浮動消波系統的製作方法

2023-09-19 22:10:15 3

專利名稱：浮動消波系統的製作方法
技術領域：
一種用於消波的系統，特別是一種消波效果好，不易損壞的浮動消波系統。
背景技術：
防波提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和海上養殖區安全生產的條件。防波提有固定式防波提和浮式防波提兩大類。固定式防波提由於其對水體生態環境會造成嚴重破壞，且工程造價昂貴，不適用於海上養殖區。浮式防波提是利用波浪能量主要集中在水體表層的特點，通過浮體在波浪作用下發生運動，以衰減波浪作用力，從而起到一定的消波作用。浮式防波提通常是用鋼材、鋼筋混凝土或塑料製成浮式構件與錨泊系統組成防浪設施。這種形式的防波提可保持海水的交換功能，防治海水汙染，隨著使用水域水深的增加，其性價比越來越高。但需要多種技術裝備和相應的技術措施支撐，才能保證使用安全和災害性天氣條件下的生存能力。目前，國內外均處於研究開發階段，真正具有實際使用價值者甚少。而歐美等發達國家則傾向於大型化，通過增加防波提使用功能的方法，以提高性價比。對於海上養殖區來說，由於其造價太高，根本無法接受。

發明內容
本發明的目的在於提供一種1、消波效果好；2、製造安裝簡單、成本低廉；3、自身結構合理，受到破壞的概率低，可修復性好，使用安全；4、對於環境的適應能力強，根據不同的海域調整產品的參數，提高消波效果；5主體結構耐腐蝕性好，使用壽命長。6、對周圍海洋環境影響小，避免同等技術的大型工程對周圍環境造成的破壞的浮動消波系統。本發明的目的是通過下述結構實現的它包括錨泊設備，所述的錨泊設備包括錨碇塊、系鏈樁、兩端分別連接錨碇塊和系鏈樁的錨鏈，其特徵在於它還包括至少兩排的浮筏體系，單排的浮筏體系由若干底部帶有消波止蕩裝置的浮筏縱向間隔排列構成，且相鄰兩排浮筏體系的浮筏交替錯開排列，單排浮筏體系中兩兩浮筏之間的間距不大於浮筏本身的長度，所述的浮筏體系之間的間距，浮筏的寬度由使用海域的海況決定，其關係如下所述的前排浮筏與後排浮筏體系之間的寬度不小於浮筏寬度的2倍，即兩排浮筏體系的總寬度不小於浮筏寬度的4倍，兩排浮筏體系的總寬度不小於使用海域深水波長的0. 65倍；
所述的浮筏為具有一定體積和自重的浮動構築物，系鏈樁設置在浮筏面上，所述的消波止蕩裝置為至少一排的、縱向固定排列在浮筏底部的若干個箱體。本發明具有以下優點1、它利用具有一定體積和自重的浮動構築物，在海上受各向風浪流組合作用產生運動，以衰減外力作用的能量，起到一定的消波作用，使港區和海上養殖區得到保護。同時消波止蕩裝置設在浮筏的基線以下，有效增加了浮體的浸沉深度和水下側投影面積，提高了浮體衰減波浪作用力的效果，同時將傳統大型或超大型的浮動構築物，合理分割成若干較小尺寸的標準模塊，分散有序地分布在海面上，通過模塊在不同外力作用下各自所發生的運動，可減少災害性天氣條件下，環境力對養殖網箱的破壞作用。在一般海況下，能滿足船舶裝卸和靠泊作業的要求。2、取材容易，可以工廠化生產並直接運輸安裝。3、主體結構的可修復性好。作為浮動構築物，在海上難免被他船和漂浮物碰撞發生破損。