CN117248494A - 外海防灾用浮堤门、遮掩装置、作业方法及设计方法 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种外海防灾用浮堤门、遮掩装置、作业方法及设计方法，外海防灾用浮堤门包括压载舱体、限位浮体及消浪墙体，限位浮体固定于压载舱体与消浪墙体之间，压载舱体内部具有注水腔体，压载舱体上设置有与注水腔体相通的注水口及排水口，限位浮体具有限位部，压载舱体的左右两侧边置于限位浮体的左右两侧边内部；消浪墙体的左右两侧边与限位浮体的左右两侧边平齐，或消浪墙体的左右两侧边置于限位浮体的左右两侧边内部。本申请的外海防灾用浮堤门在正常天气状态下能够保证遮掩水域内外的水体交换，维持遮掩水域内的生态平衡和水质稳定。在灾害性天气时，能够封堵透流口门，有效地防护深海海洋牧场内部的养殖设置和养殖生物。

Description

外海防灾用浮堤门、遮掩装置、作业方法及设计方法

技术领域

本申请涉及海洋技术领域，尤其涉及一种外海防灾用浮堤门、遮掩装置、作业方法及设计方法。

背景技术

我国海洋空间发展受限于外海波浪、台风等极端天气影响。例如从发展深蓝海洋牧场、大规模养殖方面，传统的重力式网箱、半潜式(桁架)网箱和养殖工船在外海无遮掩海域无法生存，且造价和维护成本高昂，安全风险大。再比如，自1960年以来，世界范围内曾提出多个外海大型漂浮结构(例如美国华盛顿机场、MOB移动军事基地以及日本漂浮机场跑道)的设计方案，均因海洋环境恶劣条件等因素考量，未能实现。

为了应对海洋恶劣环境，近期已提出带有遮掩结构的漂浮机场和大规模海洋牧场养殖。其中，遮掩结构可以有效的消减波浪，从而形成一个相对平静的养殖水域。在该围合水域内，采用规模化渔业设施和系统化管理体制，利用自然的海洋生态环境，将人工放流的经济海洋生物聚集起来，对鱼、虾、贝、藻等海洋资源进行有计划和有目的地海上放养。深远海海洋牧场具有海域广阔、可养殖种类丰富、水质清洁、水温稳定、溶氧量高、成鱼品质高、经济效益显著等优点，但也面临着台风、大浪、强流等灾害性天气的威胁。

同时，为了保证深远海海洋牧场内外的水体交换，以维持水域内部的生态平衡和水质稳定，需要设计有效的透流措施。目前，常见的透流措施有透流通道、透流口门等。其中，透流通道是指在遮掩系统中设计透流孔或透流间隙，一般这些透流孔或透流间隙成交错布置或设于有效波高范围以下，从而既能阻挡波浪的传播，又能让水流通过，实现“透流不透浪”的效果，其设计也具有较强的灵活性和多样性。但也存在一些缺点，如透流效果与防浪效果相互制衡、一旦确定尺寸难以变动等；透流口门是指在遮掩系统上设置的一种通道口门，也即在遮掩系统上打开的一道“口子”。与透流通道相比，透流口门由于口径更大，其透流效果更佳，更能促进养殖水域内外的水体交换，但其缺点是对波浪的掩护效果较差，在极端天气下如不采取措施，将对养殖水域内部的设施设备造成威胁。

发明内容

本申请实施例提供一种外海防灾用浮堤门、遮掩装置、作业方法及设计方法，以解决相关技术存在的问题，技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种外海防灾用浮堤门，包括压载舱体、限位浮体及消浪墙体，限位浮体固定于压载舱体与消浪墙体之间，压载舱体内部具有注水腔体，压载舱体上设置有与注水腔体相通的注水口及排水口，限位浮体具有限位部，压载舱体的左右两侧边置于限位浮体的左右两侧边内部；消浪墙体的左右两侧边与限位浮体的左右两侧边平齐，或消浪墙体的左右两侧边置于限位浮体的左右两侧边内部。

在一种实施方式中，限位部为限位凹槽，限位凹槽从限位浮体的左侧边和/或右侧边向限位浮体的中部凹陷。

在一种实施方式中，限位部为两个，两个限位部分别对称的设置于限位浮体的左侧边及右侧边。

在一种实施方式中，压载舱体的前端具有第一导流部，压载舱体的前端通过第一导流部导流；限位浮体的前端具有第二导流部，限位浮体的前端通过第二导流部导流。

在一种实施方式中，压载舱体及限位浮体的后端具有停靠部，停靠部为停靠凹槽。

在一种实施方式中，压载舱体的前端及后端均具有第一导流部，压载舱体的前端及后端通过第一导流部导流；限位浮体的前端及后端具有第二导流部，限位浮体的前端及后端均通过第二导流部导流。

