一种防浪方法及利用该防浪方法的防浪堤系统

摘要

本发明公开了一种包括采用波能转换为主的方式消浪耗能的步骤的防浪方法，本发明中还提供了一种利用防浪方法的防浪堤系统，该系统中环形双向液压阻尼器的上端与浮子固定连接，主浮体前后端面设有相互平行的转向轴，转向轴末端都与浮子绕轴固定连接，主浮体左右两侧都固定有至少两个并呈直线排布的桨叶连杆，每对相邻的桨叶连杆之间旋转连接有转轴，最底部的桨叶连杆上安装有锚链，锚链上扣接有锚，每个主浮体上左右对称的转轴之间安装有桨叶，每对相邻的主浮体之间通过球形铰链球接，且在主浮体之间设有液压油式阻尼器，液压油式阻尼器上安装有液压阻尼器连接座和活塞杆。结构具有安全性高、消浪效果好的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程安全领域，特别是一种防浪方法，以及一种利用前述防浪方法的防浪堤系统。

背景技术

目前，浮式防波堤通常是由浮式构件和锚泊系统组成的防浪消浪设施，常用于港湾、海上施工现场和海水养殖等区域。尤其是在开放式海域，海水网箱养殖越来越多，而网箱经常因受到台风大浪的侵袭而造成损毁。为保证养殖网箱的安全和养殖鱼群的生长，通过浮式防波堤对养殖网箱进行的消浪减流显得非常有意义。

浮式防波堤构型主要可以分类为浮箱式、浮筒式和浮筏式三种。浮箱式浮式防波堤的消波机理是利用迎浪面反射入射波，从而消减透射波。其消波效果主要取决于浮箱的挡水面积以及 B/L（堤宽与波长之比）。浮筒式浮式防波堤类似于浮箱式结构的浮式防波堤。但在消波性能上，其吸收波能的能力略强于箱式结构的浮式防波堤，常见的结构形式多为框架结构。浮筏式浮式防波堤主要是利用浮体部分与水体之间的摩擦作用，使得水面附近的波浪能量散失在这些平面结构上 。

不同的浮式防浪堤的消波机理也不尽相同，但其设计主要是基于一种或几种消波机理，包括反射、摩擦耗能、破碎波、涡旋、共振等。反射消浪是利用浮式防波堤的迎浪断面，使波浪产生反射，产生与入射波相应的相位差。摩擦耗能主要是使入射波在浮式防波堤上沿路程破碎摩擦，消耗部分波能，使得透射波消减以达到减小堤后波高的效果。传统的浮式防浪堤仍存在如下问题亟待解决：

（1）防浪堤本身的安全性能亟待提高。防浪堤的浮体尺寸参数对波浪的透射系数影响较大。一般来说，浮体尺寸越大，波浪反射系数越大，透射系数越小，消浪效果越好，但成本费用成倍增加，且对锚系拉力的要求也呈指数级增加。在台风大浪海况下，防浪堤极易受到摧毁。这大大降低了防浪堤自身的安全性（即抗浪性能）。

（2）消浪机理传统。现有研究多数是通过传统的反射、摩擦耗能等传统方式消浪，效率相对不高，难以达到理想的消浪效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种安全性高、消浪效果好的防浪方法。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种防浪方法，其包括了采用波能转换为主的方式消浪耗能的步骤。该防浪方法能够将波能有效转化，实现能源合理支配再利用。例如：波能发电。

本发明中还提供了一种利用前述防浪方法的防浪堤系统，包括至少两个的主浮体和浮子，所述浮子的外部为球形玻璃钢层，内部填充有玻璃微珠，所述浮子底部固定有金属块，所述浮子上设有圆柱形的浮子绕轴，所述浮子绕轴的内部曲面凹凸处滑动连接有环形双向液压阻尼器，所述环形双向液压阻尼器的上端与浮子固定连接，所述主浮体前后端面设有相互平行的转向轴，转向轴末端都与浮子绕轴固定连接，所述主浮体左右两侧都固定有至少两个并呈直线排布的桨叶连杆，每对相邻的桨叶连杆之间旋转连接有转轴，最底部的桨叶连杆上安装有锚链，所述锚链上扣接有锚，所述每个主浮体上左右对称的转轴之间安装有桨叶，所述每对相邻的主浮体之间通过球形铰链球接，且在主浮体之间设有液压油式阻尼器，所述液压油式阻尼器上安装有液压阻尼器连接座和活塞杆，所述液压阻尼器连接座和活塞杆分别球接在主浮体左右两侧端面上。

