RU2764922C1 - Floating wave breaker - Google Patents
Floating wave breaker Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764922C1 RU2764922C1 RU2021124939A RU2021124939A RU2764922C1 RU 2764922 C1 RU2764922 C1 RU 2764922C1 RU 2021124939 A RU2021124939 A RU 2021124939A RU 2021124939 A RU2021124939 A RU 2021124939A RU 2764922 C1 RU2764922 C1 RU 2764922C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wave
- belt
- elements
- flattened
- blades
- Prior art date
Links
- 238000007667 floating Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 73
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 12
- 241000143252 Idaea infirmaria Species 0.000 claims description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 4
- -1 for example Substances 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 210000001520 comb Anatomy 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B3/00—Engineering works in connection with control or use of streams, rivers, coasts, or other marine sites; Sealings or joints for engineering works in general
- E02B3/04—Structures or apparatus for, or methods of, protecting banks, coasts, or harbours
- E02B3/06—Moles; Piers; Quays; Quay walls; Groynes; Breakwaters ; Wave dissipating walls; Quay equipment
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
- Y02A10/11—Hard structures, e.g. dams, dykes or breakwaters
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
Настоящее изобретение относится к гидротехническим сооружениям для защиты акваторий, берегов, инженерных сооружений и других объектов от волновых воздействий, а именно, к плавучему волногасителю, который может быть использован как в прибрежных, так и в удаленных от побережья акваториях.The present invention relates to hydraulic structures for protecting water areas, coasts, engineering structures and other objects from wave impacts, namely, to a floating wave absorber, which can be used both in coastal and offshore water areas.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION
Известны различные гидротехнические сооружения для защиты объектов от волновых воздействий, называемые волноломами или волногасителями. Various hydraulic structures are known to protect objects from wave effects, called breakwaters or wave dampers.
В частности, из патентного документа RU2223359 (С2, опубл. 10.02.2004) известен волнолом, содержащий закрепленные в донном грунте вертикальные опоры и соединенный с ними погруженный в воду горизонтальный волноразрушающий элемент, причем опоры и волноразрушающий элемент выполнены из металлических труб большого диаметра, заполненных грунтом, например песком. Недостатком волнолома является конструкция, требующая сложных донных работ по установке вертикальных опор. In particular, from patent document RU2223359 (C2, publ. 10.02.2004) a breakwater is known, containing vertical supports fixed in the bottom soil and a horizontal wave-breaking element submerged in water connected to them, and the supports and the wave-breaking element are made of metal pipes of large diameter, filled with soil such as sand. The disadvantage of the breakwater is the design that requires complex bottom work to install vertical supports.
Из патентного документа SU307150 (A1, опубл. 21.06.1971) известен плавучий волнолом, выполненный в виде закрепленного в месте установки якорными связями каркаса с отдельными ячейками, в которых расположены отдельные не сообщающиеся между собой оболочки с выпуклыми стенками, между которыми размещена распорка. При этом каркас выполнен из труб большого диаметра, к которым натяжными канатами крепятся оболочки, изготавливаемые из водонепроницаемых материалов. К недостаткам данного волнолома относится его плоская конструкция, которая может гасить энергию только в некоторой части волны.From patent document SU307150 (A1, publ. 06/21/1971) a floating breakwater is known, made in the form of a frame with separate cells fixed at the installation site by anchor ties, in which separate non-communicating shells with convex walls are located, between which a spacer is placed. At the same time, the frame is made of large-diameter pipes, to which shells made of waterproof materials are attached by tension ropes. The disadvantages of this breakwater include its flat design, which can dampen energy only in a certain part of the wave.
Из патентного документа RU189521 (U1, опубл. 24.05.2019) известен комбинированный донно-плавучий волногаситель, содержащий в качестве волногасящих элементов трубы, собранные в объемную конструкцию, состоящую из нижней и верхней частей, каждая из которых состоит из труб базы-обрешетки и труб гребенки. Первая часть труб базы-обрешетки размещена параллельно друг другу и выполнена с рядом боковых сквозных отверстий, а вторая часть труб базы-обрешетки размещена перекрестно первой части труб базы-обрешетки и проходит через их боковые сквозные отверстия. Трубы гребенки нижней части направлены вверх, а трубы гребенки верхней части направлены вниз и имеют меньший по сравнению с диаметром труб гребенки нижней части диаметр и размещены в трубах гребенки нижней части с возможностью перемещения вдоль своей оси. Трубы базы-обрешетки нижней части заполнены бетоном, а трубы гребенки верхней части зафиксированы в отверстиях труб базы-обрешетки путем заливки полимерного материала в трубы базы-обрешетки, плотность которого позволяет верхней части оставаться постоянно в приповерхностном слое воды независимо от высоты волн. Данный волногаситель имеет повышенную волногасящую способность, с охватом всей высоты волны практически в любых условиях волнения, за счет изменяемой высоты волногасителя. Однако повышение волногасящей способности за счет изменяемой высоты волногасителя представляется неоптимальным решением, а конструкция волногасителя с подвижными частями и скользящим соединением труб отличается сложностью и имеет сниженную надежность. Данный волногаситель является наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению.From patent document RU189521 (U1, publ. 05/24/2019) a combined bottom-floating wave damper is known, containing pipes as wave damping elements assembled in a three-dimensional structure consisting of a lower and upper parts, each of which consists of base-batten pipes and pipes combs. The first part of the