CN204252071U

CN204252071U - 一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体

Info

Publication number: CN204252071U
Application number: CN201420734471.0U
Authority: CN
Inventors: 金凤; 万超; 乔正; 杨强; 郑启航; 张俭; 沈陶
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2024-11-27

Abstract

本实用新型公开了一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，包括由12条棱构成的长方体框架，所述的长方体框架的上端面铺设有与棱相连接的水平向顶部带孔薄膜，距离上端面至下端面高度方向等分设置有多层与长方体框架前后两端相连接的水平向中下部宽松带孔薄膜，且所述水平向中下部宽松带孔薄膜的长度大于所述的长方体框架的长度；所述的长方体框架的前后两端面分别铺设有与棱相连接的垂向带孔薄膜；所述的长方体框架结构的8个角处还设置有用于拼装和连接系泊的扣环。本实用新型消浪效果好，结构恢复力小，对长波和短波均有良好的掩护效果。同时施工和维护方便，适用于不同水深且不适宜修建传统形式防波堤的水域。

Description

一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体

技术领域

本实用新型属于海洋工程技术领域，涉及一种防波堤，更具体地说，涉及一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体。

背景技术

防波堤是一种常见的港口、海岸工程结构，主要用于防御外海传来的波浪，提供平稳的船舶装卸作业环境，并保护其他港口工程结构物。通常将防波堤划分为固定式结构与浮式结构两大类。与固定式防波堤结构相比，浮式防波堤具有许多优点：可以把它们从一个地方移动到另一个地方；建造地点几乎不受水深和地质条件的影响；建造迅速，这在军事应用方面有极其重要的意义；可作为临时防护措施用于掩护港口设施和海洋建筑物，使之减少破坏等。因此，近年来对浮式防波堤的研究和应用在防波领域越来越受到重视。

浮式防波堤依据结构的弹性性能可分为刚性浮堤和柔性浮堤，刚性浮堤在波浪作用下不发生显著变形，如箱式浮堤；柔性浮堤在波浪作用下可改变其形状，如筏式浮堤。

刚性浮堤研制上的最大困难为浮体固有周期较小，即浮体的恢复力大，其在波浪作用下会发生振动，影响消浪效果。现场试验也证实，当前就供作实用的、其规模为常识所允许的浮体而言，几乎不可能期待充分的消浪效果。因此，需要设法增大其固有周期。

柔性浮堤一般建造比较容易、灵活，需要较少的人力和机械设备，可以减小潮流干扰，产生较少的反射波，系缆力小于刚性浮堤。在水深较大的情况下，利用柔性材料来建造浮式防波堤，费用要比采用固定式防波堤及其它类型的浮式防波堤大大减小，但其消能效果普遍不如刚性浮堤，特别是对长波的掩护效果一般。

浮式防波堤消波作用可分为积极消波和消极消波。靠反射和摩擦来削弱波能，属消极消波，如果仅依靠这些作用增大消波效果，浮体的规模就会变得很巨大，这种情况是不合理的。将波能转化为新的动能，属积极消波，如果入射波能量几乎全部转换成浮体的动能，这种情况下，消波效果是极其良好的。研究者认为利用已有单项浮体的性质，发展具有复合结构的浮体形态，使其在消浪机理上，相位差的反射、摩擦、能量转换等能够同时起作用，是今后浮式防波堤的研究方向。

专利号为ZL201310066910.5，名称为“一种可组装的防波消能透空箱型单浮体”的发明专利，通过在浮箱内部设置斜板和中间平板，形成透空箱体，浮箱两侧(向海侧和向陆侧)设置仿机翼分水结构进行紊动消能，消波系数可达到0.8左右。该结构为钢材或钢筋混凝土材质的刚性浮堤，仍未能很好解决浮箱固有周期较小，易发生振动的问题，且结构属消极消波，还应结合柔性浮堤特点，将波能转化为新的动能进行积极消波，以达到合理设计和消波效果。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有浮式防波堤所存在的问题和缺陷，提出一种新型的框架带孔薄膜浮式防波堤单元体。该框架带孔薄膜浮式防波堤单元体组装成浮式防波堤不仅具有良好的消能效果，而且兼具柔性浮式防波堤的优点，克服了箱式浮堤固有周期小的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，包括由12条棱构成的长方体框架1，所述的长方体框架1的上端面铺设有与棱相连接的水平向顶部带孔薄膜2，距离上端面至下端面高度H方向等分设置有多层与长方体框架1前后两端相连接的水平向中下部宽松带孔薄膜3，且所述水平向中下部宽松带孔薄膜3的长度大于所述的长方体框架1的长度L；所述的长方体框架1的前后两端面分别铺设有与棱相连接的垂向带孔薄膜4；所述的长方体框架结构1的8个角处还设置有用于拼装和连接系泊的扣环5。

