一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，包括由12條棱構(gòu)成的長方體框架，所述的長方體框架的上端面鋪設(shè)有與棱相連接的水平向頂部帶孔薄膜，距離上端面至下端面高度方向等分設(shè)置有多層與長方體框架前后兩端相連接的水平向中下部寬松帶孔薄膜，且所述水平向中下部寬松帶孔薄膜的長度大于所述的長方體框架的長度；所述的長方體框架的前后兩端面分別鋪設(shè)有與棱相連接的垂向帶孔薄膜；所述的長方體框架結(jié)構(gòu)的8個(gè)角處還設(shè)置有用于拼裝和連接系泊的扣環(huán)。本發(fā)明消浪效果好，結(jié)構(gòu)恢復(fù)力小，對(duì)長波和短波均有良好的掩護(hù)效果。同時(shí)施工和維護(hù)方便，適用于不同水深且不適宜修建傳統(tǒng)形式防波堤的水域。
【專利說明】一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種防波堤，更具體地說，涉及一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體。

【背景技術(shù)】
[0002]防波堤是一種常見的港口、海岸工程結(jié)構(gòu)，主要用于防御外海傳來的波浪，提供平穩(wěn)的船舶裝卸作業(yè)環(huán)境，并保護(hù)其他港口工程結(jié)構(gòu)物。通常將防波堤劃分為固定式結(jié)構(gòu)與浮式結(jié)構(gòu)兩大類。與固定式防波堤結(jié)構(gòu)相比，浮式防波堤具有許多優(yōu)點(diǎn):可以把它們從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方；建造地點(diǎn)幾乎不受水深和地質(zhì)條件的影響；建造迅速，這在軍事應(yīng)用方面有極其重要的意義；可作為臨時(shí)防護(hù)措施用于掩護(hù)港口設(shè)施和海洋建筑物，使之減少破壞等。因此，近年來對(duì)浮式防波堤的研究和應(yīng)用在防波領(lǐng)域越來越受到重視。
[0003]浮式防波堤依據(jù)結(jié)構(gòu)的彈性性能可分為剛性浮堤和柔性浮堤，剛性浮堤在波浪作用下不發(fā)生顯著變形，如箱式浮堤；柔性浮堤在波浪作用下可改變其形狀，如筏式浮堤。
[0004]剛性浮堤研制上的最大困難為浮體固有周期較小，即浮體的恢復(fù)力大，其在波浪作用下會(huì)發(fā)生振動(dòng)，影響消浪效果。現(xiàn)場試驗(yàn)也證實(shí)，當(dāng)前就供作實(shí)用的、其規(guī)模為常識(shí)所允許的浮體而言，幾乎不可能期待充分的消浪效果。因此，需要設(shè)法增大其固有周期。
[0005]柔性浮堤一般建造比較容易、靈活，需要較少的人力和機(jī)械設(shè)備，可以減小潮流干擾，產(chǎn)生較少的反射波，系纜力小于剛性浮堤。在水深較大的情況下，利用柔性材料來建造浮式防波堤，費(fèi)用要比采用固定式防波堤及其它類型的浮式防波堤大大減小，但其消能效果普遍不如剛性浮堤，特別是對(duì)長波的掩護(hù)效果一般。
[0006]浮式防波堤消波作用可分為積極消波和消極消波?？糠瓷浜湍Σ羴硐魅醪埽瑢傧麡O消波，如果僅依靠這些作用增大消波效果，浮體的規(guī)模就會(huì)變得很巨大，這種情況是不合理的。將波能轉(zhuǎn)化為新的動(dòng)能，屬積極消波，如果入射波能量幾乎全部轉(zhuǎn)換成浮體的動(dòng)能，這種情況下，消波效果是極其良好的。研究者認(rèn)為利用已有單項(xiàng)浮體的性質(zhì)，發(fā)展具有復(fù)合結(jié)構(gòu)的浮體形態(tài)，使其在消浪機(jī)理上，相位差的反射、摩擦、能量轉(zhuǎn)換等能夠同時(shí)起作用，是今后浮式防波堤的研究方向。
