用于降低水流冲击的水面消浪带与防浪墙

摘要

本实用新型提供了一种用于降低水流冲击的水面消浪与防浪设施，该消浪与防浪设施包括消浪带与防浪墙。消浪带的整体结构包括多个依次连接的消浪带单元，每个消浪带单元包括浮体、水翼、重体结构、锚定装置和防撞网。浮体在消浪带的顶端，防撞网设置在浮体和水翼的两侧，锚定装置位于重体结构的两侧。所述防浪墙包括多个依次连接的水翼。本实用新型消浪带利用重心向下而形成潮汐锁定，利用水翼的伯努利原理从而构建对水流的导流和扰流作用，对水浪形成良好的消浪作用，同时还可在水翼上设置折叠尾翼，当受到水流的反向冲击时，折叠尾翼可展开或折叠，从而形成反向的消浪作用，进一步减少水流对消浪带的冲击，在消浪、防浪领域具有良好的应用前景。

说明书

技术领域

本实用新型涉及水体防浪、消浪领域，具体涉及一种用于降低水流冲击的水面消浪带与防浪墙。

背景技术

在大型湖泊或海洋中，风浪是具有极强破坏性的水动力现象。在广阔的水面，很难得到一种外力用以抵消波浪所挟带的能量，海洋的消浪、防浪一直是人类一大技术难点。

现有的消浪技术都难以达到大规模消浪的目的，而在广阔的水域，更不可能利用筑坝等技术达到消浪防浪的目的。

海洋养殖中，风浪经常破坏海洋养殖设施；过大的风浪影响海洋动物的摄食；风浪还经常破坏海洋设施以及船舶锚地、海洋工程地域。

现有的水面消浪、防浪技术极其缺乏，特别是对现有的海洋光伏发电以及风力发电设施的设置，若无切实有效的消浪防浪设施，很难在海洋上构建大型的光伏发电及浮动风电装置。本实用新型从技术角度提供了在广阔水域实施消浪、防浪的方法与设施。

实用新型内容

基于水面消浪的难点，本发明人设计了一种水面消浪与防浪设施，包括水面消浪带和防浪墙。该水面消浪带和防浪墙均包括水翼，本实用新型人从都江堰的设计中取得灵感，利用伯努利原理设计得到。本实用新型水翼的设置相当于地形的反向斜坡，当水浪的能量正面冲击水翼时，水翼的设置使水流形成向下的尾流，产生水中断崖式的效果来达到消浪的目的。所述水面消浪带由多个依次连接的消浪带单元构成，每个消浪带单元还包括浮体、重体结构、锚定装置和防撞网，由上至下依次设置浮体、水翼和重体结构，防撞网位于浮体和水翼两侧，锚定装置位于重体结构两侧，浮体可有效减小水流阻力，重体结构利用重心向下而形成潮汐锁定，上述各组件协同作用，有效减小水流对消浪带的冲击，对流经消浪带的水流形成扰流和导流作用，降低水流对海洋设施、船舶锚地、海洋工程等的破坏力，从而完成本实用新型。

本实用新型第一方面在于提供一种水面消浪带，该水面消浪带由多个依次连接的消浪带单体组成；

所述消浪带单体包括浮体1、水翼2、重体结构3和防撞网，由上至下依次设置浮体1、水翼2、重体结构3和防撞网，防撞网位于浮体1和水翼2两侧，水翼2位于浮1和重体结构3之间。

本实用新型第二方面在于提供一种水面防浪墙，该防浪墙由多个依次连接的水翼2构成，防浪墙设置于海洋浮体的边缘，水翼2尾部平缓处放置于海洋浮体下方。

附图说明

图1示出本实用新型一种优选实施方式地消浪带单体正面的整体结构示意图；

图2示出本实用新型一种优选实施方式地消浪带单体侧面的结构示意图；

图3示出本实用新型一种优选实施方式地消浪带单体依次连接形成的消浪带结构示意图；

图4示出本实用新型一种优选实施方式地水面防浪墙中水翼通过锚定装置在水中的固定方式；

图5示出本实用新型进一步优选实施方式地消浪带单体侧面的结构示意图。

附图标号说明

1-浮体；

2-水翼；

3-重体结构；

4-锚固装置；

5-连接体。

具体实施方式

下面将对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本实用新型第一方面在于提供一种水面消浪带，该水面消浪带由多个依次连接的消浪带单体组成。