pipes of the base-batten is placed parallel to each other and is made with a number of side through holes, and the second part of the pipes of the base-batten is placed crosswise to the first part of the pipes of the base-batten and passes through their side through holes. The pipes of the comb of the lower part are directed upwards, and the pipes of the comb of the upper part are directed downward and have a smaller diameter compared to the diameter of the pipes of the comb of the lower part and are placed in the pipes of the comb of the lower part with the possibility of moving along its axis. The pipes of the base-crate of the lower part are filled with concrete, and the pipes of the comb of the upper part are fixed in the holes of the pipes of the base-crate by pouring polymer material into the pipes of the base-crate, the density of which allows the upper part to remain permanently in the near-surface layer of water, regardless of the height of the waves. This wave damper has an increased wave damping capacity, covering the entire wave height in almost any wave conditions, due to the variable height of the wave damper. However, increasing the wave damping capacity due to the variable height of the wave damper seems to be a non-optimal solution, and the design of the wave damper with moving parts and a sliding pipe connection is complex and has reduced reliability. This wave absorber is the closest technical solution to the present invention.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в создании плавучего волногасителя с повышенной надежностью и волногасящей способностью.The technical problem to be solved by the invention is to create a floating wave absorber with increased reliability and wave damping capacity.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
Для решения поставленной проблемы предложен плавучий волногаситель, содержащий пространственную стержневую конструкцию с двумя или более поясами, содержащую поясные элементы, образующие пояса, стержневые раскосы, расположенные между поясами, и узловые элементы, соединяющие поясные элементы со смежными поясными элементами и стержневыми раскосами, причем пояса содержат по меньшей мере один пояс, образованный уплощенными поясными элементами в виде лопастей. To solve this problem, a floating wave absorber is proposed, containing a three-dimensional rod structure with two or more belts, containing belt elements forming belts, rod braces located between the belts, and nodal elements connecting the belt elements with adjacent belt elements and rod braces, and the belts contain at least one belt formed by flattened belt elements in the form of blades.
Уплощенные поясные элементы в виде лопастей повышают волногасящую способность устройства.Flattened belt elements in the form of blades increase the wave damping capacity of the device.
Каждый из поясов, представляющих собой уровни пространственной конструкции волногасителя, имеет ячеистую структуру, с узлами, расположенными в вершинах ячеек квадратной, шестиугольной, или треугольной формы, обеспечивая жесткость и надежность конструкции. Волногаситель может содержать произвольное количество как поясов, что позволяет изменять высоту волногасителя, так и ячеек, что позволяет изменять ширину и длину волногасителя, дополнительно повышая волногасящую способность устройства, в зависимости от условий применения. Each of the belts, which are levels of the spatial structure of the wave absorber, has a cellular structure, with nodes located at the tops of cells of a square, hexagonal, or triangular shape, providing rigidity and reliability of the structure. The wave damper can contain an arbitrary number of both belts, which allows you to change the height of the wave damper, and cells, which allows you to change the width and length of the wave damper, further increasing the wave damping capacity of the device, depending on the application conditions.
Размеры ячеек в поясах пространственной стержневой конструкции волногасителя выбираются в зависимости от условий применения. Предпочтительно, размеры ячеек выбираются близкими к высоте волн, для гашения которых предназначено устройство. При этом размеры ячеек в разных поясах и/или в составе одного пояса волногасителя могут отличаться друг от друга, что позволяет создавать волногасители с повышенной эффективность в большом диапазоне параметров волнений. Длина волногасителя выбирается из соображений защиты определенного участка акватории или берега. Ширина волногасителя выбирается из расчета необходимой степени гашения волны. В предпочтительном варианте ширина волногасителя близка или превышает длину волн, для гашения которых предназначено устройство. The dimensions of the cells in the chords of the spatial rod structure of the wave absorber are selected depending on the conditions of use. Preferably, the cell sizes are chosen close to the height of the waves that the device is designed to dampen. At the same time, the cell sizes in different belts and/or as part of the same wave damper belt may differ from each other, which makes it possible to create wave dampers with increased efficiency in a wide range of wave parameters. The length of the wave absorber is selected for reasons of protecting a certain section of the water area or coast. The width of the wave absorber is selected based on the required degree of wave damping. Preferably, the width of the wave suppressor is close to or greater than the wavelength that the device is intended to suppress.
Стержневые раскосы между поясами обеспечивают жесткость и надежность пространственной конструкции волногасителя при больших динамических нагрузках, возникающих при волнении. Узловые элементы расположены в узлах ячеек пространственной стержневой конструкции и могут иметь сложную форму для повышения волногасящей способности. В частности, узловые элементы могут быть снабжены обтекателями.Rod braces between the chords provide rigidity and reliability of the spatial structure of the wave damper under high dynamic loads that occur during waves. The nodal elements are located in the nodes of the cells of the spatial rod structure and may have a complex shape to increase the wave damping capacity. In particular, the nodal elements can be provided with fairings.
