CN105421306A - 一种滚筒式消浪装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚筒式消浪装置，包括：若干间隔竖直设置在堤防外侧滩地上的桩轴；滑动套装在每一桩轴上的空心套筒；以及设置在每相邻的两根桩轴之间的滚筒组件，滚筒组件包括一转动定轴以及一滚筒，转动定轴的一端支承在相邻的两根桩轴的其中一根桩轴上的空心套筒上，其另一端支承在相邻的两根桩轴的另一根桩轴上的空心套筒上，滚筒转动设置在转动定轴上，滚筒的外筒面沿周向间隔设置有若干叶片。本发明以滚筒为消浪的载体，充分利用水的滚力，带动滚筒上下运动，根据波浪能量集中在水体表层的特点，合理确定滚筒投入静水深度，利用波浪的动力冲击，推动滚筒旋转，滚筒在旋转的过程中，其上的叶片将波浪击碎，从而达到消浪的目的。

Description

一种滚筒式消浪装置

技术领域

本发明涉及水工消浪技术领域，尤其涉及一种滚筒式消浪装置。

背景技术

我国的河流纵横，湖泊密布，海岸线长，堤防护坡工作量大，所以防浪、消浪的形式层出不穷，且一直在不断地优化和创新。消浪是堤防设计的重要内容，过去一直以来，堤防大多数都是采用工程消浪措施削减波浪能量，目前较为常用的是在海堤的临海侧堤脚采用扭工字块来消除波浪动能，降低波浪爬高。

参见图1，图中给出的是一种现有的消浪结构，包括若干堆放在堤脚或护坡1上的扭工字块2，每一扭工字块2通过相互拼接形成消浪面3。但是这种采用堆放消浪构件形成的消浪结构，消浪整体性差，抗冲刷能力弱，尤其是在消浪构件未“生根”的情况下，抗浪稳定性较差。其次，对于抛投堆放在堤脚或护坡1上的扭工字块2来说，只要经过波浪冲击后，便东倒西歪，这样便会降低消浪的效果，而且当落潮后，扭工字块2便会呈现张牙舞爪、藏污纳垢的面目，严重影响海岸景观。再者，这种消浪结构因扭工字块2堆放高度所限，只能削减某一潮位下的波浪，超过该潮位时就无法有效地消浪，即只能满足一定潮位下的消浪，在潮位升高后，扭工字块2位于静水面4的下方，这样就弱化了消浪效果，而实际情况是高潮位时风浪更大，更需要消浪。

上述表明目前的消浪结构只是简单地大量抛投消浪构件，实施效果不理想，且材料和施工费用大，景观效果差，已难以满足工程使用的要求。

为此，专利号为201420289400.4的中国专利公开了一种浮筒式消浪装置，包括竖直设置在堤防外侧滩地上的转轴和设置在所述转轴上的用以消浪的浮筒，该浮筒随潮位变化沿所述转轴的轴向方向升降。以浮筒为消浪的载体，利用波浪的动力冲击，推动浮筒旋转，浮筒在旋转的过程中粉碎波浪，达到消浪的目的。该装置只是点状，其缺点在于难以构成消浪屏障，无法形成消浪的连续性。

同样地，本申请人继续进行这样的研究，从另一个角度做了大胆的尝试，以来解决目前的消浪结构实施效果不理想，且材料和施工费用大的问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种滚筒式消浪装置，利用波浪的动能转化推动滚筒转动的机械能，使得滚筒上的叶片在转动过程中击碎波浪，从而达到消浪的目的。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种滚筒式消浪装置，包括：

若干间隔竖直设置在堤防外侧滩地上的桩轴；

滑动套装在每一桩轴上的空心套筒；以及

设置在每相邻的两根桩轴之间的滚筒组件，所述滚筒组件包括一转动定轴以及一滚筒，所述转动定轴的一端支承在相邻的两根桩轴的其中一根桩轴上的空心套筒上，其另一端支承在所述相邻的两根桩轴的另一根桩轴上的空心套筒上，所述滚筒转动设置在所述转动定轴上，所述滚筒的外筒面沿周向间隔设置有若干叶片。

在本发明的一个优选实施例中，所述空心套筒为一由套筒内筒体、套筒外筒体、环状筒顶板以及环状筒底板围合而成的密封空心圆柱体结构。

在本发明的一个优选实施例中，所述空心套筒上对称开设有一对槽口，每一槽口上固定设置有一用于支承所述转动定轴的端部的轴承座。

在本发明的一个优选实施例中，在所述套筒内筒体的内筒面上沿轴向间隔设置有若干第一环状U型槽道，每一第一环状U型槽道内嵌设有滚珠。

在本发明的一个优选实施例中，所述套筒内筒体与套筒外筒体之间沿周向间隔设置有若干加强隔板，每一加强隔板的内侧边缘与所述套筒内筒体的外筒面连接，其外侧边缘与所述套筒外筒体的内筒面连接，其上侧边缘与所述环状筒顶板的下板面连接，其下侧边缘与所述环状筒底板的上板面连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述滚筒由沿轴向间隔套设在所述转动定轴上的至少三个筒状空心箱体构成，每一筒状空心箱体为一由滚筒内筒体、滚筒外筒体、左环状密封板以及右环状密封板围合而成的密封空心圆柱体结构。

