[发明专利]波涛衰减装置

说明书

本发明涉及一种波涛衰减装置。

众所周知，波涛衰减装置有很多用途，它可以应用于以下诸方面：减少对港口和天然掩体的溅射;保护堤防;保护近海设备，例如海上钻井平台和浸没的贮存箱等;改善各种海上作业的安全性，例如拖运设备、装配预制件、回收油膜等;从波浪中回收能量等。因此地，一种造价便宜、无须经常维修、能抵抗恶劣气候条件、不妨碍低吨位航运设备航行并且不影响现场美观的浪涛衰减装置，将会给海洋工业各部门带来极大效益。

目前，关于波涛衰减装置在上就可完成方面应用的详尽统计可参见1971年5月出版的美国海军部的报告R727。

但是，迄今为止的各种波涛衰减装置，其所用部件通常具有原滞粘阻尼作用。而浪涛是一种周期性的振动撞击现象，更有希望使用一种根据对这些波动现象的传统数学计算而得到的装置来产生衰减作用，但现在并不是这种情况。本发明的目的是提供一种新颖的波涛衰减装置，它利用一种所谓“水的波动墙”现象，并且在这种波动现象的理论计算基础上，使该装置结构简单、价格便宜。

为实现上述目的，本发明装置的主要结构特征是至少包括一块浸入海面之下并位于离海面预定距离的板，该板的厚度与其它方向尺寸相比较薄，它通过固定于海底的绷紧的缆索固定在水中。

本发明装置的优点是结构简单，价格便宜，衰减效率高。

图1～图4是说明“水的波动墙”原理的图;

图5是当水深较浅时本发明实施例之一的衰减效率图;

图6是当水深较深时，产生“水墙”现象的模拟箱体图;

图7是当水深较深时本发明实施例之二的衰减效率图;

图8是本发明实施例之三的结构图;

图9是本发明实施例之四结构图;

图10是本发明实施例之五的结构图;

图11表示需要保护的堤防在其5、10、20、35和40米处的等深线，浪涛的主方向为H;

图12是保护图11中的堤防的本发明装置;

图13表示图12所示装置的衰减效率。

以下结合附图说明本发明的原理及实施例，首先解释一下什么是“水的波动墙”现象。根据装置所处位置的水深，分两种情形说明。

第一种情形。水深与入射波涛的波长相比较浅。

如图所示，一个平行六面体箱体，长度为L，高度为h，放在海底，恰好与入射的波涛φ_I垂直，间隔的波系列包括入射浪涛φ_I，反射波φ_R和被箱体折射的波φ_P。

如图2所示，设任意一个机械装置，例如一个液压作动器（1）牵引所述箱体，使其作水平往复移动，该移动相对于上述波系列，符合波动方程X（t）＝Ae^iwt，则入射波φ_r和φ_r，两个波系列将叠加，波及到所说箱体的各个侧面。

显然，如果正确调节作动器（1）的移动幅度，便总有可能使φ_R具有与φ_D同样的波幅，调节作动器的往复移动相位，又总有可能使φ_r的相位与φ_D相反，在φ_r和φ_D两波相互抵消之际，便得到了一种理想的浪涛衰减器。

固体在惯性力、流体压力和联合效应作用下的运动符合牛顿方程。如图3所示，当用一个刚度为K的简易弹簧代替作动器（1）时，可以看到，至少总有一个波动周期，在该周期装置保持理想的衰减特性。在这种情况下，在箱体的前面，可看到一个完全的溅射现象。

可以给箱体质量一个M值，使K系数变为零，这时，就能通过箱体得到一个理想的浪涛衰减器，而不必以任何方式移动该箱体。

若箱体的高度h固定，则有一长度L，使上述的箱体质量M等于被它排开同体积的水的质量。这时，箱体只是相当于一个充满水的壳体，它只受到垂直的力。在这种情况下，去掉箱体侧壁是无碍的，这样，如图4所示便可用一块薄的水平板e代替箱体而得到一理想的浪涛衰减器。该水平板具有浮力，用绷紧的绳索2、2′固定。

换言之，在理论上有可能设想一种“理想的”浪涛衰减器，它仅仅通过一定尺寸的单块板，浸没在合适的深度，使得该板下在面的水层按所需波幅和相位水平波动，即可完全消除入射浪涛，得到理想的衰减。这就是所说的“水的波动墙”现象。

事实上，人们可以通过实际包含的参数的数目和大小，只寻求最大的衰减效率，即最佳效率。在给定条件下，这一效率可由以下公式得出：

R＝1- (输送的能量)/(入射的能量)