CN216515372U - 一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，旨在解决现在的浮式防波堤消波需要较大的运动幅度，对系泊结构的强度和耐久性要求较高的不足。该实用新型包括若干防波堤单元，相邻防波堤单元之间连接有连接锚链，防波堤单元包括有防波箱本体和阻尼液，防波箱本体中设有与波浪传播方向平行的横舱壁，横舱壁将防波箱本体分隔为若干液舱，防波箱本体的外部还设有碎波挂件，防波箱本体的底部经系泊锚链连接有海底锚重。所述装置在相近条件下具有更优的消浪性能，减小系泊锚链受到的瞬时拉应力，延长了防波堤的使用寿命，减小了维护成本，通过调整阻尼液的液位就可以适应不同的水域。

Description

一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱

技术领域

本实用新型涉及海洋工程领域。更具体地说，它涉及一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱。

背景技术

浮式防波堤是海洋工程中常见的防波堤类型，一般由水面漂浮的结构物及连接至海底的连接锚链、张力索等结构组成。浮式防波堤具有深水适应性好，造价低，部署灵活性强的特点。此外，与传统的重力式防波堤相比，浮式防波堤结构在海面下允许水体交换，不会对消波维护区域内水体环境造成影响。

浮式防波堤的缺陷在于，相比同环境下部署的重力式防波堤，其消波性能相对较差，原因一方面是因为浮式防波堤允许水面下水体交换，从而不能完全阻碍波能向防波堤后方传播，消波能力自然弱于重力式防波堤结构；另一方面，浮式防波堤自身在波浪作用下产生运动，从而在防波堤后方产生二次造波，进一步传递了波能。因此，降低浮式防波堤在波浪作用下的运动幅度是提升浮式防波堤消浪性能的主要途径之一，例如通过对系泊缆绳或连接锚链施加系泊预紧张力、强化系泊结构的等效刚度。然而，上述方法对系泊结构的强度提出了较高要求，从而增大了施工成本及施工难度。

此外，浮式防波堤的运动将对系泊结构产生瞬时拉应力，从而对结构耐久性和安全性带来挑战，尤其是系泊结构在恶劣海况下受到的瞬时拉应力会显著危害结构安全。

中国专利公告号CN104099895B，名称为非对称F型铰接垂荡浮式防波装置，该申请案公开了非对称F型铰接垂荡浮式防波装置，包括防波堤、滑块机构、摇杆机构、铰接机构，防波堤底部为楔形结构，上部为长方体结构，其总体为倒梯形结构，滑块机构固定在防波堤的倒梯形结构的背浪面，可沿摇杆机构滑动的滑块机构套在摇杆机构上，摇杆机构的底部通过铰接机构铰接在水底，防波堤的迎浪面和背浪面上分别安装平行于波浪传播方向的前阻尼板和后阻尼板。

它利用自身摇摆，配合其前后两端连接的阻尼板完成消波功能。该装置在消波时运动幅度仍然较大，对系泊结构的强度和耐久性要求较高。

发明内容

本实用新型提升了现有浮式防波堤消波的消浪能力，并优化了浮式防波堤因自身运动对系泊结构产生冲击破坏和耐久性破坏的不足，提供了一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱。它能利用内部的阻尼液实现对防波堤结构横荡运动的抑制，从而提升消波性能，减少系泊结构因浮式防波堤运动受到的拉应力，具有更佳的结构安全性和耐久性。

本实用新型采用以下技术方案：

一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，包括有防波箱本体和阻尼液，防波箱本体中设有与波浪传播方向平行的横舱壁，横舱壁将防波箱本体分隔为若干液舱，防波箱本体的外部还设有碎波挂件，防波箱本体的底部四周对称布置有四个第一导缆孔，系泊连接锚链通过第一导缆孔链接箱体结构及海底锚重，阻尼液为海水，阻尼液在防波箱本体中的液位与防波堤的布置海域的有效波浪周期适应，阻尼液在波浪作用下产生抑制箱体横荡运动的调谐阻尼。

设定海平面中波浪的传播方向为宽度方向，与此方向垂直的为长度方向。在海浪的作用下，防波箱具有横荡、升沉以及横摇三种运动形式。防波箱本体底部连接有海底锚重，海底锚重设置在防波箱本体的宽度方向上并处于防波箱本体的下方。防波箱本体内具有沿宽度方向即波浪传播方向设置的横舱壁，横舱壁将防波箱本体中的空间分隔为若干等大的液舱。箱体内部设置至少1道横舱壁，以减小液舱在长度方向的长度，划分液舱的目的在于降低舱内液体晃荡时发生的三维效应，因此液舱的划分个数取决与箱体结构的长宽比。防波箱本体中具有一定量的阻尼液，由于相同海域在夏冬季节的波浪周期相近，液位只需要根据海域的波浪周期计算就行。TLD是通过容器中的液体的惯性和粘性来达到吸能效果，基于液态调谐阻尼器（TLP）原理，液舱内灌注的压载水高度根据有效波周期计算得到，因此在设计箱体结构的尺寸时，需综合考虑箱体等效宽度、吃水深度等参数，以获得最佳的调谐阻尼性能。

