申请/专利权人：中国海洋大学

申请日：2019-04-02

公开（公告）日：2024-03-01

公开（公告）号：CN109914338B

主分类号：E02B3/06

分类号：E02B3/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.01#授权;2019.07.16#实质审查的生效;2019.06.21#公开

摘要：本发明涉及近海工程技术领域，尤其涉及一种深吃水浮式防波堤。包括浮箱主体、翼板、锚链和锚重块，浮箱主体的实体结构为凸字型结构，包括矩形浮箱和凸块两部分，矩形浮箱及凸块内部均为空心结构，翼板位于矩形浮箱的上部，对称分布在矩形浮箱的迎浪侧和背浪侧，翼板上端面与矩形浮箱上端面平齐，同时与水平面平齐，锚链包括一对锚绳，两条锚绳间存在夹角。本发明安全性能可靠，消浪效果显著提高。

主权项：1.一种深吃水浮式防波堤，其特征在于：包括浮箱主体和翼板（3）；所述浮箱主体包括矩形浮箱（1）和设置在其上部的凸块（2）两部分，所述矩形浮箱（1）的宽度不小于所述凸块（2）的宽度；所述翼板（3）位于矩形浮箱（1）的上部，对称分布在矩形浮箱（1）的迎浪侧和背浪侧，所述翼板（3）的上端面与矩形浮箱（1）上端面平齐，且翼板（3）和矩形浮箱（1）的上端面与水面平齐；所述凸块（2）的宽度为b，自凸块（2）底部向上至顶的高度为h1，其中，h1=（0.6~0.7）·H波高，H波高为设计波高；所述翼板（3）自矩形浮箱（1）侧端面至翼板（3）侧端面的宽度为b1，其中，b1=（0.2~0.5）·B，B为防波堤包括矩形浮箱与两侧翼板的总宽度；所述翼板（3）自翼板（3）底面向上至顶的高度为h，其中，h=（0.04~0.1）·H吃水，H吃水为浮箱设计吃水深度。