在本发明的一个优选实施例中，在所述滚筒内筒体的内筒面上沿轴向间隔设置有若干第二环状U型槽道，每一第二环状U型槽道内嵌设有滚珠。

在本发明的一个优选实施例中，在所述滚筒内筒体与滚筒外筒体之间沿轴向间隔设置有若干环状加强隔板，每一环状加强隔板的内侧边缘与所述滚筒内筒体的外筒面连接，其外侧边缘与所述滚筒外筒体的内筒面连接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述转动定轴上位于相邻的两个筒状空心箱体之间套装有一轴卡。

在本发明的一个优选实施例中，所述轴卡为一环形板，所述环形板的内径与所述转动定轴的直径相等，其外径为所述筒状空心箱体的滚筒外筒体的外径的二分之一。

在本发明的一个优选实施例中，每一筒状空心箱体的滚筒外筒体的外筒面上沿周向均匀间隔设置有若干排叶片组，每一排叶片组由若干沿筒状空心箱体的轴向均匀间隔设置的所述叶片构成。

在本发明的一个优选实施例中，所述叶片为弧形竖板。

在本发明的一个优选实施例中，相邻的两排叶片组中的叶片错开设置。

在本发明的一个优选实施例中，所述叶片的长度与所述筒状空心箱体的滚筒外筒体的直径之间应满足：所述叶片的最外缘转动至最高点时高出静水面2h，h为平均浪高。

在本发明的一个优选实施例中，所述若干桩轴的平面布置为一字型或折线型。

由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：本发明以滚筒为消浪的载体，充分利用水的浮力，带动滚筒上下运动，根据波浪能量集中在水体表层的特点，合理确定滚筒投入静水深度，利用波浪的动力冲击，推动滚筒旋转，滚筒在旋转的过程中，其上的叶片将波浪击碎，从而达到消浪的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的一种消浪结构。

图2是本发明的滚筒式消浪装置的整体结构示意图。

图3是本发明的空心套筒的结构示意图。

图4是图3的A-A向剖视图。

图5是图3的B-B向剖视图。

图6是本发明的筒状空心箱体的结构示意图。

图7是本发明的筒状空心箱体的纵向剖面图。

图8是本发明的筒状空心箱体的横向剖面图。

图9是本发明的滚筒式消浪装置的消浪原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图2，图中给出的是一种滚筒式消浪装置，包括若干桩轴100、若干空心套筒200以及滚筒组件。

若干桩轴100间隔竖直设置在堤防外侧滩地上，桩轴100以沉桩的方式进行布置，其作用是作为空心套筒200的支座和转轴。桩轴100采用圆形预制桩或圆形钢桩，桩径、桩长及桩间距按设计要求确定，相邻的两根桩轴100之间的间距一般为3～5m。

参见图3至5并结合图2，若干空心套筒200分别滑动套装在桩轴100上。空心套筒200为一由套筒内筒体210、套筒外筒体220、环状筒顶板230以及环状筒底板240围合而成的密封空心圆柱体结构。套筒内筒210的直径0.6～0.8m，并与桩轴100的直径相匹配，空心套筒200的套筒外筒体220的直径一般为2.0m，其由所需滚力计算确定，其滚力应根据滚筒组件等整个消浪装置一并计算，空心套筒200采用深井式筒体结构，即使在受力不平衡时，空心套筒200与桩轴100之间也不会出现卡阻的情况。

空心套筒200的套筒内筒体210的内筒面上沿竖向间隔设置有若干环状U型槽道250，每一环状U型槽道250内嵌设有滚珠251，使得空心套筒200与桩轴100之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，以减少空心套筒200上、下浮动时的阻力。

空心套筒200的上部设置有一个或两个槽口260，槽口260的位置可以是对称布置，也可以按照需要的位置设置，每一槽口260安装有用于支承滚筒组件的转动定轴300的端部的轴承座261。

为了使得空心套筒200满足刚度和强度的要求，在套筒内筒体210与套筒外筒体220之间沿周向均匀间隔设置有八条加强隔板270，每一加强隔板270的内侧边缘与套筒内筒体210的外筒面连接，其外侧边缘与套筒外筒体220的内筒面连接，其上侧边缘与环状筒顶板230的下板面连接，其下侧边缘与环状筒底板240的上板面连接。

