柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤的制作方法
【专利摘要】一种柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤，其特征是防波堤纵向与常年主导风浪入射方向垂直，由二条平行的长条状浮体作为浮式防波堤主体，在二条平行长条状浮体与横向连系缆绳围成的每一单元空间内，放置柔性连接，外罩玻璃纤维蒙皮的板状硬质泡沫发泡体，其中一半带帘状阻尼结构，纵横相间布置，结构通过缆索錨固在水下基础。本实用新型科学组合波能反射，波列间的干涉消能，紊动消能及波浪力作功的消波机理，具有构造简单，材料易得，成本低，不必大型工程船舶安装，可操作性強等优点，对于日益发展的深水养殖事业无疑是项有重要意义的发明。
【专利说明】柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤，属海洋工程领域。
【背景技术】
[0002]浮式防堤通常是由金属，钢筋混凝土和塑料等材料制造的浮式构件和锚泊系统组成的防浪设施，其主要优点有:可防止海水污染，因为它有很强的海水交换功能，随着水深的增加，其造价比固定式要便宜得多，安放位置可以很容易地改变，浮体，缆绳和锚具都很容易制造，特别适合所掩护的水域要求有良好的水质交换条件的水产养殖设施，人工海水浴场等水域，用于预防常年主导风浪的影响，以取得节省投资和保持良好水质交换的双重效果。
[0003]浮式防波堤的消浪机理主要有以下几种:
[0004]波能反射:利用防波堤前部分反射能量的关系。防波堤的相对入水深度(D / d)是影响消浪效果的重要参数，其中，D为防波堤入水深度，d为水深。
[0005]波列间的干涉消能:由于传递的波浪频率与结构本身运动产生的波浪频率不同，形成两波间波动的相互牵制和抵消。
[0006]紊动消能:水体与结构相互作用形成的碰撞，摩擦和绕流，破坏了原来波浪质点有规律的运动，转变为杂乱的紊动而达到消能目的。
[0007]波浪力作功:波浪力使结构产生位移或变形所做的功，有部分是不可逆转的能耗。
[0008]由微幅波理论得知:
[0009]I)当水深与波长之比d/ λ >0.5时为深水波，水体质点是循圆形轨迹运动，圆半径按指数规律从水面向下衰减，水质点的水平速度分量在水表面最大，随着水面而急剧减少，在半水深处的速度约为水面的I / 5，由于浪的动能大部分靠近水面，采用浮堤消波效果很好。
[0010](2)当d/人<0.05时为极浅水波，水质点几乎呈水平轨迹往复运动，其速度水平分量从水面到水底几乎不变。
[0011](3)当0.05〈d / λ <0.5时为浅水波，水质点轨迹为一椭圆，水平速度沿水深的衰减率介于深水波和极浅水波两者之间:
[0012]由于我们是掩护水产养殖设施为目标，而水产养殖设施水域深度多在-20m以内属浅水波范围，因此，所建造的防波堤不伹要着眼水面消波也要顾及水下，型式应充分合理组合波能反射，波列间的干涉消能，紊动消能及波浪力作功，使结构实用，高效。
[0013]近年来国内外学者们提出了众多形式的浮式防波堤，由吴静萍等人模仿水生植物“浮漂”的结构型式，将28块圆形木板(每块平板直径为24cm，厚1.8cm)，排成4排7列铺于水面，模型整体尺寸为1.8mX1.0m。实验结果表明，该结构具有较好的消浪效果，见文献
[3]。
[0014]由郑艳娜，董国海，等人构思的板-网式浮堤结构，主体为刚性不透水平板，吃水很小，板的下面由空心圆管支撑，提供板结构的刚度和浮力，沿波浪传播方向设置若干排网衣，网衣的下部系有重物使网衣下垂。通过实验，表明该型式的浮堤对于保障风浪中的深水养殖网箱具有较好的消浪性能。其原理是利用主体为刚性不透水平板来抑制波能水质点垂向运动速度，其消浪机理是阻止波浪质点运动的垂直分量，衰减原有的部分波能来达到消浪的效果。沿波浪传播方向设置的若干排网衣，用来破坏部分水面下水质点的运动，利用水体与网衣之间相互作用形成的碰撞，摩擦和绕流，破坏原来波浪质点有规律的运动，转变为杂乱的紊动而达到消能的目的，见文献[4]。
[0015]依据上述公知的消浪机理原理及文献[3]，文献[4]前人从事过的探索，我们有可能创造一种科学组合波能反射，波列间的干涉消能，紊动消能及波浪力作功，使结构简单，经济，实用，高效，可操作性強又能抵御強台风的浮式防波堤。
[0016]参考文献
[0017][I]王永学，王国玉.近岸浮式防波堤结构的研究进展与工程应用[C].2002年度海洋工程学术会议论文集，江西南昌，2002:314
[0018][2]胡嵋，李大鸣，秦崇仁.浅水区域浮箱式防波堤结构形式的试验研究.中国港湾建设.2007(151):38-41.[0019]{3]吴静萍，王仁康，郑晓伟等.浮漂式防波堤的试验研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2001，25 (I):91-93.[0020][4]董国海，郑艳娜，李玉成等.板一网结构浮式防波堤消浪性能的试验研究[J].工程力学，2006 (7) =142-146.