В одном из вариантов осуществления уплощенные поясные элементы в виде лопастей выполнены наклонными к плоскости пояса. Наклонные лопасти изменяют направление проходящего через пояс водного потока волны, разбивая его на части, создавая неоднородности и турбулентность, что дополнительно повышает волногасящую способность устройства.In one of the embodiments, the flattened belt elements in the form of blades are made inclined to the plane of the belt. Inclined blades change the direction of the wave passing through the water flow belt, breaking it into pieces, creating inhomogeneities and turbulence, which further increases the wave damping capacity of the device.
В следующем варианте осуществления, уплощенные поясные элементы в виде лопастей, соединенные с одним узловым элементом, образуют винтообразную конструкцию. Винтообразные конструкции обеспечивают закручивание водных потоков внутри пространственной конструкции волногасителя, повышая волногасящую способность устройства.In a further embodiment, the flattened vane-shaped belt elements connected to one node form a helical structure. Helical structures provide twisting of water flows inside the spatial structure of the wave absorber, increasing the wave damping capacity of the device.
В дополнительном варианте осуществления винтообразные конструкции, образованные уплощенными поясными элементами вокруг каждых двух смежных узловых элементов, имеют противоположные направления вращения винта. Смежными считаются узловые элементы, расположенные на концах одного поясного элемента. В этом случае смежные винтообразные конструкции осуществляют закручивание водных потоков в противоположных направлениях, еще больше повышая волногасящую способность устройства.In a further embodiment, the helical structures formed by the flattened waist members around each two adjacent nodal members have opposite directions of screw rotation. Adjacent are nodal elements located at the ends of one belt element. In this case, adjacent helical structures swirl water flows in opposite directions, further increasing the wave damping capacity of the device.
В еще одном варианте осуществления плавучего волногасителя каждый уплощенный поясной элемент в виде лопасти содержит подвижную часть, выполненную с возможностью возвратно-поступательного движения под воздействием переменного давления волн. Выполнение лопастей с подвижной частью может способствовать турбулизации потоков воды, повышая волногасящую способность устройства. In yet another embodiment of the floating wave absorber, each flattened vane-shaped belt element comprises a movable part configured to reciprocate under the influence of variable wave pressure. The implementation of the blades with a moving part can contribute to the turbulence of water flows, increasing the wave damping capacity of the device.
Кроме того, в данном варианте осуществления обеспечивается возможность генерации энергии за счет предобразования энергии волн в механическую энергию возвратно-поступательного движения подвижной части. В этом случае каждый уплощенный поясной элемент в виде лопасти, содержащий подвижную часть, содержит преобразователь механической энергии возвратно-поступательного движения подвижной части во вторичный вид энергии, например, в электрическую энергию или энергию потока рабочего тела в виде жидкости или газа. In addition, in this embodiment, it is possible to generate energy by converting wave energy into mechanical energy of the reciprocating motion of the moving part. In this case, each flattened belt element in the form of a blade, containing a movable part, contains a mechanical energy converter of the reciprocating movement of the movable part into a secondary form of energy, for example, into electrical energy or the energy of the flow of the working fluid in the form of a liquid or gas.
Например, в качестве преобразователя механической энергии возвратно-поступательного движения подвижной части лопасти в энергию потока рабочего тела в виде жидкости или газа может служить поршневой или сильфонный насос двухстороннего действия. Далее, поток вторичной энергии от каждого преобразователя может объединяться в общий энергетический поток волногасителя и направляться потребителю. Таким образом, настоящий волногаситель может функционировать в качестве генератора энергии, одновременно с гашением волн.For example, a double-acting piston or bellows pump can serve as a converter of the mechanical energy of the reciprocating motion of the movable part of the blade into the energy of the flow of the working fluid in the form of a liquid or gas. Further, the flow of secondary energy from each converter can be combined into a common energy flow of the wave absorber and sent to the consumer. Thus, the present wave suppressor can function as an energy generator while damping the waves.
Каждый из описанных выше вариантов осуществления изобретения обеспечивает возможность достижения технического результата, заключающегося в повышении надежности и волногасящей способности плавучего волногасителя. Кроме того, достигается расширение области применения и функциональных возможностей волногасителя.Each of the embodiments of the invention described above makes it possible to achieve a technical result, which consists in increasing the reliability and wave damping capacity of a floating wave absorber. In addition, an expansion of the scope and functionality of the wave absorber is achieved.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Сущность изобретения поясняется ниже на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на чертежи, содержащие следующие иллюстрации.The essence of the invention is explained below on the example of some variants of its implementation with reference to the drawings containing the following illustrations.
Фиг.1 – схематичное изображение плавучего волногасителя согласно варианту осуществления изобретения.1 is a schematic representation of a floating wave absorber according to an embodiment of the invention.
Фиг.2 – схематичное изображение плавучего волногасителя с фиг.1 на виде сверху. Figure 2 is a schematic representation of the floating wave absorber from figure 1 in a top view.
Фиг.3 – схематичное изображение плавучего волногасителя с фиг.1 на виде сбоку.Fig.3 is a schematic representation of the floating wave absorber of Fig.1 in side view.
Фиг.4 – схематичное изображение плавучего волногасителя согласно другому варианту осуществления изобретения.4 is a schematic representation of a floating wave absorber according to another embodiment of the invention.
