CN105951669A - 一种新型自动射流浮式防波堤及其消波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型自动射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮体，基座和浮体之间通过锚链相连接，浮体内设置水泵，该水泵的进水口设置在浮体下部，出水口设置在浮体的迎浪侧；基座内安装单片机，基座的迎浪侧前方设置压力式波高仪，单片机与压力式波高仪和水泵电连接，并根据来自压力式波高仪的数据控制水泵的开关与流量。本发明还公开了一种消波方法，使用上述的新型自动射流浮式防波堤，对于防波堤的设计波况，通过浮体自身进行消波。本发明所公开的新型自动射流浮式防波堤，正常情况下依靠浮式防波堤自身消波，单片机通过压力式波高仪检测到极端波况后自动射出迎浪侧的水平流以加强消波性能，在节约成本的同时很好的满足了实际需求。

Description

一种新型自动射流浮式防波堤及其消波方法

技术领域

本发明涉及防波堤领域，具体的说涉及该领域内的一种新型自动射流浮式防波堤及其消波方法。

背景技术

浮式防波堤是由消波浮体及锚系设备组成的防波堤，消波浮体是由有一定吃水深度的箱体或浮排组成，箱体和浮排与一端固定在海底的锚链相连而漂浮在水面上，其消波原理是利用浮体阻止波浪传播或使波浪破碎，并在波浪作用下上下浮动和前后摆动，干扰波浪的水质点运动，破坏波浪内部的水流结构，以达到消减波能的目的。它具有建造和施工简便、易于拆迁、消波浮体可适应水位较大幅度的变化、建造费用受水深影响很小等优点，多可用于临时性防浪设施，但是相较于固定式防波堤，消波性能较差,对于实际海况的波浪条件，特别是随机波浪的孤立大波，具有较差的消波性能。

因此，人们试图对上述技术方案进行改进。中国实用新型专利CN204282294U公开了“一种浮式复合消波平台”，由若干消波组件通过搭接件搭接在一起构成，所述消波组件包括透空构件、浮力单元和多孔透空浮板；该装置将浮力单元安装在透空构件上，以使透空构件能够漂浮在水面上，因为增加了多孔透空浮板，提高了消波性能。另外，中国实用新型专利CN204370369U公开了“一种浮式防涌浪消波平台”，由若干浮式防涌浪消波组件结构搭接而成，包括开口向上的栏板、浮板和若干浮力单元，通过将浮板安装在栏板的上方，并在浮板与栏板之间留有间隙，浮力单元用于使所述浮式防涌浪消波组件结构漂浮于水面。浮板置于水面上，阻挡水质点竖直方向的运动，使波动质点由规律的轨迹运动转化为杂乱的紊动消能运动；栏板置于水下，直接阻拦水质点水平方向的运动，起到反射波能作用，浮板和栏板组成的防波设施最大限度地降低涌浪的透射能力。该装置通过多单元布置和水平浮板设计，提高了浮式防波堤的消波性能。

但是，这些技术方案仍然存在不足，只能适应设计波况下的消波行为，对于以随机波为主的复杂实际海况就不能很好的适应，特别是实际的随机大波情况。其原因是设计的装置往往是固定形式的，对设计外的波高消波效果并不理想。实际海况中，存在概率低但是对防波堤掩护结构起重要影响作用的随机大波。此外我国目前的波浪情况，并不是理论的规则波，实际海域为随机波，非线性的随机波具有很大的不确定性，随机大波是一种具有极大危害的海洋波浪，给海上船只的航行和海洋建筑物带来了极大的破坏，近岸区还有孤立波等特殊情况。现有的解决办法是加大资金投入以提高整体消波性能，导致为保证低概率事件下的设计安全而浪费了大量资金。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是提供一种能够自动检测随机大波并进行消波的新型自动射流浮式防波堤及其消波方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种新型自动射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮体，基座和浮体之间通过锚链相连接，其改进之处在于：浮体内设置水泵，该水泵的进水口设置在浮体下部，出水口设置在浮体的迎浪侧；基座内安装单片机，基座的迎浪侧前方设置压力式波高仪，单片机与压力式波高仪和水泵电连接，并根据来自压力式波高仪的数据控制水泵的开关与流量。