在一种实施方式中，第一导流部及第二导流部的平面投影均为前窄后宽的三角形。

在一种实施方式中，第一导流部及第二导流部的平面投影均为半圆形。

在一种实施方式中，第一导流部及第二导流部的平面投影均为椭圆形。

在一种实施方式中，消浪墙体上具有相连的第一消浪板及第二消浪板，第一消浪板及第二消浪板上具有消浪孔。

在一种实施方式中，消浪墙体上具有曲面板，消浪墙体通过曲面板消浪。

在一种实施方式中，消浪墙体包括多个消浪板，多个消浪板呈交错分布。

在一种实施方式中，限位凹槽内设置有柔性护舷件，柔性护舷件贴附于限位凹槽的内侧壁上。

第二方面，本申请实施例提供了一种遮掩装置，包括遮掩主体及如上述任一项所述的外海防灾用浮堤门，遮掩主体内部形成遮掩水域，遮掩主体上具有透流口门，外海防灾用浮堤门能够进入透流口门内部，外海防灾用浮堤门通过限位部与遮掩主体活动连接，外海防灾用浮堤门能够在透流口门内上下浮动。

在一种实施方式中，遮掩主体由多个遮掩圆筒连接而成，限位部与遮掩主体的外周面相匹配。

在一种实施方式中，压载舱体的宽度小于透流口门的宽度，限位浮体的宽度大于透流口门的宽度。

在一种实施方式中，还包括牵引绞车，牵引绞车与外海防灾用浮堤门相连，外海防灾用浮堤门通过牵引绞车移动及停泊。

第三方面，本申请实施例还提供了一种遮掩装置的作业方法，该作业方法应用于如上述任一项所述的遮掩装置，该作业方法包括以下步骤：

在正常天气状态时，外海防灾用浮堤门停靠于透流口门旁边，透流口门处于打开状态；

在灾害性天气状态时，外海防灾用浮堤门移动至透流口门内部，并通过向压载舱体内注水降低外海防灾用浮堤门的高度，使外海防灾用浮堤门封堵透流口门；

在天气由灾害性天气恢复至正常天气状态后，排出压载舱体内注入的水，将外海防灾用浮堤门移动至透流口门旁边，使透流口门处于打开状态。

第四方面，本申请实施例还提供了一种外海防灾用浮堤门的设计方法，包括以下步骤：

根据透流口门的尺寸和位置，确定外海防灾用浮堤门的尺寸、形状及材质；

确定外海防灾用浮堤门的吃水深度、所需的压载量及压载方式；

验算外海防灾用浮堤门的稳性，确保外海防灾用浮堤门在正常天气状态及灾害性天气状态都能够保持稳定。

上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：

本申请的外海防灾用浮堤门应用于遮掩装置上，在正常天气状态时，外海防灾用浮堤门停泊在透流口门旁边，透流口门处于打开状态，遮掩水域内外的水体可以自由交换。在台风和强流等灾害性天气状态时，将外海防灾用浮堤门移动至透流口门内部，外海防灾用浮堤门就位后，通过向压载舱体内注水，使外海防灾用浮堤门整下向下浮动，通过限位部与遮掩主体限位固定，实现对透流口门的封堵。由于设置有消浪墙体，通过消浪墙体实现防波浪的效果。本申请的外海防灾用浮堤门在正常天气状态下能够保证遮掩水域内外的水体交换，维持遮掩水域内的生态平衡和水质稳定。在灾害性天气时，能够封堵透流口门，有效地防护深海海洋牧场内部的养殖设置和养殖生物。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本申请进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1为外海防灾用浮堤门的结构示意图；