全文数据：一种深吃水浮式防波堤技术领域本发明涉及近海工程设施领域，尤其涉及一种深吃水浮式防波堤。背景技术防波堤作为一种常见的港口、海岸工程结构设施，可以阻隔波浪的冲击力、围护港湾、维持水面平稳，主要用于保证港内水域平稳，保护目标海域或者海岸带不受外来波浪的侵扰，为其提供安全的波浪条件，完成包括船舶装卸、人工养殖、渔民避灾等一系列人类活动。浮式防波堤指的是一种包括浮式构件和锚泊系统的防浪结构。其中，浮式构件多由具有一定吃水深度的箱体或浮排组成，箱体或浮排与一端固定在海底的锚链相连，漂浮在水面上，材质多为金属、钢筋混凝土和塑料等。通常情况下，浮式防波堤利用具有一定入水深度的消波浮体对波浪进行反射、变形并破碎从而达到消波、防浪的目的，主要适用在相对波浪能量较低、没有必要修建坐底防波堤或者是水深及基床条件差而不满足修建坐底防波堤条件的水域。与传统的坐底式防波堤相比，浮式防波堤造价较低，具有很强的海水交换功能，对鱼类迁徙影响小，同时施工简单迅速、安装及拆卸方便，还可以防止海水污染，保护水生物环境，具有一定生态优势。随着深水养殖等行业的发展，浮式防波堤的应用越来越广泛。针对浮式防波堤，许多人提出了各种设计方案。专利文献号为CN106836117A的专利文件公开了一种多孔式防波堤，这种防波堤为双浮箱结构，两浮箱之间还设置了两层竖直多孔板，前后浮箱与多孔结构的组合设计提高了对波浪的反射效果，并增强了波能耗散。专利文献号为CN204530611U的专利文件公开了一种用于相对长波条件下消浪的可调式浮箱防波堤，这种防波堤包括至少两层呈并排方式排列的浮箱，通过将浮箱一前一后布置，可以使具有相对长波的波浪中的波能得到大幅度衰减，提高了结构的消浪能力。从消浪效果方面看，浮式防波堤的结构形式对短波的掩护效果较好，长周期波的波浪透过率仍然很高，无法抵御外海大风浪。尤其在遇到波高较大、长周期的海浪时，浮式防波堤无法起到防浪作用，由于自身锚固系统可靠性差，在波浪作用下极易损坏等因素更会使其自身的安全性受到很大威胁，存在安全风险。发明内容一要解决的技术问题为了克服现有技术存在的不足，本发明提供了一种深吃水浮式防波堤。二技术方案为了解决上述的技术问题，本发明采用的主要技术方案包括：本发明提供一种深吃水浮式防波堤，包括浮箱主体和翼板；所述浮箱主体包括矩形浮箱和设置在其上部的凸块两部分，所述矩形浮箱的宽度不小于所述凸块的宽度；所述翼板位于矩形浮箱的上部，对称分布在矩形浮箱的迎浪侧和背浪侧，所述翼板的上端面与矩形浮箱上端面平齐，且翼板和矩形浮箱的上端面与水面平齐。根据本发明，还包括锚固装置，所述锚固装置包括锚链和锚重块；根据本发明，所述锚链的顶端与矩形浮箱固定连接，底端与锚重块固定连接，所述锚重块固定在海底；至少有2对锚链对称分布在矩形浮箱的底部的两侧，所述锚链包括一对锚绳，两条锚绳间存在夹角。根据本发明，矩形浮箱上设置有通水口，用于向所述矩形浮箱中注、放水而调节矩形浮箱的吃水深度。根据本发明，所述矩形浮箱为空心结构。根据本发明，所述矩形浮箱与凸块之间，矩形浮箱与翼板之间均采用钢筋混凝土一体化浇筑。根据本发明，所述凸块的宽度为b，自凸块底部向上至顶的高度为h1，其中，h1＝0.6～0.7·H波高，H波高为设计波高。根据本发明，所述翼板自矩形浮箱侧端面至翼板侧端面的宽度为b1，其中，b1＝0.2～0.5·B，B为防波堤包括矩形浮箱与两侧翼板的总宽度。根据本发明，所述翼板自翼板底面至顶向上的高度为h，其中，h＝0.04～0.1·H吃水，H吃水为浮箱设计吃水深度。根据本发明，所述锚绳的安装角度为22.5°，即两条锚绳各自所在的与水平面垂直的平面与竖直平面的夹角均为22.5°；两条锚绳间夹角为45°，即两锚绳所在平面的平面夹角为45°。根据本发明，所述锚绳的材料为高强度抗拉伸材料。三有益效果1、本发明的深吃水浮式防波堤通过拥有较大吃水的下部浮箱和设置在水面外部的凸块对入射波浪进行反射，使原水体运动中的有规律的质点运动遭到破坏，从而转变成为杂乱的紊动，减小了波浪透射系数，达到理想的消浪效果。2、本发明的深吃水浮式防波堤在浮箱的迎、背浪侧的分别设置了翼板，在增加防波堤的宽度的基础上，令防波堤的消浪距离增加，提高了对长周期波浪的波能削减，两侧翼板的设置不仅增强了防波堤的消浪效果，还提高了防波堤的稳定性，使其安全性能更加可靠。3、本发明的深吃水浮式防波堤组成构件简单，能够提前预制而成，并且本发明通过在浮箱上设置开口，向浮箱内注、放水的方式调整自重，保持翼板始终与静水面平齐，促使入射波浪在翼板上方发生剧烈的破碎，紊动耗能，令防波堤达到了理想消浪效果。