港池内长周期波消波装置及消波组件的制作方法

1.本实用新型涉及港池设施领域，具体而言，涉及一种港池内长周期波消波装置及消波组件。


背景技术：

2.港池是港口内供船舶停泊、作业、驶离和转头操作的水域。港池内要有足够的面积和水深，要求风浪小和水流平稳。港池一般包括环抱设置的两个堤岸，两个堤岸之间具有与海洋或者河流连通的入口供船舶等驶入或驶离。
3.一些海岸或者远海地区分布有较强的长周期波。长周期波绕射性、透射性和反射性都较强，进入港池后不易耗散，且长周期波的波浪周期与船舶和港池自振频率相近，易发生共振，即使在波高较小情况下，码头泊稳条件也很差，船舶运动量大、系缆力大，影响船舶作业效率和安全。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的在于提供一种港池内长周期波消波装置及消波组件，以解决相关技术中的港池内的长周期波难以消除的问题。
5.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种港池内长周期波消波装置，包括：安装板；缓冲套筒，密封设置于安装板上，缓冲套筒与安装板围成气腔，缓冲套筒可伸缩以改变气腔的容积；弹性件，设置于缓冲套筒与安装板之间；排气管，具有排气微通道，排气微通道连通气腔和外界。
6.进一步地，缓冲套筒包括第一端壁以及与第一端壁的边沿处连接的第一侧壁，气腔的横截面积与排气微通道的横截面积的比值在10至150之间。
7.进一步地，消波装置还包括：调节阀，设置于排气管上，调节阀的流通面积可调节。
8.进一步地，调节阀包括第一阀体和可移动地设置于第一阀体上的第二阀体，第一阀体内具有第一通道，第二阀体内具有第二通道，第一通道和第二通道连通，第二阀体上设置有阀芯，阀芯设置于第一通道的进气口处，第二阀体能够靠近或者远离第一阀体以使阀芯能够调节进气口的过流面积。
9.进一步地，第一阀体包括第二侧壁和第二端壁，第二侧壁和第二端壁围成安装腔，第一通道设置在第二端壁上，第二侧壁上设置有第一螺纹，第二阀体设置于安装腔内，第二阀体包括第三端壁、第四端壁以及设置于第三端壁和第四端壁之间的第三侧壁，第三端壁、第四端壁以及第三侧壁围成第二通道，第三端壁上设置有连通第二通道与排气微通道的第一通孔，第四端壁上设置有连通第二通道和第一通道的第二通孔，阀芯设置于第二阀体的端部并与第一通道相对。
10.进一步地，阀芯为锥体结构。
11.进一步地，第一通道包括与锥体结构配合设置的锥形段以及与锥形段连通的微通道段，微通道段的过流面积与排气微通道的过流面积相同。
12.进一步地，消波装置还包括导向结构，导向结构设置于安装板上并位于缓冲套筒的周向外侧，导向结构上设置有安装口。
13.进一步地，每个缓冲套筒内设置有多个弹性件。
14.根据本实用新型的另一方面，提供了一种港池内长周期波消波组件，包括：多个消波装置，多个消波装置阵列设置，消波装置为上述的消波装置。
15.进一步地，消波装置的弹性件为弹簧，位于下方的消波装置内的弹簧的弹性系数大于位于上方的消波装置内的弹簧的弹性系数。
16.应用本实用新型的技术方案，缓冲套筒和安装板之间围成密闭的气腔，弹性件设置在气腔内，用以支撑缓冲套筒，使缓冲套筒具有伸长的趋势。气腔通过排气管内的排气微通道与外界连通。当长周期波涌向消波装置时，波浪会推动缓冲套筒，对缓冲套筒施加挤压力，此时缓冲套筒被压缩，气腔的容积逐渐减小，气腔内的空气通过排气微通道向外界排出。由于排气微通道的过流面积较小，因此空气向外界流动的流速较慢，缓冲套筒能够被波浪逐渐压缩。上述过程适应了长周期波对港池壁作用力持续时间久的特点，长周期波涌来时能够逐渐压缩缓冲套筒，逐渐消耗长周期波的能量，阻止长周期波的波峰进一步升高。缓冲套筒内还设置有弹性件，当长周期波退去时，缓冲套筒在弹性件的作用下伸长，阻止长周期波的波谷进一步降低。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
18.图1示出了根据本实用新型的消波装置的实施例的立体结构示意图；
19.图2示出了图1的消波装置的剖视结构示意图；
20.图3示出了图1的消波装置的另一种实施例的内部结构示意图；以及
21.图4示出了根据本实用新型的消波组件的实施例的立体结构示意图。
22.其中，上述附图包括以下附图标记：
23.1、气腔；2、排气微通道；3、第一通道；4、第二通道；5、安装口；10、安装板；20、缓冲套筒；21、第一端壁；22、第一侧壁；30、弹性件；40、排气管；50、调节阀；51、第一阀体；511、第二侧壁；512、第二端壁；52、第二阀体；521、第三端壁；522、第四端壁； 523、第三侧壁；53、阀芯；60、导向结构；61、导向板；70、消波装置；80、安装架。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
