CN106677120A - 一种消中长周期波浪的浮式防波堤 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消中长周期波浪的浮式防波堤，消中长周期波浪的浮式防波堤，包括：至少两组浮式防波堤单元，每组浮式防波堤单元包括：两个单体，其呈60°～120°的V型设置；连接环，其设置在V型顶角处将两个单体的一端连接；以及分别设置在V型的三个端点处的锚固系统；相邻两组浮式防波堤单元的所述单体间平行设置，且相邻两组浮式防波堤单元之间通过柔性连接件连接。本发明在波向线方向增加了浮式防波堤的长度，防波堤单体间的柔性连接件有效的限制了波浪水质点的运动，对消中长周期波浪具有较好的效果。本发明能够在开敞水域快速安装施工，且便于运输，可回收重复利用。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程中的防波堤技术领域。更具体地说，本发明涉及一种消中长周期波浪的浮式防波堤。
背景技术
随着国家“一带一路”政策的大力推进，远海区域的工程建设项目增多，在海上工程建设过程中，中长周期波浪是影响工程施工的首要因素。为提高施工效率，可预先建设防波堤为近岸或远海在恶劣海况下的港口码头施工提供临时性的防护。浮式防波堤作为临时性防浪设施，具有施工简便、工程设施移除快捷、可重复使用、工程造价低等特点。
波浪理论的研究和试验表明，波浪的能量集中在水体表层，水面以下三倍波高的水深范围内集中了全部波能的98％。然而传统型式的坐底式防波堤包括直立式和斜坡式，在材料的使用上和波能的分布规律完全不相适应，且随着工程水域深度的增加，工程造价剧增，施工也变得十分困难，而且掩护区域内水体的循环受到限制，容易产生泥沙沉积，造成海岸变迁以及港内水体污染等问题。此外，目前在应用的浮式防波堤多是对周期5s以内的波浪有较好的防护效果，但对周期6s以上的波浪消减效果甚差，而远海区域影响工程施工的多为6～10s的中长周期涌浪。因此，亟需寻找一种针对中长周期波浪的特点能有效的消减中长周期波浪的浮式防波堤。
发明内容
本发明的一个目的是解决上述问题，并提供后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种消中长周期波浪的浮式防波堤，针对具有较强的穿透能力和较大的能量的6～10s的中长周期波浪，通过设置多个V型结构的浮式防波堤单元并通过柔性连接件连接，能有效的消减中长周期波浪，为近岸或远海在恶劣海况下的港口码头施工提供临时性的防护，并满足施工简便、工程设施移除快捷、可重复使用、工程造价低等工程需求。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种消中长周期波浪的浮式防波堤，包括：
至少两组浮式防波堤单元，每组所述浮式防波堤单元包括：
两个单体，其呈60°～120°的V型设置；
连接环，其设置在V型顶角处将两个所述单体的一端连接；以及
分别设置在V型的三个端点处的锚固系统；
相邻两组浮式防波堤单元的对应所述单体之间平行设置，且相邻两组浮式防波堤单元之间通过柔性连接件连接。
优选的是，两个单体呈90°设置，相邻两组浮式防波堤单元的间距相等。90°设置更好的限制跃浪量，等间距设置便于加工。
优选的是，所述锚固系统包括锚绳和固定锚或重力锚，所述锚绳的一端连接所述连接环或所述单体的端部的线圈，一端连接所述固定锚或重力锚。
优选的是，所述单体包括：
充水囊体主体，其包括充水囊体和与充水囊体浇筑在一起且分别位于所述充水囊体两侧的两个充水阀门；
两个充气囊体主体，每个所述充气囊体主体均包括作为整体固定在所述充水囊体主体上的充气囊体和助浮板；
绑扎带，其包括连接为一体的竖向绑扎带和横向绑扎带，所述绑扎带形成网兜形将所述充水囊体主体固定；以及
两个固定线圈，其分别设于所述充水囊体主体的两端，所述固定线圈与所述竖向绑扎带相连。
根据需要选用多条竖向绑扎带和多条横向绑扎带，在交接处用线缝合成一体形成网兜将充水囊体固定，竖向绑扎带在充水囊体两端通过固定线圈连接起来。充水囊体可在施工水域就近充水，充水完成后充水囊体大部分淹没在水面以下，只有助浮板上侧少部分露出水面，淹没于水下的囊体有利于在垂直方向上限制波浪水质点的运动，充气囊体可以防止在防波堤上施工的工作人员滑落入水，同时有效的限制了较大波浪情况下的跃浪量。