图2为外海防灾用浮堤门的主视图；

图3为外海防灾用浮堤门的俯视图；

图4为一实施例中外海防灾用浮堤门的俯视图；

图5为一实施例中外海防灾用浮堤门的俯视图；

图6为一实施例中外海防灾用浮堤门的俯视图；

图7为一实施例中外海防灾用浮堤门的俯视图；

图8为一实施例中外海防灾用浮堤门的立体图；

图9为一实施例中外海防灾用浮堤门的立体图；

图10为图6中外海防灾用浮堤门的停靠图；

图11为图7中外海防灾用浮堤门的停靠图；

图12为外海防灾用浮堤门在空载状态的示意图；

图13为外海防灾用浮堤门在最低潮位时的示意图；

图14为外海防灾用浮堤门在最高潮位时的示意图；

附图标记说明：

1、压载舱体；2、限位浮体；3、消浪墙体；4、限位部；5、第一导流部；6、第二导流部；7、停靠部；31、第一消浪板；32、第二消浪板；33、消浪孔；34、曲面板；35、消浪板；8、遮掩主体；9、透流口门；10、遮掩圆筒。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本申请的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

实施例一

如图1、图2所述，本实施例公开了一种外海防灾用浮堤门，包括压载舱体1、限位浮体2及消浪墙体3。限位浮体2固定于压载舱体1与消浪墙体3之间，压载舱体1、限位浮体2及消浪墙体3连接成一个整体。压载舱体1、限位浮体2及消浪墙体3之间的连接方式可为整浇连接、焊接连接、螺栓连接或卡扣连接等。

压载舱体1内部具有注水腔体，压载舱体1上设置有与注水腔体相通的注水口及排水口。通过注水口可向注水腔体内注水，通过排水口可将注水腔体内的水排出。压载舱体1的主要功能为压载，通过注水或排水可调节外海防灾用浮堤门的吃水深度。

限位浮体2的主要功能是限位，为了实现限位浮体2的限位功能，在限位浮体2上具有限位部4。优选地，限位部4为两个，两个限位部4分别对称的设置于限位浮体2的左侧边及右侧边。限位部4为限位凹槽，位于限位浮体2左侧边的限位凹槽，从限位浮体2的左侧边向限位浮体2的中部凹陷，位于限位浮体2右侧边的限位凹槽，从限位浮体2的右侧边向限位浮体2的中部凹陷。压载舱体1在上升或下降时带动限位浮体2上升或下降，从而调整限位浮体2的位置。

压载舱体1的宽度小于限位浮体2的宽度，压载舱体1的左右两侧边置于限位浮体2的左右两侧边内部。消浪墙体3的宽度与限位浮体2的宽度相同或小于限位浮体2的宽度，具体为消浪墙体3的左右两侧边与限位浮体2的左右两侧边平齐，或消浪墙体3的左右两侧边置于限位浮体2的左右两侧边内部。

为了增强压载舱体1及限位浮体2的导流效果，在压载舱体1的前端具有第一导流部5，压载舱体1的前端通过第一导流部5导流。限位浮体2的前端具有第二导流部6，限位浮体2的前端通过第二导流部6导流。

在其他实施例中，为了增强压载舱体1及限位浮体2的导流效果，在压载舱体1的前端及后端均具有第一导流部5，压载舱体1的前端及后端通过第一导流部5导流。限位浮体2的前端及后端具有第二导流部6，限位浮体2的前端及后端均通过第二导流部6导流。

优选地，在一实施例中，如图3所示，第一导流部5及第二导流部6的平面投影均为前窄后宽的三角形，第一导流部5及第二导流部6为三角形导流鼻尖。在另一实施例中，如图4所示，第一导流部5及第二导流部6的平面投影均为半圆形，第一导流部5及第二导流部6为半圆形导流鼻尖。在再一实施例中，如图5所示，第一导流部5及第二导流部6的平面投影均为椭圆形，第一导流部5及第二导流部6为椭圆形鼻尖。

第一导流部5及第二导流部6的平面投影并不仅限于三角形、半圆形或者椭圆形，第一导流部5及第二导流部6还可根据实际需要设计成其他形状。

如图6、图7所示，压载舱体1及限位浮体2可在前端及后端均设置导流部形成对称结构，压载舱体1及限位浮体2还可设置成非对称结构。即在压载舱体1的前端设置第一导流部5，在限位浮体2的前端设置第二导流部6，在压载舱体1及限位浮体2的后端具有停靠部7。优选地，在一实施例中，停靠部7的端部为齐平的平面。在其他实施例中，停靠部7为停靠凹槽。如图10、图11所示，压载舱体1及限位浮体2通过停靠部7系泊停靠。