26.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
27.本实用新型涉及的长周期波指的是：平均周期大于9s且超过相同波高对应风浪周期的涌浪。长周期波的特点是：周期长、对港池壁的作用力持续的时间久、能量大并且不易消除。短周期波的特点是周期短，对港池壁的作用力大，但持续时间短。短周期波的防治主要靠防波堤阻挡短波进入港池，港池内短周期波耗散较快，对港池内停泊的船舶等的伤害较小，不需单独设置装置进行消除。本技术的消波装置的作用在于特定地消除长周期波。
28.如图1、图2和图4所示，本实施例的港池内长周期波消波装置包括：安装板10、缓冲套筒20、弹性件30以及排气管40。其中，缓冲套筒20密封设置于安装板10上，缓冲套筒 20与安装板10围成气腔1，缓冲套筒20可伸缩以改变气腔1的容积；弹性件30设置于缓冲套筒20与安装板10之间；排气管40具有排气微通道2，排气微通道2连通气腔1和外界。
29.应用本实施例的技术方案，缓冲套筒20和安装板10之间围成密闭的气腔1，弹性件30 设置在气腔1内，用以支撑缓冲套筒20，使缓冲套筒20具有伸长的趋势。气腔通过排气管 40内的排气微通道2与外界连通。当长周期波涌向消波装置时，波浪会推动缓冲套筒20，对缓冲套筒20施加挤压力，此时缓冲套筒20被压缩，气腔1的容积逐渐减小，气腔内的空气通过排气微通道2向外界排出。由于排气微通道2的过流面积较小，因此空气向外界流动的流速较慢，缓冲套筒20能够被波浪逐渐压缩。上述过程适应了长周期波对港池壁作用力持续时间久的特点，长周期波涌来时能够逐渐压缩缓冲套筒20，逐渐消耗长周期波的能量，阻止长周期波的波峰进一步升高。缓冲套筒20内还设置有弹性件30，当长周期波退去时，缓冲套筒20在弹性件30的作用下伸长，阻止长周期波的波谷进一步降低。
30.另外，短周期波周期短，当短周期波涌向消波装置时，会对缓冲套筒20施加较急促的作用力，气腔1有急速减小的趋势，使调节阀的空气阻力急速增大，阻止气腔1的进一步减小，因此当短周期波涌向缓冲套筒20上时，缓冲套筒20的压缩量很小。上述结构能够使消波装置不受短周期波的影响，特定地消除港池内的长周期波。
31.需要说明的是，排气管40具有排气微通道2，“排气微通道”指排气通道的过流面积较小通道。排气微通道2的过流面积和气腔1的截面积量级不同。具体地，在本实施例中，缓冲套筒20包括第一端壁21以及与第一端壁21的边沿处连接的第一侧壁22，第一侧壁22为褶皱结构，第一侧壁22、第一端壁21以及安装板10围成气腔1气腔1的横截面积与排气微通道2的横截面积的比值在10至150之间。进一步优选地，气腔1的横截面积与排气微通道2 的横截面积的比值在50至150之间。
32.还需要说明的是，为防止排气管40内进水，应将排气管40的出口端至于水体的上
方。
33.实际使用时，消波装置一般在港池壁上沿竖直方向排列设置。位于下方的消波装置受到的水体压力要大于位于上方的消波装置受到的水体压力。因此需要对消波装置的排气微通道2 的过流面积进行调节，减小位于下方的消波装置的排气微通道2的过流面积，以防止缓冲套筒20被水体压缩过量，剩余的压缩量不足矣抵消长周期波的能量，影响消波装置对长周期波的消除作用。具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，消波装置还包括调节阀50，调节阀50设置于排气管40上，调节阀50的流通面积可调节。上述结构中，可通过改变调节阀50 的流通面积能够改变缓冲套筒20压缩的难易程度。防止缓冲套筒20被水体压力压缩过量，使得缓冲套筒20的最大压缩量与欲消除的长周期波周期相应，提升消波装置对长周期波的消除作用。
34.如图2所示，在本实施例中，调节阀50包括第一阀体51和可移动地设置于第一阀体51 上的第二阀体52，第一阀体51内具有第一通道3，第二阀体52内具有第二通道4，第一通道 3和第二通道4连通，第二阀体52上设置有阀芯53，阀芯53设置于第一通道3的进气口处，第二阀体52能够靠近或者远离第一阀体51以使阀芯53能够调节进气口的过流面积。上述结构中，气腔1内的气体经过排气微通道2、第二通道4以及第一通道3最终排出到外界。具体地，移动第二阀体52使之靠近第一阀体51，此时阀芯53能够朝向第一通道3移动，减小第一通道3进气口处的过流面积，进一步降低了压缩缓冲套筒20时缓冲套筒20的移动速率(使缓冲套筒20更难被压缩)。移动第二阀体52使之远离第一阀体51，此时阀芯53能够远离第一通道3的进气口，第一通道3进气口处的过流面积增加，提升了压缩缓冲套筒20时缓冲套筒20的移动速率(使缓冲套筒20容易被压缩)。实际使用时可根据消波装置收到水体压力的情况调节调节阀50，以提升消波装置的消波效果。
