一种强抗浪型可调谐浮式防波堤的制作方法

本实用新型涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种强抗浪型可调谐浮式防波堤。

背景技术：

随着对海岸资源的开发，防波堤逐渐成为重要的港口及近海工程建筑物，主要作用是减少波浪对内港的影响，保护船舶装卸作业、港口施工等作业安全。传统的坐底固定式防波堤在地形复杂、水深较大的水域内施工成本大，建造周期长，并且防浪性能较低，而漂浮式防波堤造假低廉，可适用于地基软弱、大潮差的水域，且不影响水域的自净能力。因此，易装卸、环保、节能的漂浮式防波堤有着广阔的应用前景。

但传统的漂浮式防波堤稳定性差，降低漂浮式防波堤性能，并使锚泊系统受到影响；防波堤下部的振荡波控制效果差；未考虑结构上浪的危害。海浪是一种宽频谱，现有的漂浮式防波堤无法针对波浪参数进行自身调节，实现在不同频率、波高的海浪情况下抗振控制和消浪效果最大化。

海洋具有丰富的波浪能资源，合理利用漂浮式防波堤的运动和周围波浪能资源，可实现漂浮式防波堤的自身能源供给，解决周围海域的用电需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的于提供一种强抗浪型可调谐浮式防波堤，可实现漂浮式防波堤对周围波浪要素(波高和频率)的识别和调节，提高防波堤稳定性，增强消波能力。同时，通过辅助能量转换设备完成自身能源供给和对外发电。

本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种强抗浪型可调谐浮式防波堤，包括浮体(1)，所述浮体(1)底部为两个相接的斜面，所述浮体(1)的内部安装有压载水箱(2)，所述压载水箱(2)内还设置有波高仪(4)，所述波高仪(4)通过信号线连通控制显示器；

所述浮体(1)的迎浪面安装有升降式防浪板(5)，所述升降式防浪板(5)通过升降式滑轮(6)实现上下移动，所述升降式滑轮(6)安装在浮体(1)的内侧壁上，所述升降式滑轮(6)连通控制显示器，控制显示器可控制升降式滑轮(6)升降；

所述浮体(1)底部的斜面均安装有可控式减摇板(7)，所述可控式减摇板(7)上穿设有转轴(8)，所述转轴(8)架设在浮体(1)底部的斜面上，所述转轴(8)连通控制显示器；

所述控制显示器还连通有浮子加速度感应器(9)和倾角传感器(10)，所述浮子加速度感应器(9)漂浮于水中，所述倾角传感器(10)安装在浮体(1)的侧面。

进一步的，所述浮体(1)的底部安装有波浪能转换装置(11)，所述波浪能转换装置(11)包括若干个旋转桨叶(12)和两根连接杆(13)，所述两根连接杆(13)对称安装，所述旋转桨叶(12)均通过发电机转动安装在两根连接杆(13)之间，所述发电机安装在旋转桨叶(12)与连接杆(13)的连接处，所述发电机连接外部储能设备。

进一步的，所述压载水箱(2)中安装有晃荡能量转换装置，所述晃荡能量转换装置包括轴杆(14)和螺旋桨(15)，所述轴杆(14)穿透压载水箱(2)连接浮体(1)，所述螺旋桨(15)转动安装在轴杆(14)上，且螺旋桨(15)处于压载水箱(2)中，所述螺旋桨(15)轴心处安装有发电机，所述发电机连接控制显示器。

进一步的，所述浮体(1)的迎浪面的两个对称面均开设有竖直的条状开孔，所述条状开孔中均滑动设置有水平升降板，所述水平升降板一端伸出条状开孔连接升降式防浪板(5)，所述水平升降板另一端伸出条状开孔连接升降式滑轮(6)的齿带。

进一步的，所述浮体(1)和压载水箱(2)的竖向横截面均为五边形。

进一步的，所述升降式防浪板(5)和可控式减摇板(7)均采用铝合金或不锈钢制成。

进一步的，所述旋转桨叶(12)的叶片边缘安装有增重片。

进一步的，所述升降式防浪板(5)与防波堤水平面的夹角为45°。

进一步的，所述浮体(1)的背浪面安装有u型管道(3)，所述u型管道(3)连通压载水箱(2)内部和浮体(1)外部，所述u型管道(3)连接有抽吸水的水泵，所述水泵安装在压载水箱(2)内。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型的一种强抗浪型可调谐浮式防波堤，通过对浮体内部流体固有频率的调节，使之与波浪频率相调谐，为防波堤提供恢复作用力，使防波堤能在不同海浪频率下都能获得最佳抗振效果，克服了传统浮式防波堤减振频带单一的缺陷。通过对升降式防浪板和可控式减摇板的调控，兼顾了小风浪时防波堤的稳定性和大风浪时的消浪能力，防止越浪带来的危害，提高了锚泊系统使用寿命。利用晃荡波能为自身控制系统提供能源，无需外部能源输入，降低了定期维护成本。底部旋转桨叶所构成的波浪能转换系统，不仅起到了减少浮体纵摇、波浪能投射强度的作用，并且将波浪能转换为电能，使可再生能源得到了充分利用。