所述的长方体框架1的高度H为波高+(1～2m)；长度L为比入射波长之比大0.3；宽度为入射波长的1/2。

所述的水平向中下部宽松带孔薄膜3的长度为L+(0.1～0.2)L。

所述的多层水平向中下部宽松带孔薄膜3的层间距为(0.1～0.3)H。

所述的水平向顶部带孔薄膜2的开孔率为10％～20％，所述的水平向中下部宽松带孔薄膜3的开孔率为5％～15％，所述的垂向带孔薄膜4的开孔率为50％～70％。

所述的水平向顶部带孔薄膜2、水平向中下部宽松带孔薄膜3和垂向带孔薄膜4的材料为高强薄膜材料。

所述的水平向顶部带孔薄膜2、水平向中下部宽松带孔薄膜3和垂向带孔薄膜4的材料优选为玻璃纤维合成材料或涤纶织物合成材料。

所述的长方体框架1的材料为涂有防腐材料的钢材。

所述的长方体框架1的前后两端还设置有用于连接所述水平向中下部宽松带孔薄膜3的横杆。

本实用新型的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体的主要优点：

1、本实用新型的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体是在专利号为ZL201310066910.5，名称为“一种可组装的防波消能透空箱型单浮体”发明专利的基础上，进一步改进箱体结构。在框架内，利用柔性材料代替部分刚性材料，降低了结构刚度，增大其自振周期，解决了箱体恢复力大的问题。

2、本实用新型的箱体为复合透空结构，在消浪机理上，充分利用积极消波，使能量转换、摩擦、反射等能够同时起作用。波浪传播到防波堤时，顺水流方向与前后带孔薄膜4相互作用，水质点原有轨道运动遭到破坏，产生紊流；箱体内部设置多层带孔薄膜3，波浪能量转移产生柔性运动，进一步促进了波浪在防波堤内部的能量消减；带孔薄膜2在高度方向布置在接近水面处，孔洞设计可减少越浪量；带孔薄膜2、3上都开孔，可进一步紊乱水流，形成波列干涉消能。

3、本实用新型的箱体自重较轻，触水面积大，能够自主提供浮力，可以不需浮箱的辅助进行工作，从而节约成本。

本实用新型的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体的有益效果：

1、消浪效果好。本实用新型的框架带孔薄膜浮式防波堤单元体主要借助多层水平、垂直带孔薄膜对波浪的扰动达到消浪目的，充分利用了积极消波，并综合了波能反射、波列干涉、紊动耗能等其他消能方式。室内原型实验表明，其波浪的消能系数≥0.8。另外，本实用新型的框架带孔薄膜浮式防波堤单元体通过前后多级布置，可达到逐级消能、消波的效果，也能较好地解决现有浮式防波堤对长波的掩护效果不好的问题。

2、本实用新型的框架带孔薄膜浮式防波堤单元体本身的运动产生的影响小。该堤型为复合结构，随着自振周期的加大，箱体恢复力减小，其自身运动产生的辐射波也将明显减小；堤型总体体积较小，浮体运动引起的系泊力有限，并且多孔渗水结构也在一定程度上起到了减少系泊力的作用。

3、本实用新型的框架带孔薄膜浮式防波堤单元体安装迅速，施工维护方便，造价较低。单元体可工厂化预制，在施工方面具有很强的机动性；结构自重小，比已有浮箱式等浮式防波堤维修方便，拖上岸或者直接在水中维修简单，直接更换损坏的杆件或者薄膜就可以让浮式防波堤继续发挥作用；结构单元之间也不需要复杂的连接器，这一点可以减少很多因为连接器故障带来的不便。

附图说明

图1是本实用新型的立体图。

图中：1.长方体框架；2.水平向顶部平铺带孔薄膜；3.水平向中下部宽松带孔薄膜；4.垂向带孔薄膜；5.扣环；L.长方体框架的长度；H.长方体框架的高度。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细叙述。应理解，该实施例仅用于说明本实用新型，并不用于限制本实用新型保护范围。此外应理解，在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员对本实用新型所做的各种等同与等效形式的改动和修改，均落于本申请专利权利要求书所限定的范围。

本实用新型的系留方式和布置可根据实际运用采用不同的方式。根据实际应用海域的水深、地质及波况条件确定整体结构的长度、宽度以及深度，进而确定带孔薄膜的材料、尺寸、层数以及开孔率。