附图说明图1为本发明一种深吃水浮式防波堤实施例1的立体图；图2为本发明一种深吃水浮式防波堤实施例1的正视图；图3为本发明一种深吃水浮式防波堤实施例1的俯视图；图4为本发明一种深吃水浮式防波堤实施例1中的浮箱主体的侧视图；图5为本发明一种深吃水浮式防波堤实施例2的立体图；图6为本发明一种深吃水浮式防波堤实施例3的立体图。【附图标记说明】1：矩形浮箱；2：凸块；3：翼板；4：锚链；5：锚重块；6：开口；7：防撞条；8：金属空心球填充树脂基体复合材料；9：锌块；10：导线；11：太阳能板；12：led灯带；81：内层受力钢板；82：外层受力钢板；83：上层受力钢板；84：下层受力钢板。具体实施方式为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。实施例1本发明提供了一种深吃水浮式防波堤，防波堤的总长度并非一个确定的数值，本发明中假设防波堤总长度为L。整个防波堤包括浮箱主体、翼板3，以及锚固装置，锚固装置包括锚链4和锚重块5，锚固装置固定连接在浮箱主体上，对防波堤起定位作用，降低防波堤在工作过程中的运动响应幅值。浮箱主体包括矩形浮箱1和凸块2两部分，凸块2设置在矩形浮箱1的上方，其中，矩形浮箱1的宽度不小于凸块2的宽度，在本发明中，浮箱主体的实体结构为凸字型结构，矩形浮箱1位于水面下部，凸块2位于水面外部。根据图1和图2所示，矩形浮箱1的内部为空心结构，上部有2个开口6，分别布置在凸块2的左右两侧，可利用此开口向矩形浮箱1内部注、放水，进而改变矩形浮箱1的自重，从而调节浮箱主体的吃水深度，当入射波浪进入到防波堤所在水域中时，浮箱中的液体会晃动，从而产生一个抵抗力来阻碍浮动体的运动，减少防波堤的运动幅度，减弱运动诱导的辐射波，消浪效果会显著提高。通常情况下，浮式防波堤中的浮箱吃水深度越深，防波堤的消浪效果便会越好，但吃水深度也并非越深越好，在当防波堤超过某吃水深度后，波浪将越过防波堤，令整个防波堤消波效果减弱，凸块2则是在具有一定吃水深度的矩形浮箱1的消浪基础上，增强了整个防波堤的消浪效果。凸块2整体位于水面外部，完全露出水面的凸块2对从远处而来的射入波浪进行反射，经反射后的波浪不仅损失了部分波能，还会在反射途中与再次射入的波浪水体之间相互摩擦形成涡流，令原入射波浪中的有规律的质点运动遭到破坏，从而转变成为杂乱的紊动。凸块2通过反射消耗了波浪中的波能，进一步阻挡了波浪的能量传递，若波浪中仍存在较大的能量，则会越过凸块2，发生越浪现象，波浪中的波能再一次被消耗。波浪由远处传过来，矩形浮箱1对波浪进行反射，消耗波浪的部分波能，在经过翼板3上方时，波浪与翼板3接触后发生破碎，消耗大量能量，随后碰到位于水面外部的凸块2，凸块2阻挡波浪，增加了波浪的反射，波浪在凸块2前形成涡流，消耗了波浪能量，如果此时波浪中依旧含有较大的能量，随后波浪会越过凸块2，发生越浪，波浪能量将再一次被消耗，最终达到理想的消浪效果。针对浮式防波堤，增加浮式防波堤的相对宽度是提高浮式防波堤消浪效果的重要途径，相对宽度公式为：BL＝BLw，其中，BL为相对宽度，B为防波堤的整体宽度，Lw为波浪的波长。本发明通过设置翼板3的方式增加了浮式防波堤的相对宽度，翼板3设置在矩形浮箱1的上部，对称地分布在矩形浮箱1的迎浪侧和背浪侧，其中，翼板3的侧端面与矩形浮箱1的侧端面固定连接，翼板3的上端面与矩形浮箱1的上端面平齐，同时保证翼板3的上端面及矩形浮箱1的上端面均与水平面平齐。优选地，如图3所示，翼板3自矩形浮箱1侧端面至翼板3侧端面的宽度为b1，其中，b1＝0.2～0.5·B，B为这个防波堤的总宽度，这个总宽度为矩形浮箱1及两侧翼板3的宽度之和；向外延伸的翼板3在增加防波堤的宽度的基础上，令防波堤的消浪距离增加，提高了对长周期波浪的波能削减，增强了防波堤的消浪效果，由于翼板3时刻保持在与静水位水平面平齐的位置，波浪由远海入射到防波堤迎浪侧时，首先与翼板3发生接触，波浪中水质点的运动状态发生改变，导致入射波浪发生破碎，消耗大量波能。所述浮式防波堤在实际应用过程中，由于某些因素，如不可抗的自然环境因素等，使得防波堤所处水位发生变化，进而造成翼板3的上端面与静水位不平齐时，则可利用开口6对位于水下的矩形浮箱1的内部水位高度进行调节，通过注、放水等方式控制矩形浮箱1的自重，从而使翼板3的上端面与水面重新保持平齐，达到设计要求。在海浪波长Lw无法确定的情况下，虽然可以通过增加防波堤的结构宽度B的方式提高防波堤的消浪效果，但随着防波堤的结构宽度的增加，与浮箱相连接的锚链4所受到拉力也会增大，整个防波堤安全性受到严重影响。