一种削弱水波的柔性消波装置

摘要

本发明涉及一种削弱水波的柔性消波装置，包括：柔性膜格栅，包括多个柔性膜板，多个柔性膜板沿竖直方向设置且合围形成至少一个沿竖直方向设置的贯通孔，以减弱波浪的撞击并供贯通孔内的水质可与外部交换；相对设置的两组长条刚性板，可拆卸安装于柔性膜格栅的相对侧，长条刚性板用于稳固柔性膜格栅，且减弱波浪撞击；两组浮力部，一一对应的可拆卸连接于两组长条刚性板，所述浮力部用于阻挡波浪传播且承载柔性膜格栅；锁止套，安装于长条刚性板的端部；固定部，可拆卸连接于所述锁止套。该削弱水波的柔性消波装置，消波效果好，可实现水体循环，避免了水体污染，结构紧凑，降低了造价成本，且可重复使用，方便施工，便于工程上临时使用。

说明书

技术领域

本发明涉及海工装备技术领域，尤其涉及一种削弱水波的柔性消波装置。

背景技术

防波堤是一种常见的海工装备，其主要作用是抵御外海传来的波浪、提供相对平稳的作业水域和减少波浪对海上设施的影响。常见的防波堤有：传统坐底式防波堤和水面式防波堤。传统坐底式防波堤通常会选择一处较为稳固的地基，在其上方堆砌大型石块或大型钢筋混凝土块形成稳定的堤坝结构。虽然这种结构形式的防波堤消波效果显著，但是其缺点也十分明显：在深水条件下施工复杂、造价高昂、维修困难；对地基的要求比较高，不适合柔软地基。自20世纪70年代开始，工程上对于水面式防波堤的需求越来越大，也出现了多种水面式防波堤的结构形式。根据消波主体的弹性性能不同，水面式防波堤可分为刚性浮堤、柔性浮堤以及刚柔混合式浮堤。刚性浮堤在波浪作用下消波主体不发生变形，其主要结构形式有：浮箱式、浮筒式和其他形式等。柔性浮堤其消波主体采用柔性材料，有柔性水平膜(板)、柔性竖直膜(板)和柔性高压水囊等结构形式。刚柔混合式浮堤通常将刚性结构作为消波主体，以柔性膜(板)作为附体、或者刚体小构件柔性连接。根据消波机理不同，水面式防波堤可分为反射型结构、耗能型、能量转换型和综合型，通过反射和消能控制波浪传播，达到衰减透射波的目的。

目前，水面式防波堤形式多种多样，其有效消波范围主要集中在周期时间较短的波浪。而我国沿岸、近岸波浪周期时间较长，在一些台风天气，波浪周期时间也较长，这对沿海设施以及人们的生命财产安全造成了巨大的威胁。因此，设计一种有效削弱较长周期波浪的消波装备对我国近海的发展具有重大的意义。

现如今的水面式防波堤不利于水体循环，容易导致水体污染，且结构复杂，造价昂贵，不可重复使用，施工不方便，不适用于工程上临时使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种削弱水波的柔性消波装置，解决现有技术中水面式防波堤不利于水体循环，容易导致水体污染，且结构复杂，不可重复使用，施工不方便，不适用于工程上临时使用的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案包括一种削弱水波的柔性消波装置，包括：柔性膜格栅，包括多个柔性膜板，多个柔性膜板沿竖直方向设置且合围形成至少一个沿竖直方向设置的贯通孔，以减弱波浪的撞击并供贯通孔内的水质可与外部交换；相对设置的两组长条刚性板，可拆卸安装于所述柔性膜格栅的相对侧，长条刚性板用于稳固柔性膜格栅，且减弱波浪撞击；两组浮力部，一一对应的可拆卸连接于两组所述长条刚性板，所述浮力部用于阻挡波浪传播且承载柔性膜格栅；锁止套，安装于长条刚性板的端部；固定部，可拆卸连接于所述锁止套，固定部具有与锁止套相连接的一连接端和连接于连接端的一固定端，所述固定端可连接于海底，固定部用于固定长条刚性板和柔性膜格栅。

优选的，所述长条刚性板包括两个相对设置的板块，所述柔性膜格栅的端部卡接于两个所述板块之间，两个所述板块之间通过螺栓和螺母连接。

优选的，所述浮力部包括气囊和固定件，所述气囊位于所述长条刚性板一侧，所述气囊可拆卸连接于所述固定件，所述固定件与所述长条刚性板螺接连接。

优选的，所述固定件包括吊环螺丝和绷带，所述吊环螺丝的一端与所述长条刚性板螺接连接，所述绷带连接于所述吊环螺丝的另一端，且绷带捆绑于所述气囊外部。

优选的，所述锁止套包括套筒和限位卡环，所述套筒固定安装于所述长条刚性板端部，所述限位卡环卡接于所述套筒，所述固定部穿过所述套筒，所述限位卡环用于固定套筒内部的所述固定部。