【发明内容】
:
[0021]本实用新型的目的是科学组合波能反射，波列间的干涉消能，紊动消能及波浪力作功，使结构简单，经济，实用，高效，可操作性强又能抵御强台风的浮式防波堤，为此，本实用新型的技术方案是:
[0022]I防波堤纵向与常年主导风浪入射方向垂直，由二条平行的长条状浮体作为浮式防波堤主体，长条状浮体可由一节节浮筒柔性连接起来建成，长条状浮体每一单元两端为节点型浮筒，其余为标准型浮筒，用缆绳把前后节点浮筒连接起来，並以此节型浮筒为连接点与水下基础锚固；
[0023]2.在二条平行长条状浮体与横向连系缆绳围成的每一单元空间内，放置柔性连接外罩玻璃纤维蒙皮的板状硬质泡沫发泡体，其中半数放置悬掛帘状阻尼结构。
[0024]3.帘状阻尼结构优选网衣连接，或直接用绳连接，间隔排列阻尼管或板，底部悬掛重块，使其成张紧状态；
[0025]4节点型浮筒为连接点与水下基础锚固，水下基础优选锚桩型式，采用土木工程排架柱布置方式，即固定式锚固(纵横方向均有锚索)与铰式锚固(仅垂直方向有锚索)相间布置，以节省投资。
[0026]本实用新型兼备了前述的吴静萍等人模仿水生植物“浮漂”的结构型式，及由郑艳娜，董国海，等人构思的板-网式浮堤结构优点，但更具科学性及可操作性。其优点是:结构纵横均为柔性连接，有利于风浪条件下生存，常年主导风浪入射方向垂直的纵向长条状浮体有利于波能反射，“浮漂”状的板状浮体实现波列间的干涉消能及紊动消能，本实用新型的阻尼帘式结构大大増加了与水体的碰撞，摩擦和绕流，使其转变为杂乱的紊动而达到消能的目的，同时阻尼管或板和悬掛的重块，通过随水体摆动做功，达到不可逆转的耗能。本实用新型若结合本专利发明团队研发的系列锚桩技术，采用在国内外首次提出的用土木工程排架柱布置方式，即固定式锚固(纵横方向均有锚索)与铰式锚固(仅垂直方向有锚索)相间布置锚固浮式防波堤，可达到节约了基础部分的投资的目的。此外，本实用新型具有构造简单，材料易得，成本低，不必大型工程船舶安装，可操作性强等优点。本实用新型对于日益发展的深水养殖事业无疑有重要意义的发明。
【专利附图】
【附图说明】:
[0027]图1柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤平面布置示意图；
[0028]图2为带阻尼帘，外罩玻璃纤维蒙皮的板状硬质泡沫发泡体平，剖面示意图；
[0029]图3标准型浮筒结构示意图；
[0030]图4节点型浮筒结构示意图；
[0031]图5板状浮体套环加强件304结构示意图；
[0032]图6系统锚固示意图，图中标示了固定式锚固(纵横方向均有锚索)与铰式锚固(仅垂直方向有锚索)相间布置锚固浮式防波堤；
[0033]图7板状浮体布置示意图，图中标示带阻尼帘与不带阻尼帘的外罩玻璃纤维蒙皮的板状硬质泡沫发泡体，纵横相间布置；
[0034]其中:1标准型浮筒，其中101纤维布带蒙皮，102蒙皮环套，2节点型浮筒，其中201纤维布带蒙皮，202蒙皮环套，3带阻尼帘板板状浮体，其中301硬质泡沫发泡体，302玻璃纤维蒙皮，303套环，304套环加强件，305吊环，306阻尼管或板，307网衣，308阻尼管或板连接主绳，309阻尼管或板连接副绳，310悬挂重块4不带阻尼帘板状浮体，5横向连系缆绳，6板状浮体间连系缆绳，7节点型浮筒与基础垂向系缆，8节点型浮筒与基础纵向系缆，9节点型浮筒在浮堤间与基础横向系缆，10节点型浮筒在浮堤外与基础横向系缆，11固定型基础，12排架型基础。
[0035]【具体实施方式】:
