一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體的製作方法

2023-05-26 19:03:41 1

一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，包括由12條稜構成的長方體框架，所述的長方體框架的上端面鋪設有與稜相連接的水平向頂部帶孔薄膜，距離上端面至下端面高度方向等分設置有多層與長方體框架前後兩端相連接的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜，且所述水平向中下部寬鬆帶孔薄膜的長度大於所述的長方體框架的長度；所述的長方體框架的前後兩端面分別鋪設有與稜相連接的垂向帶孔薄膜；所述的長方體框架結構的8個角處還設置有用於拼裝和連接系泊的扣環。本實用新型消浪效果好，結構恢復力小，對長波和短波均有良好的掩護效果。同時施工和維護方便，適用於不同水深且不適宜修建傳統形式防波堤的水域。
【專利說明】一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於海洋工程【技術領域】，涉及一種防波堤，更具體地說，涉及一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體。

【背景技術】
[0002]防波堤是一種常見的港口、海岸工程結構，主要用於防禦外海傳來的波浪，提供平穩的船舶裝卸作業環境，並保護其他港口工程結構物。通常將防波堤劃分為固定式結構與浮式結構兩大類。與固定式防波堤結構相比，浮式防波堤具有許多優點:可以把它們從一個地方移動到另一個地方；建造地點幾乎不受水深和地質條件的影響；建造迅速，這在軍事應用方面有極其重要的意義；可作為臨時防護措施用於掩護港口設施和海洋建築物，使之減少破壞等。因此，近年來對浮式防波堤的研宄和應用在防波領域越來越受到重視。
[0003]浮式防波堤依據結構的彈性性能可分為剛性浮堤和柔性浮堤，剛性浮堤在波浪作用下不發生顯著變形，如箱式浮堤；柔性浮堤在波浪作用下可改變其形狀，如筏式浮堤。
[0004]剛性浮堤研製上的最大困難為浮體固有周期較小，即浮體的恢復力大，其在波浪作用下會發生振動，影響消浪效果。現場試驗也證實，當前就供作實用的、其規模為常識所允許的浮體而言，幾乎不可能期待充分的消浪效果。因此，需要設法增大其固有周期。
[0005]柔性浮堤一般建造比較容易、靈活，需要較少的人力和機械設備，可以減小潮流幹擾，產生較少的反射波，系纜力小於剛性浮堤。在水深較大的情況下，利用柔性材料來建造浮式防波堤，費用要比採用固定式防波堤及其它類型的浮式防波堤大大減小，但其消能效果普遍不如剛性浮堤，特別是對長波的掩護效果一般。
[0006]浮式防波堤消波作用可分為積極消波和消極消波。靠反射和摩擦來削弱波能，屬消極消波，如果僅依靠這些作用增大消波效果，浮體的規模就會變得很巨大，這種情況是不合理的。將波能轉化為新的動能，屬積極消波，如果入射波能量幾乎全部轉換成浮體的動能，這種情況下，消波效果是極其良好的。研宄者認為利用已有單項浮體的性質，發展具有複合結構的浮體形態，使其在消浪機理上，相位差的反射、摩擦、能量轉換等能夠同時起作用，是今後浮式防波堤的研宄方向。
[0007]專利號為ZL201310066910.5，名稱為「一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體」的發明專利，通過在浮箱內部設置斜板和中間平板，形成透空箱體，浮箱兩側(向海側和向陸側)設置仿機翼分水結構進行紊動消能，消波係數可達到0.8左右。該結構為鋼材或鋼筋混凝土材質的剛性浮堤，仍未能很好解決浮箱固有周期較小，易發生振動的問題，且結構屬消極消波，還應結合柔性浮堤特點，將波能轉化為新的動能進行積極消波，以達到合理設計和消波效果。