优选的，所述固定部包括柱桩，所述柱桩插接于所述套筒并延伸至所述套筒外部，所述柱桩的底部可插入海底与海底固定连接，所述限位卡环套接于所述柱桩外部且与所述套筒卡接。

优选的，所述固定部包括锚链和锚块，所述锚链的一端连接于所述套筒，所述锚块连接于所述锚链的另一端，所述锚块经由所述锚链可沉入海底以对所述柔性膜格栅固定，所述限位卡环卡接于所述套筒，且锚链位于限位卡环和套筒之间。

优选的，所述气囊的一侧和底部均通过所述固定件与所述柔性膜格栅螺接连接。

优选的，多个所述柔性膜板的长、宽和高相等。

优选的，所述锁止套设置有四个，两个所述长条刚性板的端部均安装有锁止套。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：该削弱水波的柔性消波装置，通过柔性膜格栅、相对设置的两组长条刚性板、两组浮力部、锁止套以及固定部的设置，柔性膜格栅用于减弱波浪的撞击，长条刚性板和浮力部均具有消波的效果，减弱了波浪撞击，长条刚性板能够增强柔性膜格栅在水面的刚度，同时长条刚性板也能够阻止部分波浪翻越，反射部分波浪，起到耗能的作用，浮力部不仅能够给柔性膜格栅提供浮力，同时浮力部可以有效阻挡表面波的传播，产生耗能的效果，固定部可将柔性膜格栅和长条刚性板固定于海面，施工方便，方便工程上临时搭建使用，该削弱水波的柔性消波装置，消波效果好，可实现水体循环，避免了水体污染，结构紧凑，降低了造价成本，且可重复使用，方便施工，便于工程上临时使用，也可以长期使用。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1的结构示意图；

图3是本发明结构俯视图；

图4是本发明长条刚性板、固定件和锁止套的结构示意图；

图5是本发明三组实施例1结构组合后的示意图；

图6是本发明三组实施例2结构组合后的示意图；

图7是本发明透射系数K

图8是本发明透射系数K

附图标记：10、柔性膜格栅；20、长条刚性板；30、浮力部；31、气囊；32、固定件；321、吊环螺丝；322、绷带；40、锁止套；41、套筒；42、限位卡环；50、固定部；51A、柱桩；51B、锚链；52B、锚块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，本发明提供了一种削弱水波的柔性消波装置，包括：柔性膜格栅10、相对设置的两组长条刚性板20、两组浮力部30、锁止套40以及固定部50，相对设置的两组长条刚性板20安装于柔性膜格栅10，两组浮力部30对应安装于两组长条刚性板20，固定部50通过锁止套40安装于长条刚性板20，柔性膜格栅10包括多个柔性膜板，多个柔性膜板沿竖直方向设置且合围形成至少一个沿竖直方向设置的贯通孔，以减弱波浪的撞击并供贯通孔内的水质可与外部交换；多个所述柔性膜板的长、宽和高相等，柔性膜格栅10达到了水质交换自由，利于水体循环，避免了水体污染，该柔性消波装置结构紧凑，降低了造价成本，可重复使用，长条刚性板20和浮力部30均具有消波的效果，减弱了波浪撞击，固定部50可将柔性膜格栅10和长条刚性板20固定于海面，施工方便，方便工程上临时搭建使用，也可长期使用。

如图3所示，相对设置的两组长条刚性板20可拆卸安装于所述柔性膜格栅10的相对侧，长条刚性板20用于稳固柔性膜格栅10，且减弱波浪撞击；长条刚性板20不仅能够增强柔性膜格栅10在水面附近的刚度，同时长条刚性板20也能够阻止部分波浪翻越，反射部分波浪，起到耗能的作用。

如图2、图3所示，两组浮力部30一一对应的可拆卸连接于两组所述长条刚性板20，所述浮力部30用于阻挡波浪传播且承载柔性膜格栅10；浮力部30不仅能够给柔性膜格栅10提供浮力，同时浮力部30可以有效阻挡表面波的传播，产生耗能的效果。

当波浪作用于柔性膜格栅10时，会有一小部分波浪被长条刚性板20和浮力部30反射，剩余波浪翻越长条刚性板20进入柔性膜格栅10的第一层柔性膜板中，在柔性膜格栅10内部发生波浪破碎；当波浪较大时，第一层柔性膜板无法完全消耗该波浪能量，此时会有部分波浪翻越至第二层柔性膜板，甚至第三层柔性膜板，通过与第一层柔性膜板相同的消波机理对剩余波浪的能量进一步消耗。

以柔性膜格栅10为消波主体，浮力部30和长条刚性板20布置于迎浪侧和背浪侧，柔性膜格栅10为主要的消波主体，消耗掉了大部分波浪能量，当波浪作用于柔性膜格栅10时，每一层柔性膜板都会发生不同程度的变形，长条刚性板20和浮力部30也起到了一定的消波作用。在波浪翻越长条刚性板20后，波浪会出现破碎，能量传递逐层递减，起到消波效果。