上述中的桨叶优选S型波浪能桨叶。

上述中所提供的一种防浪堤系统，其通过浮子在波浪的作用下绕浮子绕轴转动时，液压阻尼器接头贴合曲面运动，导致阻尼孔不断通过油液，减缓浮子在波浪作用下的转动，起到消浪的作用；考虑到波浪的不定性，上述防浪堤系统中的主浮体两两之间还通过球形铰链球接，该球形铰链保证了主浮体之间按一定的角度可旋转。当两者之间的球接夹角角度发生变化时，所述液压油式阻尼器同步伸缩动作，液压油式阻尼器内部阻尼小孔油液流动，减缓防浪堤系统中主浮体间的相互转动速度和角度，同样实现消浪作用。并且桨叶的连接主要有桨叶连杆组合连接而成，桨叶连杆间可以相互转动，和锚链及锚构成柔性体。锚系结构采用张力锚的形式，系统整体结构类似柔性的海草。当台风大浪来临时，由于采用张力锚结构，在波浪作用下，整个装置由于将沉于水面以下以减小防浪堤的冲击面积，最终减小防浪堤的冲击力，保护防浪堤的安全。

进一步的，为了实现多个桨叶在不同转速下协调一致得到相同转速输出给防水发电机，达到实现收集波浪耗散能量的作用，所述主浮体和桨叶的两端都安装有链轮，所述链轮上安装有差速器，最上端的链轮依次连接有增速装置和防水发电机，每对上下相互对应的链轮之间连接上传动链。

本发明得到的一种防浪方法，其能够将波能有效转化，实现能源合理支配再利用。同时，本发明所提供一种利用前述防浪方法的防浪堤系统，该系统具备安全性高、消浪效果好、能够实现波能发电等一些列优点。

附图说明

图1是实施例1的防浪堤系统主视结构示意图；

图2是实施例1的防浪堤系统侧视结构示意图；

图3是实施例1的浮子连接结构示意图；

图4是实施例2的发电机构传动连接结构示意图；

图5是实施例2的发电机及多组桨叶的传动示意图；

图6是图4中A处的局部放大示意图。

图中：主浮体1、浮子2、浮子绕轴3、环形双向液压阻尼器4、桨叶连杆5、桨叶6、锚链7、锚8、球形铰链9、液压阻尼器连接座10、液压油式阻尼器11、链轮12、转向轴1-1、球形玻璃钢层2-1、玻璃微珠2-2、金属块2-3、转轴5-1、差速器5-2、增速装置5-3、防水发电机5-4、传动链5-5和活塞杆11-1。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1、2及3所示，本实施例所提供的一种防浪堤系统，包括至少两个的主浮体1和浮子2，所述浮子2的外部为球形玻璃钢层2-1，内部填充有玻璃微珠2-2，所述浮子2底部固定有金属块2-3，所述浮子2上设有圆柱形的浮子绕轴3，所述浮子绕轴3的内部曲面凹凸处滑动连接有环形双向液压阻尼器4，所述环形双向液压阻尼器4的上端与浮子2固定连接，所述主浮体1前后端面设有相互平行的转向轴1-1，转向轴1-1末端都与浮子绕轴3固定连接，所述主浮体1左右两侧都固定有至少两个并呈直线排布的桨叶连杆5，每对相邻的桨叶连杆5之间旋转连接有转轴5-1，最底部的桨叶连杆5上安装有锚链7，所述锚链7上扣接有锚8，所述每个主浮体1上左右对称的转轴5-1之间安装有桨叶6，所述每对相邻的主浮体1之间通过球形铰链9球接，且在主浮体1之间设有液压油式阻尼器11，所述液压油式阻尼器11上安装有液压阻尼器连接座10和活塞杆11-1，所述液压阻尼器连接座10和活塞杆11-1分别球接在主浮体1左右两侧端面上。上述结构具有安全性高、消浪效果好的效果。

工作时，在波浪来临时，主浮体1和浮子2承担一部分波浪的冲击，其中浮子2将海面的波浪能转换为浮子绕轴3的转动机械能，机械能又将其转换为环形双向液压阻尼器4的液压能量进行能量耗散。在水面以下为多组波浪能捕获的桨叶6，桨叶6为S型的桨叶6，无论波浪从哪一个方向冲击过来，桨叶6都按照单一固定方向转动，这样就将潮流能转换为了桨叶6转动的机械能。桨叶6转动时带动传动链5-5转动。通过差速器5-2达到最后输出的转动速度一致，带动增速装置5-3转动，最后带动防水发电机5-4发电。

实施例2：

本实施例中所提供的一种防浪堤系统，其大体结构与实施例1相一致，如图4、5及6所示，但是本实施例中所述主浮体1和桨叶6的两端都安装有链轮12，所述链轮12上安装有差速器5-2，最上端的链轮12依次连接有增速装置5-3和防水发电机5-4，每对上下相互对应的链轮12之间连接上传动链5-5。

本实施例中所提供的一种防浪堤系统，能够实现多个桨叶6在不同转速下协调一致得到相同转速输出给防水发电机5-4，达到实现收集波浪耗散能量的作用。