一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體的製作方法

2023-12-04 20:04:01

專利名稱：一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體的製作方法
技術領域：
本發明屬於防波堤技術領域，涉及一種消減波浪能量的結構物，更具體是涉及一種用於維護水域水面的穩定和減小波浪衝擊力的可組裝的防波消能透空箱型單浮體。
背景技術：
港口工程建設中，為了維護港區內水面的穩定，確保作業船舶的正常工作，會在港區周圍設置防波堤以反射或消減波浪能量。隨著海港建設逐步向水深、浪大、環境惡劣的近海深水區域發展，傳統形式的防波堤逐漸失去優勢，高樁式和浮式防波堤被相繼提出。高樁式防波堤是傳統固定式防波堤的延續，只是用樁基抬高了上部消浪結構的底標高，減少了消浪結構以下的工程量以降低工程造價。但高樁式防波堤只適於建造在軟土地基上，適應水位變化的能力很弱，而且相對於傳統重力式防波堤而言，高樁式防波堤的結構安全性較差，更容易遭受水毀，水毀後也更難修復。浮式防波堤的特點是:防波堤漂浮於水體表面，不需要地基基礎，可以節省相應的工程費用；其次，浮式防波堤在預製工廠完成製造過程，運抵施工現場後進行簡單拼裝即可錨定到位，現場施工時間短、受環境影響小；其三，浮式防波堤不影響水體的交換，有利於保持水域環境不惡化；其四，浮式防波堤的安裝、移除均比較方便快捷，還可用於搶險救災和臨時性的水域維護工程。近40年來，國內外提出了幾十種浮式防波堤結構形式，大體可分為浮箱式、浮筒式和浮筏式，但所有浮式防波堤目前仍處於原型研究階段。浮箱式防波堤的主體都是完全封閉的空箱(通常為矩形或倒梯形)，主要依靠箱壁的波浪反射阻擋波能進入被維護水域，也可在迎水面或浮箱底部設置結構物以增加破碎波浪或阻尼消能的能力；浮箱式防波堤在反射波浪的同時，結構要承受巨大的波浪力，所以浮箱式防波堤要麼結構過於笨重，要麼容易水毀。浮筒式防波堤與浮箱式基本相似，只是防波堤的主體是圓筒，便於工廠製作，波浪的反射力也相對小一些，也可增設擋浪板或其它結構物以增強反射波浪或消耗波浪能的能力。浮筏式防波堤通常由廢舊輪胎或泡沫塑料等材料捆綁成浮筏而成，主要利用浮體間和浮體與水體間的摩擦消能；廢舊輪胎製成的浮筏式防波堤已經在海上圍堵油汙中得到應用，這類防波堤通常造價低廉，但其消能的效果不如前兩者，且浮筏易於老化，破碎後會對水域造成汙染。

發明內容
本發明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，提出一種新型的可組裝的防波消能透空箱型單浮體。該防波消能透空箱型單浮體組裝成浮式防波堤不僅具有良好的消能效果，而且穩定性好，易製造，成本低。為了實現上述目的，本發明的技術方案是:一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，包括一前後敞開口的六邊體殼體1，所述殼體I內水平設置有2塊相互隔開距離為k且與殼體I左右壁板相連接的中間平板3，殼體I前後上下壁板與中間平板3之間分別設置有一向殼體I內斜置且與殼體I上下壁板形成夾角α並與殼體I上下壁板和中間平板3邊緣相連接的斜板2 ;所述2塊中間平板3之間靠近殼體I前後邊緣處還分別設置有一端截面為三角形且兩端分別與殼體I左右壁板相連接的仿機翼分水結構5 ;所述殼體I外左右壁板上還分別緊貼連接有一浮箱4 ;所述殼體I上下壁板、中間平板3和斜板2均開設有若干通孔。上述所述的六邊體殼體I的六面壁板平方面積大小關係為:上下壁板>左右壁板>前後敞開口。上述所述的殼體I下壁板四個角還分別設有一用於連接錨鏈的扣環6。上述所述的連接均為固定連接。上述所述的夾角α為40 50°。上述所述的k為波高的0.1 0.2倍。上述所述的通孔開孔率，殼體I上下壁板為1% 3%，中間平板3為5% 8%，斜板2 為 15% 20%。上述所述的浮葙4為密閉空腔六邊體鋼結構。上述所述的殼體1，中間平板3和斜板2的材質為鋼材或鋼筋混凝土。本發明的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體的主要優點有:1、透空箱型浮體防波堤在矩形浮箱式防波堤的基礎上，去除了向海側和向陸側的立板，減小了箱體承受的波浪力和堤前的波浪反射，提高了箱體結構自身的安全性和波浪作用下的穩定性。