消浪墙体3的为轻质材料制成的墙体结构，其主要功能为消浪。在一实施例中，如图1所示，消浪墙体3上具有相连的第一消浪板31及第二消浪板32，第一消浪板31与第二消浪板32前后间隔设置，第一消浪板31及第二消浪板32上具有消浪孔33。第一消浪板31与第二消浪板32上的消浪孔33相对应。

在另一实施例中，如图8所示，可在消浪墙体3上设置有曲面板34，消浪墙体3通过曲面板34消浪。优选地，曲面板34上的曲面为二次曲面。

在其他实施例中，如图9所示，消浪墙体3包括多个消浪板35，多个消浪板35呈交错分布，且多个消浪板35在限位浮体2上相对限位浮体2的上表面呈倾斜设置。

本实施例的压载舱体1的材质需要具有一定的强度和刚度，以承受水压和波浪的作用，同时需要具有一定的密度和耐腐蚀性，以保证压载效果和使用寿命。压载舱体1可为钢筋混凝土、钢结构、钢混组合结构。

限位浮体2的材质需要具有一定的强度和刚度，以承受水压和波浪作用，同时还应具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，以保证外海防灾用浮堤门的稳性及使用寿命。限位浮体2的材质可以为钢筋混凝土、轻质混凝土、超轻质混凝土、钢结构或高分子聚乙烯材料。

消浪墙体3的材质应该具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，以保证外海防灾用浮堤门整体的稳性和使用寿命。消浪墙体3的材质可以为钢筋混凝土、轻质混凝土、超轻质混凝土、钢结构或高分子聚乙烯材料。

为了避免在极端天气时因碰撞等对外海防灾用浮堤门造成破坏，在限位凹槽内设置有柔性护舷件，柔性护舷件贴附于限位凹槽的内侧壁上。优选地，柔性护舷件可采用橡胶垫、气囊、塑料及弹簧等材料制成。

本实施例的外海防灾用浮堤门应用于遮掩装置上，在正常天气状态时，外海防灾用浮堤门停泊在遮掩装置的透流口门9旁边，透流口门9处于打开状态，遮掩水域内外的水体可以自由交换。在台风和强流等灾害性天气状态时，将外海防灾用浮堤门移动至透流口门9内部，外海防灾用浮堤门就位后，通过向压载舱体1内注水，使外海防灾用浮堤门整下向下浮动，通过限位部4与遮掩主体8限位固定，实现对透流口门9的封堵。由于设置有消浪墙体3，通过消浪墙体3实现防波浪的效果。本实施例的外海防灾用浮堤门在正常天气状态下能够保证遮掩水域内外的水体交换，维持遮掩水域内的生态平衡和水质稳定。在灾害性天气时，能够封堵透流口门9，有效地防护深海海洋牧场内部的养殖设置和养殖生物。

本实施例的外海防灾用浮堤门能够适用于深远海海洋牧场的环境条件，具有足够的强度和刚度，能够在灾害性天气时有效地防护透流口门9，保护围合水域内部的养殖设施和养殖生物。外海防灾用浮堤门具有足够的稳性，在系泊停靠及灾害性天气时不会失稳倾覆。外海防灾用浮堤门采用轻质、耐用、低成本材料制成，减少了运维成本。

实施例二

以下结合实施例一对本实施例进行说明：

如图12至图14所示，本实施例公开了一种遮掩装置，包括遮掩主体8及如实施例一所述的外海防灾用浮堤门，遮掩主体8内部形成遮掩水域。遮掩主体8上具有透流口门9，外海防灾用浮堤门能够进入透流口门9内部，外海防灾用浮堤门通过限位部4与遮掩主体8活动连接，外海防灾用浮堤门能够在透流口门9内上下浮动。

进一步地，遮掩主体8由多个遮掩圆筒10连接而成，限位部4与遮掩主体8的外周面相匹配。压载舱体1的宽度小于透流口门9的宽度，以便于空载时外海防灾用浮体门可以进入或移出透流口门9。

限位浮体2的宽度大于透流口门9的宽度，限位浮体2上的限位部4与透流口门9两侧的遮掩圆筒10相匹配，通过限位部4及遮掩圆筒10实现限位。压载舱体1在下降或上升时带动限位浮体2下降或上升，下降时限位浮体2与两个的遮掩圆筒10相互卡住达到限位的效果，上升时限位浮体2与两侧的遮掩圆筒10脱离，从而可使外海防灾用浮堤门从透流口门9内移出。