Фиг.5 – схематичное изображение плавучего волногасителя с фиг.4 на виде сверху.Fig.5 is a schematic representation of the floating wave absorber from Fig.4 in a top view.
Фиг.6 – схематичное изображение плавучего волногасителя с фиг.4 на виде сбоку.Fig.6 is a schematic representation of the floating wave absorber from Fig.4 in side view.
Фиг.7 – схематичное изображение плавучего волногасителя согласно еще одному варианту осуществления изобретения.Fig.7 is a schematic representation of a floating wave absorber according to another embodiment of the invention.
Фиг.8 – схематичное изображение плавучего волногасителя с фиг.7 на виде сбоку.Fig. 8 is a schematic side view of the floating wave absorber of Fig. 7.
Фиг.9 – схематичное изображение плавучего волногасителя с фиг.7 на виде сверху.Фиг.10 – схематичное изображение плавучего волногасителя с фиг.7 на виде снизу.Fig. 9 is a schematic representation of the floating wave absorber of Fig. 7 in a top view. Fig. 10 is a schematic representation of the floating wave absorber of Fig. 7 in a bottom view.
Фиг.11 – схематическое изображение поперечного сечения варианта осуществления уплощенного поясного элемента в виде лопасти с подвижной частью.11 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a flattened vane-shaped belt member with a movable part.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Изобретение направлено на создание плавучего волногасителя универсальной конструкции с возможностью масштабирования, как по ширине и длине, с помощью произвольного изменения количества и размеров ячеек в поясах, так и по высоте, посредством изменения количества поясов, в зависимости от условий применения, отличающегося высокой надежностью и увеличенной волногасящей способностью. Размеры ячеек в поясах пространственной стержневой конструкции волногасителя выбираются в зависимости от условий применения и необходимой степени гашения волн. Предпочтительно, размеры ячеек выбираются близкими высоте волн, а ширина волногасителя - близкой или превышающей длину волн, для гашения которых предназначено устройство. Длина волногасителя выбирается из соображений защиты определенного участка акватории или берега. При этом размеры ячеек в разных поясах и/или в составе одного пояса волногасителя могут отличаться друг от друга, что позволяет создавать волногасители с повышенной эффективность в большом диапазоне параметров волнений.The invention is aimed at creating a floating wave absorber of a universal design with the possibility of scaling, both in width and length, by means of an arbitrary change in the number and size of cells in the belts, and in height, by changing the number of belts, depending on the conditions of use, which is characterized by high reliability and increased wave damping ability. The dimensions of the cells in the chords of the spatial rod structure of the wave absorber are selected depending on the conditions of use and the required degree of wave damping. Preferably, the cell sizes are chosen close to the height of the waves, and the width of the wave absorber is close to or greater than the wavelength for which the device is intended to damp. The length of the wave absorber is selected for reasons of protection of a certain section of the water area or coast. At the same time, the cell sizes in different belts and/or as part of the same wave damper belt may differ from each other, which makes it possible to create wave dampers with increased efficiency in a wide range of wave parameters.
На фиг.1 показан плавучий волногаситель согласно варианту осуществления изобретения, содержащий пространственную стержневую конструкцию 100 с тремя поясами 101, 102 и 103, имеющими ячеистую структуру с квадратными ячейками. На фиг.2 данный волногаситель показан на виду сверху, а на фиг.3 – на виде сбоку. Верхний пояс 101 пространственной конструкции 100 волногасителя образован стержневыми поясными элементами 104. Средний пояс 102 образован уплощенными поясными элементами в виде лопастей 105, выполненных наклонными к плоскости пояса 102. Нижний пояс 103 образован стержневыми поясными элементами 106, по существу, аналогичными поясным элементам 104. Здесь и во всех других случая такие характеристики поясов, как «верхний» и «нижний», указаны лишь по отношению к расположению конструкции волногасителя на чертежах. Так, пояс 101 назван «верхним» поясом, а пояс 103 – «нижним», со ссылкой на расположение пространственной стержневой конструкции 100 волногасителя на фиг.1. Указанные характеристики не ограничивают варианты ориентации волногасителей согласно изобретению в пространстве. В частности, ориентация волногасителей в пространстве может изменяться на противоположную с сохранением их функциональных характеристик. Аналогично, виды «сверху» и «снизу» для изображений волногасителя на чертежах названы таковым только для ясности, со ссылкой на основной вид того или иного варианта осуществления и не ограничивают возможные ориентации в пространстве волногасителя согласно настоящему изобретению. Figure 1 shows a floating surge absorber according to an embodiment of the invention, containing a
Между каждой парой смежных поясов расположены стержневые раскосы 107, также образующие ячеистую структуру, как можно видеть на фиг.3. Узловые элементы 108, расположенные в узлах ячеек пространственной стержневой конструкции 100, соединяют поясные элементы (104, 105, 106) со смежными поясными элементами (104, 105, 106) и стержневыми раскосами 107. Узловые элементы 108 могут иметь сложную форму для повышения волногасящей способности устройства. В частности, узловые элементы 108 могут быть снабжены обтекателями (не показаны).Between each pair of adjacent chords are bar braces 107, also forming a honeycomb structure, as can be seen in Fig.3.