2、在箱體內部設置由斜板(2)和中間平板(3)組成的束水結構，形成透空箱體。束水結構順水流方向對稱布置，流道斷面先收縮(向海側)後擴大(向陸側)，形成紊動消能。斜板(2)和中間平板(3)上都開孔，不僅能減少受力，進一步紊亂水流，而且能形成波列幹涉消能。殼體(I)上下壁板也開孔，可以進一步地紊亂水流，減小結構的受力。3、箱體內設兩個仿機翼分水結構(5)分別布置在束水結構的兩側(向海側和向陸側)，外觀仿機翼，符合流體力學原理，而且能增加箱體在波浪作用下的穩定性，減小箱體的晃動。仿機翼分水結構(5)在高度方向布置在接近水面處，其仿機翼的外形能夠迫使水流抬升箱體做功，箱體上浮能減少越浪量，提升消浪效果。4、箱體兩側各設置一個獨立的浮箱(4)為整個標準節箱體提供浮力。獨立的浮箱通過連接件與箱體連接，便於後期的維護，也降低了箱體的製作難度。浮箱(4)上部可設置閥門，用於後期調整箱體的幹舷高度。使用時，標準節之間用連接件串聯連接。本發明的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體的優點和有益效果:1.透空箱型浮體防波堤採用在箱體內設置束水結構、分水結構和束水結構板壁開孔等方法，綜合了波能反射、波列幹涉、紊動耗能、波浪力做功等多種消能方式，結構受波浪力小、堤前反射小、堤身穩性好、越浪小、消能效果好，便於布設、移除和維護，適用於各種水深條件，尤其適用於深水區域的消能防浪。2.透空箱型浮體防波堤將密閉浮箱和消能結構分離，降低了製造難度，也便於後期維護。消能結構如果採用鋼筋混凝土材料製作，不僅可以提升消能效果，而且可以降低造價。
3.透空箱型浮體防波堤不同於已有的任何一種浮體防波堤，綜合了波能反射、波列幹涉、紊動耗能、波浪力做功等多種消能方式，室內原型實驗表明，其波浪的透射係數可小至0.1047，即消能係數為0.8953。


圖1是本發明構造立體示意圖。圖2為圖1的A— A剖視圖。圖3為圖1的B— B剖視圖。圖4為圖1的C一C剖視圖。圖5是仿機翼分水結構的三維透視圖。圖中:1.殼體，2.斜板，3.中間平板，4.浮箱，5.仿機翼分水結構，6.扣環。
具體實施例方式為了加深對本發明的理解，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細敘述。應理解，該實施例僅用於說明本發明，並不用於限制本發明保護範圍。此外應理解，在閱讀了本發明記載的內容之後，本領域技術人員對本發明所做的各種等價形式的改動和修改，均落於本申請專利權利要求書所限定的範圍。附圖1一5所示，一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，包括一前後敞開口的六邊體殼體1，所述殼體I內水平設置有2塊相互隔開距離為k且與殼體I左右壁板相連接的中間平板3，殼體I前後上下壁板與中間平板3之間分別設置有一向殼體I內斜置且與殼體I上下壁板形成夾角α並與殼體I上下壁板和中間平板3邊緣相連接的斜板2 ;所述2塊中間平板3之間靠近殼體I前後邊緣處還分別設置有一端截面為三角形且兩端分別與殼體I左右壁板相連接的仿機翼分水結構5 ;所述殼體I外左右壁板上還分別緊貼連接有一浮箱4 ;所述殼體I上下壁板、中間平板3和斜板2均開設有若干通孔。上述所述的六邊體殼體I的六面壁板平方面積大小關係為:上下壁板>左右壁板>前後敞開口。本實施例殼體I的六面壁板的平方面積尺寸是:上下壁板為110cmX70cm，左右壁板為I IOcmX 42cm，前後敞開口為70cmX 42cm ；中間平板3的寬度為64cm，長度為左右壁板之間距離；斜板2的寬度為25.5cm，長度為左右壁板之間距離；上述所述的殼體I下壁板四個角還分別設有一用於連接錨鏈的扣環6。上述所述的連接均為固定連接。上述所述的夾角α為40 50°，本實施例採用夾角α為45°。上述所述的k為波高的0.1 0.2倍，本實施例採用k為6cm。上述所述的通孔開孔率，殼體I上下壁板為1% 3%，中間平板3為5% 8%，斜板2為15% 20%。相同開孔率條件下，單孔孔徑越小越有利於消能，以圓孔為優選。上述所述的浮葙4為密閉空腔六邊體鋼結構。浮箱4的尺寸(高度、寬度和長度)取決於箱型單浮體所需的浮力，浮箱4的長度宜與箱型單浮體長度相同，浮箱4的高度宜與箱型單浮體高度相同；浮箱4的寬度應按大於箱型單浮體所需浮力確定。浮箱4內還可設置用於調整箱型單浮體的幹舷高度的管道和閥門。上述所述的殼體1，中間平板3和斜板2的材質為鋼材或鋼筋混凝土。