由于翼板3分别设置在浮箱的迎浪测与背浪侧，减小了浮箱主体在垂荡和横摇运动过程中的运动响应幅度，不仅不会增加锚链4所加在矩形浮箱1上的拉力，反而还会将这个拉力沿翼板方向分解，从而提高了防波堤的安全性及稳定性。优选地，翼板3的厚度也并不是一个确定的数值，本发明中假设翼板3的高度为h，这个高度是自翼板3底面至顶的高度，其中，h＝0.04～0.1·H吃水，H吃水为浮箱设计吃水深度；本发明中的防波堤通过注、放水的方式对矩形浮箱1的自重进行调节，借助锚链4提供的拉力，使矩形浮箱1全部位于水面下，控制浮式防波堤的吃水深度，保证所述防波堤的翼板3及矩形浮箱1的上端面与水面平齐，因此，矩形浮箱1的高度则为浮箱设计吃水深度H吃水，不同的矩形浮箱1的高度，会使防波堤具有不同的设计吃水深度H吃水，最终影响翼板3的高度h。优选地，凸块2的相关尺寸根据设计波高的取值不同而发生变化，如图3和图4所示，本发明设置凸块2的宽度为b，高度为h1，此高度为自凸块2底部向上至顶的高度，这个高度h1＝0.6～0.7·H波高，其中，H波高即为设计波高；整个防波堤采用了钢筋混凝土一体浇筑的方式，其中，矩形浮箱1和凸块2进行钢筋混凝土一体化浇筑，翼板3与矩形浮箱1同样进行钢筋混凝土一体化浇筑。透射系数是评估浮式防波堤消浪效果的一个重要指标，公式为：Kt＝HtHi，其中，Hi为堤前入射波高，Ht为堤后波高。一般来说，透射系数越小，说明该浮式防波堤的消波能力越强，反之则越弱。防波堤主要靠对入射波浪进行反射而实现消浪的，波浪与防波堤运动之间的相位差也会对波浪中波能的传输产生一定的抑制和衰减作用，防波堤中浮箱主体吃水越深，消浪效果就会越好，但其锚力也会相应加大。矩形浮箱1与锚链4固定连接，至少有2对锚链4对称分布在矩形浮箱1的底部的两侧，锚链4全部锚系在锚重块5中，锚重块5固定在海底，其中，锚链4应用八字型锚泊方式对矩形浮箱1进行锚泊，这种锚泊方式可以有效地控制矩形浮箱1发生横荡和垂荡等方向上的运动趋势。随着防波堤长度的延长，可以根据实际需要，沿着防波堤的延长线方向，在矩形浮箱1底部的两侧对称加设锚链4。锚链4包括一对锚绳，这对锚绳的最佳安装角度为22.5°，即两条锚绳与竖直、水平方向平面的平面夹角分别为22.5°，两锚绳所在平面的平面夹角为45°，这个锚绳安装角度可以有效地分解锚链上的拉力，使每条锚绳的拉力值时刻处于安全范围内，不会因为锚链受到的拉力增加而令锚绳发生断裂。本发明中的防波堤具有一定的吃水深度，使得防波堤在消浪过程中承受的波浪力增大，与传统的浮式防波堤相比，锚链4需要承受更大的拉力，因此，锚链4中包括的锚绳材质主要采用的是高强度抗拉伸材料。实施例2如图5所示，在矩形浮箱1的左右两侧分别设置有防撞条7，该防撞条7占据空间小，不会对防波堤整体美观及防浪效果产生影响。其中，防撞条7的底面与矩形浮箱1的底面平齐，防撞条7的宽度超过上方设置的翼板3的宽度，防撞条7的高度低于整个矩形浮箱1的高度，如图6所示，防撞条7由矩形浮箱1的侧壁面向外依次为内层受力钢板81和外层受力钢板82，内层受力钢板81和外层受力钢板82之间上下分别固定设置有上层受力钢板83和下层受力钢板84，在这四块受力钢板所形成的封闭空间内设置有金属空心球填充树脂基体复合材料85。当入射波浪进入到浮式防波堤工作水域中时，防撞条7的各个受力钢板之间形成封闭整体，共同变形受力，内外受力钢板之间的填充材料也是很好的吸能材料，在这两者的共同协作变形下，吸能效果显著，可以更大限度地降低波浪所含波能，进而减少防波堤损伤。实施例3在防波堤的工作过程中，整个浮式防波堤与海水保持长时间接触，因此在其表面均涂有防腐漆，防腐漆可以对其与海水接触的地方进行一层防腐，但由于防波堤长时间处于海水中，工作时间长，仅靠防腐漆难以达到理想的防腐效果，因此，如图6所示，在防波堤的下方设置有锌块9，锌块9通过导线10与矩形浮箱1相互连接，此时锌块9与浮箱主体形成原电池，其中锌块9为活泼金属作为原电池中的阳极端被海水腐蚀，进而保护了原电池中的阴极端，即整个浮箱主体，锌块9在防腐漆所形成的一层防腐的基础上形成了二次防腐，提高了防腐效果，同时锌块9设置在浮箱主体的下端，可以随时对锌块9进行更换，保证了防腐效果，令防波堤整体的防腐蚀性能更加稳定。凸块2上表面设置有太阳能板11，凸块2两侧各设置有led灯带12，led灯带12与太阳能板11电性连接，太阳能板11在防波堤整个工作过程中会大量吸收光能作为能源，并将光能转换为电能提供给led灯带12，led灯带12对防波堤四周进行照明，令防波堤易于发现，提高了整个防波堤的安全性能。需要理解的是，以上对本发明进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