进一步的，单片机与安装在基座内的水泵开关电连接，并通过该水泵开关控制水泵的开关与流量。

进一步的，所述的单片机、压力式波高仪、水泵和水泵开关均通过电缆与电源相连接。

进一步的，所述的电源为陆上电源或浮式防波堤自带的蓄电池。

另一种新型自动射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮体，基座和浮体之间通过锚链相连接，其改进之处在于：浮体内设置水泵，该水泵的进水口设置在浮体下部，出水口设置在浮体的迎浪侧；浮体的底部还设有防水盒，防水盒内安装单片机，压力式波高仪的探头设于所述防水盒外部迎浪侧，单片机与压力式波高仪和水泵电连接，并根据来自压力式波高仪的数据控制水泵的开关与流量。

进一步的，单片机与安装在防水盒内的水泵开关电连接，并通过该水泵开关控制水泵的开关与流量。

进一步的，所述的单片机、压力式波高仪、水泵和水泵开关均通过电缆与电源相连接。

进一步的，所述的电源为陆上电源或浮式防波堤自带的蓄电池。

一种消波方法，使用上述的新型自动射流浮式防波堤，其改进之处在于：

对于防波堤的设计波况，通过浮体自身进行消波；如压力式波高仪检测到超过设计波况的随机大波和极端波况，则单片机控制水泵开启，从出水口射出的水产生迎浪侧的水平流，通过水平流对波浪的扰动作用，进行二次消波。

本发明的有益效果是：

虽然随机大波和极端波况是小概率事件，但一定会发生，如无有效防范措施将对防波堤内测的掩护区域造成极大破坏，若按照极端大波设计防波堤会造成资源和成本的极大浪费，若设计防波堤时不考虑或对大波影响考虑的比重过小，又不能满足安全作业要求。

本发明所公开的新型自动射流浮式防波堤，正常情况下依靠浮式防波堤自身消波，单片机通过压力式波高仪检测到极端波况后自动射出迎浪侧的水平流以加强消波性能，在节约成本的同时很好的满足了实际需求。

本发明所公开的消波方法，对于设计波况，通过浮体自身进行消波，节省能源，满足使用条件；对于随机大波和极端波况，通过前方的压力式波高仪进行检测，发现大波自动开启水泵，产生迎浪侧的水平流，通过水平流对波浪的扰动作用，提高消波性能，满足安全作业要求。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开的新型自动射流浮式防波堤的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种新型自动射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座4和漂浮在水面上的浮体2，基座和浮体之间通过锚链3相连接，浮体内设置水泵7，该水泵的进水口8设置在浮体下部，出水口6设置在浮体的迎浪侧；基座内安装单片机9，基座的迎浪侧前方设置压力式波高仪1，单片机与压力式波高仪和水泵电连接，并根据来自压力式波高仪的数据控制水泵的开关与流量。单片机与安装在基座内的水泵开关10电连接，并通过该水泵开关控制水泵的开关与流量。所述的单片机、压力式波高仪、水泵和水泵开关均通过电缆5与电源相连接。作为一种可供选择的方式，在本实施例中，所述的电源为陆上电源或浮式防波堤自带的蓄电池。

本实施例所公开的新型自动射流浮式防波堤运行时，浮体在波浪作用下上下运动，通过对波浪的扰动作用，消耗波能，减小后方波高，实现消波效果，达到掩护后方水域的目的。通过前方设置的压力式波高仪，采集前方波高数据，当波高小于设计波高时，仅通过浮体自身的运动进行消波，当前方出现孤立波、随机大波等特殊情况时，前方压力式波高仪将数据反馈给后方单片机，单片机控制开启水泵开关，浮体迎浪侧产生与波浪方向相反的水平流，大大削弱了波能，达到更好的消波性能，掩护后方水域。当随机大波被削弱后，通过前方设置的压力式波高仪检测的波高小于设计波高，数据反馈给后方单片机，单片机控制关闭水泵开关，水平流消失，仅通过浮体自身运动进行消波，满足设计使用需求。

本实施例还公开了一种消波方法，使用上述的新型自动射流浮式防波堤，对于防波堤的设计波况，通过浮体自身进行消波；如压力式波高仪检测到超过设计波况的随机大波和极端波况，则单片机控制水泵开启，从出水口射出的水产生迎浪侧的水平流，通过水平流对波浪的扰动作用，进行二次消波。