[0007]專利號(hào)為ZL201310066910.5，名稱為“一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體”的發(fā)明專利，通過在浮箱內(nèi)部設(shè)置斜板和中間平板，形成透空箱體，浮箱兩側(cè)(向海側(cè)和向陸側(cè))設(shè)置仿機(jī)翼分水結(jié)構(gòu)進(jìn)行紊動(dòng)消能，消波系數(shù)可達(dá)到0.8左右。該結(jié)構(gòu)為鋼材或鋼筋混凝土材質(zhì)的剛性浮堤，仍未能很好解決浮箱固有周期較小，易發(fā)生振動(dòng)的問題，且結(jié)構(gòu)屬消極消波，還應(yīng)結(jié)合柔性浮堤特點(diǎn)，將波能轉(zhuǎn)化為新的動(dòng)能進(jìn)行積極消波，以達(dá)到合理設(shè)計(jì)和消波效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]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，提出一種新型的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體。該框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體組裝成浮式防波堤不僅具有良好的消能效果，而且兼具柔性浮式防波堤的優(yōu)點(diǎn)，克服了箱式浮堤固有周期小的問題。
[0009]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，包括由12條棱構(gòu)成的長方體框架1，所述的長方體框架I的上端面鋪設(shè)有與棱相連接的水平向頂部帶孔薄膜2，距離上端面至下端面高度H方向等分設(shè)置有多層與長方體框架I前后兩端相連接的水平向中下部寬松帶孔薄膜3，且所述水平向中下部寬松帶孔薄膜3的長度大于所述的長方體框架I的長度L ;所述的長方體框架I的前后兩端面分別鋪設(shè)有與棱相連接的垂向帶孔薄膜4 ;所述的長方體框架結(jié)構(gòu)I的8個(gè)角處還設(shè)置有用于拼裝和連接系泊的扣環(huán)5。
[0011]所述的長方體框架I的高度H為波高+ (I?2m);長度L為比入射波長之比大0.3 ;寬度為入射波長的1/2。
[0012]所述的水平向中下部寬松帶孔薄膜3的長度為L+(0.1?0.2) L0
[0013]所述的多層水平向中下部寬松帶孔薄膜3的層間距為(0.1?0.3)H0
[0014]所述的水平向頂部帶孔薄膜2的開孔率為10%?20%，所述的水平向中下部寬松帶孔薄膜3的開孔率為5%?15%，所述的垂向帶孔薄膜4的開孔率為50%?70%。
[0015]所述的水平向頂部帶孔薄膜2、水平向中下部寬松帶孔薄膜3和垂向帶孔薄膜4的材料為高強(qiáng)薄膜材料。
[0016]所述的水平向頂部帶孔薄膜2、水平向中下部寬松帶孔薄膜3和垂向帶孔薄膜4的材料優(yōu)選為玻璃纖維合成材料或滌綸織物合成材料。
[0017]所述的長方體框架I的材料為涂有防腐材料的鋼材。
[0018]所述的長方體框架I的前后兩端還設(shè)置有用于連接所述水平向中下部寬松帶孔薄膜3的橫桿。
[0019]本發(fā)明的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體的主要優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、本發(fā)明的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體是在專利號(hào)為ZL201310066910.5，名稱為“一種可組裝的防波消能透空箱型單浮體”發(fā)明專利的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步改進(jìn)箱體結(jié)構(gòu)。在框架內(nèi)，利用柔性材料代替部分剛性材料，降低了結(jié)構(gòu)剛度，增大其自振周期，解決了箱體恢復(fù)力大的問題。
[0021]2、本發(fā)明的箱體為復(fù)合透空結(jié)構(gòu)，在消浪機(jī)理上，充分利用積極消波，使能量轉(zhuǎn)換、摩擦、反射等能夠同時(shí)起作用。波浪傳播到防波堤時(shí)，順?biāo)鞣较蚺c前后帶孔薄膜4相互作用，水質(zhì)點(diǎn)原有軌道運(yùn)動(dòng)遭到破壞，產(chǎn)生紊流；箱體內(nèi)部設(shè)置多層帶孔薄膜3，波浪能量轉(zhuǎn)移產(chǎn)生柔性運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)了波浪在防波堤內(nèi)部的能量消減；帶孔薄膜2在高度方向布置在接近水面處，孔洞設(shè)計(jì)可減少越浪量；帶孔薄膜2、3上都開孔，可進(jìn)一步紊亂水流，形成波列干涉消能。
[0022]3、本發(fā)明的箱體自重較輕，觸水面積大，能夠自主提供浮力，可以不需浮箱的輔助進(jìn)行工作，從而節(jié)約成本。