权利要求：1.一种深吃水浮式防波堤，其特征在于：包括浮箱主体和翼板3；所述浮箱主体包括矩形浮箱1和设置在其上部的凸块2两部分，所述矩形浮箱1的宽度不小于所述凸块2的宽度；所述翼板3位于矩形浮箱1的上部，对称分布在矩形浮箱1的迎浪侧和背浪侧，所述翼板3的上端面与矩形浮箱1上端面平齐，且翼板3和矩形浮箱1的上端面与水面平齐。2.根据权利要求1所述的深吃水浮式防波堤，其特征在于：还包括锚固装置，所述锚固装置包括锚链4和锚重块5；所述锚链4的顶端与矩形浮箱1固定连接，底端与锚重块5固定连接，所述锚重块5固定在海底；至少有2对锚链4对称分布在矩形浮箱1的底部的两侧，所述锚链4包括一对锚绳，两条锚绳间存在夹角。3.根据权利要求1所述的深吃水浮式防波堤，其特征在于：矩形浮箱1上设置有通水口6，用于向所述矩形浮箱1中注、放水而调节矩形浮箱1的吃水深度。4.根据权利要求1所述的深吃水浮式防波堤，其特征在于：所述矩形浮箱1为空心结构。5.根据权利要求1所述的深吃水浮式防波堤，其特征在于：所述矩形浮箱1与凸块2之间，矩形浮箱1与翼板3之间均采用钢筋混凝土一体化浇筑。6.根据权利要求1所述的深吃水式浮防波堤，其特征在于：所述凸块2的宽度为b，自凸块2底部向上至顶的高度为h1，其中，h1＝0.6～0.7·H波高，H波高为设计波高。7.根据权利要求1所述的深吃水浮式防波堤，其特征在于：所述翼板3自矩形浮箱1侧端面至翼板3侧端面的宽度为b1，其中，b1＝0.2～0.5·B，B为防波堤包括矩形浮箱与两侧翼板的总宽度。8.根据权利要求1所述的深吃水浮式防波堤，其特征在于：所述翼板3自翼板3底面向上至顶的高度为h，其中，h＝0.04～0.1·H吃水，H吃水为浮箱设计吃水深度。9.根据权利要求2所述的深吃水浮式防波堤，其特征在于：所述锚绳的安装角度为22.5°，即两条锚绳各自所在的与水平面垂直的平面与竖直平面的夹角均为22.5°；两条锚绳间夹角为45°，即两锚绳所在平面的平面夹角为45°。10.根据权利要求2所述的深吃水浮式防波堤，其特征在于：所述锚绳的材料为高强度抗拉伸材料。

百度查询： 中国海洋大学 一种深吃水浮式防波堤

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD