[发明专利]一种融合多种消波减流机制的浮式消能抑振装置

说明书

本发明公开了一种融合多种消波减流机制的浮式消能抑振装置，包括浮体和锚泊系统，所述浮体上部为耗能结构、中部为倒Π型载水浮箱结构、下部为倒三角多孔板结构，耗能结构、倒Π型载水浮箱结构、倒三角多孔板结构自上而下刚性连接；倒Π型载水浮箱结构由载水浮箱通过若干肋板与加宽板刚性连接而成，载水浮箱两端分别设置有注水阀和排水阀，可供浮箱加入或排出压载水；浮体通过双张式的缆绳与重力锚基础连接。本发明所述浮式消能抑振装置融合了多种消波减流机理，通过试验证明了其具有优异的消能效率；解决了已有装置消能机制单一，消波效果不理想和几乎不能消流等问题；装置可根据需要布置成单排、多排或圆圈式结构以更好的抵御波流侵袭。

技术领域

本发明涉及海洋工程中的防波堤技术领域，具体涉及一种融合多种消波减流机制的浮式消能抑振装置，适用于维持复杂波流作用下浮体的安全与稳定。

背景技术

随着世界人口的迅速增长，陆地空间越来越拥挤，可开发利用的陆地资源供不应求，于是开发海洋资源成为人类发展道路上的迫切需求与必然趋势。而复杂的海洋环境往往会严重影响海洋资源开发装置或海上工作平台安全稳定的运行，使其难以达到规范拟定的舒适性和安全性指标。防波堤，一种可以用来抵挡或减少波浪流侵袭的构筑物，传统防波堤一般指的是固定式防波堤，然而固定式防波堤的不可移动、随水深增加造价激增、施工困难和影响海洋环境等特点使得其越来越不能满足便捷、经济、环保的要求。有学者通过试验和理论分析研究发现：在水体表面，大致为3倍波高水层厚度内集中了波浪的大部分能量，显然漂浮在水面的浮式防波堤能更好地适应这种波能分布特点。特别地，在向远海的探索中，由于地基条件及工程造价的限制，传统固定式的防波堤已不再适用，浮式防波堤则更多的被选择。

目前，浮式防波堤按结构形式主要可分为浮箱式、浮筒式和浮筏式。其中，浮箱式浮式防波堤的防波堤消波机理是利用迎波面反射入射波，消减波浪能量，从而衰减透射波。浮筒式浮式防波堤的材料、消波机理和特点等，都类似于浮箱式结构的防波堤。浮筏式浮式防波堤通过自身的变形反射、破碎入射波，使波浪能量得到削减。

传统浮箱式、浮筒式和浮筏式防波堤存在以下缺点：（1）已有装置消能机制单一，消波效果不理想；（2）对于长周期波而言，消波效率太低，且几乎无法消流；（3）研究表明，在3倍波高水层厚度内集中了波浪的大部分能量，而一般海况波浪高度为2~4m，显然传统的浮式防波堤入水深度不足以覆盖波浪影响深度，故消能效果不够理想；（4）传统浮箱、浮筒式防波堤挡水面积不可调节；（5）动力响应大，锚泊系统在波浪流作用下容易破坏；（6）防波堤单元连接施工较为复杂，而且维修和拆卸较为困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有浮式防波堤结构存在的上述问题，提供一种融合多种消波减流机制的浮式消能抑振装置，装置包括耗能结构、载水倒Π型浮箱和倒三角多孔板结构，运用了多种消波减流机制有效消能。装置可以根据需要布置成单排、多排或圆圈式结构，以更好地抵抗波流侵袭。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种融合多种消波减流机制的浮式消能抑振装置，包括浮体和锚泊系统，所述浮体上部为耗能结构、中部为倒Π型载水浮箱结构、下部为倒三角多孔板结构，所述耗能结构、倒Π型载水浮箱结构、倒三角多孔板结构自上而下刚性连接；所述倒Π型载水浮箱结构由载水浮箱通过若干肋板与加宽板刚性连接而成，所述加宽板设置在载水浮箱与下部倒三角多孔板结构之间，所述载水浮箱两端分别设置有注水阀和排水阀，所述注水阀和排水阀分别用于载水浮箱加入或排出压载水；所述锚泊系统包括缆绳和重力锚基础，所述浮体通过双张式的缆绳与所述重力锚基础连接。

按上述方案，所述耗能结构顶部为开孔板，所述开孔板上设置多个开孔，水体通过所述开孔板的多个开孔落入耗能结构中；所述耗能结构内部设置多个耗能板，所述耗能板沿着入射波方向设置多个开孔。

按上述方案，所述开孔板的开孔率设为20～25％。

按上述方案，所述耗能板入射孔的开孔率设为10％～13％。