[0023]本發(fā)明的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體的有益效果:
[0024]1、消浪效果好。本發(fā)明的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體主要借助多層水平、垂直帶孔薄膜對(duì)波浪的擾動(dòng)達(dá)到消浪目的，充分利用了積極消波，并綜合了波能反射、波列干涉、紊動(dòng)耗能等其他消能方式。室內(nèi)原型實(shí)驗(yàn)表明，其波浪的消能系數(shù)>0.8。另外，本發(fā)明的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體通過前后多級(jí)布置，可達(dá)到逐級(jí)消能、消波的效果，也能較好地解決現(xiàn)有浮式防波堤對(duì)長波的掩護(hù)效果不好的問題。
[0025]2、本發(fā)明的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體本身的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的影響小。該堤型為復(fù)合結(jié)構(gòu)，隨著自振周期的加大，箱體恢復(fù)力減小，其自身運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的輻射波也將明顯減??；堤型總體體積較小，浮體運(yùn)動(dòng)引起的系泊力有限，并且多孔滲水結(jié)構(gòu)也在一定程度上起到了減少系泊力的作用。
[0026]3、本發(fā)明的框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體安裝迅速，施工維護(hù)方便，造價(jià)較低。單元體可工廠化預(yù)制，在施工方面具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性；結(jié)構(gòu)自重小，比已有浮箱式等浮式防波堤維修方便，拖上岸或者直接在水中維修簡單，直接更換損壞的桿件或者薄膜就可以讓浮式防波堤繼續(xù)發(fā)揮作用；結(jié)構(gòu)單元之間也不需要復(fù)雜的連接器，這一點(diǎn)可以減少很多因?yàn)檫B接器故障帶來的不便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的立體圖。
[0028]圖中:1.長方體框架；2.水平向頂部平鋪帶孔薄膜；3.水平向中下部寬松帶孔薄膜；4.垂向帶孔薄膜；5.扣環(huán)；L.長方體框架的長度；H.長方體框架的高度。

【具體實(shí)施方式】
[0029]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)明所做的各種等同與等效形式的改動(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。
[0030]本發(fā)明的系留方式和布置可根據(jù)實(shí)際運(yùn)用采用不同的方式。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用海域的水深、地質(zhì)及波況條件確定整體結(jié)構(gòu)的長度、寬度以及深度，進(jìn)而確定帶孔薄膜的材料、尺寸、層數(shù)以及開孔率。
[0031]如圖1所示，為本發(fā)明的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體實(shí)施方式的立體示意圖。本發(fā)明的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，包括由12條棱構(gòu)成的長方體框架1，所述的長方體框架I的上端面鋪設(shè)有與棱相連接的水平向頂部帶孔薄膜2，距離上端面至下端面高度H方向等分設(shè)置有3層與長方體框架I前后兩端相連接的水平向中下部寬松帶孔薄膜3，且所述水平向中下部寬松帶孔薄膜3的長度大于所述的長方體框架I的長度L ；所述的長方體框架I的前后兩端面分別鋪設(shè)有與棱相連接的垂向帶孔薄膜4 ;所述的長方體框架結(jié)構(gòu)I的8個(gè)角處還設(shè)置有用于拼裝和連接系泊的扣環(huán)5。其中，所述的長方體框架I的高度H為波高+ (I?2m);長度L為比入射波長之比大0.3 ;寬度為入射波長的1/2。所述的水平向中下部寬松帶孔薄膜3的長度為L+(0.1?0.2) L0所述的多層水平向中下部寬松帶孔薄膜3的層間距為(0.1?0.3) H。所述的水平向頂部帶孔薄膜2的開孔率為10%?20%，所述的水平向中下部寬松帶孔薄膜3的開孔率為5%?15%，所述的垂向帶孔薄膜4的開孔率為50%?70%。所述的水平向頂部帶孔薄膜2、水平向中下部寬松帶孔薄膜3和垂向帶孔薄膜4的材料為高強(qiáng)薄膜材料。所述的水平向頂部帶孔薄膜2、水平向中下部寬松帶孔薄膜3和垂向帶孔薄膜4的材料優(yōu)選為玻璃纖維合成材料或滌綸織物合成材料。所述的長方體框架I的材料為涂有防腐材料的鋼材。所述的長方體框架I的前后兩端還分別設(shè)置有用于連接所述水平向中下部寬松帶孔薄膜3的橫桿。
