一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤及其消波方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮體，基座和浮體之間通過錨鏈相連接，浮體內(nèi)設(shè)置水泵，該水泵的進(jìn)水口設(shè)置在浮體下部，出水口設(shè)置在浮體的迎浪側(cè)；基座內(nèi)安裝單片機(jī)，基座的迎浪側(cè)前方設(shè)置壓力式波高儀，單片機(jī)與壓力式波高儀和水泵電連接，并根據(jù)來自壓力式波高儀的數(shù)據(jù)控制水泵的開關(guān)與流量。本發(fā)明還公開了一種消波方法，使用上述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，對(duì)于防波堤的設(shè)計(jì)波況，通過浮體自身進(jìn)行消波。本發(fā)明所公開的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，正常情況下依靠浮式防波堤自身消波，單片機(jī)通過壓力式波高儀檢測(cè)到極端波況后自動(dòng)射出迎浪側(cè)的水平流以加強(qiáng)消波性能，在節(jié)約成本的同時(shí)很好的滿足了實(shí)際需求。
【專利說明】
一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤及其消波方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及防波堤領(lǐng)域，具體的說涉及該領(lǐng)域內(nèi)的一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤 及其消波方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 浮式防波堤是由消波浮體及錨系設(shè)備組成的防波堤，消波浮體是由有一定吃水深 度的箱體或浮排組成，箱體和浮排與一端固定在海底的錨鏈相連而漂浮在水面上，其消波 原理是利用浮體阻止波浪傳播或使波浪破碎，并在波浪作用下上下浮動(dòng)和前后擺動(dòng)，干擾 波浪的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，破壞波浪內(nèi)部的水流結(jié)構(gòu)，以達(dá)到消減波能的目的。它具有建造和施工 簡(jiǎn)便、易于拆迀、消波浮體可適應(yīng)水位較大幅度的變化、建造費(fèi)用受水深影響很小等優(yōu)點(diǎn)， 多可用于臨時(shí)性防浪設(shè)施，但是相較于固定式防波堤，消波性能較差，對(duì)于實(shí)際海況的波浪 條件，特別是隨機(jī)波浪的孤立大波，具有較差的消波性能。
[0003] 因此，人們?cè)噲D對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行改進(jìn)。中國(guó)實(shí)用新型專利CN204282294U公開 了 "一種浮式復(fù)合消波平臺(tái)"，由若干消波組件通過搭接件搭接在一起構(gòu)成，所述消波組件 包括透空構(gòu)件、浮力單元和多孔透空浮板;該裝置將浮力單元安裝在透空構(gòu)件上，以使透空 構(gòu)件能夠漂浮在水面上，因?yàn)樵黾恿硕嗫淄缚崭“?，提高了消波性能。另外，中?guó)實(shí)用新型 專利CN204370369U公開了"一種浮式防涌浪消波平臺(tái)"，由若干浮式防涌浪消波組件結(jié)構(gòu)搭 接而成，包括開口向上的欄板、浮板和若干浮力單元，通過將浮板安裝在欄板的上方，并在 浮板與欄板之間留有間隙，浮力單元用于使所述浮式防涌浪消波組件結(jié)構(gòu)漂浮于水面。浮 板置于水面上，阻擋水質(zhì)點(diǎn)豎直方向的運(yùn)動(dòng)，使波動(dòng)質(zhì)點(diǎn)由規(guī)律的軌跡運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為雜亂的 紊動(dòng)消能運(yùn)動(dòng);欄板置于水下，直接阻攔水質(zhì)點(diǎn)水平方向的運(yùn)動(dòng)，起到反射波能作用，浮板 和欄板組成的防波設(shè)施最大限度地降低涌浪的透射能力。該裝置通過多單元布置和水平浮 板設(shè)計(jì)，提高了浮式防波堤的消波性能。