在静水环境下，每一层柔性膜板都能保持竖直状态，当波浪作用于柔性膜格栅10时，每一层柔性膜板都会发生不同程度的变形，这主要取决于波浪作用在每一层柔性膜板上的先后顺序，主要的波浪力都集中在迎浪侧的柔性膜板上，因此第一层柔性膜板的摆动幅度较大，相应地传导到第二层柔性膜板上，能量减弱，逐层递减，背浪侧的柔性膜摆动幅度最小。

如图4所示，锁止套40安装于长条刚性板20的端部；固定部50可拆卸连接于所述锁止套40，锁止套40用于锁止固定部50，固定部50具有与锁止套40相连接的一连接端和连接于连接端的一固定端，所述固定端可连接于海底，固定部50用于固定长条刚性板20和柔性膜格栅10。

在其中一个实施例中，如图1、图2、图5、图6所示，所述长条刚性板20包括两个相对设置的板块，所述柔性膜格栅10的端部卡接于两个所述板块之间，两个所述板块之间通过螺栓和螺母连接，螺栓穿过两个板块，螺母螺纹连接于螺栓的一端且与一个板块抵触，柔性膜格栅10和长条刚性板20可安装拆卸。

在其中一个实施例中，所述浮力部30包括气囊31和固定件32，所述气囊31位于所述长条刚性板20一侧，所述气囊31可拆卸连接于所述固定件32，所述固定件32与所述长条刚性板20螺接连接。所述气囊31的一侧和底部均通过所述固定件32与所述柔性膜格栅10螺接连接。

在本实施例中，气囊31位于长条刚性板20远离柔性膜格栅10的一侧，气囊31与长条刚性板20的长度相同且方向保持一致。

在其中一个实施例中，所述固定件32包括吊环螺丝321和绷带322，所述吊环螺丝321的一端与所述长条刚性板20螺接连接，所述绷带322连接于所述吊环螺丝321的另一端，且绷带322捆绑于所述气囊31外部。吊环螺丝321和绷带322能够有效地限制气囊31与柔性膜格栅10的相对运动，满足了消浪的要求。

在其中一个实施例中，如图4所述锁止套40包括套筒41和限位卡环42，所述套筒41固定安装于所述长条刚性板20端部，所述限位卡环42卡接于所述套筒41，所述固定部50穿过所述套筒41，所述限位卡环42用于固定套筒41内部的所述固定部50。所述锁止套40设置有四个，两个所述长条刚性板20的端部均安装有锁止套40。

在实施例1中，如图5所述固定部50包括柱桩51A，所述柱桩51A插接于所述套筒41并延伸至所述套筒41外部，所述柱桩51A的底部可插入海底与海底固定连接，所述限位卡环42套接于所述柱桩51A外部且与所述套筒41卡接。

首先把柔性膜格栅10、长条刚性板20和浮力部30组装到一起，套筒41固定于长条刚性板20端部，将组装后的柔性膜格栅10放置于施工船中，等到施工船到达防护区域时，将柔性膜格栅10完全铺开，气囊31分别位于迎浪侧和背浪侧，调整柔性膜格栅10的吃水，将限位卡环42套接在柱桩51A外部，将柱桩51A穿过套筒41且底部固定于海底，最后将限位卡环42卡接在套筒41中，长条刚性板20、套筒41、限位卡环42与柱桩51A固定，完成元件的安装工作；当单个元件无法满足整个消波区域时，可多个布置，并将其连接起来，安装步骤同上，最终形成如图5所示的立体示意图。

在实施例2中，如图6所述固定部50包括锚链51B和锚块52B，所述锚链51B的一端连接于所述套筒41，所述锚块52B连接于所述锚链51B的另一端，所述锚块52B经由所述锚链51B可沉入海底以对所述柔性膜格栅10固定，所述限位卡环42卡接于所述套筒41，且锚链51B位于限位卡环42和套筒41之间。

首先把柔性膜格栅10、长条刚性板20和浮力部30组装到一起，套筒41固定于长条刚性板20端部，将组装后的柔性膜格栅10放置于施工船中，等到施工船到达防护区域时，将带有锚链51B的锚块52B抛入海底，再将组装后的柔性膜格栅10放入水中，将柔性膜格栅10完全铺开，气囊31分别位于迎浪侧和背浪侧，调整柔性膜格栅10的吃水，最后将锚链51B与迎浪侧的套筒41连接，限位卡环42卡接于套筒41，限位卡环42将限位卡环42的一端与套筒41固定，完成元件的安装工作；当单个元件无法满足整个消波区域时，可多个布置，并将其连接起来，安装步骤同上，最终形成如图6所示的立体示意图。

请参阅图7、图8，消波装置模型在实际波浪水槽中所测得的物理试验结果。图7给出了系列试验的透射系数K

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。