本發明的防波消能透空箱型單浮體通過室內實物原型試驗，其中實驗波浪要素:波高為15cm,波長為1.0m 1.56m,周期為0.8s Is ;所得試驗結果數據為:波浪透射率為 0.1047 0.1614，消能係數為 0.8386 0.8953。
權利要求
1.一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:包括一前後敞開口的六邊體殼體(1)，所述殼體(I)內水平設置有2塊相互隔開距離為k且與殼體(I)左右壁板相連接的中間平板(3)，殼體(I)前後上下壁板與中間平板(3)之間分別設置有一向殼體(I)內斜置且與殼體(I)上下壁板形成夾角α並與殼體(I)上下壁板和中間平板(3)邊緣相連接的斜板(2);所述2塊中間平板(3)之間靠近殼體(I)前後邊緣處還分別設置有一端截面為三角形且兩端分別與殼體(I)左右壁板相連接的仿機翼分水結構(5);所述殼體(I)外左右壁板上還分別緊貼連接有一浮箱(4);所述殼體(I)上下壁板、中間平板(3)和斜板(2)均開設有若干通孔。
2.根據權利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:所述的六邊體殼體(I)的六面壁板平方面積大小關係為:上下壁板>左右壁板>前後敞開口。
3.根據權利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:所述的殼體(I)下壁板四個角還分別設有一用於連接錨鏈的扣環(6)。
4.根據權利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:所述的夾角α為40 50°。
5.根據權利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:所述的k為波高的0.1 0.2倍。
6.根據權利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:所述的通孔開孔率，殼體(I)上下壁板為1% 3%，中間平板(3)為5% 8%，斜板(2)為15% 20%。
7.根據權利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:所述的浮葙(4)為密閉空腔六邊體鋼結構。
8.根據權利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:所述的殼體(I)，中間平板(3 )和斜板(2 )的材質為鋼材或鋼筋混凝土。
9.根據權利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特徵在於:所述的連接為固定連接。
全文摘要
本發明公開了一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，包括一前後敞開口的六邊體殼體，所述殼體內水平設置有相互隔離且與殼體左右壁板相連接的2塊中間平板，殼體前後上下壁板與中間平板之間分別設置有一向殼體內斜置且與殼體上下壁板形成夾角α並與殼體上下壁板和中間平板邊緣相連接的斜板；所述2塊中間平板之間靠近殼體前後邊緣處還分別設置有一端截面為三角形且兩端分別與殼體左右壁板相連接的仿機翼分水結構；所述殼體外左右壁板上還分別緊貼連接有一浮箱；所述殼體上下壁板、中間平板和斜板均開設有若干通孔。本發明的防波消能透空箱型單浮體組裝成浮式防波堤不僅具有良好的防波消能效果，而且穩定性好，易製造，成本低。
文檔編號E02B3/06GK103147423SQ201310066910
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者王金海, 趙會平, 楊易, 鄒俊傑, 高強, 張立海 申請人:江蘇科技大學