CN207959116U

CN207959116U - 一种浮动消波堤

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Publication number: CN207959116U
Application number: CN201820352592.7U
Authority: CN
Inventors: 周俊麟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2018-10-12
Anticipated expiration: 2028-03-15

Abstract

本实用新型涉及海洋工程装备及设施技术领域，具体涉及一种浮动消波堤，包括网箱平台、网具和锚泊系统。本实用新型的有益效果在于：一种浮动消波堤，本申请克服了传统浮动消波堤安全性低，稳定性差，消波效果不明显的缺陷，在传统的浮动消波堤基础上进行了大量的改进，通过利用具有水密结构的浮式箱体组成网箱平台，在网箱平台下设置网具，并将网箱平台固定在重力锚上，实现了浮动消波堤自海面到海水中全方位立体的消波效果，且结构稳定，能够抵御较大的风浪；同时通过养殖网衣的设置使得浮式箱体具备渔业养殖的功能，大大提高了其经济性。

Description

一种浮动消波堤

技术领域

本实用新型涉及海洋工程装备及设施技术领域，具体涉及一种浮动消波堤。

背景技术

消波堤是一种常用的海洋工程设施，主要用来保护一定海域使之不受外来波浪的侵扰，便于船舶装卸、渔民避灾、人工养殖作业等。而浮动消波堤作为消波堤的一种，其优点在于安装简单方便，成本较低；但是现有的浮动消波堤抵御外海大风浪能力不强、在特大台风时消波实际效果不佳、安全风险较大。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：设计一种既可以在风浪较大的条件下消耗波浪的能量，达到消波的目的，同时具备在远海、深海进行水产养殖的功能，增加产出，大幅度节约建设成本的浮动消波堤。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种浮动消波堤，包括网箱平台、网具和锚泊系统；

所述网箱平台包括浮式箱体和铰接装置；所述浮式箱体包括水密舱室，所述浮式箱体的侧面设置有缓冲橡胶防撞垫；所述铰接装置包括缆桩和缆索，所述缆桩设置于所述浮式箱体的边缘上方；多个的所述浮式箱体之间通过缆索连接；

所述网具环绕设置于所述浮式箱体下方，所述网具的上端与所述浮式箱体连接，所述网具的下端沉入海水中；

所述锚泊系统包括多个的锚泊链和多个的重力锚，所述重力锚设置于海底，所述锚泊链包括斜拉链和垂直链；

所述斜拉链的顶端连接于所述浮式箱体，底端连接于重力锚；

所述垂直链的上方连接于所述浮式箱体的底部，下方连接于所述重力锚。

进一步的，所述浮式箱体的多个的所述水密舱室之间设置有压载水管系。

进一步的，所述浮式箱体采用的材质为钢质或钢筋混凝土。

进一步的，所述缆索还包括应急索，所述应急索设置于所述浮式箱体上。

进一步的，所述网具由多层金属或多层纤维组成。

进一步的，所述网具还包括养殖网衣，所述养殖网衣悬挂设置于所述浮式箱体的底部，所述养殖网衣采用的材质为尼龙。

进一步的，还包括重力系统，所述重力系统包括重力杆和重力墜，所述重力杆设置于所述网具和所述养殖网衣的下方，所述重力墜悬挂设置于所述斜拉链、所述养殖网衣的重力杆上。

进一步的，所述网具上还设置有阻尼栅。

进一步的，所述垂直链包括钢索和弹簧，所述钢索的上端与浮式箱体底部连接，所述钢索底端与所述弹簧上端连接，所述弹簧的底端和所述重力锚连接。

进一步的，所述重力锚采用的材质为钢筋混凝土。

本实用新型的有益效果在于：一种浮动消波堤，本申请克服了传统浮动消波堤安全性低，稳定性差，对于特大波浪消波效果不明显的缺陷，在传统的浮动消波堤基础上进行了大量的改进，通过利用具有水密结构的浮式箱体组成网箱平台，在网箱平台下设置网具，并将网箱平台固定在重力锚上，实现了浮动消波堤自海面到海水中全方位立体的消波效果，且结构稳定，能够抵御较大的风浪；同时通过养殖网衣的设置使得浮式箱体具备渔业养殖的功能，大大提高了其经济性。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的一种浮动消波堤的主视图；