[0004] 但是，這些技術(shù)方案仍然存在不足，只能適應(yīng)設(shè)計(jì)波況下的消波行為，對(duì)于以隨機(jī) 波為主的復(fù)雜實(shí)際海況就不能很好的適應(yīng)，特別是實(shí)際的隨機(jī)大波情況。其原因是設(shè)計(jì)的 裝置往往是固定形式的，對(duì)設(shè)計(jì)外的波高消波效果并不理想。實(shí)際海況中，存在概率低但是 對(duì)防波堤掩護(hù)結(jié)構(gòu)起重要影響作用的隨機(jī)大波。此外我國(guó)目前的波浪情況，并不是理論的 規(guī)則波，實(shí)際海域?yàn)殡S機(jī)波，非線性的隨機(jī)波具有很大的不確定性，隨機(jī)大波是一種具有極 大危害的海洋波浪，給海上船只的航行和海洋建筑物帶來了極大的破壞，近岸區(qū)還有孤立 波等特殊情況。現(xiàn)有的解決辦法是加大資金投入以提高整體消波性能，導(dǎo)致為保證低概率 事件下的設(shè)計(jì)安全而浪費(fèi)了大量資金。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種能夠自動(dòng)檢測(cè)隨機(jī)大波并進(jìn)行消波的 新型自動(dòng)射流浮式防波堤及其消波方法。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮體，基座和 浮體之間通過錨鏈相連接，其改進(jìn)之處在于:浮體內(nèi)設(shè)置水栗，該水栗的進(jìn)水口設(shè)置在浮體 下部，出水口設(shè)置在浮體的迎浪側(cè);基座內(nèi)安裝單片機(jī)，基座的迎浪側(cè)前方設(shè)置壓力式波高 儀，單片機(jī)與壓力式波高儀和水栗電連接，并根據(jù)來自壓力式波高儀的數(shù)據(jù)控制水栗的開 關(guān)與流量。
[0007] 進(jìn)一步的，單片機(jī)與安裝在基座內(nèi)的水栗開關(guān)電連接，并通過該水栗開關(guān)控制水 栗的開關(guān)與流量。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的單片機(jī)、壓力式波高儀、水栗和水栗開關(guān)均通過電纜與電源相連 接。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的電源為陸上電源或浮式防波堤自帶的蓄電池。
[0010] 另一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮體， 基座和浮體之間通過錨鏈相連接，其改進(jìn)之處在于:浮體內(nèi)設(shè)置水栗，該水栗的進(jìn)水口設(shè)置 在浮體下部，出水口設(shè)置在浮體的迎浪側(cè)；浮體的底部還設(shè)有防水盒，防水盒內(nèi)安裝單片 機(jī)，壓力式波高儀的探頭設(shè)于所述防水盒外部迎浪側(cè)，單片機(jī)與壓力式波高儀和水栗電連 接，并根據(jù)來自壓力式波高儀的數(shù)據(jù)控制水栗的開關(guān)與流量。
[0011] 進(jìn)一步的，單片機(jī)與安裝在防水盒內(nèi)的水栗開關(guān)電連接，并通過該水栗開關(guān)控制 水栗的開關(guān)與流量。
[0012] 進(jìn)一步的，所述的單片機(jī)、壓力式波高儀、水栗和水栗開關(guān)均通過電纜與電源相連 接。
[0013] 進(jìn)一步的，所述的電源為陸上電源或浮式防波堤自帶的蓄電池。
[0014] -種消波方法，使用上述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，其改進(jìn)之處在于： 對(duì)于防波堤的設(shè)計(jì)波況，通過浮體自身進(jìn)行消波;如壓力式波高儀檢測(cè)到超過設(shè)計(jì)波 況的隨機(jī)大波和極端波況，則單片機(jī)控制水栗開啟，從出水口射出的水產(chǎn)生迎浪側(cè)的水平 流，通過水平流對(duì)波浪的擾動(dòng)作用，進(jìn)行二次消波。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 雖然隨機(jī)大波和極端波況是小概率事件，但一定會(huì)發(fā)生，如無有效防范措施將對(duì)防波 堤內(nèi)測(cè)的掩護(hù)區(qū)域造成極大破壞，若按照極端大波設(shè)計(jì)防波堤會(huì)造成資源和成本的極大浪 費(fèi)，若設(shè)計(jì)防波堤時(shí)不考慮或?qū)Υ蟛ㄓ绊懣紤]的比重過小，又不能滿足安全作業(yè)要求。
[0016] 本發(fā)明所公開的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，正常情況下依靠浮式防波堤自身消 波，單片機(jī)通過壓力式波高儀檢測(cè)到極端波況后自動(dòng)射出迎浪側(cè)的水平流以加強(qiáng)消波性 能，在節(jié)約成本的同時(shí)很好的滿足了實(shí)際需求。
