CN112726496B - 一种自动适应水位的漂浮消浪墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动适应水位的漂浮消浪墙，属于消浪技术领域，本发明可以通过浮力系统和锚泊系统将消浪系统固定漂浮于目标海面上，其可以自动适应水位针对性的进行消浪，利用半球分浪网初步对波浪进行球面分散和过滤后，进入到主消浪墙内的消浪孔内，并经过复式消浪球的二次分散，并触发复式消浪球上的局部收缩动作，预设于半球分浪网周围的分浪气囊充气伸直对波浪形成反向推力，同时复式消浪球在局部收缩时摩擦生热，迫使对复式消浪球进行定形的变态支柱软化，然后复式消浪球进一步大幅度收缩，进而分浪气囊内气压急剧上升触发磁场，然后实现偏转对波浪进行分散，可以契合波浪的特点进行二段消浪，显著提高消浪效果。
Description
技术领域
本发明涉及消浪技术领域，更具体地说，涉及一种自动适应水位的漂浮消浪墙。
背景技术
为了防止波浪对堤、坝、海塘、岸坡的冲击破坏，在迎水坡及其前沿采取的消浪和防护措施。在防汛时，为了防浪往往需要临时投入大量的人力、物力和财力；有了防浪设施，情况可大为改善，不仅可以减少投入，还可以减轻防汛抢险的紧张程度。防浪工程是防洪工程的重要组成部分。
防浪工程有生物措施(如草皮、芦苇、防浪林)和工程措施(如块石、混凝土板护坡、防浪墙、防波堤等)。有的穿堤建筑物在临水面前方十余米(视水域条件而定)做钢筋混凝土防浪排架，削减风浪对建筑物的冲击力和浪压力。混凝土异性块体挡浪墙是用混凝土做成重量1t以上的异性块体，在防洪堤外数十米处的海滩上垒成一道或两道挡浪墙，用于削弱风暴潮对海堤的袭击。如中国上海石油化工总厂在防洪墙外海滩上用2.1t重的混凝土异性块体垒成两道挡浪墙，可削减波浪能量的65％。水面辽阔的平原水库或分洪区的迎风堤段做糙面(棱角向上)的块石护坡，也有很好的消浪作用。荆江分洪区的南线大堤采用了这种护坡消能形式。汉水在1954年汛后，下游防浪主要是植流，在有条件植柳又不影响行洪的外滩广泛地植柳。1964年大水，水位流量大大高于1954年，防浪器材明显减少。在全国各大河流及洞庭湖、鄱阳湖有足够宽度的滩地，可普遍营造防浪林。在南海沿海，有成片的红树林，消浪效果显著。
波浪是造成海岸侵蚀的主要动力因素之一。尤其是在近岸破碎波浪掀沙和潮流输沙情况下，大部分被侵蚀泥沙向远离岸边地区扩散运移，造成海岸不断淘刷后退，进而危害岸堤安全。因此，必须采取工程措施对岸堤加以保护。岸堤防护工程的关键是消浪，同时还能阻止潮流输沙。目前岸堤常采用直立式消波堤、斜波式消波堤、浮式消波堤以及采用混凝土异形块消能等，这些堤防形式达到了防浪消能和人们对景观的要求，但亲水性较差，且难以自动适应水位进行有效消能，普适性较差。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自动适应水位的漂浮消浪墙，可以通过浮力系统和锚泊系统将消浪系统固定漂浮于目标海面上，其可以自动适应水位针对性的进行消浪，利用半球分浪网初步对波浪进行球面分散和过滤后，进入到主消浪墙内的消浪孔内，并经过复式消浪球的二次分散，并触发复式消浪球上的局部收缩动作，预设于半球分浪网周围的分浪气囊充气伸直对波浪形成反向推力，同时复式消浪球在局部收缩时摩擦生热，迫使对复式消浪球进行定形的变态支柱软化，然后复式消浪球进一步大幅度收缩，进而分浪气囊内气压急剧上升触发磁场，然后实现偏转对波浪进行分散，可以契合波浪的特点进行二段消浪，同时保障分浪气囊的顺利反推及偏转动作，可以最大程度对波浪进行分散和消除，显著提高消浪效果。