[0032]本發(fā)明的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體通過室內(nèi)實(shí)物原型實(shí)驗(yàn)，其中:實(shí)驗(yàn)水深0.5m ;波浪要素的波高為0.12?0.15m,波長為1.5m?4.0m,周期為1.0s?2.0s ;框架結(jié)構(gòu)I的長度為1.3m，與試驗(yàn)水槽同寬度，高度為0.3m，帶孔薄膜3長度為1.35m ;帶孔薄膜2開孔率取15%，帶孔薄膜3開孔率取10%，帶孔薄膜4的前方薄膜開孔率為70%，后方薄膜開孔率為50% ;所得試驗(yàn)結(jié)果消波系數(shù)> 0.8，故本發(fā)明具有非常優(yōu)越的消波性能。
【權(quán)利要求】
1.一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，包括由12條棱構(gòu)成的長方體框架(1),其特征在于:所述的長方體框架(1)的上端面鋪設(shè)有與棱相連接的水平向頂部帶孔薄膜(2),距離上端面至下端面高度！1方向等分設(shè)置有多層與長方體框架(1)前后兩端相連接的水平向中下部寬松帶孔薄膜(3),且所述水平向中下部寬松帶孔薄膜(3)的長度大于所述的長方體框架(1)的長度。所述的長方體框架(1)的前后兩端面分別鋪設(shè)有與棱相連接的垂向帶孔薄膜(4)；所述的長方體框架結(jié)構(gòu)(1)的8個(gè)角處還設(shè)置有用于拼裝和連接系泊的扣環(huán)⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特征在于:所述的長方體框架(1)的高度0為波高+(1?2111)；長度[為比入射波長之比大0.3 ；寬度為入射波長的1/2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特征在于:所述的水平向中下部寬松帶孔薄膜(3)的長度為[+(0.1?0.2)1.
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特征在于:所述的多層水平向中下部寬松帶孔薄膜(3)的層間距為(0.1?0.3)1
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特征在于:所述的水平向頂部帶孔薄膜(2)的開孔率為10%?20%，所述的水平向中下部寬松帶孔薄膜(3)的開孔率為為5%?15%，所述的垂向帶孔薄膜(4)的開孔率為50%?70%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特征在于:所述的水平向頂部帶孔薄膜(2)、水平向中下部寬松帶孔薄膜(3)和垂向帶孔薄膜(4)的材料為高強(qiáng)薄膜材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特征在于:所述的水平向頂部帶孔薄膜(2)、水平向中下部寬松帶孔薄膜(3)和垂向帶孔薄膜(4)的材料優(yōu)選為玻璃纖維合成材料或滌綸織物合成材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特征在于:所述的長方體框架(1)的材料為涂有防腐材料的鋼材。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種框架帶孔薄膜浮式防波堤單元體，其特征在于:所述的長方體框架(1)的前后兩端還設(shè)置有用于連接所述水平向中下部寬松帶孔薄膜(3)的橫桿。
【文檔編號(hào)】E02B3/06GK104452662SQ201410709332
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】金鳳, 萬超, 喬正, 楊強(qiáng), 鄭啟航, 張儉, 沈陶 申請(qǐng)人:江蘇科技大學(xué)