[0017] 本發(fā)明所公開的消波方法，對(duì)于設(shè)計(jì)波況，通過浮體自身進(jìn)行消波，節(jié)省能源，滿 足使用條件;對(duì)于隨機(jī)大波和極端波況，通過前方的壓力式波高儀進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)大波自動(dòng) 開啟水栗，產(chǎn)生迎浪側(cè)的水平流，通過水平流對(duì)波浪的擾動(dòng)作用，提高消波性能，滿足安全 作業(yè)要求。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所公開的新型自動(dòng)射流浮式防波堤的連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0020] 實(shí)施例1，如圖1所示，本實(shí)施例公開了一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤，包括沉入水 底的基座4和漂浮在水面上的浮體2,基座和浮體之間通過錨鏈3相連接，浮體內(nèi)設(shè)置水栗7， 該水栗的進(jìn)水口8設(shè)置在浮體下部，出水口6設(shè)置在浮體的迎浪側(cè);基座內(nèi)安裝單片機(jī)9,基 座的迎浪側(cè)前方設(shè)置壓力式波高儀1，單片機(jī)與壓力式波高儀和水栗電連接，并根據(jù)來自壓 力式波高儀的數(shù)據(jù)控制水栗的開關(guān)與流量。單片機(jī)與安裝在基座內(nèi)的水栗開關(guān)10電連接， 并通過該水栗開關(guān)控制水栗的開關(guān)與流量。所述的單片機(jī)、壓力式波高儀、水栗和水栗開關(guān) 均通過電纜5與電源相連接。作為一種可供選擇的方式，在本實(shí)施例中，所述的電源為陸上 電源或浮式防波堤自帶的蓄電池。
[0021 ]本實(shí)施例所公開的新型自動(dòng)射流浮式防波堤運(yùn)行時(shí)，浮體在波浪作用下上下運(yùn) 動(dòng)，通過對(duì)波浪的擾動(dòng)作用，消耗波能，減小后方波高，實(shí)現(xiàn)消波效果，達(dá)到掩護(hù)后方水域的 目的。通過前方設(shè)置的壓力式波高儀，采集前方波高數(shù)據(jù)，當(dāng)波高小于設(shè)計(jì)波高時(shí)，僅通過 浮體自身的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行消波，當(dāng)前方出現(xiàn)孤立波、隨機(jī)大波等特殊情況時(shí)，前方壓力式波高儀 將數(shù)據(jù)反饋給后方單片機(jī)，單片機(jī)控制開啟水栗開關(guān)，浮體迎浪側(cè)產(chǎn)生與波浪方向相反的 水平流，大大削弱了波能，達(dá)到更好的消波性能，掩護(hù)后方水域。當(dāng)隨機(jī)大波被削弱后，通過 前方設(shè)置的壓力式波高儀檢測(cè)的波高小于設(shè)計(jì)波高，數(shù)據(jù)反饋給后方單片機(jī)，單片機(jī)控制 關(guān)閉水栗開關(guān)，水平流消失，僅通過浮體自身運(yùn)動(dòng)進(jìn)行消波，滿足設(shè)計(jì)使用需求。
[0022]本實(shí)施例還公開了一種消波方法，使用上述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，對(duì)于防 波堤的設(shè)計(jì)波況，通過浮體自身進(jìn)行消波；如壓力式波高儀檢測(cè)到超過設(shè)計(jì)波況的隨機(jī)大 波和極端波況，則單片機(jī)控制水栗開啟，從出水口射出的水產(chǎn)生迎浪側(cè)的水平流，通過水平 流對(duì)波浪的擾動(dòng)作用，進(jìn)行二次消波。
[0023]將波高1.5m與0.75m，周期2. Os的波浪對(duì)本實(shí)施例所公開的自動(dòng)射流浮式防波堤 進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)計(jì)波高為0.9m時(shí)裝置自動(dòng)射流消波，消波結(jié)果如下表(透射系數(shù)定義:透射系 數(shù)為后方透射波高與前方入射波高的比值，該系數(shù)越小，消波性能越好)試驗(yàn)結(jié)果如下表所 示：
試驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)表明：設(shè)計(jì)波高0.9m時(shí)自動(dòng)開啟射流，在入射波高0.75m時(shí)，裝置根據(jù) 自動(dòng)檢測(cè)沒有開啟射流，透射系數(shù)為0.55，通過浮體自身運(yùn)動(dòng)造成波高衰減約為一半;在入 射波高為1.5m時(shí)，裝置根據(jù)自動(dòng)檢測(cè)開啟射流，透射系數(shù)為0.18,波高衰減約五分之四，此 時(shí)若關(guān)閉射流，發(fā)現(xiàn)透射系數(shù)為0.57,波高衰減不到一半，說明裝置可以根據(jù)自動(dòng)控制進(jìn)行 自動(dòng)射流，并且射流可以大大提高消浪效果。