附图说明

图1是本实用新型装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型中压载水箱的结构示意图；

图3是本实用新型装置的截面示意图。

附图标记说明：

1-浮体、2-压载水箱、3-u型管道、4-波高仪、5-升降式防浪板、6-升降式滑轮、7-可控式减摇板、8-转轴、9-浮子加速度感应器、10-倾角传感器、11-波浪能转换装置、12-旋转桨叶、13-连接杆、14-轴杆、15-螺旋桨。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

如图1至图3所示，一种强抗浪型可调谐浮式防波堤，包括浮体1，浮体1底部为两个相接的斜面，斜面便于安装其他设备。本实用新型浮体1竖向横截面为五边形，增强结构稳定性。浮体1的内部安装有压载水箱2，压载水箱2内部液体为海水，便于取材和装卸。本实用新型压载水箱2的竖向横截面也为匹配浮体1的五边形结构。浮体1的背浪面安装有u型管道3，u型管道3连通压载水箱2内部和浮体1外部，u型管道3连接有抽吸水的水泵，水泵安装在压载水箱2内，水泵的开启和关闭可远程控制，用于为压载水箱2内进行海水的抽补。压载水箱2内还设置有波高仪4，波高仪4连通控制显示器向控制显示器传输波高数据。

压载水箱2中还安装有晃荡能量转换装置，晃荡能量转换装置包括轴杆14和螺旋桨15，轴杆14穿透压载水箱2连接浮体1，螺旋桨15转动安装在轴杆14上，且螺旋桨15处于压载水箱2中，螺旋桨15轴心处安装有发电机，发电机连接控制显示器。

浮体1的迎浪面安装有升降式防浪板5，升降式防浪板5与防波堤水平面的夹角为45°，抑制上浪的同时可拍击水面，产生与来浪方向相反的波动，降低堤前波高。升降式防浪板5通过升降式滑轮6实现上下移动，升降式滑轮6安装在浮体1的内侧壁上。浮体1的迎浪面的两个对称面均开设有竖直的条状开孔，条状开孔中均滑动设置有水平升降板，水平升降板一端伸出条状开孔连接升降式防浪板5，水平升降板另一端伸出条状开孔连接升降式滑轮6的齿带。升降式滑轮6连通控制显示器，控制显示器控制滑轮6升降带动升降式防浪板5升降。

浮体1底部的斜面均安装有可控式减摇板7，可控式减摇板7上穿设有转轴8，转轴8架设在浮体1底部的斜面上，转轴8连通控制显示器，控制显示器控制转轴8转动带动可控式减摇板7摆动。

控制显示器还连通有浮子加速度感应器9和倾角传感器10，浮子加速度感应器9自由漂浮在本实用新型浮式防波堤周围，将获取的垂向加速度信号连续积分得到运动的位移信号，再通过快速傅里叶变换可获取浮子1外部波浪主频率，倾角传感器10安装在浮体1的侧面。

浮体1的底部安装有波浪能转换装置11，波浪能转换装置11包括若干个旋转桨叶12和两根连接杆13，两根连接杆13对称安装，旋转桨叶12均通过发电机转动安装在两根连接杆13之间，发电机安装在旋转桨叶12与连接杆13的连接处，发电机连接外部储能设备。旋转桨叶12的叶片边缘安装有增重片，通过增加旋转力矩来增加发电效率。

本实用新型中升降式防浪板5和可控式减摇板7均采用铝合金或不锈钢制成。

本实用新型运作时，水的往复运动带动螺旋桨15上的发电机运作，发电机为控制显示器提供电力补给。

本实用新型升降式防浪板5作用主要是防止波浪爬升、海风引起的浪峰而导致的越堤现象，当海面风浪较小时，防浪板处于相对高度较低位置，结构整体重心降低可提升防波堤稳定性。一旦兴起风浪，浮子加速度感应器9就会测得实时的波高数据，控制显示器显示实时的波高数据，当外部波高h/2大于升降式防浪板5相对静水面的高度时，工作人员操控控制显示器抬升升降式防浪板5，抑制波浪越堤现象。

本实用新型可控式减摇板7通过转轴8调节角度，装卸时可控式减摇板7与转轴8角度最小并与浮体1贴合，便于搬运。控制显示器则显示倾角传感器10的数据，当倾角大于45°时，工作人员操控控制显示器打开可控式减摇板7并与底面呈90°夹角以提升浮体稳定性。当倾角小于45°时，工作人员操控控制显示器收起可控式减摇板7，增加运动量以提升发电机的工作效率，减小可控式减摇板7对浮体1固有频率的影响。

本实用新型旋转桨叶12会随着水流的流动和浮体1的升沉而转动，旋转桨叶12带动连接杆13上的发电机运作使波浪能转化为电能，同时旋转桨叶12的高速旋转使水下振荡波快速消减，提升结构稳定性能，并扰动流场，增强消波能力。

整个系统的控制分为数据传输、信号显示和实际控制三个模块，控制显示器将实时测得的压载水箱2水位、周围波要素和浮体1纵摇数据进行显示，工作人员通过操控控制显示器对升降式滑轮6和转轴8的控制完成浮式防波堤性能的调节。周围波要素主要依靠浮子加速度感应器9测得，浮体1纵摇数据依靠倾角传感器10测得。晃荡能量转换装置和波浪能转换装置将浮体1的运动转化为电能，分别为控制显示器和外部储能设备提供能源输入。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。