由於主體結構中最易發生破損的部位採用複合材料鋼絲網水泥製造，一旦發生破損， 可在現場進行修理。4、消波止蕩裝置採用拆裝式分體箱形結構，可根據使用海域的波浪參數採用不同的壓載和減載方法，改變浮體的帶水質量慣性矩與重心高度，調整模塊的自搖周期，提高消波效果。5、主體結構採用高性能造船砼和複合材料鋼絲網水泥製造，耐海水腐蝕性強，使用壽命長；採用箱形密肋式梁板結構能充分發揮不同結構材料的力學性能，提高材料的利用率，確保主體結構的總強度、橫強度和局部強度；採用分段預製裝配，整體高頻灌漿成型除保證產品的質量外，還有利於實現工廠化大量生產，降低成本。6、用於近海海域水體表面，無大型固定的複雜結構，避免了對附近生態體系的影響。


圖1為雙體浮筏結構的橫剖面圖； 圖2為三體浮筏結構的橫剖面圖3為多體浮筏結構的橫剖面圖4系統部分區域的浮筏的分布以及標準模塊錨泊設備的配置關係圖； 圖5為帶有消波止蕩裝置的浮筏的側剖圖； 圖6為帶有消波止蕩裝置的浮筏的俯視圖； 圖7為在圖7基礎上對浮筏部分區域上表面剖視的結構圖； 圖8為框架的結構示意圖。標號說明
1浮筏、11外板、12凹槽、13框架、14隔艙板、15擋浪牆、16收邊、2消波止蕩裝置、21邊沿、31錨碇塊、32系鏈樁、33錨鏈、34錨鏈管、41單向錨碇塊、42雙向錨碇塊、43三向錨碇塊。
具體實施例方式如圖4所示本發明包括錨泊設備，通過錨泊設備固定本發明的主體結構；所述的錨泊設備包括錨碇塊31、系鏈樁32、兩端分別連接錨碇塊和系鏈樁的錨鏈33，它還包括至少兩排的浮筏體系，單排浮筏體系由若干底部帶有消波止蕩裝置2的浮筏1縱向間隔排列構成，且相鄰兩排浮筏體系的浮筏交替錯開排列，單排浮筏體系中兩兩浮筏之間的間距不大於浮筏本身的長度，這樣當前排浮筏體系中的間距透過的波浪可以通過後排的浮筏進行消波處理，達到良好的消波效果，其中單排浮筏體系中兩兩浮筏之間的間距等於浮筏本身的長度效果最優，在能夠達到消波效果的同時可以減少浮筏的使用量，節約成本；所述的浮筏體系之間的間距，浮筏的寬度由使用海域的海況決定，其關係如下所述的前排浮筏與後排浮筏體系之間的寬度不小於浮筏寬度的2倍，即兩排浮筏體系的總寬度不小於浮筏寬度的4倍，兩排浮筏體系的總寬度不小於使用海域深水波長的0. 65倍；這樣設置的目的也是為了能夠達到好的消波效果，由於浮筏寬度與海域平均波長有關，將前排浮筏與後排浮筏體系之間的寬度設置為等於浮筏寬度的2倍，即兩排浮筏體系的總寬度等於浮筏寬度的4倍，使兩排浮筏體系的總寬度等於使用海域深水波長的0. 65倍時，浮筏的寬度最小，浮筏的生產成本最少。所述的浮筏為具有一定體積和自重的浮動構築物，系鏈樁設置在浮筏面上，浮筏主要目的是為了能夠使整個系統的物體浮出水面，所述的消波止蕩裝置為至少一排的、縱向固定排列在浮筏底部的若干個箱體，箱體的目的是為了增加浮體的浸沉深度和水下側投影面積，從而提高浮體衰減波浪的作用。其原理主要是根據
