个迎向入射波的矩形箱体；其特征是：在入射波的作用下，防波装置会随之运动并发生变形，其上平面变形后形成了一个碎波面，伴随波浪在碎波面上浅化的过程以及波浪与结构物之间的碰撞，入射波破碎使得波浪能耗散，起到防浪消波的作用。
2.根据权利要求1所述的可变形的组合式漂浮防波装置，其特征在于：栅栏板分为长栅栏板和短栅栏板两种，都具有良好的透水性能。
3.根据权利要求1所述的可变形的组合式漂浮防波装置，其特征在于：重力板和栅栏板的两端都采用铰接柱脚与其他结构相连。
4.根据权利要求1所述的可变形的组合式漂浮防波装置，其特征在于：栅栏板采用密度较轻的材料制成，为防波装置提供浮力。
5.根据权利要求1所述的可变形的组合式漂浮防波装置，其特征在于：重力板采用密度较大的材料制成，起到稳定防浪装置的作用。
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