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种自动适应水位的漂浮消浪墙，包括消浪系统、浮力系统和锚泊系统，所述消浪系统包括主消浪墙和多块副消浪墙，所述主消浪墙上开设有多个均匀分布的消浪孔，所述消浪孔外侧孔口处连接有半球分浪网，所述消浪孔内设有复式消浪球，所述复式消浪球外端连接有多个环形阵列分布的导气嵌管，所述半球分浪网外侧设有多个与导气嵌管相连通的分浪气囊，且分浪气囊活动镶嵌于主消浪墙外表面，所述消浪孔远离半球分浪网一侧孔口处连接有导水管，且导水管依次贯穿多块副消浪墙，所述导水管上开设有多个均匀分布的导水孔，且导水孔位于主消浪墙与副消浪墙和副消浪墙与副消浪墙之间的间隙中，所述浮力系统包括浮垫，且浮垫固定套接于主消浪墙和副消浪墙的外表面，所述锚泊系统包括多根均匀连接于浮垫下端的钢索，所述钢索下侧设有锚泊筒，所述锚泊筒下端连接有锚泊锥，所述锚泊筒内活动连接有与钢索连接的配重球。
进一步的，所述复式消浪球包括对称连接的支撑半球和收缩半球，且收缩半球位于面向半球分浪网的一侧，支撑半球起到支撑和定形的作用，收缩半球可以利用自身的弹性形变能力进行消浪，同时利用收缩半球的收缩对气体进行压缩，从而实现对分浪气囊的充气动作。
进一步的，所述收缩半球上镶嵌连接有多个均匀分布的散点助球，所述散点助球与支撑半球内端面中心处连接有变态支柱，散点助球不仅可以辅助收缩半球对波浪进行分散，同时利用变态支柱和散点助球的配合对收缩半球进行初始定形，避免在波浪作用下一次性收缩，不仅消浪效果较差，同时影响到分浪气囊的反推和偏转动作。
进一步的，所述收缩半球内端连接有多个收拢罩，且收拢罩位于散点助球之间，所述收拢罩靠近支撑半球一端连接有摩擦静套，所述收缩半球内端还连接有多个与摩擦静套相匹配的动摩擦管，所述动摩擦管靠近摩擦静套一端镶嵌连接有集水球，在散点助球对收缩半球的初始定形下，波浪对收缩半球进行挤压，导致对应收拢罩的区域进行局部收缩，并推动动摩擦管与摩擦静套进行摩擦，并利用摩擦生成的热量对变态支柱进行加热，促使其软化然后进行二段消浪。
进一步的，所述动摩擦管和摩擦静套均采用高摩擦系数材料制成，所述集水球采用弹性吸水材料制成，所述收拢罩采用弹性材料制成，在收缩半球进行整体收缩时收拢罩可以受压折叠，动摩擦管和摩擦静套在瞬时摩擦的过程中可以产生大量的热量对变态支柱进行加热。
进一步的，所述支撑半球内端连接有复原贴层，所述复原贴层上附着有密集分布的硝石粉末，硝石粉末可溶解于集水球输送来的水分中并吸收大量热量，从而有效对变态支柱进行降温冷却，促使其在恢复形状后立即硬化以应对下一轮的波浪，从而形成循环往复的消浪作用。
进一步的，所述支撑半球采用硬性材料制成，所述收缩半球采用弹性隔热材料制成，所述复原贴层采用多孔陶瓷材料制成。
进一步的，所述变态支柱包括弹性膜管、聚氨酯泡沫和蜡液，所述聚氨酯泡沫插设于弹性膜管内，且蜡液填充于聚氨酯泡沫内，聚氨酯泡沫采用3D打印技术制成，然后挤压浸渍蜡液，在加热状态下蜡液熔化成为液相，此时聚氨酯泡沫处于可形变状态，在蜡液冷却固化时，聚氨酯泡沫转化为具有一定强度，从而对收缩半球进行初始定形。