图2为本实用新型具体实施方式的一种浮动消波堤的俯视图；

图3为本实用新型具体实施方式的一种浮动消波堤的浮式箱体的结构示意图；

图4为图3所示的两个的浮式箱体的连接及铰接示意图；

图5为本实用新型具体实施方式的一种浮动消波堤的网箱平台的结构示意图；

图6为本实用新型实施例二的一种浮动消波堤的网箱平台的结构示意图；

图7为本实用新型实施例三的一种浮动消波堤的网箱平台的两个的浮式箱体的连接及铰接示意图；

标号说明：

1、网箱平台；11、浮式箱体；111、缓冲橡胶防撞垫；12、铰接装置；

121、缆桩；122、缆索；1221、应急索

2、网具；21、养殖网衣；

3、锚泊系统；31、锚泊链；32、重力锚；311、斜拉链；312、垂直链；

3121、钢索；3122弹簧；

4、重力系统；41、重力杆；42、重力墜。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

本实用新型最关键的构思在于：设计一种浮动消波堤，通过利用具有水密结构的浮式箱体组成网箱平台，在网箱平台下设置网具，并将网箱平台固定在重力锚上，实现了浮动消波堤自海面到海水中全方位立体的消波效果，同时通过养殖网衣的设置使得浮式箱体具备渔业养殖的功能，大大提高了其经济性。

请参照图1至图5所示，一种浮动消波堤，包括网箱平台1、网具2和锚泊系统3；

所述网箱平台1包括浮式箱体11和铰接装置12；所述浮式箱体11包括水密舱室，所述浮式箱体11的侧面设置有缓冲橡胶防撞垫111；所述铰接装置12包括缆桩121和缆索122，所述缆桩121设置于所述浮式箱体11的边缘上方；多个的所述浮式箱体11之间通过缆索122连接；

所述网具2环绕设置于所述浮式箱体11下方，所述网具2的上端与所述浮式箱体11连接，所述网具2的下端沉入海水中；

所述锚泊系统3包括多个的锚泊链31和多个的重力锚32，所述重力锚32设置于海底，所述锚泊链31包括斜拉链311和垂直链312；

所述斜拉链311的顶端连接于所述浮式箱体11，底端连接于重力锚32；

所述垂直链312的上方连接于所述浮式箱体11的底部，下方连接于所述重力锚32。

上述的一种浮动消波堤的设计过程为：通过网箱平台1的设置，可以在海浪撞击到网箱平台1上时，改变海浪的传播方向，使部分海浪发生反射，从而减小海浪能量；同时海浪的撞击会造成网箱平台1的垂荡与纵摇，从而消耗了海浪的能量；通过将多个浮式箱体11利用铰接装置12进行连接，增大了网箱平台1的整体质量，进一步增加对海浪能量的转换量，进一步提升了消波堤的消波效果；通过将浮式箱体11分割成多个水密舱室，可以调整浮式箱体11的浮态；通过缓冲橡胶防撞垫111的设计，避免相邻的浮式箱体11发生碰撞时造成浮式箱体11本身及浮式箱体11上设备的损害，节省维护成本；通过铰接装置12的设计，可以使缆索122与缆桩121间形成柔性连接系统，使多个浮式箱体11能够在小范围内自由运动，但又不能相互脱开；通过网具2的设计，使网具2及其附属设备能与水体产生摩擦、使水体紊乱或破碎，产生较大的运动阻尼，消耗波浪的能量，进一步增强浮动消波堤的消波效果；通过锚泊系统3的设计，大大增加了浮动消波堤的稳定性和安全性。