На фиг.3 показан плавучий волногаситель согласно другому варианту осуществления изобретения, содержащий пространственную стержневую конструкцию 200 с тремя поясами 201, 202 и 203, имеющими ячеистую структуру с шестиугольными ячейками. На фиг.4 данный волногаситель показан на виде сверху, а на фиг.5 – на виде сбоку. Верхний пояс 201 пространственной конструкции 200 волногасителя образован стержневыми поясными элементами 204. Средний пояс 202 образован уплощенными поясными элементами в виде лопастей 205, выполненных наклонными к плоскости пояса 202. Наклон лопастей 205 к плоскости пояса 202 наиболее наглядно показан на виде волногасителя сбоку на фиг.5. Нижний пояс 203 образован стержневыми поясными элементами 206. Между смежными поясами расположены стержневые раскосы 207. Узловые элементы 208 соединяют поясные элементы (204, 205, 206) со смежными поясными элементами (204, 205, 206) и стержневыми раскосами 207. Узловые элементы 208 могут иметь сложную форму или быть снабжены обтекателями для повышения волногасящей способности устройства. Figure 3 shows a floating surge absorber according to another embodiment of the invention, containing a
Как можно видеть на фиг.3 и 6, в каждом случае пояса 101, 102, 103, 201, 202, 203 представляют собой уровни пространственной конструкции 100, 200 волногасителя. Каждый пояс имеет ячеистую структуру, в частности, с квадратной топологией ячейки в варианте пространственной конструкции 100 с фиг.1-2, и шестиугольной топологией ячейки в варианте пространственной конструкции 200 с фиг.3-5. Ячеистая структура поясов обеспечивает жесткость и надежность пространственной конструкции волногасителя, вне зависимости от топологии ячеек в поясах и количества поясов. В показанных вариантах осуществления волногасители имеют по три пояса, однако изобретение не ограничено в этом отношении, и волногаситель может содержать разное количество поясов, в зависимости от имеющихся требований, что позволяет изменять высоту волногасителя, повышая эффективность гашения волн в различных условиях применения. Стержневые раскосы 107, 207 между поясами также образуют ячеистую структуру и обеспечивают жесткость и надежность пространственной конструкции 100, 200 волногасителя при больших динамических нагрузках, возникающих при волнении. As can be seen in figures 3 and 6, in each case, the
На фиг.7 показан плавучий волногаситель согласно еще одному варианту осуществления изобретения, содержащий пространственную стержневую конструкцию 300 с тремя поясами 301, 302 и 303. На фиг.8 данный волногаситель показан на виде сбоку, на фиг.9 – на виде свержу, а на фиг.10 – на виде снизу. В данном случае пояса 301 и 303, образованные соответственно стержневыми поясными элементами 304 и 306, имеют ячеистую структуру с треугольными ячейками, тогда как пояс 302, образованный уплощенными поясными элементами в виде наклонных лопастей 305, имеет ячеистую структуру с шестиугольными ячейками. В данном варианте осуществления пояс 302 с уплощенными поясными элементами в виде лопастей 305 является верхним поясом пространственной стержневой конструкции 300, относительно ориентации волногасителя на фиг.7-10, и оба других пояса 301 и 303 расположены с одной стороны от плоскости пояса 302. Такое расположение поясов не изменяет функциональных возможностей волногасителя, а в некоторых случаях улучшает его характеристики, в частности, обеспечивая возможность создания волногасителя с более компактной по толщине конструкцией. Между поясами расположены стержневые раскосы 307. Узловые элементы 308, расположенные в узлах ячеек пространственной стержневой конструкции 300, соединяют поясные элементы (304, 305, 306) со смежными поясными элементами (304, 305, 306) и стержневыми раскосами 307. Узловые элементы 308 могут иметь сложную форму или быть снабжены обтекателями для повышения волногасящей способности устройства.Figure 7 shows a floating surge absorber according to another embodiment of the invention, containing a
Во всех случаях уплощенные поясные элементы в виде лопастей 105, 205, 305 способствуют эффективному разбиванию волн внутри волногасителя, турбулизации водного потока, и таким образом, повышают волногасящую способность устройства. Наклонное расположение лопастей 105, 205, 305 не является обязательным, однако оно обеспечивает изменение направления водных потоков, проходящих через пояс 102, 202, 302. Наклонные лопасти 105, 205, 305 эффективно разбивают поток волны на части, создавая турбулентность и повышая, таким образом, волногасящую способность устройства. In all cases, flattened belt elements in the form of
В показанных вариантах осуществления уплощенные поясные элементы в виде лопастей (105, 205, 305) соединенные с одним узловым элементом (108, 208, 308) образуют винтообразную конструкцию. Для примера на фиг.1 отмечена винтообразная конструкция 109, на фиг.2 – винтообразные конструкции 109 и 110, на фиг.5 – винтообразные конструкции 209 и 210, на фиг.9 – винтообразные конструкции 309 и 310. Винтообразные конструкции 109 и 110 имеют по четыре лопасти, винтообразные конструкции 209, 210, 309 и 310 – по три лопасти.In the embodiments shown, flattened vane-shaped belt elements (105, 205, 305) connected to one node (108, 208, 308) form a helical structure. For example, figure 1 shows a
Как можно видеть на фиг.2, иллюстрирующей волногаситель с фиг.1 на виде сверху, смежные винтообразные конструкции 109, 110, образованные уплощенными поясными элементами в виде лопастей 105 вокруг двух смежных узловых элементов 108, имеют противоположные направления вращения винта. При этом смежными считаются узловые элементы 108, расположенные на концах одного поясного элемента 105. Аналогично, на фиг.4 показано, что смежные винтообразные конструкции 209, 210, образованные вокруг двух смежных узловых элементов 208, имеют противоположные направления вращения винта, а на фиг.9 можно видеть противоположное направление вращение винта у смежных винтообразных конструкций 309 и 310. As can be seen in figure 2, illustrating the surge absorber of figure 1 in a top view, adjacent