遮掩装置还包括牵引绞车，牵引绞车与外海防灾用浮堤门相连，外海防灾用浮堤门通过牵引绞车移动及停泊。牵引绞车的类型及数量可根据实际需要进行配置，如可以采用电动绞车、液压绞车等。驱动牵引绞车所需的电力可以来自于设置于海洋牧场上的风力发电系统。

实施例三

以下结合实施例一及实施例二对本实施例进行说明：

本实施例提供了一种遮掩装置的作业方法，该作业方法应用于如实施例三所述的遮掩装置，该作业方法包括以下步骤：

如图10、图11所示，在正常天气状态时，外海防灾用浮堤门停靠系泊于透流口门9旁边，透流口门9处于打开状态，水流可以自由通过，从而加强遮掩水域内外的水体交换。

如图12所示，在灾害性天气状态时(台风和强流等灾害天气来临前)，通过牵引绞车等工程措施，将该外海防灾用浮堤门移动至透流口门9位置。在空载状态下，外海防灾用浮堤门可从透流口门9上方进入透流口门9，外海防灾用浮堤门与透流口门9的侧边之间预留有一定竖向间隙，确保外海防灾用浮堤门在移动过程中不会与两侧的遮掩圆筒10发生碰撞。

外海防灾用浮堤门就位后，向压载舱体1内注水。注水后限位浮体2下降至遮掩圆筒10的高度范围内，实现对透流口门9的临时封堵，从而实现对遮掩水域内部养殖设施及养殖生物形成临时保护。

如图13所示，外海防灾用浮堤门在最低潮位时，消浪墙体3与透流口门9两侧的遮掩圆筒10之间预留有一定间隙，以确保海水密度变化、施工误差、波浪升沉等因素作用下外海防灾用浮堤门与两侧遮掩圆筒10之间不会发生碰撞。

如图14所示，外海防灾用浮堤门在最高潮位时，消浪墙体3的顶部与遮掩圆筒10上部的建筑顶面相齐平，并确保限位浮体2仍在两侧的遮掩圆筒10的高度范围内。

在灾害性天气过后，将压载舱体1内的水排出，限位浮体2上升至空载状态时的位置，然后通过牵引绞车等工程措施将外海防灾用浮堤门移动至透流口门9旁边，恢复正常的水体交换状态。

实施例四

以下结合实施例一、二、三及图1至图14对本实施例进行详细说明：

本实施例公开了一种外海防灾用浮堤门的设计方法，该外海防灾用浮堤门的设计应遵循以下设计原则：

适应性：该外海防灾用浮堤门能够适用于深远海海洋牧场的环境条件，如水深、波浪、流速等。

可靠性：该外海防灾用浮堤门应具有足够的强度和刚度，能够在灾害性天气时有效地防护透流口门9，保护遮掩区域内部的养殖设置和养殖生物，应具有足够的稳性，在系泊停靠时及灾害性天气时不会失稳倾覆。

灵活性：该外海防灾用浮堤门及牵引绞车能够根据天气变化快速地移动或停靠，操作方便，无需设置额外的动力系统。

经济性：该外海防灾用浮堤门应尽量采用轻质、耐用、低成本的材料和设备，减少运维成本。

外海防灾用浮堤门的设计要点如下：

压载舱体1的宽度小于透流口门9宽度，以便于空载时外海防灾用浮堤门可以进入或移出。限位浮体2的宽度大于透流口门9宽度，且其上的限位部4能够起到限位作用。为了加强抗倾稳定，消浪墙体3的结构应“轻质减载”，且应有利于使波浪破碎。压载舱体1、限位浮体2和消浪墙体3之间连接成一个整体，应具有一定的强度和刚度。该外海防灾用浮堤门与两侧固定式遮掩圆筒10之间设置柔性护舷结构，以避免极端天气时碰撞造成的结构破坏。通过设置在遮掩装置上的牵引绞车等工程措施，实现该外海防灾用浮堤门的移动和系泊停靠。通过对压载舱体1进行注水或排水，实现该浮堤门的压载或减载。通过对限位浮体2进行上升或下降，实现该浮堤门的脱离或限位。