优选的是，所述充水囊体由橡胶材料制成，所述充水囊体的两端为半球形且中间为圆柱形，所述充气囊体由橡胶材料制成，所述充气囊体为圆柱形，所述充气囊体的两端分别设有充气阀门，所述助浮板由多段泡沫板组合而成。充水囊体自身有一定厚度，不易变形且可折叠存放。助浮板为泡沫塑料材质。
优选的是，所述柔性连接件为透水布材质，所述柔性连接件上开设有多个孔洞，所述柔性连接件通过两侧的铁环分别与相互平行的一对所述单体上的所述绑扎带连接。柔性连接件优选为透水性较好、可折叠、结实耐磨的布状材质，为使浮式防波堤系统在波浪作用下不被破坏，可采用两层或多层柔性连接件，为破坏波浪水质点运动和增加柔性连接件的透水性，可适当增加连接材料上的开孔数量，入射波浪在透过第一层单体之后，在两层单体之间波浪水质点运动受到柔性连接件的限制，波高进一步降低。
优选的是，所述连接环为橡胶材质，所述连接环的直径不小于50cm。连接环可采用耐磨的橡胶材质或环形直径为50cm的废旧轮胎等，可适当的将多个连接环绑扎在一起使用，增加了V型浮式防波堤端头的阻水面积，减小了进入掩护区内的透射波。
优选的是，所述锚绳为螺旋状钢丝束绳索铁质锚链，锚绳长度为所在水域水深的1.5～2.5倍，V型顶角处的锚绳锚固方向在V型的中轴线上，V型两侧端点的锚绳的锚固方向在所述单体的轴线延长线偏向外侧5°～15°。在锚固系统施工过程中将锚绳拉紧，使浮式防波堤系统中的各个组件展开以达到较好的消浪效果。综合考虑锚绳受力特性和浮式防波堤的稳定性，锚绳长度约为所在施工水域水深的2～2.5倍，若施工防护水域船舶锚系较多，施工区域受限，可将锚绳长度适当减小为水深的1.5～2倍。
优选的是，所述固定锚或重力锚为铁锚或混凝土块锚。固定锚可用采用铁锚串联或采用多个混凝土块串联形成的重力锚，混凝土块形状可为立方体、圆柱体或球体等。
优选的是，所述柔性连接件包括两层固定粘接的透水布，位于上层的透水布为宽度为1～5cm的布条构成的网格状，位于下层的透水布为片状的耐磨透水布且与上层对应的每个网格中间均匀排布有多个孔洞。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的消中长周期波浪的浮式防波堤中，浮式防波堤单元为V型结构，增加了防波堤对波浪的绕射作用，减小了浮式防波堤与波浪直接相互作用的力度，更有利于在掩护区内形成相对平静的水面；多个浮式防波堤单元平行设置，在波向线方向增加了浮式防波堤的长度，相邻两组浮式防波堤单元之间通过柔性连接件连接，增加了浮式防波堤在波浪传播方向上的宽度，与现有浮式防波堤相比，更加有利于远海区的具有较强的穿透能力和较大的能量的6～10s的中长周期涌浪的衰减；本发明的消中长周期波浪的浮式防波堤可以在施工现场由各个组件进行连接安装，充水囊体可以现场泵送加水，整个施工过程操作简便，施工便捷；浮式防波堤各个组件可折叠存放，便于运输；浮式防波堤的充水囊体在注满水的情况下，可用驳船提起锚系移位，便于紧急情况下移位防护。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的消中长周期波浪的浮式防波堤的结构示意图；
图2为本发明的实施例中的消中长周期波浪的浮式防波堤的结构示意图；
图3为本发明中单体的结构示意图；
图4为本发明中单体的端部结构示意图；
图5为本发明中柔性连接件及连接环的结构示意图；
图6为本发明中锚固系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1～图6所示，本发明提供一种消中长周期波浪的浮式防波堤，包括至少两组浮式防波堤单元，每组所述浮式防波堤单元包括：
两个单体1，其呈60°～120°的V型设置；
连接环3，其设置在V型顶角处将两个所述单体1的一端连接；以及
分别设置在V型的三个端点处的锚固系统；
相邻两组浮式防波堤单元的对应所述单体1间平行设置，且相邻两组浮式防波堤单元之间通过柔性连接件2连接。
