一种具有减摇功能的浮式防波堤的制作方法

本发明属于海洋工程技术领域，尤其是涉及一种具有减摇功能的浮式防波堤。

背景技术：

浮式防波堤由浮体和锚泊系统组成，浮体由具有一定吃水深度的箱体或浮排组成，其与一端固定在海底的锚链相连而漂浮在水面上。浮式防波堤消波原理是根据波浪的能量大部分集中在水面的上层的分布特点，利用浮体反射、吸收、转换和消散波能以减少堤后的波浪，各种型式和材料的浮箱、浮筏等均可作为浮体来防浪。近年来，随着环保意识不断增强，海洋环境问题也日益受到关注，浮式防波堤因其对海洋环境影响小，有较强的海水交换功能；造价较低，修建迅速，拆迁容易等优点，越来越得到人们的关注和认可,应用也愈加广泛。

现有浮式防波堤主要存在以下缺点：(1)消浪效果不佳，这主要是由于浮式防波堤结构的高度和宽度(沿波浪传播方向)有限，并不能完全阻挡波浪的透射的缘故,尤其对于长周期波,透浪率明显增加；(2)浮体受到波浪作用后，其自身也会随波运动，当波高较大时，浮体受力较大，运动幅度将增大，由于浮体一般采用锚链锚固在海床底，纵横移运动受到一定限制，主要是横摇运动加剧；浮体的横摇不仅将传输一定的波能，降低消浪效果，也将使得锚泊系统承受更大作用力，影响锚泊系统安全，因此降低浮体的横摇具有重要意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有减摇功能的浮式防波堤，结构新颖，消浪和减摇效果较好，能大幅降低波浪和悬浮本体横摇的共振概率，降低锚链受力，提高悬浮本体的抗风浪能力，施工和维护均较方便，可应用于沿海港口、海上防灾应急消浪以及海上平台和海洋水产养殖等方面的生产建设过程中。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有减摇功能的浮式防波堤，包括悬浮在水面上的悬浮本体，悬浮本体上面固定设置有横梁，横梁两端伸出悬浮本体的部分形成悬臂，横梁两端对称的位置处铰接有浮体，横梁上设有可沿横梁移动的滑块。横梁可设置若干道，悬臂的长度可根据波浪条件等确定。

进一步的，悬浮本体包括浮箱和重体结构，重体结构固定设置在浮箱下面，浮箱内部中空，主要起到提供浮力作用，重体结构为实心结构且成“┴”形，主要起到提供重力作用。浮箱和重体结构可一起浇筑成一体。

进一步的，横梁为中空的封闭腔体结构，横梁内沿长度方向设置有滑道，滑道的两端设置碰垫，滑道内设置有自由滑动的滑块。

进一步的，滑道的中间低于两端。以保证悬浮本体在水平状态下，滑块位于横梁的中间。滑块的重量和滑道的倾斜角可根据波浪条件调整，以提高减摇效果。

进一步的，浮体为梯形体，且内部中空，浮体的材质为橡胶，静水时浮体的底部露出水面。制作成梯形的目的在于增加其与水体的接触面积，提高减摇效果。

进一步的，横梁的两端朝下设置有铰轴，浮体通过铰轴与横梁连接。设置铰轴的目的在于当整个悬浮本体倾斜时，浮体仍能保持竖直状态入水。

进一步的，悬浮本体两侧对称位置上均通过锚链与海底锚墩相连。

进一步的，浮箱和重体结构均由混凝土材料制备而成。

进一步的，浮箱为长方体。

进一步的，浮箱和重体结构呈“工”字型。设计成“工”字型的目的是大幅降低整个悬浮本体的重心，达到降低悬浮本体横摇的目的。通过调整浮箱和重体结构的尺度，可以得到所需要的悬浮本体吃水深度。

本发明主要由类似“工”字型悬浮本体、浮体上的横梁和横梁两侧的梯形浮箱组成。通过锚链和海底锚墩相连后，悬浮在水面上。

工作原理：

波浪作用下，悬浮本体向左倾斜，此时左侧的浮体将入水，此时需要抵抗相应的浮力，因此能大幅降低了悬浮本体的横摇幅度。左侧的梯形浮体入水一定深度将达到平衡后，由于悬浮本体具有稳定性，会产生向右的复原力矩使得悬浮本体向右摇动以回到原来的平衡位置，而此时滑块已滑至横梁左侧，产生了一个向左的力矩，以抵消部分复原力矩，并改变悬浮本体的横摇周期，达到减摇的效果。