[0036]可从市场购进下列材料:目前网箱养殖中大量使用的浮筒，缆绳，网衣，聚氯乙烯或聚苯乙烯发泡体，最好采用高发泡，闭孔型硬质泡沫发泡体，玻璃纤维布，玻璃纤维与芳纶纤维混织的纤维布带。
[0037]在陆上将硬质泡沫发泡体按尺寸切割好301，喷塗一道己调配好的环氧树脂，再缠绕二至三层玻璃纤维布，每缠绕一层玻璃纤维布，均喷塗一道己调配好的环氧树脂，固化后即形成玻璃纤维蒙皮302，然后打套环303並插入套环加強件304，铆接与胶粘结合放置吊环305,完工后放置好备用。
[0038]然后按图2加工阻尼帘，它包括把阻尼管或板306与网衣307连接，同时用较粗的连接绳主绳，及连接副绳再串接起来，下面掛上重块310，重块310优选带吊耳的混凝土浇筑块，完工后放置好备用。
[0039]接着加工标准型浮筒及节点型浮筒，方法是用渗润与固化剂调制好的环氧树脂粘接剂的玻璃纤维与芳纶纤维混织的纤维布带，把浮筒缠绕起来，形成纤维布带蒙皮101，201，並构造出图3，4的蒙皮环套102，202。
[0040]在浮式防波堤总装下水前，放置海区先安置基础，优选打锚桩，每个基础上系结浮子。另一个安装方法是基础安置后，与浮式防波堤系结的缆绳己与基础系好，另一端系结浮子浮于水面，届时与浮式防波堤系结即可。
[0041]柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤组装方法是:把图3标准型浮筒一节节用缆绳连起来，一段长度为hi距离连接一节图4所示的节点型浮筒，按图1把一块块板状浮体按带阻尼帘的板状浮体3，与不带阻尼帘的板状浮体4，按图7所示相间放置，同时板状浮体间用连系缆绳6连接好，如同海洋管綫拖管法施工，边完工一段由辅助船向水中拖带一段，全部入水后即浮拖至放置区。按前介绍的方法，把漂起的缆绳接到节点型浮筒套环上，安装即告完成，这个安装过程类似海洋管綫拖管法施工，可参考该方法的经验，但由于是全柔性结构，相比海洋管綫要简单得多，因为海洋管綫是钢管，会有一系列施工(如焊接)及结构学(如非綫性力学)难点，而这些对浮式防波堤不存在问题。
【权利要求】
1.柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤，其特征是防波堤纵向与常年主导风浪入射方向垂直，由二条平行的长条状浮体作为浮式防波堤主体，在二条平行长条状浮体与横向连系缆绳围成的每一单元空间内，放置柔性连接，外罩玻璃纤维蒙皮的板状硬质泡沫发泡体，其中一半带帘状阻尼结构，纵横相间布置。
2.按照权利要求1所述的柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤，其特征是长条状浮体由一节节浮筒柔性连接而成。
3.按照权利要求1所述的柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤，其特征是帘状阻尼结构是间隔排列阻尼管或板，用网衣，或直接用绳连接，底部悬掛重块。
4.按照权利要求1所述的柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤，其特征是板状浮体由按尺寸切割好的硬质泡沫发泡体，外裹蒙皮。
5.按照权利要求1所述的柔性带阻尼帘浮板组合式浮式防波堤，其特征是节点型浮筒为连接点与水下基础锚固。
【文档编号】E02B3/06GK203755233SQ201320295373
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年5月27日 优先权日:2013年5月27日
【发明者】古国维, 黎祖福, 李仲钦, 苏汉明, 郑钟新 申请人:古国维, 黎祖福, 李仲钦