进一步的，所述支撑半球内填充有低密度高导热性气体，例如氢气具有良好的导热性，可以对变态支柱进行良好的热传导加热，同时其质量较轻，可以增大消浪系统的浮力作用。
进一步的，所述分浪气囊内顶端安装有电磁铁，所述电磁铁电性连接有气动压力开关，所述半球分浪网外侧设有多个环形阵列分布的吸引磁铁，且吸引磁铁镶嵌连接于主消浪墙外表面并位于分浪气囊的外侧，仅在收缩半球完全收缩后触发气动压力开关，然后电磁铁通电迫使分浪气囊端头处带磁，并被吸引磁铁吸引向周围偏转，对波浪形成强制均匀分散。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过浮力系统和锚泊系统将消浪系统固定漂浮于目标海面上，其可以自动适应水位针对性的进行消浪，利用半球分浪网初步对波浪进行球面分散和过滤后，进入到主消浪墙内的消浪孔内，并经过复式消浪球的二次分散，并触发复式消浪球上的局部收缩动作，预设于半球分浪网周围的分浪气囊充气伸直对波浪形成反向推力，同时复式消浪球在局部收缩时摩擦生热，迫使对复式消浪球进行定形的变态支柱软化，然后复式消浪球进一步大幅度收缩，进而分浪气囊内气压急剧上升触发磁场，然后实现偏转对波浪进行分散，可以契合波浪的特点进行二段消浪，同时保障分浪气囊的顺利反推及偏转动作，可以最大程度对波浪进行分散和消除，显著提高消浪效果。
(2)复式消浪球包括对称连接的支撑半球和收缩半球，且收缩半球位于面向半球分浪网的一侧，支撑半球起到支撑和定形的作用，收缩半球可以利用自身的弹性形变能力进行消浪，同时利用收缩半球的收缩对气体进行压缩，从而实现对分浪气囊的充气动作。
(3)收缩半球上镶嵌连接有多个均匀分布的散点助球，散点助球与支撑半球内端面中心处连接有变态支柱，散点助球不仅可以辅助收缩半球对波浪进行分散，同时利用变态支柱和散点助球的配合对收缩半球进行初始定形，避免在波浪作用下一次性收缩，不仅消浪效果较差，同时影响到分浪气囊的反推和偏转动作。
(4)收缩半球内端连接有多个收拢罩，且收拢罩位于散点助球之间，收拢罩靠近支撑半球一端连接有摩擦静套，收缩半球内端还连接有多个与摩擦静套相匹配的动摩擦管，动摩擦管靠近摩擦静套一端镶嵌连接有集水球，在散点助球对收缩半球的初始定形下，波浪对收缩半球进行挤压，导致对应收拢罩的区域进行局部收缩，并推动动摩擦管与摩擦静套进行摩擦，并利用摩擦生成的热量对变态支柱进行加热，促使其软化然后进行二段消浪。
(5)动摩擦管和摩擦静套均采用高摩擦系数材料制成，集水球采用弹性吸水材料制成，收拢罩采用弹性材料制成，在收缩半球进行整体收缩时收拢罩可以受压折叠，动摩擦管和摩擦静套在瞬时摩擦的过程中可以产生大量的热量对变态支柱进行加热。
(6)支撑半球内端连接有复原贴层，复原贴层上附着有密集分布的硝石粉末，硝石粉末可溶解于集水球输送来的水分中并吸收大量热量，从而有效对变态支柱进行降温冷却，促使其在恢复形状后立即硬化以应对下一轮的波浪，从而形成循环往复的消浪作用。
(7)变态支柱包括弹性膜管、聚氨酯泡沫和蜡液，聚氨酯泡沫插设于弹性膜管内，且蜡液填充于聚氨酯泡沫内，聚氨酯泡沫采用3D打印技术制成，然后挤压浸渍蜡液，在加热状态下蜡液熔化成为液相，此时聚氨酯泡沫处于可形变状态，在蜡液冷却固化时，聚氨酯泡沫转化为具有一定强度，从而对收缩半球进行初始定形。
