專利名稱：一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于防波堤技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種消減波浪能量的結(jié)構(gòu)物，更具體是涉及一種用于維護(hù)水域水面的穩(wěn)定和減小波浪沖擊力的可組裝的防波消能透空箱型單浮體。
背景技術(shù)：
港口工程建設(shè)中，為了維護(hù)港區(qū)內(nèi)水面的穩(wěn)定，確保作業(yè)船舶的正常工作，會(huì)在港區(qū)周圍設(shè)置防波堤以反射或消減波浪能量。隨著海港建設(shè)逐步向水深、浪大、環(huán)境惡劣的近海深水區(qū)域發(fā)展，傳統(tǒng)形式的防波堤逐漸失去優(yōu)勢(shì)，高樁式和浮式防波堤被相繼提出。高樁式防波堤是傳統(tǒng)固定式防波堤的延續(xù)，只是用樁基抬高了上部消浪結(jié)構(gòu)的底標(biāo)高，減少了消浪結(jié)構(gòu)以下的工程量以降低工程造價(jià)。但高樁式防波堤只適于建造在軟土地基上，適應(yīng)水位變化的能力很弱，而且相對(duì)于傳統(tǒng)重力式防波堤而言，高樁式防波堤的結(jié)構(gòu)安全性較差，更容易遭受水毀，水毀后也更難修復(fù)。浮式防波堤的特點(diǎn)是:防波堤漂浮于水體表面，不需要地基基礎(chǔ)，可以節(jié)省相應(yīng)的工程費(fèi)用；其次，浮式防波堤在預(yù)制工廠完成制造過程，運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行簡(jiǎn)單拼裝即可錨定到位，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間短、受環(huán)境影響?。黄淙?，浮式防波堤不影響水體的交換，有利于保持水域環(huán)境不惡化；其四，浮式防波堤的安裝、移除均比較方便快捷，還可用于搶險(xiǎn)救災(zāi)和臨時(shí)性的水域維護(hù)工程。近40年來，國內(nèi)外提出了幾十種浮式防波堤結(jié)構(gòu)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于原型研究階段。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(jìn)入被維護(hù)水域，也可在迎水面或浮箱底部設(shè)置結(jié)構(gòu)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(shí)，結(jié)構(gòu)要承受巨大的波浪力，所以浮箱式防波堤要么結(jié)構(gòu)過于笨重，要么容易水毀。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，便于工廠制作，波浪的反射力也相對(duì)小一些，也可增設(shè)擋浪板或其它結(jié)構(gòu)物以增強(qiáng)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；廢舊輪胎制成的浮筏式防波堤已經(jīng)在海上圍堵油污中得到應(yīng)用，這類防波堤通常造價(jià)低廉，但其消能的效果不如前兩者，且浮筏易于老化，破碎后會(huì)對(duì)水域造成污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)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(wěn)定性好，易制造，成本低。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，包括一前后敞開口的六邊體殼體1，所述殼體I內(nèi)水平設(shè)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前后上下壁板與中間平板3之間分別設(shè)置有一向殼體I內(nèi)斜置且與殼體I上下壁板形成夾角α并與殼體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前后邊緣處還分別設(shè)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(jī)翼分水結(jié)構(gòu)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(shè)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(guān)系為:上下壁板>左右壁板>前后敞開口。上述所述的殼體I下壁板四個(gè)角還分別設(shè)有一用于連接錨鏈的扣環(huán)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(jié)構(gòu)。上述所述的殼體1，中間平板3和斜板2的材質(zhì)為鋼材或鋼筋混凝土。本發(fā)明的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體的主要優(yōu)點(diǎn)有:1、透空箱型浮體防波堤在矩形浮箱式防波堤的基礎(chǔ)上，去除了向海側(cè)和向陸側(cè)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(jié)構(gòu)自身的安全性和波浪作用下的穩(wěn)定性。2、在箱體內(nèi)部設(shè)置由斜板(2)和中間平板(3)組成的束水結(jié)構(gòu)，形成透空箱體。束水結(jié)構(gòu)順?biāo)鞣较驅(qū)ΨQ布置，流道斷面先收縮(向海側(cè))后擴(kuò)大(向陸側(cè))，形成紊動(dòng)消能。斜板(2)和中間平板(3)上都開孔，不僅能減少受力，進(jìn)一步紊亂水流，而且能形成波列干涉消能。殼體(I)上下壁板也開孔，可以進(jìn)一步地紊亂水流，減小結(jié)構(gòu)的受力。3、箱體內(nèi)設(shè)兩個(gè)仿機(jī)翼分水結(jié)構(gòu)(5)分別布置在束水結(jié)構(gòu)的兩側(cè)(向海側(cè)和向陸側(cè))，外觀仿機(jī)翼，符合流體力學(xué)原理，而且能增加箱體在波浪作用下的穩(wěn)定性，減小箱體的晃動(dòng)。仿機(jī)翼分水結(jié)構(gòu)(5)在高度方向布置在接近水面處，其仿機(jī)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(cè)各設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的浮箱(4)為整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)箱體提供浮力。獨(dú)立的浮箱通過連接件與箱體連接，便于后期的維護(hù)，也降低了箱體的制作難度。浮箱(4)上部可設(shè)置閥門，用于后期調(diào)整箱體的干舷高度。使用時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)之間用連接件串聯(lián)連接。本發(fā)明的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:1.透空箱型浮體防波堤采用在箱體內(nèi)設(shè)置束水結(jié)構(gòu)、分水結(jié)構(gòu)和束水結(jié)構(gòu)板壁開孔等方法，綜合了波能反射、波列干涉、紊動(dòng)耗能、波浪力做功等多種消能方式，結(jié)構(gòu)受波浪力小、堤前反射小、堤身穩(wěn)性好、越浪小、消能效果好，便于布設(shè)、移除和維護(hù)，適用于各種水深條件，尤其適用于深水區(qū)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(jié)構(gòu)分離，降低了制造難度，也便于后期維護(hù)。消能結(jié)構(gòu)如果采用鋼筋混凝土材料制作，不僅可以提升消能效果，而且可以降低造價(jià)。