浮體在不同外力作用下，會發生橫搖、縱搖、升沉、橫向漂移、縱向漂移和首尾擺動。其運動的幅度隨外力作用的大小和浮體自身的主尺度、形狀與自重而異。利用具有一定體積和自重的標準模塊在波浪作用下發生運動，以衰減波浪作用力，從而起到消波作用，使所遮蔽水域內的養殖網箱得到保護，為港區提供平穩的船舶裝卸作業環境。本系統的主體結構是帶有消波止蕩裝置的浮筏(標準模塊)，由於其幹舷高度小， 又無上層建築，受風面積小，受風力作用的影響很小；由於其水下側投影面積大，受橫向水流作用時，比風力作用的影響為大，但其主要運動形式為橫向偏移，一般運動幅度都不大。 而對標準模塊影響最大的就是波浪力。浮筏(標準模塊)通過錨泊設備在海上定位，在波浪周期性作用下，發生短暫的各向運動，隨著外力作用的衰減和消失，由於錨泊設備的反作用力，很快恢復原位。從而使有序分布的模塊不會相互發生碰撞。同時又可承受下一周期的波浪作用，周而復始，達到連續消波的效果。所述的浮筏為由高性能造船砼和鋼絲網水泥製造的外板11所圍成的中空或內部填充有低密度材料的長方體結構的箱體，浮筏(標準模塊)根據使用海域的環境條件和實際使用要求，按以下三種方法進行抗沉性設計
①儲備浮力法——利用浮筏本身的的儲備浮力，按任意兩個抗沉艙破損進水不沉的要求，進行抗沉性設計；
②局部填充法——收集海上養殖區的廢舊泡沫塑料和港區海面的上漂浮物，填充到抗沉艙內，可有效減少主體結構破損後，艙內的進水量，提高抗沉性標準。③現場發泡法——採用聚合物等化工原料現場發泡技術，將全部抗沉艙內部空間填滿，使浮筏成為全天候的抗沉浮體，可確保主體結構任意破損情況下的不沉性。如圖廣3、5、所示在箱體的上表面沿長度方向的兩端以及中點各設有一對系鏈樁，在箱體的上表面還設有至少一排的凹槽12，所述的凹槽位於一端系鏈樁與中點系鏈樁之間以及中點系鏈樁和另一端系鏈樁之間，凹槽的底部設有貫穿浮筏底部的開口，開口的大小與箱體的橫剖面相對應，在開口的四周設有收邊16 ；在浮筏內除凹槽以外的區域採用箱型密肋式梁板結構，即設有多排用於支撐浮筏內側壁的框架13以及分割浮筏內部空間形成獨立水密隔艙的隔艙板14，框架可以起到強化浮筏的作用，隔艙板在浮筏內分隔出獨立的抗沉倉的同時也起到了一定強化浮筏的作用，浮筏上還設有用於錨鏈通過的貫穿浮筏上、下表面的錨鏈管34。錨鏈管設在浮筏內，可以起到對筏體結構進行局部加強，能承受災害性天氣條件下的脈衝荷載。錨鏈通過錨鏈管從浮筏底部入水，避免錨鏈在大氣環境中直接受浪濺作用較易發生腐蝕。由於浮筏採用箱形密肋式梁板結構，能夠減少本身結構自重，便於批量生產，提高勞動生產率，同時可以提高浮筏的整體強度，橫向構件中的框架和水密橫隔艙壁全部採用鋼絲網水泥預製薄壁構件。浮筏的舷側外板由於受浪濺乾濕交替作用，是最易發生腐蝕的部位，全部採用複合材料鋼絲網水泥，採用高頻灌漿垂直成型。甲板和底板施工操作條件好，模板裝拆方便， 則採用高性能造船砼，整體平面震動成型。箱形結構的消波止蕩裝置全部採用高性能造船砼平面分段預製裝配法製作。為提高系統的耐久性，延長使用壽命，凡與海水直接接觸的表面，均採用高分子材料進行浸漬處理。對於浮體與海水接觸的鋼質構件，除進行油漆塗裝外，應留有足夠的腐蝕餘量，使其使用壽命儘可能與主體結構同步。有時為了調整浮筏的浸水深度，一般會將浮筏的下表面的寬度調節小。浮體(標準模塊)達到規定使用年限報廢時，可拖至指定海域，沉入海底，作為人工魚礁。