上述的一种浮动消波堤的有益效果在于：本申请克服了传统浮动消波堤安全性低，稳定性差，对特大波浪消波效果不明显的缺陷，在传统的浮动消波堤基础上进行了大量的改进，通过网箱平台1的设置改变海浪的传播方向，使部分海浪发生反射，从而减小海浪能量；同时海浪的撞击会造成网箱平台1的垂荡与纵摇，从而消耗了海浪的能量；通过铰接装置12的设计，可以使缆索122与缆桩121间形成柔性连接系统，使多个的浮式箱体11能够在小范围内自由运动，但又不能相互脱开；通过网具2的设计达到了增大消波效果的目的；通过锚泊系统3的设计，大大增加了浮动消波堤的稳定性和安全性；通过以上的设计本申请真正实现了这种浮动消波堤可以在风浪较大的条件下消耗波浪的能量，达到消波的目的。

进一步的，所述浮式箱体11的多个的所述水密舱室之间设置有压载水管系。

由上述描述可知，通过压载水管系的设计，可以将多个水密舱室连接起来，同时可以根据压载的需要，泵入或泵出压载水，以保持网箱单元的浮态。

进一步的，所述浮式箱体11采用的材质为钢质或钢筋混凝土。

由上述描述可知，通过采用钢质或钢筋混凝土的浮式箱体11，既可以增加浮式箱体11的质量，又降低了制造成本，同时还能够保证浮式箱体11整体硬度。

进一步的，所述缆索122还包括应急索1221，所述应急索1221设置于所述浮式箱体11上。

由上述描述可知，通过应急索1221的设置，能够在需要迎接较大风浪时启用应急索1221，增加浮动消波堤的安全性和稳定性。

进一步的，所述网具2由多层金属或多层纤维组成。

由上述描述可知，通过使用多层金属或纤维材质，大大增加了网具2的强度和质量，增强消波效果。

进一步的，所述网具2还包括养殖网衣21，所述养殖网衣21悬挂设置于所述浮式箱体11的底部，所述养殖网衣21采用的材质为尼龙。

由上述描述可知，通过养殖网衣21的设计，使浮动消波堤实现了水产养殖的功能，大大提高浮动消波堤的经济性；通过将养殖网衣21设计为尼龙材质，使养殖网衣21具有良好的耐冲击性、耐磨性、网目尺寸稳定性和柔软性。

进一步的，还包括重力系统4，所述重力系统4包括重力杆41和重力墜42，所述重力杆41设置于所述网具2和所述养殖网衣21的下方，所述重力墜42悬挂设置于所述斜拉链311和所述养殖网衣21上。

由上述描述可知，通过在网具2下方设置重力杆41和重力墜42，可以使将网具2和养殖网衣21绷紧，使网具2和养殖网衣21在波浪运动的带动下保持形状，既可产生阻尼，消耗波浪能量，又适应养殖容积的需要；通过在斜拉链311上悬挂设置重力墜42，可以增加斜拉链311质量，进一步增加浮动消波堤的稳定性和安全性。

进一步的，所述网具2上还设置有阻尼栅。

由上述描述可知，通过在网具2上设置阻尼栅，能够增大运动阻尼，从而增强消波效果，同时也可以防止鲨鱼等凶猛鱼类对网衣内养殖的鱼造成伤害。

进一步的，所述垂直链312包括钢索3121和弹簧3122，所述钢索3121的上端与浮式箱体11底部连接，所述钢索3121底端与所述弹簧3122上端连接，所述弹簧3122的底端和所述重力锚32连接。由上述描述可知，通过在垂直链312上设置弹簧3122，可以保证网箱平台1在海域潮起潮落时处于所设定的位置。

进一步的，所述重力锚32采用的材质为钢筋混凝土。

由上述描述可知，通过将重力锚32材质设计为钢筋混凝土，可以增大重力锚32的质量，从而增加浮动消波堤的稳定性和安全性。

实施例一：

如图1至图5所示，一种浮动消波堤，包括网箱平台1、网具2和锚泊系统3；

所述网箱平台1包括浮式箱体11和铰接装置12；所述浮式箱体11包括水密舱室，所述浮式箱体11为框架结构，所述框架结构内部设置有多个水密舱室；所述浮式箱体11长度为40m，宽度为40m，高度为3m；所述网箱平台1包括300个所述浮式箱体11，共设置三排，每排包括100个所述浮式箱体11；所述浮式箱体11的侧面设置有缓冲橡胶防撞垫111；所述铰接装置12包括缆桩121和缆索122，所述缆桩121设置于所述浮式箱体11的边缘上方；所述缆桩121为双十字结构，多个的所述浮式箱体11之间通过缆索122连接；