所述消浪带单体包括浮体1、水翼2、重体结构3和防撞网，由上至下依次设置浮体1、水翼2、重体结构3和防撞网，防撞网位于浮体1和水翼2两侧，水翼2位于浮1和重体结构3之间，如图1所示。防撞网用来保护浮体和水翼免受海洋垃圾的冲击。

水翼2的横截面呈翼型，水翼的下表面为平面，上表面呈流线型，上表面与下表面相接，水翼2的横截面一端曲度较大，另一端曲度较小，曲度较大的一端为头部，曲度小的一端为尾部，整体形状与飞机机翼相似。

水翼2由高分子材料经注塑或吹塑成型，制作过程中两端用堵头烫接密封而形成水翼。优选水翼中心为中空的空腔，高分子材料优选为聚乙烯(PE)。

海浪在水中的能量是以波的形式传递的，最著名的是蝴蝶效应，当海浪最终遇到礁石或海岸就形成了巨大的能量释放，因此在海边就会看到海浪巨大的能量释放。假如海岸至海滩至水底是一个斜坡，海浪的能量随着地形的抬升往往会形成向上的卷浪，所以我们经常会看到这些风浪特别大的地方有很多人在冲浪，而冲浪就是利用海岸边海底地形的抬升、海浪能量的释放形成的水面高度差来进行冲浪运动。

本实用新型人从都江堰的设计中获得灵感，水翼的设置相当于地形的反向斜坡，当水浪的能量正面冲击水翼时，水翼的设置使水流形成向下的尾流，产生水中断崖式的效果来达到消浪的目的。本设施具有商场门口设计的风幕机的效果，具有使流经的水流中的能量改变方向的作用，对水流进行扰流和导流，从而产生极佳的消浪效果。

所述浮体1为中空结构，优选为椭圆形或圆形的中空结构，更优选为椭圆形的中空结构，椭圆形结构稳定性更好。

试验发现，椭圆形可以有效减少水流阻力，减少浮体在水中被波浪破坏，浮体中的中空结构主要起到浮力作用，有利于浮体整体浮力的提高。

在本实用新型中，通过设置上述形状的水翼和浮体，从而构建对水流的导流设施，对水流形成良好的导流作用。

该浮体1由高分子材料挤塑而成，优选由PE挤塑而成。挤塑过程中两端用堵头烫接密封而形成浮体。

根据本实用新型优选地实施方式，在该浮体1和重体结构3之间由上至下依次设置多层水翼2，优选水翼2设置3～20层，更优选3～10层。如图2所述。

水翼2的形状与飞机机翼形状相似，本实用新型设置的水翼2具有一定的浮力，主要起到导流的作用，根据伯努利定理作用于飞机起飞的原理，机翼下层平缓，上层圆润，沿着机翼表面流动的空气在机翼上表面流得快，下表面流得慢，根据伯努利效应，机翼上表面受到的压力要小于下表面受到的压力，这就导致飞机最终会得到一个向上的升力，从而使飞机起飞。同理，空气和水同为流体，当水浪冲击水翼时，水翼下表面的压力要比上表面受到的压力大，会产生向上的升力，本应导致水翼上升。而水翼下方有重体结构增加了重力，并且在两侧设定锚定装置将消浪带整体牢牢固定于海底，将海浪的能量传递到海底，强大的下拉力与本应导致水翼向上的升力相互抵消，从而产生消浪的力量，达到消浪的目的。