【發明內容】

[0008]本實用新型的目的在於克服上述現有浮式防波堤所存在的問題和缺陷，提出一種新型的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體。該框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體組裝成浮式防波堤不僅具有良好的消能效果，而且兼具柔性浮式防波堤的優點，克服了箱式浮堤固有周期小的問題。
[0009]為了達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是:
[0010]一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，包括由12條稜構成的長方體框架1，所述的長方體框架I的上端面鋪設有與稜相連接的水平向頂部帶孔薄膜2，距離上端面至下端面高度H方向等分設置有多層與長方體框架I前後兩端相連接的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3，且所述水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的長度大於所述的長方體框架I的長度L ;所述的長方體框架I的前後兩端面分別鋪設有與稜相連接的垂向帶孔薄膜4 ;所述的長方體框架結構I的8個角處還設置有用於拼裝和連接系泊的扣環5。
[0011]所述的長方體框架I的高度H為波高+ (I?2m);長度L為比入射波長之比大0.3 ;寬度為入射波長的1/2。
[0012]所述的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的長度為L+(0.1?0.2)Lo
[0013]所述的多層水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的層間距為(0.1?0.3)Ho
[0014]所述的水平向頂部帶孔薄膜2的開孔率為10%?20%，所述的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的開孔率為5%?15%，所述的垂向帶孔薄膜4的開孔率為50%?70%。
[0015]所述的水平向頂部帶孔薄膜2、水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3和垂向帶孔薄膜4的材料為高強薄膜材料。
[0016]所述的水平向頂部帶孔薄膜2、水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3和垂向帶孔薄膜4的材料優選為玻璃纖維合成材料或滌綸織物合成材料。
[0017]所述的長方體框架I的材料為塗有防腐材料的鋼材。
[0018]所述的長方體框架I的前後兩端還設置有用於連接所述水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的橫杆。
[0019]本實用新型的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體的主要優點:
[0020]1、本實用新型的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體是在專利號為ZL201310066910.5，名稱為「一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體」發明專利的基礎上，進一步改進箱體結構。在框架內，利用柔性材料代替部分剛性材料，降低了結構剛度，增大其自振周期，解決了箱體恢復力大的問題。
[0021]2、本實用新型的箱體為複合透空結構，在消浪機理上，充分利用積極消波，使能量轉換、摩擦、反射等能夠同時起作用。波浪傳播到防波堤時，順水流方向與前後帶孔薄膜4相互作用，水質點原有軌道運動遭到破壞，產生紊流；箱體內部設置多層帶孔薄膜3，波浪能量轉移產生柔性運動，進一步促進了波浪在防波堤內部的能量消減；帶孔薄膜2在高度方向布置在接近水面處，孔洞設計可減少越浪量；帶孔薄膜2、3上都開孔，可進一步紊亂水流，形成波列幹涉消能。
[0022]3、本實用新型的箱體自重較輕，觸水面積大，能夠自主提供浮力，可以不需浮箱的輔助進行工作，從而節約成本。
[0023]本實用新型的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體的有益效果:
[0024]1、消浪效果好。本實用新型的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體主要藉助多層水平、垂直帶孔薄膜對波浪的擾動達到消浪目的，充分利用了積極消波，並綜合了波能反射、波列幹涉、紊動耗能等其他消能方式。室內原型實驗表明，其波浪的消能係數多0.8。另外，本實用新型的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體通過前後多級布置，可達到逐級消能、消波的效果，也能較好地解決現有浮式防波堤對長波的掩護效果不好的問題。
[0025]2、本實用新型的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體本身的運動產生的影響小。該堤型為複合結構，隨著自振周期的加大，箱體恢復力減小，其自身運動產生的輻射波也將明顯減小；堤型總體體積較小，浮體運動引起的系泊力有限，並且多孔滲水結構也在一定程度上起到了減少系泊力的作用。
[0026]3、本實用新型的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體安裝迅速，施工維護方便，造價較低。單元體可工廠化預製，在施工方面具有很強的機動性；結構自重小，比已有浮箱式等浮式防波堤維修方便，拖上岸或者直接在水中維修簡單，直接更換損壞的杆件或者薄膜就可以讓浮式防波堤繼續發揮作用；結構單元之間也不需要複雜的連接器，這一點可以減少很多因為連接器故障帶來的不便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型的立體圖。
[0028]圖中:1.長方體框架；2.水平向頂部平鋪帶孔薄膜；3.水平向中下部寬鬆帶孔薄膜；4.垂向帶孔薄膜；5.扣環；L.長方體框架的長度長方體框架的高度。