当悬浮本体回到平衡位置时，由于惯性的作用使悬浮本体继续向右倾斜，右侧的梯形浮体将入水来起到减摇效果，滑块最后滑至横梁右侧，以抵消向左的复原力矩。由此往复。

三大减摇措施：

措施一：悬浮本体设计成“工”字型，能大幅降低整个悬浮本体的重心，达到降低悬浮本体横摇的目的；

措施二：设置梯形的浮体，能增加其与水体的接触面积，提高减摇效果；

措施三：横梁上滑块可以在滑道中自由滑动，能够提高减摇效果。

相对于现有技术，本发明所述的具有减摇功能的浮式防波堤具有以下优势：

本发明所述的具有减摇功能的浮式防波堤，一)采用上述“工”字形悬浮本体结构形式，结合横梁及其下侧的梯形浮体，形成一个“异形”的空间，波浪在该空间内翻滚、紊动、破碎等，可有效地消除波浪能量，达到消浪效果；

二)通过三大减摇措施，可有效地降低悬浮本体的横摇幅度，同时滑块的移动也不断的改变悬浮本体固有横摇周期，大幅降低波浪和悬浮本体横摇的共振概率，降低锚链受力，提高悬浮本体的抗风浪能力；

三)通过适当加密和加长横梁，能提高悬浮本体对长周期波的消浪效果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例所述的浮式防波堤的横断面的正视图；

图2是本发明实施例所述的浮式防波堤的俯视图；

图3是本发明实施例所述的a-a横断面图；

图4为本发明实施例所述的浮式防波堤在波浪作用下的示意图。

附图标记说明：

1、浮箱，2、重体结构，3、横梁，4、滑块，5、滑道，6、碰垫，7、铰轴，8、浮体，9、锚链，10、锚墩。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，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”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种具有减摇功能的浮式防波堤，包括悬浮在水面上的悬浮本体，悬浮本体上面固定设置有横梁3，横梁3两端伸出悬浮本体的部分形成悬臂，横梁3两端对称的位置处铰接有浮体8，横梁3上设有可沿横梁3移动的滑块4。横梁3可设置若干道，悬臂的长度可根据波浪条件等确定。

上述，悬浮本体包括浮箱1和重体结构2，重体结构2固定设置在浮箱1下面，浮箱1内部中空，主要起到提供浮力作用，重体结构2为实心结构且成“┴”形，主要起到提供重力作用。浮箱1和重体结构2可一起浇筑成一体。

上述，横梁3为中空的封闭腔体结构，横梁3内沿长度方向设置有滑道5，滑道5的两端设置碰垫6，滑道5内设置有自由滑动的滑块4。

上述，滑道5的中间低于两端。以保证悬浮本体在水平状态下，滑块4位于横梁3的中间。

上述，浮体8为梯形体，且内部中空，浮体8的材质为橡胶，静水时浮体8的底部露出水面。制作成梯形的目的在于增加其与水体的接触面积，提高减摇效果。

上述，横梁3的两端朝下设置有铰轴7，浮体8通过铰轴7与横梁3连接。设置铰轴7的目的在于当整个悬浮本体倾斜时，浮体8仍能保持竖直状态入水。

上述，悬浮本体两侧对称位置上均通过锚链9与海底锚墩10相连。

上述，浮箱1和重体结构2均由混凝土材料制备而成。

上述，浮箱1为长方体。

上述，浮箱1和重体结构2呈“工”字型。设计成“工”字型的目的是大幅降低整个悬浮本体的重心，达到降低悬浮本体横摇的目的。通过调整浮箱1和重体结构2的尺度，可以得到所需要的悬浮本体吃水深度。

本发明主要由类似“工”字型悬浮本体、悬浮本体上的横梁3和横梁3两侧的梯形浮体8组成。通过锚链9和海底锚墩10相连后，悬浮在水面上。

工作原理：

在设置的时候，按照横梁3长度方向平行于波浪来向设置，即横梁3两端的浮体8，一个靠近波浪，一个远离波浪。

波浪作用下，悬浮本体向左倾斜，左侧的浮体8将入水，此时需要抵抗相应的浮力，因此能大幅降低了悬浮本体的横摇幅度。左侧的梯形浮体8入水一定深度将达到平衡后，由于悬浮本体具有稳定性，会产生向右的复原力矩使得悬浮本体向右摇动以回到原来的平衡位置，而此时滑块4已滑至横梁3左侧，产生了一个向左的力矩，以抵消部分复原力矩，并改变悬浮本体的横摇周期，达到减摇的效果。

当悬浮本体回到平衡位置时，由于惯性的作用使悬浮本体继续向右倾斜，右侧的梯形浮体8将入水来起到减摇效果，滑块4最后滑至横梁3右侧，以抵消向左的复原力矩。由此往复。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。