通过设置多层水翼2，当水流或洋流随风或随潮流的方向流经水翼时，多层水翼的设置可将海浪的力量层层分解抵消，进一步提高消浪效果。

根据本实用新型进一步优选地实施方式，水翼2的高度与上下相邻水翼2之间的间距比为(5～8):4，优选比为6:4。

本实用新型人发现，水翼2的高度与相邻水翼之间的比为上述范围时，消浪效果更好。

所述水翼的长宽比为(5～8):4，优选比为6:4。每个水翼2的长度为2～8m，优选3～6m。

根据本实用新型一种优选地实施方式，在水翼2上设置折叠尾翼，优选在水翼2的尾部设置折叠尾翼。

当水流冲击消浪带、防浪墙时，该折叠尾翼可展开或折叠，进一步减少水流对防浪墙的冲击。

在优选地实施方式中，在水翼2上距离水翼头部3/4至1/2处设置连接结构，使水翼2包括两部分，两部分通过连接结构相连，靠近尾部的部分称为折叠尾翼，优选地，在水翼2上距离水翼头部2/3处设置连接结构。

在进一步优选地实施方式中，该连接结构优选为合页。

设置折叠尾翼的目的是为了水流在反向流动时，减少水流的冲击，折叠尾翼折叠后同样起到一定的消浪作用。

具体地，当水流正向流动时，翼面展开减少水流对防浪墙的冲击；当水流反方向流动时，合页折叠以减少水流对防浪墙的冲击水流，或洋流、波浪靠近岸边时产生能产量释放，同时因岸边地形的抬升水流会在近岸区产生向上的卷浪，而通过折叠尾翼的设置及可开合的连接方式则能起到刚好与之相反的向下的释能效果，降低水流对防浪墙的冲击。

所述重体结构位于浮体的底部，重体结构3整体呈三棱柱状，其横截面呈倒三角状，如图2所示，重体结构3横向放置，矩形表面朝上，三角形表面位于两侧，重体结构3外层为高分子材料，优选为PE，重体结构3内置钢筋混凝土预浇注的重体，优选地，在重体结构3矩形上表面的四角设置牛鼻，用于固定连接锚定装置，整个消浪带通过牛鼻和锚定装置固定在水底。

当水浪冲击水翼时，水翼下表面的压力要比上表面受到的压力大，会产生向上的升力，本应导致水翼上升。而水翼下方有重体结构增加了重力，并且在两侧设定锚定装置将消浪带整体牢牢固定于海底，将海浪的能量传递到海底，强大的下拉力与本应导致水翼向上的升力相互抵消，从而产生消浪的力量，达到消浪的目的。

在优选地实施方式中，重体结构3中预埋铁链或钢索，在重体结构3呈三角形的侧边设置连接扣件，优选在距离重体结构3上表面的1/3至2/3处设置连接扣件，更优选在重体结构3呈三角形侧边的中心设置连接扣件。该连接扣件用于相邻消浪带单元的连接。

铁链穿过相邻消浪带单元的连接扣件，将消浪带单体之间相互连接形成消浪带。如图3所示。

所述消浪带单元还包括连接体5，浮体1、水翼2、重体结构3之间优选通过连接体5连接，该连接体5由高分子材料通过注塑成型，优选由PE注塑而成，

浮体1、水翼2和重体结构3由上至下依次安装在连接体5上，形成一个整体。优选地，浮体1、水翼2和重体结构3的长度相等，浮体1的宽度、水翼2的宽度和重体结构3中三角形横截面的边长均相等，更优选地，浮体1的宽度最长，重体结构3中三角形横截面的边长最短，浮体1的宽度、水翼2的宽度和重体结构3中三角形横截面的边长逐渐减小，整个消浪带单体的侧面呈倒三角形，稳固性更强，如图5所示。