設有兩排以及兩排以上的凹槽的浮筏，在兩兩相鄰的凹槽之間、浮筏的上表面還設有與凹槽平行排列的擋浪牆15，所述的兩組或兩組以上的擋浪牆由外至內高度逐一遞增。一般來說，凹槽的排數最多為三排，三排以上會直接導致浮筏的結構以及成本的上升。一般來說，根據凹槽的排數，將浮體分為雙體浮筏、三體浮筏、多體浮筏，上述三種浮筏分別對應一排、二排、三排凹槽的情況。所述的箱體為長方體空心結構，箱體上設有進排水口，頂邊四周設有向外側延伸的邊沿21，所述的邊沿與浮筏底部的開口的收邊對應，箱體從底邊朝下從浮筏的開口放入直至邊沿與浮筏底部的開口的收邊接觸。一般在設計的過程中，不將消波止蕩裝置直接和浮筏設計為一體，而是採用分體式設計，這樣可以節約生產成本，消波止蕩裝置的主要功能是為了增加本系統水下側投影面積以及調節整個系統的浸沉深度，所以其整體結構為長方體，同時在其內部進行空心設計，方便灌入海水或其他重物。如圖4所示浮筏體系中的浮筏採用兩根垂直鏈和四根反向交叉鏈的定位方式進行定位，該定位方式的方案如下所述的錨碇塊為鋼筋砼錨碇塊，根據朝向分為單向錨碇塊 41、雙向錨碇塊42、三向錨碇塊43，錨碇塊與浮筏的分布情況如下在前排浮筏體系中的任意一個浮筏沿長度方向的中軸線上，由前至後依次為單向錨碇塊、雙向錨碇塊、浮筏、三向錨碇塊，單向錨碇塊通過錨鏈連接在第一排浮筏的沿長度方向中點上設有的系鏈樁，三向錨碇塊中間的錨鏈連接在第一排浮筏的沿長度方向中點上設有的系鏈樁，三向錨碇塊的兩邊以及雙向錨碇塊通過錨鏈分別連接與前排浮筏體系所述浮筏相鄰的後排浮筏體系浮筏最近的系鏈樁；在後排浮筏體系中的任意一個浮筏沿長度方向的中軸線上，由前至後依次為三向錨碇塊、浮筏、雙向錨碇塊、單向錨碇塊，連接方式與前排浮筏體系所述的錨碇塊的連接方式相同。原來傳統的定位方式採用輻射狀定位，一般是一鏈對應一錨的設計方案，而現在根據消波系統標準模塊的布置方式所設計的單向、雙向和三向錨碇塊，使系統錨塊的總量減少一半，節省了工程建設的投資。標準模塊的主尺度根據使用海域的自然條件、波浪參數和對消波效果的要求，通過各方案的技術經濟論證和主尺度分析，經總縱強度、橫強度和局部強度校核後加以確定。 所述的浮筏體系的浸沉深度要求大於使用海域平均波高的2倍；浮筏體系的的橫搖周期等於使用海域平均波浪周期。
本發明的預計收益如下
權利要求
1.一種浮動消波系統，它包括錨泊設備，所述的錨泊設備包括錨碇塊(31)、系鏈樁 (32)、兩端分別連接錨碇塊和系鏈樁的錨鏈(33)，其特徵在於它還包括至少兩排的浮筏體系，單排的浮筏體系由若干底部帶有消波止蕩裝置(2)的浮筏(1)縱向間隔排列構成， 且相鄰兩排浮筏體系的浮筏交替錯開排列，單排浮筏體系中兩兩浮筏之間的間距不大於浮筏本身的長度，所述的浮筏體系之間的間距，浮筏的寬度由使用海域的海況決定，其關係如下所述的前排浮筏與後排浮筏體系之間的寬度不小於浮筏寬度的2倍，即兩排浮筏體系的總寬度不小於浮筏寬度的4倍，兩排浮筏體系的總寬度不小於使用海域深水波長的0. 65 倍；所述的浮筏為具有一定體積和自重的浮動構築物，系鏈樁設置在浮筏面上，所述的消波止蕩裝置為至少一排的、縱向固定排列在浮筏底部的若干個箱體。
