一种模块化的浮动单元及浮式防波堤的制作方法

1.本技术涉及海洋水利防波消能的领域，尤其是涉及一种模块化的浮动单元及浮式防波堤。


背景技术：

2.海洋工程属于水利工程的一部分，随着对海洋的开发逐步从“浅蓝”走向“深蓝”，越来越多的海上工程逐渐向深水大型化的方向发展，深海的防浪消能的是保证深海工程海面稳定的重要步骤。在深海工程中，由于海洋的深度，传统浅海中使用的传统固定式防波堤是难以适用的，而浮式防波堤不需要完全阻断波浪的传播、无需作地基处理，只拦截表面波浪，可大大节省建筑材料、缩短施工周期、节约建设成本、减小对水动力环境的影响，减少对海洋环境的污染，并可满足于水深较大、地基软弱、大潮差等特殊条件下的防浪需求，能够完美适应深海的要求。
3.目前，浮式防波堤的结构可参考授权公告号为cn105756012b的发明专利，包括浮体结构和锚固系统，浮体结构包括箱体、肋板和腹板，腹板设置在箱体的底部，腹板沿箱体的长度方向设置并且与箱体的底面垂直，肋板位于箱体与腹板之间，箱体能够漂浮在海面上。在使用的过程中，箱体漂浮在海面上，锚固系统则将箱体锚固在海面上，保证浮动单元在海面上的位置不会产生太大的变化。当海浪过来时，能够利用箱体和腹板对波浪进行阻挡，形成波浪的反射，达到消能的目的，减小防波堤内侧海面的起伏。
4.上述技术的不足之处在于，箱体为空心结构，再加上腹板与箱体垂直，导致浮动单元所占据的空间较大，在对深海区域安装浮式防波堤时，需要将安装耗材通过船只运输，而深海作业的运输距离往往都较大，吊装和运输的成本都会较高。