35.具体地，如图2所示，在本实施例中，第一阀体51包括第二侧壁511和第二端壁512，第二侧壁511和第二端壁512围成安装腔，第一通道3设置在第二端壁512上，第二侧壁511 上设置有第一螺纹，第二阀体52设置于安装腔内，第二阀体52包括第三端壁521、第四端壁 522以及设置于第三端壁521和第四端壁522之间的第三侧壁523，第三端壁521、第四端壁 522以及第三侧壁523围成第二通道4，第三端壁521上设置有连通第二通道4与排气微通道 2的第一通孔，第四端壁522上设置有连通第二通道4和第一通道3的第二通孔，阀芯53设置于第二阀体52的端部并与第一通道3相对。上述结构简单，使用起来调节方便。
36.如图2所示，在本实施例中，阀芯53为锥体结构。上述结构中，锥体结构的外径在由靠近第一阀体至远离第一阀体的方向上逐渐增加。第二阀体52越靠近第一阀体51，锥体结构将第一通道3的进气口封堵的越严，直至锥体结构将第一通道3的进气口完全封堵。第二阀体 52离第一阀体51越远，第一通道3进气口处的过流面积越大，直至第一通道3进气口被完全打开。上述结构加工工艺简单，生产成本低。
37.如图2所示，在本实施例中，第一通道3包括与锥体结构配合设置的锥形段以及与锥形段连通的微通道段，微通道段的过流面积与排气微通道2的过流面积相同。上述结构能够增加第二阀体52的调节距离，提升调节阀50对第一通道3进气口处的过流面积的调节精度。
38.缓冲套筒20可能会出现端部下沉的状况，影响长周期波对缓冲套筒20的压缩效果，进而影响消波装置的消波效果。为解决上述问题，如图4所示，在本实施例中，消波装置
还包括导向结构60，导向结构60设置于安装板10上并位于缓冲套筒20的周向外侧，导向结构 60上设置有安装口5。上述结构通过导向结构60使得缓冲套筒20沿着弹性件的压缩方向移动，从而提升了消波装置的消波效果。在本实施例中，可设置相对的两个安装架80，将消波装置的安装板10固定在其中安装架80上，另一个安装架位于缓冲套筒20的端部，在两个安装架之间安装导向板61，使导向板布置在缓冲套筒20的周向方向上，从而实现对缓冲套筒 20的导向作用。
39.缓冲套筒20还可以有其他设置形式，如图3所示，每个缓冲套筒20内设置有多个弹性件30。上述结构中，也可增加缓冲套筒20的容积，在缓冲套筒20内增加多个弹性件30，形成迎浪面积较大的消波装置，降低单位面积内消波装置的设置数量，提升消波装置的安装效率。
40.如图4所示，本技术还提供了一种港池内长周期波消波组件，消波组件的实施例包括：多个消波装置70，多个消波装置70阵列设置，消波装置70为上述的消波装置。上述结构中，多个消波装置70形成消波组件，消波组件可设置在港池壁上，用以消除港池内的长周期波。
41.如图2和图4所示，在本实施例中，消波装置70的弹性件30为弹簧，位于下方的消波装置70内的弹簧的弹性系数大于位于上方的消波装置70内的弹簧的弹性系数。上述结构中，位于下方的消波装置受到的水体压力要大于位于上方的消波装置受到的水体压力。上述设置方式使得位于下方的消波装置70难以被水体压力压缩，使得缓冲套筒20有足够大的压缩量来缓冲长周期波，提升消波装置对长周期波的消除作用。
42.还需要说明的是，本实用新型的核心工作方法是通过缓冲套筒20的伸缩以及弹性件30 变形来消耗长周期波的能量。理论上任何可缓慢伸缩的材料都可替代缓冲套筒20和弹性件30。缓冲套筒20和安装板10可通过多种方式联接，如螺纹连接、焊接、粘接或直接将安装板10 和缓冲套筒做成一体。调节阀50的结构也可以多种形式，如类似水龙头形式的旋钮开关。消波组件的安装方式除本实用新型提到的通过安装架安装的方式外，还可有其它安装方式，如直接将消波装置的安装板直接安装在港池壁上。导向结构也可由其它形式构成，如用一个网状的圆柱形笼子套在缓冲套筒20的外部。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
44.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并
且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
45.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
46.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。