将波高1.5m与0.75m，周期2.0s的波浪对本实施例所公开的自动射流浮式防波堤进行试验，设计波高为0.9m时装置自动射流消波，消波结果如下表（透射系数定义：透射系数为后方透射波高与前方入射波高的比值，该系数越小，消波性能越好）试验结果如下表所示 ：

波高（m）	周期(s)	设计波高(m)	是否自动开启射流	手动开启/关闭射流	透射系数
						0.75	2.0	0.9	否	否	0.55
1.5	2.0	0.9	是	否	0.18
						1.5	2.0	0.9	是	手动关闭射流	0.57

试验结果的数据表明：设计波高0.9m时自动开启射流，在入射波高0.75m时，装置根据自动检测没有开启射流，透射系数为0.55，通过浮体自身运动造成波高衰减约为一半；在入射波高为1.5m时，装置根据自动检测开启射流，透射系数为0.18，波高衰减约五分之四，此时若关闭射流，发现透射系数为0.57，波高衰减不到一半，说明装置可以根据自动控制进行自动射流，并且射流可以大大提高消浪效果。

实施例2，本实施例公开了另一种新型自动射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮体，基座和浮体之间通过锚链相连接，浮体内设置水泵，该水泵的进水口设置在浮体下部，出水口设置在浮体的迎浪侧；浮体的底部还设有防水盒，防水盒内安装单片机，压力式波高仪的探头设于所述防水盒外部迎浪侧，单片机与压力式波高仪和水泵电连接，并根据来自压力式波高仪的数据控制水泵的开关与流量。单片机与安装在防水盒内的水泵开关电连接，并通过该水泵开关控制水泵的开关与流量。所述的单片机、压力式波高仪、水泵和水泵开关均通过电缆与电源相连接。作为一种可供选择的方式，在本实施例中，所述的电源为陆上电源或浮式防波堤自带的蓄电池。

Claims (9)

1.一种新型自动射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮体，基座和浮体之间通过锚链相连接，其特征在于：浮体内设置水泵，该水泵的进水口设置在浮体下部，出水口设置在浮体的迎浪侧；基座内安装单片机，基座的迎浪侧前方设置压力式波高仪，单片机与压力式波高仪和水泵电连接，并根据来自压力式波高仪的数据控制水泵的开关与流量。

2.根据权利要求1所述的新型自动射流浮式防波堤，其特征在于：单片机与安装在基座内的水泵开关电连接，并通过该水泵开关控制水泵的开关与流量。

3.根据权利要求2所述的新型自动射流浮式防波堤，其特征在于：所述的单片机、压力式波高仪、水泵和水泵开关均通过电缆与电源相连接。

4.根据权利要求3所述的新型自动射流浮式防波堤，其特征在于：所述的电源为陆上电源或浮式防波堤自带的蓄电池。

5.一种新型自动射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮体，基座和浮体之间通过锚链相连接，其特征在于：浮体内设置水泵，该水泵的进水口设置在浮体下部，出水口设置在浮体的迎浪侧；浮体的底部还设有防水盒，防水盒内安装单片机，压力式波高仪的探头设于所述防水盒外部迎浪侧，单片机与压力式波高仪和水泵电连接，并根据来自压力式波高仪的数据控制水泵的开关与流量。

6.根据权利要求5所述的新型自动射流浮式防波堤，其特征在于：单片机与安装在防水盒内的水泵开关电连接，并通过该水泵开关控制水泵的开关与流量。

7.根据权利要求6所述的新型自动射流浮式防波堤，其特征在于：所述的单片机、压力式波高仪、水泵和水泵开关均通过电缆与电源相连接。

8.根据权利要求7所述的新型自动射流浮式防波堤，其特征在于：所述的电源为陆上电源或浮式防波堤自带的蓄电池。

9.一种消波方法，使用上述权利要求1或4所述的新型自动射流浮式防波堤，其特征在于：

对于防波堤的设计波况，通过浮体自身进行消波；如压力式波高仪检测到超过设计波况的随机大波和极端波况，则单片机控制水泵开启，从出水口射出的水产生迎浪侧的水平流，通过水平流对波浪的扰动作用，进行二次消波。