即组成一个消长周期波浪的浮式防波堤至少需要四个单体1，四个单体通过连接环3两两连接在一起；至少需要两块柔性连接件2，柔性连接件2通过小铁环扣与单体1相连，至少需要两个连接环3。相邻两组浮式防波堤单元的对应单体1间平行设置即多个浮式防波堤单元平行设置，在波向线方向增加了浮式防波堤的长度，相邻两组浮式防波堤单元之间通过柔性连接件连接，增加了浮式防波堤在波浪传播方向上的宽度，与现有浮式防波堤相比，更加有利于远海区的具有较强的穿透能力和较大的能量的6～10s的中长周期涌浪的衰减；
在另一种技术方案中，两个单体1呈90°设置，相邻两组浮式防波堤单元的间距相等。
在另一种技术方案中，所述锚固系统包括锚绳4和固定锚5或重力锚，所述锚绳4的一端连接所述连接环3或所述单体1的端部的线圈，一端连接所述固定锚5或重力锚。
在另一种技术方案中，所述单体1包括：
充水囊体主体，其包括充水囊体6和与充水囊体浇筑在一起且分别位于所述充水囊体两侧的两个充水阀门9；
两个充气囊体主体，每个所述充气囊体主体均包括作为整体固定在所述充水囊体主体上的充气囊体7和助浮板8；
绑扎带，其包括连接为一体的竖向绑扎带11和横向绑扎带12，所述绑扎带形成网兜形将所述充水囊体主体固定；以及
两个固定线圈10，其分别设于所述充水囊体6主体的两端，所述固定线圈10与所述竖向绑扎带11相连。
在另一种技术方案中，所述充水囊体由橡胶材料制成，所述充水囊体6的两端为半球形且中间为圆柱形，所述充气囊体7由橡胶材料制成，所述充气囊体7为圆柱形，所述充气囊体7的两端分别设有充气阀门，所述助浮板8由多段泡沫板组合而成。
在另一种技术方案中，所述柔性连接件2为透水布材质，所述柔性连接件2上开设有多个孔洞，所述柔性连接件2通过两侧的铁环分别与相互平行的一对所述单体1上的所述绑扎带连接。
在另一种技术方案中，所述连接环3为橡胶材质，所述连接环3的直径不小于50cm。
在另一种技术方案中，所述锚绳4为螺旋状钢丝束绳索或铁质锚链，锚绳4长度为所在水域水深的1.5～2.5倍，V型顶角处的锚绳4锚固方向在V型的中轴线上，V型两侧端点的锚绳4的锚固方向在所述单体1的轴线延长线偏向外侧5°～15°。
在另一种技术方案中，所述固定锚5或重力锚为铁锚或混凝土块锚。
在另一种技术方案中，所述柔性连接件2包括两层固定粘接的透水布，位于上层的透水布为宽度为1～5cm的布条构成的网格状，位于下层的透水布为片状的耐磨透水布且与上层对应的每个网格中间均匀排布有多个孔洞。两层柔性的透水布，能更好的破坏波浪水质点运动和增加柔性连接件的透水性，入射波浪在透过下层透水布后，网格状的上层的透水布能更好的分隔波浪从而限制波浪水质点运动，使波高进一步降低。
具体施工和使用过程中，单体1在加工制作出厂前，已将充水囊体6、充气囊体7和填充助浮板8的网兜用固定线圈10、竖向绑扎带11和横向绑扎带12连接成一个整体，在单体1下水施工的过程中将助浮板8安装在充气囊体7下侧的网兜中；在单体101下水施工即将完成时，将单体102和单体101用连接环301连接继续进行下水施工；单体102下水施工的同时可以对单体101进行加水作业，开始充水时另一侧充水阀门9关闭，等到充水囊体6成型后再将另一侧充水阀门9打开排出充水囊体6内的气体，充水囊体6内气体排出之后关闭尾端充水阀门9继续充水一段时间至充水囊体6内压强满足工程要求，压强满足工程要求后对充气囊体7进行充气加压；单体102下放入水完成后对102进行充水充气施工，同时在单体102尾端的固定线圈10上连接锚绳405，锚绳尾端连接铁锚或重力锚块，利用驳船将锚泊系统拖到指定位置下放入水；在连接环301上连接锚绳401，锚绳另一端连接固定锚，将锚泊系统利用驳船在来波方向上拖至指定位置下放，连接环301处采用多个橡胶环或废轮胎等弹性耐磨的环体连接，这样可以增加V型防波堤系统端头的阻水面积，降低防波堤系统端头的越浪量；利用驳船在单体101的尾端连接锚绳403和锚块，拖运锚块至浮式防波堤单体101和102成90°夹角，拉紧锚绳4将固定锚5或重力锚5下放入水。
对浮式防波堤单体103和104进行类似101和102的操作，将浮式防波堤单体103和104连接在一起在来波方向与101和102平行放在101和102的前侧；在浮式防波堤单体101和103中间、102和104中间安装柔性连接件201和202，柔性连接件2与单体1上的绑扎带通过小铁环连接，连接方式如图5图6所示；根据工程需要，柔性连接件2可以安装多层，有利于加强波浪与浮式防波堤的相互作用，加大波能的耗散。