所述斜拉链311的顶端分为Y字型结构和一字型结构，顶端为Y字型结构的所述斜拉链311的底端连接于所述重力锚32，顶端为Y字型结构的所述斜拉链311的自由端分别连接于两个所述浮式箱体11的底部边缘；顶端为一字型结构的所述斜拉链311的底端连接于所述重力锚32，顶端为一字型结构的所述斜拉链311的自由端连接于所述网箱平台1的四角的所述浮式箱体11的底部边缘。

所述浮式箱体11的多个的所述水密舱室之间设置有压载水管系。

所述浮式箱体11采用的材质为钢质或钢筋混凝土。

所述缆索122还包括应急索1221，所述应急索1221设置于所述浮式箱体11上。

所述网具2由多层金属或多层纤维组成。

所述网具2还包括养殖网衣21，所述养殖网衣21悬挂设置于所述浮式箱体11的底部，所述养殖网衣21采用的材质为尼龙。

还包括重力系统4，所述重力系统4包括重力杆41和重力墜42，所述重力杆41设置于所述网具2和所述养殖网衣21的下方，所述重力墜42悬挂设置于所述斜拉链311和所述养殖网衣21上。

所述网具2上还设置有阻尼栅。

所述垂直链312包括钢索3121和弹簧3122，所述钢索3121的上端与浮式箱体11底部连接，所述钢索3121底端与所述弹簧3122上端连接，所述弹簧3122的底端和所述重力锚32连接。

所述重力锚32采用的材质为钢筋混凝土。

实施例二：

如图1-图4和图6所示,实施例二与实施例一的区别在于，在本实施例中，所述网箱平台1包括200个所述浮式箱体11，共设置二排，每排包括100个所述浮式箱体11。

实施例三：

如图1至图5和图7所示，实施例三与实施例一的区别在于，在本实施例中，在特大风暴来临前，多个的所述浮式箱体1之间除了通过所述缆索连接以外，还通过所述应急索1221连接。

设计依据：

(1)水域条件：假设水深约h＝35m:水底平坦；

(2)风浪参数：浮动消波堤保护区外的风浪为移动台风14级，充分成长型；风速：43.37m/s；深水有义波高H_1/3＝12.05m；深水波周期T_1/3＝13.06s；深水波长λ₀＝266.14m；

(3)浅水参数：水深波长比h/λ₀＝0.13；浅水波高系数k1＝0.8；浅水波高H＝11.08m；浅水波周期T＝13.06s；浅水波长系数k2＝0.92；浅水波长λ＝212.92m；

(4)波浪圆频率：ω＝2*π/T＝6.28/13.06＝0.48rad/s

(5)浮式箱体参数：外缘长L1＝40m,外缘宽B1＝40m；内缘长L2＝36m,内缘宽B1＝36m。型深D＝3.0m；吃水d＝1.5m。

(6)计算参数：海水密度ρ＝1030kg/m³；

重力加速度g＝9.61m/s²

本浮动消波堤使用海区：

本消波堤适用于台湾海峡福建连江—厦门的“外海”，位置大约为东径118°-120°，北纬23°-26.5°(计算实例取为25°N，地球自转柯氏力系数：f＝0.22)的广大海域，此海域为台湾海峡两岸多台风水域。

设计风级：

蒲福风级14级的大台风(海面上10m持续风速，Ur _max＝45.21m/s)。

某气象站对该次大台风的测定数据如下：

当地平均大气压P_a＝1013.6百帕(hPa)

台风中心风压：P_o＝938百帕

气压差：ΔP＝P_a-P_o＝75.6百帕

最大风速半径(距台风中心的距离)：R＝27海里＝50公里

台风移动速度：Uf＝20节＝37.0km/h＝10.29m/s

台风区域波浪要素计算：

这里所指的“波浪要素”是指波高H_1/3、波长λ、周期T_1/3。

采用较为通用的Bretschneider(1957)下列经验公式

计算14级台风时波浪要素的最大值如下：

海面上10m处最大梯度风速(Ug)_max为：

(Ug)_max＝0.868×[73×0.1718×(ΔP)1/2-0.575R×0.22]