【具體實施方式】
[0029]為了加深對本實用新型的理解，下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細敘述。應理解，該實施例僅用於說明本實用新型，並不用於限制本實用新型保護範圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型記載的內容之後，本領域技術人員對本實用新型所做的各種等同與等效形式的改動和修改，均落於本申請專利權利要求書所限定的範圍。
[0030]本實用新型的系留方式和布置可根據實際運用採用不同的方式。根據實際應用海域的水深、地質及波況條件確定整體結構的長度、寬度以及深度，進而確定帶孔薄膜的材料、尺寸、層數以及開孔率。
[0031]如圖1所示，為本實用新型的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體實施方式的立體示意圖。本實用新型的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，包括由12條稜構成的長方體框架1，所述的長方體框架I的上端面鋪設有與稜相連接的水平向頂部帶孔薄膜2，距離上端面至下端面高度H方向等分設置有3層與長方體框架I前後兩端相連接的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3，且所述水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的長度大於所述的長方體框架I的長度L ;所述的長方體框架I的前後兩端面分別鋪設有與稜相連接的垂向帶孔薄膜4 ;所述的長方體框架結構I的8個角處還設置有用於拼裝和連接系泊的扣環5。其中，所述的長方體框架I的高度H為波高+ (I?2m);長度L為比入射波長之比大0.3 ;寬度為入射波長的1/2。所述的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的長度為L+(0.1?0.2)L。所述的多層水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的層間距為(0.1?0.3)Ho所述的水平向頂部帶孔薄膜2的開孔率為10%?20%，所述的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的開孔率為5%?15%，所述的垂向帶孔薄膜4的開孔率為50%?70%。所述的水平向頂部帶孔薄膜2、水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3和垂向帶孔薄膜4的材料為高強薄膜材料。所述的水平向頂部帶孔薄膜2、水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3和垂向帶孔薄膜4的材料優選為玻璃纖維合成材料或滌綸織物合成材料。所述的長方體框架I的材料為塗有防腐材料的鋼材。所述的長方體框架I的前後兩端還分別設置有用於連接所述水平向中下部寬鬆帶孔薄膜3的橫杆。
[0032]本實用新型的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體通過室內實物原型實驗，其中:實驗水深0.5m ;波浪要素的波高為0.12?0.15m，波長為1.5m?4.0m，周期為1.0s?2.0s;框架結構I的長度為1.3m，與試驗水槽同寬度，高度為0.3m，帶孔薄膜3長度為1.35m ;帶孔薄膜2開孔率取15%，帶孔薄膜3開孔率取10%，帶孔薄膜4的前方薄膜開孔率為70%，後方薄膜開孔率為50% ;所得試驗結果消波係數多0.8，故本實用新型具有非常優越的消波性能。
【權利要求】
1.一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，包括由12條稜構成的長方體框架(I)，其特徵在於:所述的長方體框架(I)的上端面鋪設有與稜相連接的水平向頂部帶孔薄膜(2)，距離上端面至下端面高度H方向等分設置有多層與長方體框架(I)前後兩端相連接的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜(3)，且所述水平向中下部寬鬆帶孔薄膜(3)的長度大於所述的長方體框架(I)的長度L ;所述的長方體框架(I)的前後兩端面分別鋪設有與稜相連接的垂向帶孔薄膜(4);所述的長方體框架結構(I)的8個角處還設置有用於拼裝和連接系泊的扣環(5)。
2.根據權利要求1所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特徵在於:所述的長方體框架(I)的高度H為波高+ (I?2m);長度L為比入射波長之比大0.3 ;寬度為入射波長的1/2。
3.根據權利要求1所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特徵在於:所述的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜(3)的長度為L+(0.1?0.2)Lo
4.根據權利要求1所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特徵在於:所述的多層水平向中下部寬鬆帶孔薄膜(3)的層間距為(0.1?0.3)Ho
5.根據權利要求1所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特徵在於:所述的水平向頂部帶孔薄膜(2)的開孔率為10%?20%，所述的水平向中下部寬鬆帶孔薄膜(3)的開孔率為為5%?15%，所述的垂向帶孔薄膜(4)的開孔率為50%?70%。
6.根據權利要求1或5所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特徵在於:所述的水平向頂部帶孔薄膜(2)、水平向中下部寬鬆帶孔薄膜(3)和垂向帶孔薄膜(4)的材料為高強薄膜材料。
7.根據權利要求1或5所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特徵在於:所述的水平向頂部帶孔薄膜(2)、水平向中下部寬鬆帶孔薄膜(3)和垂向帶孔薄膜(4)的材料優選為玻璃纖維合成材料或滌綸織物合成材料。
8.根據權利要求1或2所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特徵在於:所述的長方體框架(I)的材料為塗有防腐材料的鋼材。
9.根據權利要求1或2所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特徵在於:所述的長方體框架(I)的前後兩端還設置有用於連接所述水平向中下部寬鬆帶孔薄膜(3)的橫杆。
【文檔編號】E02B3/06GK204252071SQ201420734471
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】金鳳, 萬超, 喬正, 楊強, 鄭啟航, 張儉, 沈陶 申請人:江蘇科技大學