作为优选，防波箱顶部具有可拆卸的舱盖，舱盖上设有注液阀门。注液阀门用于向防波箱本体中注入阻尼液，阻尼液为海水，利用TLD原理起到阻尼效果。

作为优选，舱盖上还设有通气阀门。所述结构用于平衡舱内压强，便于压载水快速灌注至内部液舱。

作为优选，横舱壁的底部设有液位平衡孔。所述结构允许舱内压载水在各液舱内部之间自由流动，实现压载水的快速调平灌注。

作为优选，防波箱本体呈长方体状，液舱的宽度方向沿波浪传播方向布置。所述结构用于增强在宽度方向的阻尼效果，降低舱内液体晃荡时发生的三维效应。

作为优选，相邻防波箱本体两侧分别设有若干橡胶护舷。当相邻防波箱本体靠近并发生碰撞时，所述结构起到缓冲作用。

作为优选，碎波挂件包括迎浪侧翼板和背浪侧翼板，迎浪侧翼板和背浪侧翼板分别设置在波浪传播方向的两侧，迎浪侧翼板和背浪侧翼板与防波箱本体的底部平齐。

碎波挂件用于随防波箱本体一同发生刚性运动。当波浪传播至迎浪侧翼板时，波浪首先经过迎浪侧翼板，此时由于翼板的作用，水深变浅，波浪发生破碎并发生波能耗散；在波浪周期较长时，波能通过箱体结构底部向后方水域传播的能力上升。此时背浪侧翼板将对越顶波浪产生破碎和消能的效果。由于迎浪侧及背浪侧翼板的存在，箱体结构在波浪的作用下横摇时将受到更大的抵抗横摇力矩，从而降低横摇最大幅度，减少了防波堤因横摇运动造波时向后方传播的波能。翼板的尺寸可根据实际情况调整，可以预见的是，增大翼板宽度可视为增加箱体结构的等效宽度，同时强化翼板对箱体结构横摇运动的抑制，从而进一步提升消浪性能。为了减小成本，可以设置碎波挂件的材质与防波箱本体相同，通过混凝土浇筑成形。

作为优选，迎浪侧翼板和背浪侧翼板上设有增大消波能力的消波纹。

作为优选，防波箱本体的底部连接有四股系泊锚链，所述系泊锚链固定连接在防波箱本体底部的各个角点位置。所述系泊锚链沿宽度方向排布在防波箱本体的前后位置并处于防波箱本体的水下位置。当如此布置时，装置具有较强的消波作用。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：（1）相近造价、相近的相对吃水深度、相对宽度等浮式防波堤消波常见设计指标条件下，利用TLP原理具有相对更优的消浪性能；（2）减小系泊锚链受到的瞬时拉应力；（3）在具有相对更优消浪性能及安全性能的条件下，易于施工，便于维护，在不同海域中根据计算就可以适应对应环境。

附图说明

图1是本实用新型的剖面示意图；

图2是本实用新型的移除舱盖后的立体图；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是本实用新型的若干防波堤单元组合后的示意图；

图中：

防波箱本体1、阻尼液2、横舱壁3、液位平衡孔4、液舱5、舱盖6、注液阀门7、通气阀门8、橡胶护舷9、迎浪侧翼板10、背浪侧翼板11、导缆孔12、连接锚链13、系泊锚链14、海底锚重15。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例：

一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，如图1至4所示，防波箱包括有防波箱本体1和阻尼液2。防波箱在长度方向的两面上设有第二导缆孔，连接锚链13经导缆孔12连接。阻尼液2为海水，阻尼液2在防波箱本体1中的液位与防波堤的布置海域的有效波浪周期适应，阻尼液2在波浪作用下产生抑制箱体横荡运动的调谐阻尼。海水在防波箱本体1的液位需要计算，由于相同海域在夏冬季节的波浪周期相近，因此，液位只需要根据海域的波浪周期计算就行。当外部波浪的激励频率与舱内液体的一阶晃荡频率相近时，舱内液体将产生调谐阻尼效果即（TLD）。基于液态调谐阻尼器原理，液舱5内灌注的压载水高度根据有效波周期计算得到，因此在设计箱体结构的尺寸时，需综合考虑箱体等效宽度、吃水深度等参数，以获得最佳的调谐阻尼性能。

如图1所示，防波箱本体1顶部具有可拆卸的舱盖6，舱盖6上设有注液阀门7。注液阀门7用于向防波箱本体1中注入阻尼液2，阻尼液2为海水，利用TLD原理起到阻尼效果。舱盖上还设有通气阀门8。所述结构用于平衡舱内压强，便于压载水快速灌注至内部液舱5。防波箱本体1中设有与波浪传播方向平行的横舱壁3，横舱壁3将防波箱本体1分隔为若干液舱5，横舱壁3的底部设有液位平衡孔4。所述结构允许舱内压载水在各液舱5内部之间自由流动，实现压载水的快速调平灌注。防波箱本体1呈长方体状，液舱5的宽度方向沿波浪传播方向布置，液舱5的横截面呈细条形，液舱5的宽度方向较长度方向更长。所述结构用于增强在宽度方向的阻尼效果，降低舱内液体晃荡时发生的三维效应。