外海防灾用浮堤门的设计方法，包括以下步骤：

1)根据透流口门9的尺寸和位置，确定浮堤门的主尺寸和形状。假设透流口门9的宽度为W，高度为H，那么浮堤门的总宽度应大于W，最低潮位时水面以上总高度应大于H，以便能够完全覆盖透流口门9。浮堤门的总长度应根据实际需要、可行性(如稳定性、靠泊便利性等)和经济性进行选择，一般不宜过大或过小。浮堤门的形状应尽量简单，以便于制造和安装。浮堤门的吃水深度应考虑海域水深及海底构筑物(如护坦)等因素。浮堤门的形状应综合考虑导流、限位和消浪减载等因素。

2)初步确定浮堤门各部分的尺寸、形状和材质。根据浮堤门的功能要求，将其分为压载舱体1、限位浮体2和消浪墙体3三个部分。其中：

压载舱体1的主要功能为压载，其宽度应小于W，以便于空载时浮堤门可以进入或移出透流口门9。其长度应与浮堤门的总长度相同。其高度应根据浮堤门的总吃水深度、所需的压载量和压载方式进行确定。其形状应尽量简单，以便于制造和安装。压载舱体1的材质应具有一定的强度和刚度，以承受水压和波浪作用。同时应具有一定的密度和耐腐蚀性，以保证压载效果和使用寿命，可用材料包括钢筋混凝土、钢结构、钢混组合结构。其中钢筋混凝土和钢混组合结构材料密度范围可为1.8～2.6t/m3，钢结构密度约为7.85t/m3左右。

限位浮体2的主要功能是限位，其宽度应大于W，且其上的限位部4与两侧遮掩圆筒10相匹配，从而起到限位作用。其长度应小于等于浮堤门的总长度。其高度应根据所需的限位效果和吃水及压载调节范围进行确定。其形状应尽量简单，以便于制造和安装。限位浮体2的材质应具有一定的强度和刚度，以承受水压和波浪作用。同时应具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，以保证浮堤门的整体稳性和使用寿命，一种可能的材质是钢筋混凝土、轻质混凝土、超轻质混凝土、钢结构或高分子聚乙烯材料，限位浮体2的材质密度在1.1～2.4t/m3。钢结构密度同上。

消浪墙体3的主要功能为消浪，其宽度小于等于中部限位浮体2。其高度应根据所需的消浪效果和最高潮位进行确定，且应保证最低潮位时浮堤门的顶部不低于两侧遮掩结构。其形状应有利于使波浪破碎。消浪墙体3的材质应具有较低的密度和良好的耐腐蚀性，以保证总体稳性和使用寿命，一种可能的材质是钢筋混凝土、轻质混凝土、超轻质混凝土、钢结构或高分子聚乙烯材料，其中聚乙烯材质密度建议在0.9～1.2t/m3。其

3)计算浮堤门的吃水深度，确定所需的压载量和压载方式。根据阿基米德原理及浮堤门各部分的尺寸、形状和材质，计算出各部分的重量和浮力，以及浮堤门的总重量和总浮力。

浮堤门采用海水压载，通过注水或排水调节浮堤门的内部压载水量和吃水深度。各阶段浮堤门的吃水深度及压载量如下：

①平时，吃水深度约8m(由稳性控制)。浮堤门平时停靠于透流口门9旁边，通过简单的工程措施进行系泊固定。此阶段浮堤门应自稳，稳性验算方法见步骤4)。为增大浮堤门稳性，可对其进行适当压载(内部压载水高度约2.2m)；

②安装时，吃水深度约6m(由稳性和操作空间控制)。浮堤门在台风和强流等灾害性天气来临前的平潮期安装(通过精准天气预报系统预测)，安装时将浮堤门内部压载水排空，浮堤门处于空载状态。此阶段浮堤门应自稳，并确保浮堤门能通过透流口门9。

③安装到位后，进行压载(内部压载水高度约8.6m)，吃水深度约为14m。此阶段，浮堤门通过内部压载使其自身稳定停靠于透流口门9，限位浮体2应始终处于与之外轮廓相匹配的两侧固定遮掩圆筒10高度范围内，从而起到限位作用，以抵抗台风和强流等灾害性天气。低潮位时，消浪墙体3的底边缘应高于两侧遮掩圆筒10以避免碰撞，浮堤门最底面应与透流口门9处护坦顶面留有安全距离。高潮位时，消浪墙体3顶部与两侧遮掩结构顶面齐平，限位浮体2顶面和与之外轮廓相匹配的遮掩圆筒10顶面齐平。

4)验算浮堤门稳性。浮堤门的稳性要求是在正常天气和灾害性天气时都能保持稳定，不倾覆或翻转。根据稳性原理，浮堤门的稳定性取决于其重心和浮心之间的距离，以及其水线面的抗倾刚度贡献。浮堤门的稳性验算过程如下：