(8)支撑半球内填充有低密度高导热性气体，例如氢气具有良好的导热性，可以对变态支柱进行良好的热传导加热，同时其质量较轻，可以增大消浪系统的浮力作用。
(9)分浪气囊内顶端安装有电磁铁，电磁铁电性连接有气动压力开关，半球分浪网外侧设有多个环形阵列分布的吸引磁铁，且吸引磁铁镶嵌连接于主消浪墙外表面并位于分浪气囊的外侧，仅在收缩半球完全收缩后触发气动压力开关，然后电磁铁通电迫使分浪气囊端头处带磁，并被吸引磁铁吸引向周围偏转，对波浪形成强制均匀分散。
附图说明
图1为本发明正常状态下的外观示意图一；
图2为本发明正常状态下的外观示意图二；
图3为本发明主消浪墙和副消浪墙部分的剖视图；
图4为图3中A处的结构示意图；
图5为本发明复式消浪球正常状态下的结构示意图；
图6为本发明复式消浪球一次收缩状态下的结构示意图；
图7为本发明变态支柱的结构示意图；
图8为本发明锚泊系统的结构示意图；
图9为本发明消浪状态下的外观示意图。
图中标号说明：
1主消浪墙、2副消浪墙、3浮垫、4半球分浪网、5复式消浪球、51支撑半球、52收缩半球、53复原贴层、6导水管、7导水孔、8导气嵌管、9分浪气囊、10吸引磁铁、11散点助球、12动摩擦管、13集水球、14收拢罩、15摩擦静套、16变态支柱、161弹性膜管、162聚氨酯泡沫、163蜡液、17钢索、18锚泊筒、19锚泊锥、20配重球。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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，而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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1-4，一种自动适应水位的漂浮消浪墙，包括消浪系统、浮力系统和锚泊系统，消浪系统包括主消浪墙1和多块副消浪墙2，主消浪墙1上开设有多个均匀分布的消浪孔，消浪孔外侧孔口处连接有半球分浪网4，消浪孔内设有复式消浪球5，复式消浪球5外端连接有多个环形阵列分布的导气嵌管8，半球分浪网4外侧设有多个与导气嵌管8相连通的分浪气囊9，且分浪气囊9活动镶嵌于主消浪墙1外表面，消浪孔远离半球分浪网4一侧孔口处连接有导水管6，且导水管6依次贯穿多块副消浪墙2，导水管6上开设有多个均匀分布的导水孔7，且导水孔7位于主消浪墙1与副消浪墙2和副消浪墙2与副消浪墙2之间的间隙中，浮力系统包括浮垫3，且浮垫3固定套接于主消浪墙1和副消浪墙2的外表面。
请参阅图5-6，复式消浪球5包括对称连接的支撑半球51和收缩半球52，且收缩半球52位于面向半球分浪网4的一侧，支撑半球51起到支撑和定形的作用，收缩半球52可以利用自身的弹性形变能力进行消浪，同时利用收缩半球52的收缩对气体进行压缩，从而实现对分浪气囊9的充气动作。
支撑半球51内填充有低密度高导热性气体，例如氢气具有良好的导热性，可以对变态支柱16进行良好的热传导加热，同时其质量较轻，可以增大消浪系统的浮力作用。
收缩半球52上镶嵌连接有多个均匀分布的散点助球11，散点助球11与支撑半球51内端面中心处连接有变态支柱16，散点助球11不仅可以辅助收缩半球52对波浪进行分散，同时利用变态支柱16和散点助球11的配合对收缩半球52进行初始定形，避免在波浪作用下一次性收缩，不仅消浪效果较差，同时影响到分浪气囊9的反推和偏转动作。