＝91.24(节)＝46.93m/s

海面上10m处最大持续风速Ur(节)，由下式得出：

对于移动台风：

Ur _max＝0.865×(Ug)_max+0.5U*f＝84.32节＝43.37m/s

此值相当于蒲福风级14级，求得Ur _max之后，再利用下列二式可以求得该台风形成的深水最大有效波高H_1/3max和周期T_1/3max。

H_1/3max＝5.03exp(0.000295×R×ΔP)

×(1+0.208×Uf/(Ur)^(1/2))＝12.05m

T_1/3max＝8.6exp(0.000148×R×ΔP)

×(1+0.104*Uf/(Ur)^(1/2))＝13.06s

根据深水波浪的周期与计算波长的关系表，可以查得对应于此波浪周期的波长如下：

λ_0max＝266.14m

浅水影响

本海区平均水深约h＝35m，其水深波长比h/λ_0max＝0.132，属于“常规浅水区”，浅水影响表现为浅水波高及波长的变化。按波浪的线性理论，其波高修正系数k1与波长修正系数k2，查浅水影响图，分别得到：

k1＝0.92；

k2＝0.8

由此得出在浅水海域中的波高H与波长λ如下：

H_h＝11.08m；

λ_h＝212.92m；

一个波周范围充分成长波浪的平均功率如下:

P＝1/8*ρ*g*H_h ²*λ_h*B/T

代入：海水密度ρ＝1030kg/m3；重力加速度g＝9.81m/s2；

波高H_h＝11.08m；波长λ_h＝212.81m；宽度B＝40m；

周期T＝13.06s.(这里存在一个假定，认为浅水效应不影响周期)

在14级台风作用下一个波周的波浪上，网箱平台型浮式消波堤垂荡、纵摇运动及阻尼的能量转换的近似计算如下附表。

附表：

综上所述，本实用新型提供的一种浮动消波堤，本申请克服了传统浮动消波堤安全性低，稳定性差，对特大风浪消波效果不明显的缺陷，在传统的浮动消波堤基础上进行了大量的改进，使消波效果非常明显。从传统的浮动消波堤只适用于蒲福7级风、波高5m左右的浮式消波堤变为可以适用于蒲福10～17级风、波高可达20m左右的浮式消波堤，这是一个飞跃的进步。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种浮动消波堤，其特征在于，包括网箱平台、网具和锚泊系统；

2.根据权利要求1所述的浮动消波堤，其特征在于，所述浮式箱体的多个的所述水密舱室之间设置有压载水管系。

3.根据权利要求1所述的浮动消波堤，其特征在于，所述浮式箱体采用的材质为钢质或钢筋混凝土。

4.根据权利要求1所述的一种浮动消波堤，其特征在于，所述缆索还包括应急索，所述应急索设置于所述浮式箱体上。

5.根据权利要求1所述的浮动消波堤，其特征在于，所述网具由多层金属或多层纤维组成。

6.根据权利要求1所述的浮动消波堤，其特征在于，所述网具还包括养殖网衣，所述养殖网衣悬挂设置于所述浮式箱体的底部，所述养殖网衣采用的材质为尼龙。

7.根据权利要求6所述的浮动消波堤，其特征在于，还包括重力系统，所述重力系统包括重力杆和重力墜，所述重力杆设置于所述网具和所述养殖网衣的下方，所述重力墜悬挂设置于所述斜拉链和所述养殖网衣上。

8.根据权利要求1所述的浮动消波堤，其特征在于，所述网具上还设置有阻尼栅。

9.根据权利要求1所述的浮动消波堤，其特征在于，所述垂直链包括钢索和弹簧，所述钢索的上端与浮式箱体底部连接，所述钢索底端与所述弹簧上端连接，所述弹簧的底端和所述重力锚连接。

10.根据权利要求1所述的浮动消波堤，其特征在于，所述重力锚采用的材质为钢筋混凝土。