如图2所示，相邻防波箱本体两侧分别设有若干橡胶护舷9。所述结构用于避免当相邻防波箱本体1靠近并发生碰撞时，防波箱本体1产生破损，影响正常的消波作用，影响装置的工作寿命。

如图2所示，防波箱本体1的外部还设有碎波挂件，碎波挂件包括迎浪侧翼板10和背浪侧翼板11，迎浪侧翼板10和背浪侧翼板11分别设置在波浪传播方向的两侧，迎浪侧翼板10和背浪侧翼板11与防波箱本体1的底部平齐。当波浪传播至迎浪侧翼板10时，波浪首先经过迎浪侧翼板10，此时由于翼板的作用，水深变浅，波浪发生破碎并发生波能耗散；在波浪周期较长时，波能通过箱体结构底部向后方水域传播的能力上升。此时背浪侧翼板11将对越顶波浪产生破碎和消能的效果。由于迎浪侧及背浪侧翼板11的存在，箱体结构在波浪的作用下横摇时将受到更大的抵抗横摇力矩，从而降低横摇最大幅度，减少了防波堤因横摇运动造波时向后方传播的波能。翼板的尺寸可根据实际情况调整，可以预见的是，增大翼板宽度可视为增加箱体结构的等效宽度，同时强化翼板对箱体结构横摇运动的抑制，从而进一步提升消浪性能。为了减小成本，可以设置碎波挂件的材质与防波箱本体1相同，通过混凝土浇筑成形。迎浪侧翼板10和背浪侧翼板11上设有增大消波能力的消波纹。

如图1所示，防波箱本体1的底部经系泊锚链14连接有海底锚重15。防波箱本体1的底部连接有四股系泊锚链14，所述系泊锚链14固定连接在防波箱本体1底部的各个角点位置。所述系泊锚链14沿宽度方向排布在防波箱本体1的前后位置并处于防波箱本体1的水下位置。当如此布置时，装置具有较强的消波作用。

设定海平面中波浪的传播方向为宽度方向，与此方向垂直的为长度方向，在海浪的作用下，防波堤具有横荡、升沉以及横摇三种运动形式。由于海浪在长度方向上的波能较小，连接锚链13仅用于连接防波堤，并对其定位以更好的迎接海浪。防波箱本体1底部连接有海底锚重15，海底锚重15设置在防波箱本体1的宽度方向上并处于防波箱本体1的下方。防波箱通过系泊锚链与海底锚重连接，在浮力的作用下浮漂在海面上，掩护防波堤后方海域。防波箱本体1内具有沿宽度方向即波浪传播方向设置的横舱壁3，横舱壁3将防波箱本体1中的空间分隔为若干等大的液舱5。划分液舱5的目的在于降低舱内液体晃荡时发生的三维效应，因此液舱5的划分个数取决与箱体结构的长宽比。碎波挂件用于随防波箱本体1一同发生刚性运动。箱体内部设置至少1道横舱壁3，分隔为两个液舱5。

以上所述的实施例只是本实用新型的较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (9)

1.一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，包括有防波箱本体和阻尼液，防波箱本体中设有与波浪传播方向平行的横舱壁，横舱壁将防波箱本体分隔为若干液舱，防波箱本体的外部还设有碎波挂件，防波箱本体的底部四周对称布置有四个第一导缆孔，系泊连接锚链通过第一导缆孔链接箱体结构及海底锚重，阻尼液为海水，阻尼液在防波箱本体中的液位与防波堤的布置海域的有效波浪周期适应，阻尼液在波浪作用下产生抑制箱体横荡运动的调谐阻尼。

2.根据权利要求1所述的一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，防波箱顶部具有可拆卸的舱盖，舱盖上设有注液阀门。

3.根据权利要求2所述的一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，舱盖上还设有通气阀门。

4.根据权利要求1所述的一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，横舱壁的底部设有液位平衡孔。

5.根据权利要求1所述的一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，防波箱本体呈长方体状，液舱的宽度方向沿波浪传播方向布置。

6.根据权利要求1所述的一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，相邻防波箱本体两侧分别设有若干橡胶护舷。

7.根据权利要求1所述的一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，碎波挂件包括迎浪侧翼板和背浪侧翼板，迎浪侧翼板和背浪侧翼板分别设置在波浪传播方向的两侧，迎浪侧翼板和背浪侧翼板与防波箱本体的底部平齐。

8.根据权利要求7所述的一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，迎浪侧翼板和背浪侧翼板上设有增大消波能力的消波纹。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的一种利用内置液体进行阻尼消波的防波箱，其特征是，防波箱的底部四周对称布置有四个第一导缆孔，系泊连接锚链通过第一导缆孔链接箱体结构及海底锚重。

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