收缩半球52内端连接有多个收拢罩14，且收拢罩14位于散点助球11之间，收拢罩14靠近支撑半球51一端连接有摩擦静套15，收缩半球52内端还连接有多个与摩擦静套15相匹配的动摩擦管12，动摩擦管12靠近摩擦静套15一端镶嵌连接有集水球13，在散点助球11对收缩半球52的初始定形下，波浪对收缩半球52进行挤压，导致对应收拢罩14的区域进行局部收缩，并推动动摩擦管12与摩擦静套15进行摩擦，并利用摩擦生成的热量对变态支柱16进行加热，促使其软化然后进行二段消浪。
动摩擦管12和摩擦静套15均采用高摩擦系数材料制成，集水球13采用弹性吸水材料制成，收拢罩14采用弹性材料制成，在收缩半球52进行整体收缩时收拢罩14可以受压折叠，动摩擦管12和摩擦静套15在瞬时摩擦的过程中可以产生大量的热量对变态支柱16进行加热。
支撑半球51内端连接有复原贴层53，复原贴层53上附着有密集分布的硝石粉末，硝石粉末可溶解于集水球13输送来的水分中并吸收大量热量，从而有效对变态支柱16进行降温冷却，促使其在恢复形状后立即硬化以应对下一轮的波浪，从而形成循环往复的消浪作用。
支撑半球51采用硬性材料制成，收缩半球52采用弹性隔热材料制成，复原贴层53采用多孔陶瓷材料制成。
请参阅图7，变态支柱16包括弹性膜管161、聚氨酯泡沫162和蜡液163，聚氨酯泡沫162插设于弹性膜管161内，且蜡液163填充于聚氨酯泡沫162内，聚氨酯泡沫162采用3D打印技术制成，然后挤压浸渍蜡液163，在加热状态下蜡液163熔化成为液相，此时聚氨酯泡沫162处于可形变状态，在蜡液163冷却固化时，聚氨酯泡沫162转化为具有一定强度，从而对收缩半球52进行初始定形。
分浪气囊9内顶端安装有电磁铁，电磁铁电性连接有气动压力开关，半球分浪网4外侧设有多个环形阵列分布的吸引磁铁10，且吸引磁铁10镶嵌连接于主消浪墙1外表面并位于分浪气囊9的外侧，仅在收缩半球52完全收缩后触发气动压力开关，然后电磁铁通电迫使分浪气囊9端头处带磁，并被吸引磁铁10吸引向周围偏转，对波浪形成强制均匀分散。
请参阅图8，锚泊系统包括多根均匀连接于浮垫3下端的钢索17，钢索17下侧设有锚泊筒18，锚泊筒18下端连接有锚泊锥19，锚泊筒18内活动连接有与钢索17连接的配重球20。
本发明可以通过浮力系统和锚泊系统将消浪系统固定漂浮于目标海面上，其可以自动适应水位针对性的进行消浪，利用半球分浪网4初步对波浪进行球面分散和过滤后，进入到主消浪墙1内的消浪孔内，并经过复式消浪球5的二次分散，并触发复式消浪球5上的局部收缩动作，预设于半球分浪网4周围的分浪气囊9充气伸直对波浪形成反向推力，同时复式消浪球5在局部收缩时摩擦生热，迫使对复式消浪球5进行定形的变态支柱16软化，然后复式消浪球5进一步大幅度收缩，进而分浪气囊9内气压急剧上升触发磁场，请参阅图9，然后实现偏转对波浪进行分散，可以契合波浪的特点进行二段消浪，同时保障分浪气囊9的顺利反推及偏转动作，可以最大程度对波浪进行分散和消除，显著提高消浪效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种自动适应水位的漂浮消浪墙，包括消浪系统、浮力系统和锚泊系统，其特征在于：所述消浪系统包括主消浪墙(1)和多块副消浪墙(2)，所述主消浪墙(1