Каждая винтообразная конструкция (109, 110, 209, 210, 309, 310) обеспечивает закручивание водных потоков внутри пространственной конструкции 100, 200, 300 волногасителя, повышая волногасящую способность устройства. При этом смежные винтообразные конструкции осуществляют закручивание водных потоков в противоположных направлениях, что способствует взаимному затуханию смежных потоков, еще больше повышая эффективность гашения волн.Each helical structure (109, 110, 209, 210, 309, 310) provides swirling of water flows inside the
В одном или нескольких из вариантов осуществления по меньшей мере часть поясных элементов 104, 105, 106, 204, 205, 206, 304, 305, 306 стержневых раскосов 107, 207, 307 и узловых элементов 108, 208, 308 содержат полости, которые могут заполняться воздухом и/или другими газами для обеспечения требуемой плавучести конструкции 100, 200, 300 волногасителя, в частности, для поддержания положения пояса 102, 202, 302 с уплощенными поясными элементами в виде лопастей непосредственно под подошвой волны Например, указанные полости могут заполняться воздухом и/или другими газами для обеспечения требуемой плавучести волногасителя во время его изготовления или установки. В дополнительных вариантах осуществления по меньшей мере часть из поясных элементов 104, 105, 106, 204, 205, 206, 304, 305, 306 стержневых раскосов 107, 207, 307 и узловых элементов 108, 208, 308, содержащих заполняемые газом полости, снабжена выпускными клапанами (не показаны на чертежах), в том числе клапанами с возможностью удаленного управления, для выпуска газа и регулирования плавучести волногасителя. In one or more of the embodiments, at least a portion of the
В качестве альтернативы, или в дополнение к описанным выше заполняемым газом полостям, по меньшей мере часть элементов пространственной стержневой конструкции 100, 200, 300 волногасителя может быть выполнена из плавучих материалов, таких как пластик, или снабжена дополнительными элементами плавучести, например, поплавками. Alternatively, or in addition to the gas-filled cavities described above, at least a portion of the elements of the
Изобретение в целом не ограничено в отношении способов обеспечения и регулирования плавучести волногасителя. Например, в варианте осуществления, изображенном на фиг.1-3, стержневые элементы 104 и узловые элементы 108, расположенные в плоскости верхнего пояса 101 пространственной стержневой конструкции 100, содержат полости, заполняемые газом с помощью газового трубопровода 111 для обеспечения плавучести волногасителя. Далее плавучесть волногасителя можно регулировать с помощью изменения количества газа внутри стержневой конструкции 100, осуществляя накачку или откачку газа через газовый трубопровод 111. В дополнительном варианте осуществления узловые элементы 108, расположенные в плоскости верхнего пояса 101, могут содержать выпускные клапаны (не показаны на чертежах), предпочтительно, клапаны с возможностью удаленного управления, для выпуска газа и регулирования плавучести волногасителя. The invention as a whole is not limited with respect to methods for providing and controlling the buoyancy of a surge absorber. For example, in the embodiment depicted in Figs. 1-3, the
В еще одном варианте осуществления, пространственная стержневая конструкция 100, 200 снабжена жидкостным трубопроводом 112, 212 с помощью которого по меньшей мере часть полостей в элементах пространственной стержневой конструкции 100, 200 может заполняться жидкостью, например, водой, для регулирования плавучести волногасителя посредством изменения его массы. Далее плавучесть волногасителя можно регулировать с помощью изменения количества жидкости внутри стержневой конструкции 100, 200 осуществляя накачку или отвод жидкости через жидкостный трубопровод 112, 212.In another embodiment, the three-
В еще одном варианте осуществления, как изображено на фиг.7-10, плавучий волногаситель снабжен двумя жидкостными трубопроводами 312 и 313 с помощью которых обеспечивается перемещение жидкости, например, воды, служащей рабочим телом, внутри по меньшей мере части полостей в элементах пространственной стержневой конструкции: один из трубопроводов, например, трубопровод 312, обеспечивает подвод жидкости, а другой, например, трубопровод 313 – отвод жидкости из пространственной стержневой конструкции 300.In another embodiment, as shown in Figs. 7-10, the floating wave absorber is equipped with two
Кроме того, во всех вариантах осуществления волногаситель может быть снабжен системой якорения (не показана на чертежах) для фиксации волногасителя и регулирования его плавучести, которая может включать в себя одно или более из передних, тыловых и угловых якорных цепей, якорей и якорных элементов плавучести. В настоящем волногасителе могут с успехом применяться различные системы якорения, известные специалистам в области создания волнозащитных сооружений. In addition, in all embodiments, the implementation of the wave absorber can be equipped with an anchoring system (not shown in the drawings) for fixing the wave absorber and controlling its buoyancy, which may include one or more of the front, rear and corner anchor chains, anchors and anchor buoyancy elements. In the present surge absorber, various anchoring systems known to those skilled in the art of wave protection can be successfully applied.