①确定浮堤门的重心位置G，计算其吃水深度h和总排水体积V。可以根据各部分的尺寸、形状和材质，计算出各部分的重心位置，以及浮堤门的总重心位置，进而可以算出浮堤门的吃水深度和排水体积。

②确定浮堤门的浮心位置B，计算其与重心的距离BG。根据浮堤门各部分的吃水深度，可以算出其浮心位置，得到浮心与重心的距离。

③计算浮堤门水线面惯性矩Ix、Iy及定倾半径BMx、BMy。根据浮堤门水线面的形状，可以算出水线面绕浮堤门横轴及纵轴的惯性矩Ix、Iy，进而算出浮堤门绕横轴及纵轴的定倾半径BMx、BMy，计算公式如下：

BMx＝Ix/V

BMy＝Iy/V

④计算浮堤门定倾高度GMx、GMy。假设浮堤门的稳心位置为M，则稳心与重心之间的距离即为浮堤门的定倾高度。浮堤门绕其横轴及纵轴的定倾高度GMx、GMy计算公式如下：

GMx＝BMx-BG

GMy＝BMy-BG

⑤计算浮堤门的抗倾刚度C55x、C55y。浮堤门在其横轴及纵轴方向的抗倾刚度如下：

C55x＝ρVg·GMx

C55y＝ρVg·GMy

⑤计算浮堤门的稳性安全系数Kx、Ky。用浮堤门在其横轴及纵轴方向的抗倾刚度C55x、C55y除以外荷载(如风浪流等)产生的总倾覆力矩Mx(绕横轴)及My(绕纵轴)，则可得到浮堤门的稳性安全系数：

Kx＝C55x/Mx

Ky＝C55y/My

当Kx、Ky均大于规范要求的安全系数时，则稳性验算通过。否则，重新返回步骤1)。

5)重复上述1)～4)的步骤，直至得到最优的浮堤门尺寸、形状及材质设计参数。

6)根据浮堤门的移动和停靠要求，设计绞车等工程措施的类型和位置：浮堤门的移动和停靠要求是在正常天气时停靠系泊在透流口门9旁边，灾害性天气时移动至透流口门9位置。因此，需要在固定式遮掩系统上设置绞车等工程措施，以实现对浮堤门的牵引或放松。绞车等工程措施应具有一定的动力和控制能力，以保证快速、准确、安全地移动或停靠浮堤门。同时，绞车等工程措施应具有一定的耐腐蚀性和耐久性，以保证长期使用不损坏。一种可能的工程措施是电动绞车或液压绞车等方式。

7)根据浮堤门与两侧遮掩圆筒10之间的碰撞防护要求，设计柔性护舷结构的类型和位置：浮堤门与两侧固定式遮掩圆筒10之间的碰撞防护要求是在极端天气时避免碰撞造成的结构破坏。因此，需要在浮堤门与两侧固定式遮掩圆筒10之间设置柔性护舷结构，以缓冲碰撞冲击力。柔性护舷结构应具有一定的弹性和耐腐蚀性，以保证缓冲效果和使用寿命。同时，柔性护舷结构应具有一定的尺寸和形状，以保证与浮堤门和固定式遮掩结构之间的适配性。一种可能的柔性护舷结构是橡胶或塑料等材料制成的气囊或弹簧等方式。

本申请的外海防灾用浮堤门同样适用于外海漂浮机场、漂浮城市等大型外海漂浮工程的防灾掩护。本申请的浮堤门能够在灾害性天气时有效地防护深远海海洋牧场内部的养殖设施和生物，同时能够在正常天气时保证水域内外的水体交换，以维持水域内部的生态平衡和水质稳定。本申请可使深远海海洋牧场等大型外海漂浮工程的防灾掩护效率和掩护效果显著提高，为保护遮掩装置内部的设施设备和生命安全提供支持，并能完美实现遮掩装置内外水体交换与防灾挡浪的平衡。本申请能够有效地保护深远海海洋牧场等大型外海漂浮工程内部的设施设备和生命安全，促进海洋资源的开发利用和保护，增加海洋经济产值和社会效益；能够降低深远海海洋牧场等大型外海漂浮工程的建设和运营成本，提高运营效率和收益，减少灾害损失和风险成本；可提高深远海海洋牧场等大型外海漂浮工程的防灾能力和适应性，为深远海海洋工程的防灾掩护提供了一种新的技术手段和解决方案。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包括于本申请的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.外海防灾用浮堤门，其特征在于，包括压载舱体、限位浮体及消浪墙体，限位浮体固定于压载舱体与消浪墙体之间，压载舱体内部具有注水腔体，压载舱体上设置有与注水腔体相通的注水口及排水口，限位浮体具有限位部，压载舱体的左右两侧边置于限位浮体的左右两侧边内部；消浪墙体的左右两侧边与限位浮体的左右两侧边平齐，或消浪墙体的左右两侧边置于限位浮体的左右两侧边内部。