如图1所示，为本实用新型的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体实施方式的立体示意图。本实用新型的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，包括由12条棱构成的长方体框架1，所述的长方体框架1的上端面铺设有与棱相连接的水平向顶部带孔薄膜2，距离上端面至下端面高度H方向等分设置有3层与长方体框架1前后两端相连接的水平向中下部宽松带孔薄膜3，且所述水平向中下部宽松带孔薄膜3的长度大于所述的长方体框架1的长度L；所述的长方体框架1的前后两端面分别铺设有与棱相连接的垂向带孔薄膜4；所述的长方体框架结构1的8个角处还设置有用于拼装和连接系泊的扣环5。其中，所述的长方体框架1的高度H为波高+(1～2m)；长度L为比入射波长之比大0.3；宽度为入射波长的1/2。所述的水平向中下部宽松带孔薄膜3的长度为L+(0.1～0.2)L。所述的多层水平向中下部宽松带孔薄膜3的层间距为(0.1～0.3)H。所述的水平向顶部带孔薄膜2的开孔率为10％～20％，所述的水平向中下部宽松带孔薄膜3的开孔率为5％～15％，所述的垂向带孔薄膜4的开孔率为50％～70％。所述的水平向顶部带孔薄膜2、水平向中下部宽松带孔薄膜3和垂向带孔薄膜4的材料为高强薄膜材料。所述的水平向顶部带孔薄膜2、水平向中下部宽松带孔薄膜3和垂向带孔薄膜4的材料优选为玻璃纤维合成材料或涤纶织物合成材料。所述的长方体框架1的材料为涂有防腐材料的钢材。所述的长方体框架1的前后两端还分别设置有用于连接所述水平向中下部宽松带孔薄膜3的横杆。

本实用新型的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体通过室内实物原型实验，其中：实验水深0.5m；波浪要素的波高为0.12～0.15m，波长为1.5m～4.0m，周期为1.0s～2.0s；框架结构1的长度为1.3m，与试验水槽同宽度，高度为0.3m，带孔薄膜3长度为1.35m；带孔薄膜2开孔率取15％，带孔薄膜3开孔率取10％，带孔薄膜4的前方薄膜开孔率为70％，后方薄膜开孔率为50％；所得试验结果消波系数≥0.8，故本实用新型具有非常优越的消波性能。

Claims

1.一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，包括由12条棱构成的长方体框架(1)，其特征在于：所述的长方体框架(1)的上端面铺设有与棱相连接的水平向顶部带孔薄膜(2)，距离上端面至下端面高度H方向等分设置有多层与长方体框架(1)前后两端相连接的水平向中下部宽松带孔薄膜(3)，且所述水平向中下部宽松带孔薄膜(3)的长度大于所述的长方体框架(1)的长度L；所述的长方体框架(1)的前后两端面分别铺设有与棱相连接的垂向带孔薄膜(4)；所述的长方体框架结构(1)的8个角处还设置有用于拼装和连接系泊的扣环(5)。

2.根据权利要求1所述的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，其特征在于：所述的长方体框架(1)的高度H为波高+(1～2m)；长度L为比入射波长之比大0.3；宽度为入射波长的1/2。

3.根据权利要求1所述的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，其特征在于：所述的水平向中下部宽松带孔薄膜(3)的长度为L+(0.1～0.2)L。

4.根据权利要求1所述的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，其特征在于：所述的多层水平向中下部宽松带孔薄膜(3)的层间距为(0.1～0.3)H。

5.根据权利要求1所述的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，其特征在于：所述的水平向顶部带孔薄膜(2)的开孔率为10％～20％，所述的水平向中下部宽松带孔薄膜(3)的开孔率为为5％～15％，所述的垂向带孔薄膜(4)的开孔率为50％～70％。

6.根据权利要求1或5所述的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，其特征在于：所述的水平向顶部带孔薄膜(2)、水平向中下部宽松带孔薄膜(3)和垂向带孔薄膜(4)的材料为高强薄膜材料。

7.根据权利要求1或5所述的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，其特征在于：所述的水平向顶部带孔薄膜(2)、水平向中下部宽松带孔薄膜(3)和垂向带孔薄膜(4)的材料优选为玻璃纤维合成材料或涤纶织物合成材料。

8.根据权利要求1或2所述的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，其特征在于：所述的长方体框架(1)的材料为涂有防腐材料的钢材。

9.根据权利要求1或2所述的一种框架带孔薄膜浮式防波堤单元体，其特征在于：所述的长方体框架(1)的前后两端还设置有用于连接所述水平向中下部宽松带孔薄膜(3)的横杆。