参见图6至图8并结合图1，滚筒组件包括一转动定轴300以及一滚筒400。转动定轴300的一端支承在相邻的两根桩轴100的其中一根桩轴100上的空心套筒200的槽口260内的轴承座261上，其另一端支承在相邻的两根桩轴100的另一根桩轴100上的空心套筒200的槽口260内的轴承座261上。转动定轴300为水平设置，其为滚筒400转动的定轴，其直径、强度和刚度应根据长度、挠度要求、承担的滚筒400重量和运用工况进行计算确定，转动定轴300的挠度宜小于1/600(1为转动定轴300的长度)。

滚筒400转动设置在转动定轴300上，滚筒400由沿轴向间隔套设在转动定轴300上的至少三个筒状空心箱体410构成，每一筒状空心箱体410为一由滚筒内筒体411、滚筒外筒体412、左环状密封板413以及右环状密封板414围合而成的密封空心圆柱体结构，筒状空心箱体410可以采用塑料或钢材制成，筒状空心箱体410的尺寸根据滚力需要计算确定，一般长度以1.0～1.5m为宜，滚筒内筒体411的直径应与转动定轴300的直径相匹配，滚筒外筒体412的直径一般为0.8～1.5m。

每一筒状空心箱体410的滚筒内筒体411的内筒面上沿轴向间隔设置有三条环状U型槽道415，其中两条环状U型槽道415位于滚筒内筒体411的两端位置，另外一条位于滚筒内筒体411的中间位置，每一环状U型槽道415内嵌设有滚珠415a，以便于筒状空心箱体410绕转动定轴300旋转滚动。当然，环状U型槽道415的数量并不局限于本实施例中的数量，其应根据筒状空心箱体410的长度和转动要求而定。

为了使得筒状空心箱体410满足刚度和强度的要求，在滚筒内筒体411与滚筒外筒体412之间沿轴向间隔设置有三条环状加强隔板416，每一环状加强隔板416的内侧边缘与滚筒内筒体411的外筒面连接，其外侧边缘与滚筒外筒体412的内筒面连接。当然，环状加强隔板416的数量并不局限于本实施例中的数量，其应根据筒状空心箱体410的刚度和强度要求而定。

在转动定轴300上位于相邻的两个筒状空心箱体410之间套装有一轴卡310。轴卡310为一环形钢板，轴卡310的厚度为7mm左右，轴卡310的内径与转动定轴300的直径相等，其外径为筒状空心箱体410的滚筒外筒体412的外径的二分之一，轴卡310的设计有效地将筒状空心箱体410分开并进行了限位，避免相邻的两个筒状空心箱体410相互影响，防止筒状空心箱体410沿转动定轴300滑动。

每一筒状空心箱体410的滚筒外筒体412的外筒面上沿周向均匀间隔设置有若干排叶片组420，叶片组420的数量为6～8排，相邻的两排叶片组420之间构成一波浪承接口，用于承接波浪。每一排叶片组420由若干沿筒状空心箱体410的轴向均匀间隔设置的叶片421构成，叶片421为弧形竖板，类似于水泵的叶片，其与筒状空心箱体410的材料相同，并焊接于筒状空心箱体410的滚筒外筒体412的外筒面上，其数量、长度和宽度通过计算确定，在本实施例中，每一排叶片组420的叶片421的数量为6～8片，相邻的两个叶片421之间的间距一般为0.5～0.8m，叶片421的长度与筒状空心箱体410的滚筒外筒体412的直径之间应满足：叶片421的最外缘转动至最高点时高出静水面2h，h为平均浪高。相邻的两排叶片组420中的叶片421错开设置，即一排叶片组420中的叶片421沿轴向方向位于相邻的另一排叶片组420中的两个叶片421之间，呈梅花形布置。另外，为了增加整体的景观效果，叶片421可以采用不同的颜色。

本发明的滚筒式消浪装置的消浪原理如下：参见图9，当水面产生波浪，并向被保护的堤防涌进时，由于波能集中于水体表层，本发明的滚筒式消浪装置的筒状空心箱体410上的叶片421不断地将波浪分开破碎，大波浪分成小波浪，与此同时，叶片421又承接着波浪，在波浪的冲击下，推动着筒状空心箱体410不断环绕着转动定轴300旋转，同时继续将波浪粉碎，在后续波浪的作用下，滚筒不断旋转，从而达到不停地破浪消能，以浪消浪。

本发明的滚筒式消浪装置的实施方式如下：

1、在海堤外侧需要护滩处，按设计桩径、桩距、桩长打入一排桩轴100，一排桩轴100的平面布置可以采用一字形，也可以采用折线形；

2、筒状空心箱体410的形状尺寸相同，因而可做成标准构件在工厂生产，按照单节筒状空心箱体410尺寸，采用钢板制作，滚筒内筒体411与滚筒外筒体412按同心圆焊接，并在滚筒内筒体411与滚筒外筒体412之间设置环状加强隔板416；在滚筒内筒体411的内筒面上加工环状U型槽道415，并在环状U型槽道415内嵌入滚珠；