3.透空箱型浮體防波堤不同于已有的任何一種浮體防波堤，綜合了波能反射、波列干涉、紊動(dòng)耗能、波浪力做功等多種消能方式，室內(nèi)原型實(shí)驗(yàn)表明，其波浪的透射系數(shù)可小至0.1047，即消能系數(shù)為0.8953。


圖1是本發(fā)明構(gòu)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(jī)翼分水結(jié)構(gòu)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(jī)翼分水結(jié)構(gòu)，6.扣環(huán)。
具體實(shí)施例方式為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)敘述。應(yīng)理解，該實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明保護(hù)范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明所做的各種等價(jià)形式的改動(dòng)和修改，均落于本申請(qǐng)專利權(quán)利要求書所限定的范圍。附圖1一5所示，一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，包括一前后敞開口的六邊體殼體1，所述殼體I內(nèi)水平設(shè)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前后上下壁板與中間平板3之間分別設(shè)置有一向殼體I內(nèi)斜置且與殼體I上下壁板形成夾角α并與殼體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前后邊緣處還分別設(shè)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(jī)翼分水結(jié)構(gòu)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(shè)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(guān)系為:上下壁板>左右壁板>前后敞開口。本實(shí)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，前后敞開口為70cmX 42cm ；中間平板3的寬度為64cm，長(zhǎng)度為左右壁板之間距離；斜板2的寬度為25.5cm，長(zhǎng)度為左右壁板之間距離；上述所述的殼體I下壁板四個(gè)角還分別設(shè)有一用于連接錨鏈的扣環(huán)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(shí)施例采用夾角α為45°。上述所述的k為波高的0.1 0.2倍，本實(shí)施例采用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于消能，以圓孔為優(yōu)選。上述所述的浮葙4為密閉空腔六邊體鋼結(jié)構(gòu)。浮箱4的尺寸(高度、寬度和長(zhǎng)度)取決于箱型單浮體所需的浮力，浮箱4的長(zhǎng)度宜與箱型單浮體長(zhǎng)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(yīng)按大于箱型單浮體所需浮力確定。浮箱4內(nèi)還可設(shè)置用于調(diào)整箱型單浮體的干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(zhì)為鋼材或鋼筋混凝土。
本發(fā)明的防波消能透空箱型單浮體通過室內(nèi)實(shí)物原型試驗(yàn)，其中實(shí)驗(yàn)波浪要素:波高為15cm,波長(zhǎng)為1.0m 1.56m,周期為0.8s Is ;所得試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)為:波浪透射率為 0.1047 0.1614，消能系數(shù)為 0.8386 0.8953。
權(quán)利要求
1.一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于:包括一前后敞開口的六邊體殼體(1)，所述殼體(I)內(nèi)水平設(shè)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)前后上下壁板與中間平板(3)之間分別設(shè)置有一向殼體(I)內(nèi)斜置且與殼體(I)上下壁板形成夾角α并與殼體(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)前后邊緣處還分別設(shè)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(jī)翼分水結(jié)構(gòu)(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(shè)有若干通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于:所述的六邊體殼體(I)的六面壁板平方面積大小關(guān)系為:上下壁板>左右壁板>前后敞開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于:所述的殼體(I)下壁板四個(gè)角還分別設(shè)有一用于連接錨鏈的扣環(huán)(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于:所述的夾角α為40 50°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于:所述的k為波高的0.1 0.2倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于: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(jù)權(quán)利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于:所述的浮葙(4)為密閉空腔六邊體鋼結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于:所述的殼體(I)，中間平板(3 )和斜板(2 )的材質(zhì)為鋼材或鋼筋混凝土。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，其特征在于:所述的連接為固定連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體，包括一前后敞開口的六邊體殼體，所述殼體內(nèi)水平設(shè)置有相互隔離且與殼體左右壁板相連接的2塊中間平板，殼體前后上下壁板與中間平板之間分別設(shè)置有一向殼體內(nèi)斜置且與殼體上下壁板形成夾角α并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后邊緣處還分別設(shè)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(jī)翼分水結(jié)構(gòu)；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(shè)有若干通孔。本發(fā)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(wěn)定性好，易制造，成本低。
文檔編號(hào)E02B3/06GK103147423SQ201310066910
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者王金海, 趙會(huì)平, 楊易, 鄒俊杰, 高強(qiáng), 張立海 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)