本实施例中，四条浮式防波堤单体1用连接材料2、连接环3和锚绳4安装成浮式防波堤消浪之后，用驳船将锚泊系统402沿来波方向拖运至指定位置使柔性连接件201和202处于展开状态，此时将锚绳402连接的锚块抛入水中；同样将锚绳404和406沿与403和405平行的方向拉紧至连接材料展开将连接的锚块抛入水中，完成中长周期波浪浮式防波堤的安装。
本实施例中，优选的可采用图6所示的锚固系统，在距离连接环3～5m的锚绳4上系若干个浮球13，改变锚绳4对连接环3的作用力方向，避免连接环3因受锚绳4较大拉力而没于水面之下，同时多个浮球浮于水面也可减少V型浮式防波堤系统顶端的跃浪量。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：包括：
至少两组浮式防波堤单元，每组所述浮式防波堤单元包括：
两个单体，其呈60°～120°的V型设置；
连接环，其设置在V型顶角处将两个所述单体的一端连接；以及
分别设置在V型的三个端点处的锚固系统；
相邻两组浮式防波堤单元的对应所述单体之间平行设置，且相邻两组浮式防波堤单元之间通过柔性连接件连接。
2.根据权利要求1所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：两个单体呈90°设置，相邻两组浮式防波堤单元的间距相等。
3.根据权利要求1所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：所述锚固系统包括锚绳和固定锚或重力锚，所述锚绳的一端连接所述连接环或所述单体的端部的线圈，一端连接所述固定锚或重力锚。
4.根据权利要求1所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：所述单体包括：
充水囊体主体，其包括充水囊体和与充水囊体浇筑在一起且分别位于所述充水囊体两侧的两个充水阀门；
两个充气囊体主体，每个所述充气囊体主体均包括作为整体固定在所述充水囊体主体上的充气囊体和助浮板；
绑扎带，其包括连接为一体的竖向绑扎带和横向绑扎带，所述绑扎带形成网兜形将所述充水囊体主体固定；以及
两个固定线圈，其分别设于所述充水囊体主体的两端，所述固定线圈与所述竖向绑扎带相连。
5.根据权利要求4所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：所述充水囊体由橡胶材料制成，所述充水囊体的两端为半球形且中间为圆柱形，所述充气囊体由橡胶材料制成，所述充气囊体为圆柱形，所述充气囊体的两端分别设有充气阀门，所述助浮板由多段泡沫板组合而成。
6.根据权利要求4所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：所述柔性连接件为透水布材质，所述柔性连接件上开设有多个孔洞，所述柔性连接件通过两侧的铁环分别与相互平行的一对所述单体上的所述绑扎带连接。
7.根据权利要求1所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：所述连接环为橡胶材质，所述连接环的直径不小于50cm。
8.根据权利要求3所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：所述锚绳为螺旋状钢丝束绳索或铁质锚链，锚绳长度为所在水域水深的1.5～2.5倍，V型顶角处的锚绳锚固方向在V型的中轴线上，V型两侧端点的锚绳的锚固方向在所述单体的轴线延长线偏向外侧5°～15°。
9.根据权利要求3所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：所述固定锚或重力锚为铁锚或混凝土块锚。
10.根据权利要求6所述的消中长周期波浪的浮式防波堤，其特征在于：所述柔性连接件包括两层固定粘接的透水布，位于上层的透水布为宽度为1～5cm的布条构成的网格状，位于下层的透水布为片状的耐磨透水布且与上层对应的每个网格中间均匀排布有多个孔洞。
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