Во всех вариантах осуществления изменение плавучести волногасителя позволяет регулировать уровень, на котором конструкция 100, 200, 300 волногасителя располагается в воде, в частности, волногаситель можно притапливать, опуская его ниже поверхности воды, или полностью затапливать, укладывая на дно, в период сложных погодных условий, например, в зимнее время или во время шторма, чтобы избежать повреждений волногасителя и якорной системы льдом или чрезвычайными штормовыми волнами. In all embodiments, changing the buoyancy of the wave absorber allows you to adjust the level at which the
В одном или нескольких из описанных вариантов осуществления каждый уплощенный поясной элемент в виде лопасти 105, 205, 305 содержит подвижную часть, выполненную с возможностью возвратно-поступательного движения под воздействием переменного давления волн. In one or more of the embodiments described, each flattened vane-shaped
На фиг.11 показан вид в поперечном сечении варианта осуществления уплощенного поясного элемента в виде лопасти 400 с подвижными частями 403, представляющими собой части верхней и нижней поверхностей лопасти. В данном варианте осуществления уплощенный поясной элемент в виде лопасти 400 содержит раму 401, проходящую по периметру лопасти, опорную площадку 402, заключённую внутри рамы 401 и расположенную по существу в средней плоскости лопасти 400, обозначенной осью X на фиг.11. Подвижные части 403 расположены сверху и снизу от опорной площадки 402 и соединены с рамой 401 с помощью гибкого подвеса 404. Кроме того, подвижные части 403 соединены с противоположными концами поршня 406 насоса 405 двухстороннего действия, закрепленного в отверстии опорной площадки 402 и служащего в качестве преобразователя механической энергии возвратно-поступательного движения подвижных частей 403 во вторичный вид энергии – энергию потока рабочего тела в виде жидкости или газа, по направлению из входного отверстия 408 в выходное отверстие 409 насоса. Под воздействием переменного давления волн подвижные части 403 осуществляют возвратно-поступательное движению в направлении оси Y, перпендикулярной средней плоскости лопасти 400 и оси X, перемещая поршень 406 и обеспечивая работу насоса 405 двойного действия. Варианты смещения подвижных частей 403 по оси Y показаны на фиг.11 с помощью штриховых линий. Таким образом, под действием насосов 405 создается поток рабочего тела в виде жидкости или газа внутри сообщающихся полостей в элементах пространственной стержневой конструкции 100, 200, 300.FIG. 11 is a cross-sectional view of an embodiment of a flattened
В одном из вариантом осуществления, по меньшей мере часть полостей в элементах пространственной стержневой конструкции 100, 200, 300 заполнена рабочим телом в виде газа, например, воздуха, и механическая энергия возвратно-поступательного движения подвижных частей уплощенных поясных элементов в виде лопастей 105, 205, 305 преобразуется в пневматическую энергию потока газа. В этом случае, пространственная стержневая конструкция 100, 200, 300 снабжается газовым трубопроводом, таким как газовый трубопровод 111, с помощью которого, после объединения потоков газа от отдельных лопастей 105, 205, 305 в общий энергетический поток волногасителя, этот общий поток направляется потребителю. In one embodiment, at least part of the cavities in the elements of the
В еще одном варианте осуществления, по меньшей мере часть полостей в элементах пространственной стержневой конструкции 100, 200, 300 заполнена рабочим телом в виде жидкости, например, воды, и механическая энергия возвратно-поступательного движения подвижных частей уплощенных поясных элементов в виде лопастей 105, 205, 305 преобразуется в гидравлическую энергию потока жидкости. В этом случае, пространственная стержневая конструкция 100, 200, 300 снабжается жидкостным трубопроводом, таким как трубопроводы 112, 212, 313, с помощью которого после объединения потоков жидкости от отдельных лопастей 105, 205, 305 в общий энергетический поток волногасителя, этот общий поток направляется потребителю.In another embodiment, at least part of the cavities in the elements of the
Насос 405 двухстороннего действия, показанный на фиг.11, является лишь одним из примеров преобразователей механической энергии возвратно-поступательного движения подвижной части лопастей 400 во вторичный вид энергии, которые могут с успехом применяться в настоящем изобретении. Изобретение не ограничено данным вариантом осуществления, как и видом вторичный энергии, в которую преобразовывается механическая энергия подвижной части лопастей. В других вариантах осуществления подвижная часть лопастей 105, 205, 305 может содержать или быть связанной с пьезоэлектрическим элементом, выполненным с возможностью преобразования механической энергии подвижной части лопастей в электрическую энергию. В показанном на фиг.11 варианте осуществления уплощенный поясной элемент в виде лопасти 400 с подвижными частями 403 имеет, по существу, симметричную относительно оси X конструкцию. Однако изобретение не ограничено в отношении конструктивного выполнения уплощенных поясных элементов в виде лопастей с подвижной частью. Каждый уплощенный элемент в виде лопасти 105, 205, 305 может иметь одну или более подвижных частей, выполненных любыми известными способами, например, в виде подвижной части поверхности лопасти или колебательного элемента, закрепленного, например, шарнирно, на поверхности лопасти. The double-acting