在本实用新型中，所述消浪带单元还包括锚定装置4，锚定装置4包括锚、锚链和锚绳，锚绳一端与锚链连接，另一端穿过连接件两侧设置的牛鼻，锚链优选为铁链，锚链一端与锚绳相连，另一端与锚相连，锚固钉在水底。

锚定装置4一方面用于固定消浪带，另一方面当消浪带受到海浪的冲击时，冲击力越大，水翼所产生的升力与浮力越大，水翼尾部产生向下的涡流越大，消浪的效果越好，锚定装置所固定的力量越大，从而抵消风浪所挟带的能量越大，消浪的效果越好。

每个消浪带单体的长度为2～8m，优选3～6m。

通过设置的锚定装置，本实用新型所述浮体与水底呈一定夹角，夹角角度为20～80°，优选20～50°。

本实用新型人发现，浮体与水底之间的夹角为上述范围时，可有效降低水流对消浪带的冲击，消浪效果好。

所述消浪带设置于海洋浮体的周边，例如光伏组件阵列的周边。每个消浪带单体中水翼2尾部平缓处朝向海洋浮体一侧，头部朝向远离海洋浮体的一侧。

所述消浪带与海洋浮体之间的间距优选为30～50m。

本实用新型第二方面在于提供一种防浪墙，该防浪墙由多个依次连接的水翼2构成，如图4所示。防浪墙一般设置于海洋浮体的边缘，例如光伏组件浮体。

水翼2的横呈翼型，下表面为平面，上表面呈流线型，上表面与下表面相接，水翼2的横截面一端曲度较大，另一端曲度较小，整体形状与飞机机翼相似，优选为中空结构。水翼2尾部平缓处放置于海洋浮体下方。

所述水翼2由高分子材料挤塑或注塑而成，优选由PE挤塑而成。挤塑过程中两端用堵头烫接密封而形成浮体。

优选地，在水翼2中空处预埋铁链或钢索，在水翼2两端设置连接扣件，通过铁链和连接扣件可将多个水翼连接形成防浪墙。

每个水翼2长2～8m，优选3～6m。

所述水翼的长宽比为(5～8):4，优选比为6:4。

在水翼2两端设置牛鼻，牛鼻与锚定装置4相连，通过锚定装置4使水翼2牢牢固定于水底。如图4所示。

锚定装置4包括锚、锚链和锚绳，锚绳一端与锚链连接，另一端穿过水翼两侧设置的牛鼻，锚链优选为铁链，锚链一端与锚绳相连，另一端与锚相连，锚固钉在海底。

防浪墙具有很大的浮力，当水翼受到海浪的冲击时，冲击力越大，水翼所产生的升力与浮力越大，水翼尾部产生向下的涡流越大，防浪的效果越好。锚定装置所固定的力量越大，从而抵消风浪所挟带的能量越大，防浪的效果越好。多个水翼依次连接而成防浪墙，能将海浪的冲击力量从上层转移至水域的下层，达到优异的防浪效果。

本实用新型所具有的有益效果：

(1)本实用新型所述的消浪带和防浪墙通过设置水翼来消浪，当水流流经水翼时，对水流产生向下的导向力，从而达到消浪的目的；

(2)本实用新型通过在水翼上设置折叠尾翼，并在水翼和折叠尾翼之间通过可开合结构进行连接，当水流正向流动时，翼面展开减少水流对消浪带、防浪墙的冲击；当水流反方向流动时，合页折叠以减少水流对消浪带、防浪墙的冲击，有效提高消浪效果；

(3)本实用新型在消浪带底部设置呈锥形体的重体结构，并在其中预埋铁链或钢索，具有消浪效果；

(4)本实用新型在浮体和水翼两侧设置防撞网，可有效保护浮体和水翼免受海洋垃圾的撞击，延长浮体和水翼的使用寿命；

(5)本实用新型所述浮体与水底设置成一定夹角，可降低水流对消浪带的冲击。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本实用新型工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本实用新型进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本实用新型进行多种替换和改进，这些均落入本实用新型的保护范围内。