2.根據權利要求1所述的浮動消波系統，其特徵在於所述的浮筏為由高性能造船砼和鋼絲網水泥製造的外板(11)所圍成的中空或內部填充有低密度材料的長方體結構的箱體，在箱體的上表面沿長度方向的兩端以及中點各設有一對系鏈樁，在箱體的上表面還設有至少一排的凹槽(12)，所述的凹槽位於一端系鏈樁與中點系鏈樁之間以及中點系鏈樁和另一端系鏈樁之間，凹槽的底部設有貫穿浮筏底部的開口，開口的大小與消波止蕩裝置的橫剖面相對應，在開口的四周設有收邊(16);在浮筏內除凹槽以外的區域採用箱型密肋式梁板結構，即設有多排用於支撐浮筏內側壁的框架(13)以及分割浮筏內部空間形成獨立水密隔艙的隔艙板(14)，在浮筏上還設有用於錨鏈通過的貫穿浮筏上、下表面的錨鏈管 (；34)。
3.根據權利要求2所述的浮動消波系統，其特徵在於設有兩排以及兩排以上凹槽的浮筏，在兩兩相鄰的凹槽之間、浮筏的上表面還設有與凹槽平行排列的擋浪牆，所述的兩組或兩組以上的擋浪牆(15)由外至內高度逐一遞增。
4.根據權利要求2所述的浮動消波系統，其特徵在於所述的箱體為長方體空心結構，箱體上設有進排水口，頂邊四周設有向外側延伸的邊沿(21)，所述的邊沿與浮筏底部的開口的收邊對應，箱體從底邊朝下從浮筏的開口放入直至邊沿與浮筏底部的開口的收邊接觸。
5.根據權利要求1所述的浮動消波系統，其特徵在於浮筏體系中的浮筏採用兩根垂直鏈和四根反向交叉鏈的定位方式進行定位，該定位方式的方案如下所述的錨碇塊為鋼筋砼錨碇塊，根據朝向分為單向錨碇塊(41)、雙向錨碇塊(42)、三向錨碇塊(43)，錨碇塊與浮筏的分布情況如下在前排浮筏體系中的任意一個浮筏沿長度方向的中軸線上，由前至後依次為單向錨碇塊、雙向錨碇塊、浮筏、三向錨碇塊，單向錨碇塊通過錨鏈連接在第一排浮筏的沿長度方向中點上設有的系鏈樁，三向錨碇塊中間的錨鏈連接在第一排浮筏的沿長度方向中點上設有的系鏈樁，三向錨碇塊的兩邊以及雙向錨碇塊通過錨鏈分別連接與前排浮筏體系所述浮筏相鄰的後排浮筏體系浮筏最近的系鏈樁；在後排浮筏體系中的任意一個浮筏沿長度方向的中軸線上，由前至後依次為三向錨碇塊、浮筏、雙向錨碇塊、單向錨碇塊， 連接方式與前排浮筏體系所述的錨碇塊的連接方式相同。
6.根據權利要求1所述的浮動消波系統，其特徵在於所述的浮筏的舷側外板採用複合材料鋼絲網水泥，並採用高頻灌漿垂直成型；甲板和底板採用高性能造船砼，整體平面震動成型。
全文摘要
本發明為一種浮動消波系統；它包括錨泊設備，它還包括至少兩排的浮筏體系，單排的浮筏體系由若干底部帶有消波止蕩裝置的浮筏縱向間隔排列構成，且相鄰兩排浮筏體系的浮筏交替錯開排列，單排浮筏體系中兩兩浮筏之間的間距不大於浮筏本身的長度，所述的浮筏為具有一定體積和自重的浮動構築物，系鏈樁設置在浮筏面上，所述的消波止蕩裝置為至少一排的、縱向固定排列在浮筏底部的若干個箱體。本發明具有消波效果好、製造安裝簡單、成本低廉等優點。
文檔編號E02B3/06GK102296566SQ20111014917
公開日2011年12月28日 申請日期2011年6月3日 優先權日2011年6月3日
發明者朱元康, 朱國華, 林 吉, 林旭, 林曉霞, 江浩, 陳文彥 申請人:福建吉輪海洋投資有限公司