2.根据权利要求1所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，限位部为限位凹槽，限位凹槽从限位浮体的左侧边和/或右侧边向限位浮体的中部凹陷。

3.根据权利要求1所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，限位部为两个，两个限位部分别对称的设置于限位浮体的左侧边及右侧边。

4.根据权利要求1所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，压载舱体的前端具有第一导流部，压载舱体的前端通过第一导流部导流；限位浮体的前端具有第二导流部，限位浮体的前端通过第二导流部导流。

5.根据权利要求4所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，压载舱体及限位浮体的后端具有停靠部，停靠部为停靠凹槽。

6.根据权利要求1所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，压载舱体的前端及后端均具有第一导流部，压载舱体的前端及后端通过第一导流部导流；限位浮体的前端及后端具有第二导流部，限位浮体的前端及后端均通过第二导流部导流。

7.根据权利要求4至6任一项所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，第一导流部及第二导流部的平面投影均为前窄后宽的三角形。

8.根据权利要求4至6任一项所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，第一导流部及第二导流部的平面投影均为半圆形。

9.根据权利要求4至6任一项所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，第一导流部及第二导流部的平面投影均为椭圆形。

10.根据权利要求1所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，消浪墙体上具有相连的第一消浪板及第二消浪板，第一消浪板及第二消浪板上具有消浪孔。

11.根据权利要求1所述的外海防灾用浮体门，其特征在于，消浪墙体上具有曲面板，消浪墙体通过曲面板消浪。

12.根据权利要求1所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，消浪墙体包括多个消浪板，多个消浪板呈交错分布。

13.根据权利要求2所述的外海防灾用浮堤门，其特征在于，限位凹槽内设置有柔性护舷件，柔性护舷件贴附于限位凹槽的内侧壁上。

14.遮掩装置，其特征在于，包括遮掩主体及如权利要求1至13任一项所述的外海防灾用浮堤门，遮掩主体内部形成遮掩水域，遮掩主体上具有透流口门，外海防灾用浮堤门能够进入透流口门内部，外海防灾用浮堤门通过限位部与遮掩主体活动连接，外海防灾用浮堤门能够在透流口门内上下浮动。

15.根据权利要求14所述的遮掩装置，其特征在于，遮掩主体由多个遮掩圆筒连接而成，限位部与遮掩主体的外周面相匹配。

16.根据权利要求14所述的遮掩装置，其特征在于，压载舱体的宽度小于透流口门的宽度，限位浮体的宽度大于透流口门的宽度。

17.根据权利要求14所述的遮掩装置，其特征在于，还包括牵引绞车，牵引绞车与外海防灾用浮堤门相连，外海防灾用浮堤门通过牵引绞车移动及停泊。

18.遮掩装置的作业方法，其特征在于，该作业方法应用于如权利要求14至17任一项所述的遮掩装置，该作业方法包括以下步骤：

在正常天气状态时，外海防灾用浮堤门停靠于透流口门旁边，透流口门处于打开状态；

在灾害性天气状态时，外海防灾用浮堤门移动至透流口门内部，并通过向压载舱体内注水降低外海防灾用浮堤门的高度，使外海防灾用浮堤门封堵透流口门；

在天气由灾害性天气恢复至正常天气状态后，排出压载舱体内注入的水，将外海防灾用浮堤门移动至透流口门旁边，使透流口门处于打开状态。

19.外海防灾用浮堤门的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据透流口门的尺寸和位置，确定外海防灾用浮堤门的尺寸、形状及材质；

确定外海防灾用浮堤门的吃水深度、所需的压载量及压载方式；

验算外海防灾用浮堤门的稳性，确保外海防灾用浮堤门在正常天气状态及灾害性天气状态都能够保持稳定。