)上开设有多个均匀分布的消浪孔，所述消浪孔外侧孔口处连接有半球分浪网(4)，所述消浪孔内设有复式消浪球(5)，所述复式消浪球(5)外端连接有多个环形阵列分布的导气嵌管(8)，所述半球分浪网(4)外侧设有多个与导气嵌管(8)相连通的分浪气囊(9)，且分浪气囊(9)活动镶嵌于主消浪墙(1)外表面，所述消浪孔远离半球分浪网(4)一侧孔口处连接有导水管(6)，且导水管(6)依次贯穿多块副消浪墙(2)，所述导水管(6)上开设有多个均匀分布的导水孔(7)，且导水孔(7)位于主消浪墙(1)与副消浪墙(2)和副消浪墙(2)与副消浪墙(2)之间的间隙中，所述浮力系统包括浮垫(3)，且浮垫(3)固定套接于主消浪墙(1)和副消浪墙(2)的外表面，所述锚泊系统包括多根均匀连接于浮垫(3)下端的钢索(17)，所述钢索(17)下侧设有锚泊筒(18)，所述锚泊筒(18)下端连接有锚泊锥(19)，所述锚泊筒(18)内活动连接有与钢索(17)连接的配重球(20)，所述复式消浪球(5)包括对称连接的支撑半球(51)和收缩半球(52)，且收缩半球(52)位于面向半球分浪网(4)的一侧，所述收缩半球(52)上镶嵌连接有多个均匀分布的散点助球(11)，所述散点助球(11)与支撑半球(51)内端面中心处连接有变态支柱(16)，所述收缩半球(52)内端连接有多个收拢罩(14)，且收拢罩(14)位于散点助球(11)之间，所述收拢罩(14)靠近支撑半球(51)一端连接有摩擦静套(15)，所述收缩半球(52)内端还连接有多个与摩擦静套(15)相匹配的动摩擦管(12)，所述动摩擦管(12)靠近摩擦静套(15)一端镶嵌连接有集水球(13)。
2.根据权利要求1所述的一种自动适应水位的漂浮消浪墙，其特征在于：所述动摩擦管(12)和摩擦静套(15)均采用高摩擦系数材料制成，所述集水球(13)采用弹性吸水材料制成，所述收拢罩(14)采用弹性材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种自动适应水位的漂浮消浪墙，其特征在于：所述支撑半球(51)内端连接有复原贴层(53)，所述复原贴层(53)上附着有密集分布的硝石粉末。
4.根据权利要求3所述的一种自动适应水位的漂浮消浪墙，其特征在于：所述支撑半球(51)采用硬性材料制成，所述收缩半球(52)采用弹性隔热材料制成，所述复原贴层(53)采用多孔陶瓷材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种自动适应水位的漂浮消浪墙，其特征在于：所述变态支柱(16)包括弹性膜管(161)、聚氨酯泡沫(162)和蜡液(163)，所述聚氨酯泡沫(162)插设于弹性膜管(161)内，且蜡液(163)填充于聚氨酯泡沫(162)内。
6.根据权利要求1所述的一种自动适应水位的漂浮消浪墙，其特征在于：所述支撑半球(51)内填充有低密度高导热性气体。
7.根据权利要求1所述的一种自动适应水位的漂浮消浪墙，其特征在于：所述分浪气囊(9)内顶端安装有电磁铁，所述电磁铁电性连接有气动压力开关，所述半球分浪网(4)外侧设有多个环形阵列分布的吸引磁铁(10)，且吸引磁铁(10)镶嵌连接于主消浪墙(1)外表面并位于分浪气囊(9)的外侧。
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