[發(fā)明專利]一種板式山型防波堤

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710601555.5
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107503321B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔也君;蔡文豪;詹杰民;范慶;胡文清;李雨田;羅瑩瑩;李熠華
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: E02B3/06
• 分類號: E02B3/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林偉斌;鄭永泉

技術(shù)領(lǐng)域

本專利涉及海洋工程領(lǐng)域，具體的說，是一種板式山型防波堤。

背景技術(shù)

由于波浪的能量主要集中在水體表層，水面以下的三倍波高的水深范圍集中了全部波能的98%，因此自由水面透空式防波堤不僅具有較好的消波效果，建造成本更為低廉，且允許海水穿過結(jié)構(gòu)下方產(chǎn)生循環(huán)流動，對自然環(huán)境破壞小，在深水養(yǎng)殖、浮式平臺消波、海岸保護和海洋旅游等多個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。

板式防波堤由于取材更為方便經(jīng)濟，已有許多學(xué)者相繼提出多種板式防波堤，包括水平單板、可移動斜板、垂直單板等，上述類型的板式防波堤只具有單一效果，在復(fù)雜海況下，消波性能有限，若需要較好的消波性能，可采用實心式防波堤、沉箱式防波堤等，但此類防波堤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝不便，生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本專利提出一種板式山型防波堤，不僅具有較好的消波性能，且生產(chǎn)成本較低，安裝方便。

本專利采取的技術(shù)方案是，一種板式山型防波堤，其特征在于，包括迎浪板、中間板、背浪板和連接結(jié)構(gòu)，所述迎浪板和中間板之間形成第一隔艙；所述中間板和背浪板之間形成第二隔艙；所述連接結(jié)構(gòu)用于固定迎浪板、中間板、背浪板。

通過連接結(jié)構(gòu)連接迎浪板、中間板、背浪板，形成山字型防波堤，波浪經(jīng)過防波堤時，先沿著迎浪板爬升，波長變短，波能減小，波陡增大，當波陡大于極限波陡時，波浪破碎，一部分破碎波在重力作用下沿著迎浪板下滑，另一部分無法穿過中間板的波收受到中間板的反射作用，掉入第一隔艙，減少透射波產(chǎn)生。

當波浪波高和波能更大時，波浪在越過中間板時，波浪在中間板頂端破碎，形成的破碎波一部分會落入第二隔艙，另一部分沿著背浪板向下滑；第二隔艙進一步抑制了透射波的產(chǎn)生，沿背浪板下滑的波浪，勢能逐漸降低，減小對防波堤后方的水域的影響。

本技術(shù)方案中，第一隔艙和第二隔艙在防波過程中起到了阻尼器的作用，逐漸消耗落入其中的波浪的波能，減少透射波的產(chǎn)生，具有較好的消波效果。

進一步地，所述迎浪板、背浪板與水平面的夾角α為10°至50°。

從流體模擬計算結(jié)果可知，位于水下的迎浪板、背浪板傾斜角度為30°時，具有較好的消波效果，且傾斜板兼具水平板破波與垂直板反射波浪的功能。因此，理想狀態(tài)下，設(shè)定迎浪板、背浪板與水平面的夾角α為10°至50°，夾角α可根據(jù)當?shù)夭ɡ藯l件進行調(diào)整。

進一步地，所述第一隔艙、第二隔艙均為梯形通道，所述梯形通道的底邊為中間板的高度的1至1.5倍。

第一隔艙、第二隔艙均為梯形通道，為上窄下寬的隔艙，可以進一步抑制內(nèi)部流體的向上運動，在隔艙內(nèi)呈現(xiàn)整體往下流動的趨勢，這使得入射波與反射波在傳播至防波堤時，改變流動方向，形成不同尺度的渦結(jié)構(gòu)，加速波浪能耗散，達到消波目的。

進一步地，所述迎浪板、中間板和背浪板的下沿保持在同一平面上；所述中間板的頂端高于迎浪板、背浪板的上沿。

為了保證山型防波堤能平浮在水面或通過浮標裝置等正浮在水中，保持迎浪板、中間板和背浪板的下沿在同一平面上，有利于實現(xiàn)此目的。中間板高于迎浪板和背浪板，形成山型結(jié)構(gòu)，對于不同波高波浪，不同高度的板可以對應(yīng)達到破碎波浪的目的。

進一步地，所述防波堤的入水深度為迎浪板或背浪板高度的二分之一，即水平面位于迎浪板和背浪板的中點位置。

從流體模擬計算結(jié)果可知，當迎浪板和背浪板的中點位于水面時，入射波、反射波與第一隔艙、第二隔艙內(nèi)部的海水均可沿斜板往上或往下流動，提高斜板的導(dǎo)流效果，進一步提高消波效果。

進一步地，所述迎浪板、中間板、背浪板為具有空腔結(jié)構(gòu)的板或?qū)嵭陌濉?/p>

當迎浪板、中間板、背浪板為具有空腔結(jié)構(gòu)的板時，整個防波堤的結(jié)構(gòu)重量較小，在水面收到的浮力大于重力，防波堤能漂浮在水面，在實際工作中，利用系泊線安裝在海面上，需要調(diào)節(jié)防波堤入水深度時，只需要相應(yīng)調(diào)節(jié)系泊線長度即可，操作方便。

當迎浪板、中間板、背浪板為實心板時，工藝簡單，但防波堤整體較重，可以將防波堤安裝在浮箱等浮式結(jié)構(gòu)上，也可采用結(jié)構(gòu)固定的樁體連接在海底，實現(xiàn)防波消波效果。

進一步地，所述連接結(jié)構(gòu)包括主穩(wěn)固裝置和輔助穩(wěn)固裝置；所述主穩(wěn)固裝置、輔助穩(wěn)固裝置均用于同時固定迎浪板、中間板和背浪板。

進一步地，所述主穩(wěn)固裝置包括上水平桿和下水平桿；所述上水平桿用于同時固定迎浪板的頂部、中間板中部和背浪板底部；所述下水平桿用于同時固定迎浪板的底部、中間板底部和背浪板底部。