3、在筒状空心箱体410的表面上加工叶片421，叶片形状尺寸相同，可做成标准构件在工厂生产，并与筒状空心箱体410焊接，从而完成单节筒状空心箱体410的制作；

6、将单节筒状空心箱体410套装于转动定轴300上，并套装轴卡310，依次类推，完成多节筒状空心箱体410套装，从而完成一套滚筒组件的制作；

7、空心套筒200的形状尺寸相同，因而可做成标准构件在工厂生产，按照空心套筒200尺寸，采用钢板制作，套筒内筒体210与套筒外筒体220按同心圆焊接，并在套筒内筒体210与套筒外筒体220之间设置加强隔板270；在套筒内筒体210的内筒面上加工环状U型槽道250，并在环状U型槽道250内嵌入滚珠；最后在空心套筒200的槽口260内焊接轴承座261，完成空心套筒200的制作；

8、空心套筒200、滚筒组件采用船运至现场后，将空心套筒200从桩轴100的顶端套下，放置于船面高度，打开空心套筒200上的轴承座261的上盖，并将滚筒组件的转动定轴300安装在轴承座261上，使得滚筒组件与空心套筒200连接为一体，放至水面，即完成本发明的滚筒式消浪装置的安装。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (15)

1.一种滚筒式消浪装置，其特征在于，包括：

若干间隔竖直设置在堤防外侧滩地上的桩轴；

滑动套装在每一桩轴上的空心套筒；以及

设置在每相邻的两根桩轴之间的滚筒组件，所述滚筒组件包括一转动定轴以及一滚筒，所述转动定轴的一端支承在相邻的两根桩轴的其中一根桩轴上的空心套筒上，其另一端支承在所述相邻的两根桩轴的另一根桩轴上的空心套筒上，所述滚筒转动设置在所述转动定轴上，所述滚筒的外筒面沿周向间隔设置有若干叶片。

2.如权利要求1所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，所述空心套筒为一由套筒内筒体、套筒外筒体、环状筒顶板以及环状筒底板围合而成的密封空心圆柱体结构。

3.如权利要求2所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，所述空心套筒上对称开设有一对槽口，每一槽口上固定设置有一用于支承所述转动定轴的端部的轴承座。

4.如权利要求2所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，在所述套筒内筒体的内筒面上沿轴向间隔设置有若干第一环状U型槽道，每一第一环状U型槽道内嵌设有滚珠。

5.如权利要求2所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，所述套筒内筒体与套筒外筒体之间沿周向间隔设置有若干加强隔板，每一加强隔板的内侧边缘与所述套筒内筒体的外筒面连接，其外侧边缘与所述套筒外筒体的内筒面连接，其上侧边缘与所述环状筒顶板的下板面连接，其下侧边缘与所述环状筒底板的上板面连接。

6.如权利要求1至5中任一项所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，所述滚筒由沿轴向间隔套设在所述转动定轴上的至少三个筒状空心箱体构成，每一筒状空心箱体为一由滚筒内筒体、滚筒外筒体、左环状密封板以及右环状密封板围合而成的密封空心圆柱体结构。

7.如权利要求6所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，在所述滚筒内筒体的内筒面上沿轴向间隔设置有若干第二环状U型槽道，每一第二环状U型槽道内嵌设有滚珠。

8.如权利要求6所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，在所述滚筒内筒体与滚筒外筒体之间沿轴向间隔设置有若干环状加强隔板，每一环状加强隔板的内侧边缘与所述滚筒内筒体的外筒面连接，其外侧边缘与所述滚筒外筒体的内筒面连接。

9.如权利要求6所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，在所述转动定轴上位于相邻的两个筒状空心箱体之间套装有一轴卡。

10.如权利要求9所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，所述轴卡为一环形板，所述环形板的内径与所述转动定轴的直径相等，其外径为所述筒状空心箱体的滚筒外筒体的外径的二分之一。

11.如权利要求6所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，每一筒状空心箱体的滚筒外筒体的外筒面上沿周向均匀间隔设置有若干排叶片组，每一排叶片组由若干沿筒状空心箱体的轴向均匀间隔设置的所述叶片构成。

12.如权利要求11所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，所述叶片为弧形竖板。

13.如权利要求11所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，相邻的两排叶片组中的叶片错开设置。

14.如权利要求11所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，所述叶片的长度与所述筒状空心箱体的滚筒外筒体的直径之间应满足：所述叶片的最外缘转动至最高点时高出静水面2h，h为平均浪高。

15.如权利要求1所述的滚筒式消浪装置，其特征在于，所述若干桩轴的平面布置为一字型或折线型。