Выполнение лопастей 105, 205, 305 с подвижными частями может способствовать турбулизации потоков воды внутри пространственной стержневой конструкции 100, 200, 300, повышая волногасящую способность устройства. Кроме того, это обеспечивает возможность генерации энергии с помощью волногасителя за счет преобразования энергии волн в механическую энергию возвратно-поступательного движения подвижных частей лопастей 105, 205, 305. Таким образом, волногаситель с подвижными частями может функционировать в качестве генератора энергии.The implementation of the
Описанные выше варианты осуществления изобретения следует трактовать в качестве неограничивающих примеров. После прочтения настоящего описания специалисты в данной области техники смогут предложить различные изменения и корректировки описанных вариантов осуществления, не изменяющих сущности изобретения. Все такие изменения и корректировки попадают в объем правовой защиты, определяемой формулой изобретения.The above described embodiments of the invention should be interpreted as non-limiting examples. Upon reading this description, those skilled in the art will be able to suggest various changes and adjustments to the described embodiments without changing the spirit of the invention. All such changes and modifications fall within the scope of the legal protection of the claims.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021124939A RU2764922C1 (en) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | Floating wave breaker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021124939A RU2764922C1 (en) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | Floating wave breaker |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2764922C1 true RU2764922C1 (en) | 2022-01-24 |
Family
ID=80445403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021124939A RU2764922C1 (en) | 2021-08-23 | 2021-08-23 | Floating wave breaker |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2764922C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU307150A1 (en) * | И. В. Загр дский | FLOATING WAVE | ||
US436644A (en) * | 1890-09-16 | Floating breakwater | ||
CN204803838U (en) * | 2015-06-12 | 2015-11-25 | 清华大学 | Pin -connected panel, utensil damped, electricity generation wave absorber |
RU189521U1 (en) * | 2018-12-12 | 2019-05-24 | Марина Владимировна Ефремова | COMBINED CABINET |
US10745876B2 (en) * | 2018-07-16 | 2020-08-18 | Jiangsu University Of Science And Technology | Quickly-detachable airbag-type floating breakwater |
-
2021
- 2021-08-23 RU RU2021124939A patent/RU2764922C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU307150A1 (en) * | И. В. Загр дский | FLOATING WAVE | ||
US436644A (en) * | 1890-09-16 | Floating breakwater | ||
CN204803838U (en) * | 2015-06-12 | 2015-11-25 | 清华大学 | Pin -connected panel, utensil damped, electricity generation wave absorber |
US10745876B2 (en) * | 2018-07-16 | 2020-08-18 | Jiangsu University Of Science And Technology | Quickly-detachable airbag-type floating breakwater |
RU189521U1 (en) * | 2018-12-12 | 2019-05-24 | Марина Владимировна Ефремова | COMBINED CABINET |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1802814B1 (en) | Breakwater wave energy converter | |
US10745876B2 (en) | Quickly-detachable airbag-type floating breakwater | |
JP7039159B2 (en) | Wave energy converter | |
EP2015985A2 (en) | Heave plate with improved characteristics | |
KR20150058161A (en) | Energy dissipator | |
US20080050178A1 (en) | Wave Trap | |
WO2004003379A1 (en) | Oscillating water column wave energy converter incorporated into caisson breakwater. | |
JP2015524537A (en) | Wave or wave energy conversion system | |
RU2764922C1 (en) | Floating wave breaker | |
WO2015072869A1 (en) | Artificial coastal-protection reef with energy generation unit with or without direct contact with seawater | |
KR20210060782A (en) | A guard pence of offshore photovoltaic power generation apparatus | |
ES2458217T3 (en) | Wave energy collection element | |
JP6021175B2 (en) | Wave power generation system and construction method thereof | |
US11441532B2 (en) | Submerged oscillating water column energy harvester | |
Sundar et al. | Conceptual design of OWC wave energy converters combined with breakwater structures | |
JP6695531B1 (en) | Wave power generator | |
RU173520U1 (en) | FLEXIBLE WIPER | |
RU203078U1 (en) | WAVE SUPPRESSOR | |
Sundar et al. | Wave Energy Convertors | |
Barbarelli et al. | Transients analysis of a tidal currents self-balancing kinetic turbine with on shore basement | |
WO2008020190A2 (en) | Apparatus for converting wave energy into electricity | |
SU1565941A1 (en) | Device for protecting foundation of hydroengineering structure | |
US20140369864A1 (en) | Semi-submerged devise for absorbing the energy of the waves | |
JPH0224410A (en) | Air compressing type floating breakwater capable of absorbing wave energy | |
WO2020204753A2 (en) | Device for damping waves in deep water |