[0024]實(shí)施例2,本實(shí)施例公開了另一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座 和漂浮在水面上的浮體，基座和浮體之間通過錨鏈相連接，浮體內(nèi)設(shè)置水栗，該水栗的進(jìn)水 口設(shè)置在浮體下部，出水口設(shè)置在浮體的迎浪側(cè);浮體的底部還設(shè)有防水盒，防水盒內(nèi)安裝 單片機(jī)，壓力式波高儀的探頭設(shè)于所述防水盒外部迎浪側(cè)，單片機(jī)與壓力式波高儀和水栗 電連接，并根據(jù)來自壓力式波高儀的數(shù)據(jù)控制水栗的開關(guān)與流量。單片機(jī)與安裝在防水盒 內(nèi)的水栗開關(guān)電連接，并通過該水栗開關(guān)控制水栗的開關(guān)與流量。所述的單片機(jī)、壓力式波 高儀、水栗和水栗開關(guān)均通過電纜與電源相連接。作為一種可供選擇的方式，在本實(shí)施例 中，所述的電源為陸上電源或浮式防波堤自帶的蓄電池。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型自動(dòng)射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮體，基座 和浮體之間通過錨鏈相連接，其特征在于:浮體內(nèi)設(shè)置水栗，該水栗的進(jìn)水口設(shè)置在浮體下 部，出水口設(shè)置在浮體的迎浪側(cè);基座內(nèi)安裝單片機(jī)，基座的迎浪側(cè)前方設(shè)置壓力式波高 儀，單片機(jī)與壓力式波高儀和水栗電連接，并根據(jù)來自壓力式波高儀的數(shù)據(jù)控制水栗的開 關(guān)與流量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，其特征在于:單片機(jī)與安裝在基座 內(nèi)的水栗開關(guān)電連接，并通過該水栗開關(guān)控制水栗的開關(guān)與流量。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，其特征在于:所述的單片機(jī)、壓力 式波高儀、水栗和水栗開關(guān)均通過電纜與電源相連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，其特征在于:所述的電源為陸上電 源或浮式防波堤自帶的蓄電池。5. -種新型自動(dòng)射流浮式防波堤，包括沉入水底的基座和漂浮在水面上的浮體，基座 和浮體之間通過錨鏈相連接，其特征在于:浮體內(nèi)設(shè)置水栗，該水栗的進(jìn)水口設(shè)置在浮體下 部，出水口設(shè)置在浮體的迎浪側(cè);浮體的底部還設(shè)有防水盒，防水盒內(nèi)安裝單片機(jī)，壓力式 波高儀的探頭設(shè)于所述防水盒外部迎浪側(cè)，單片機(jī)與壓力式波高儀和水栗電連接，并根據(jù) 來自壓力式波高儀的數(shù)據(jù)控制水栗的開關(guān)與流量。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，其特征在于:單片機(jī)與安裝在防水 盒內(nèi)的水栗開關(guān)電連接，并通過該水栗開關(guān)控制水栗的開關(guān)與流量。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，其特征在于:所述的單片機(jī)、壓力 式波高儀、水栗和水栗開關(guān)均通過電纜與電源相連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，其特征在于:所述的電源為陸上電 源或浮式防波堤自帶的蓄電池。9. 一種消波方法，使用上述權(quán)利要求1或4所述的新型自動(dòng)射流浮式防波堤，其特征在 于： 對(duì)于防波堤的設(shè)計(jì)波況，通過浮體自身進(jìn)行消波；如壓力式波高儀檢測(cè)到超過設(shè)計(jì)波 況的隨機(jī)大波和極端波況，則單片機(jī)控制水栗開啟，從出水口射出的水產(chǎn)生迎浪側(cè)的水平 流，通過水平流對(duì)波浪的擾動(dòng)作用，進(jìn)行二次消波。
【文檔編號(hào)】E02B3/06GK105951669SQ201610460095
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月22日
【發(fā)明人】尹則高, 高成巖, 史宏達(dá), 楊博, 李元, 馬琳, 張歡, 馮穎楠, 賈茜茜, 鄒威
【申請(qǐng)人】中國(guó)海洋大學(xué)