技术实现要素：

5.为了解决浮动单元因占据空间大而导致运输成本高的问题，本技术提供了一种模块化的浮动单元及浮式防波堤。
6.本技术提供的一种模块化的浮动单元，采用如下的技术方案：一种模块化的浮动单元，浮动单元，浮动单元包括两个或两个以上浮箱，浮箱互相对称并且拼接固定，浮箱包括箱体、腹板和肋板，箱体内填充有漂浮件；箱体包括底板、顶板、两块侧板及构成箱体端面的隔板，底板、顶板和两块侧板互相铰接，隔板与底板、顶板或者侧板铰接；腹板的上端与底板铰接，肋板包括第一肋板和第二肋板，第一肋板与底板铰接，第二肋板与腹板铰接，第一肋板与第二肋板互相铰接并且铰接轴的延长线与腹板与底板的铰接轴交叉；在使用时，腹板垂直于底板，两个浮箱上的腹板通过螺栓拉紧固定。
7.优选的，侧板包括形状相同的第一侧板和第二侧板，第一侧板和第二侧板的侧边互相铰接并且铰接轴平行于底板。
8.优选的，顶板的上方设置有挡浪板。
9.优选的，挡浪板与顶板铰接并且铰接轴为箱体的长度方向，挡浪板与顶板之间设
置有支撑组件，支撑组件包括伸缩支撑杆、锁扣和滑块，挡浪板靠近支撑组件的一侧面上开设有滑槽，滑块位于滑槽内并且与挡浪板滑动连接，伸缩支撑杆的一端与滑块铰接、另一端与顶板铰接。
10.一种浮式防波堤，包括浮动单元以及锚固系统，所述锚固系统包括锚索系统和锚碇块体，锚索系统用于连接锚碇块体和浮动单元。
11.优选的，锚索系统包括主索、副索和活动锁夹，主索的一端与锚碇块体固定连接、另一端与活动锁夹固定连接，副索绕过活动锁夹，活动锁夹能够沿副索移动以改变在副索上的位置，副索的两端均与浮箱固定连接。
12.优选的，活动锁夹包括曲线型的空心套管以及两个锁夹结构，锁夹结构设置在空心套管的两端，锁夹结构包括夹片和扭簧，夹片的中间部位铰接在空心套管外侧的侧壁上，扭簧套设在夹片与活动锁夹的铰接轴上，并且扭簧能够通过弹力带动夹片转动压紧副索。
13.优选的，所述锁夹结构还包括旋转舌，旋转舌位于夹片靠近副索的一侧，旋转舌与夹片铰接，旋转舌靠近副索的周面上开设有能够容置副索的让位槽。
14.优选的，旋转舌远离空心套管的一侧固定连接有第一拉线，第一拉线远离旋转舌的一端连接有第一浮球。
15.优选的，相邻浮动单元之间设置有连接构件，所述连接构件包括缆索和缓冲件，缆索的两端固定连接在两个相邻的浮动单元上，缓冲件固定设置在浮动单元上并且缓冲件位于浮动单元之间。
16.综上所述，本技术具有以下技术效果：1、通过将浮箱的结构设计为可折叠的结构，能够减少浮箱在运输过程中所占用的体积，达到了降低运输成本的效果；2、通过在箱体上方设置挡浪板，能够利用挡浪板进一步削弱经过浮箱后的波浪的能量，提升防波堤的消能作用；3、通过将活动锁夹设置为曲线型的空心套管和锁夹结构，在打开锁夹结构之后，能够调节空心套管在副索上的位置，以调整锚索系统的长度和张力，关闭锁夹结构之后，能够利用锁夹结构夹紧固定副索与空心套管的位置。
附图说明
17.图1是浮式防波堤的示意图；图2是浮箱和锚固系统的连接示意图；图3是浮箱内两个箱体的连接结构示意图；图4是箱体展开状态的结构示意图；图5是箱体折叠过程的结构示意图；图6是突出显示挡浪板结构的示意图；图7是锚固系统的结构示意图；图8是突出显示活动锁夹的结构示意图；图9是集锁器和紧索器的结构示意图；图10是突出连接件的结构示意图。
18.附图标记说明：1、浮箱；11、箱体；111、底板；112、顶板；113、侧板；1131、第一侧板；
1132、第二侧板；114、隔板；12、腹板；13、肋板；131、第一肋板；132、第二肋板；14、挡浪板；141、滑槽；15、支撑组件；151、伸缩支撑杆；152、锁扣；153、滑块；2、锚索系统；21、主索；22、副索；23、活动锁夹；231、空心套管；232、夹片；233、扭簧；234、旋转舌；24、集索器；25、紧索器；3、锚碇块体；4、第一拉线；41、第一浮球；6、第二拉线；61、第二浮球；5、连接构件；51、缆索；52、缓冲件；10、浮动单元。
具体实施方式
19.实施例一：本技术的主要发明点在于，将浮箱1的结构设置为可折叠结构，通过特殊的折叠方式，能够大大降低浮箱1所占用的体积空间，从而提升运输效率，降低运输成本，具体如下。
20.如图1-图6所示，本技术介绍了一种模块化的浮动单元，浮动单元10包括两个或两个以上的偶数个浮箱1，浮箱1互相对称并且贴合后固定，浮箱1包括箱体11、腹板12、肋板13和挡浪板14（见图6），腹板12和肋板13位于箱体11的下方，挡浪板14位于箱体11的上方，在使用时，腹板12沿箱体11的长度方向设置并且垂直于箱体11下表面，肋板13位于箱体11与腹板12之间并且垂直于箱体11下表面和腹板12，挡浪板14则相对于箱体11倾斜设置，倾斜方向为从上往下、从浮箱1内侧向外侧倾斜。当浮箱1的数量为两个时，浮箱1之间主要通过螺栓连接两个浮箱1的腹板12来固定浮箱1，当浮箱1的数量为两个以上时，以通过腹板12连接的两个浮箱1为单元，相邻单元的浮箱1之间通过采用螺栓拉紧肋板13进行连接，保证浮动单元10的稳定性。肋板13主要用于加强腹板12与箱体11之间的连接强度，降低腹板12变形的可能性，箱体11内填充有漂浮件，如可充气的气囊，漂浮件也可以通过锁链等与箱体11内侧固定，保证漂浮件不会漂出箱体11。在使用时，箱体11漂浮在海面上，腹板12和肋板13位于海面下方，海浪经过浮箱1后，波浪会受到箱体11、腹板12和挡浪板14的阻挡，从而产生波浪的反射，与后浪互相冲击而使削减波浪的能量，降低经过浮动单元10之后的波浪的能量，尤其是挡浪板14，能够加大对波浪的反射作用，减小波浪的透射作用，即减少越过箱体1的波浪的量，以此降低浮动单元10内侧海面的波动。
21.如图4和图5所示，箱体11包括底板111、顶板112、两块侧板113及构成箱体11端面的隔板114。为了便于折叠箱体11，底板111、顶板112和两块侧板113互相铰接，隔板114与底板111、顶板112或者侧板113铰接，本实施例的图示中隔板114与底板111铰接。向外翻转隔板114后，底板111、顶板112和两块侧板113就可以向箱体11的一侧折叠，此时箱体11折叠后所占用的宽度是顶板112和侧板113的宽度之和。为了更进一步的降低箱体11折叠后所占用的宽度，可以将侧板113分为形状相同的第一侧板1131和第二侧板1132，第一侧板1131和第二侧板1132的侧边互相铰接并且铰接轴平行于底板111，此时，从侧板113的外侧向内推动侧板113，使第一侧板1131和第二侧板1132向箱体11的内侧折叠，随着第一侧板1131和第二侧板1132的逐渐平齐，顶板112逐渐下降，完成箱体11的折叠，折叠后箱体11的宽度与顶板112的宽度相同。
22.在该种结构中，箱体11为非密封结构，外界中的水体能自由进出箱体11，同时，箱体11、腹板12、肋板13和挡浪板14可选用轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨的复合材料，如聚四氟乙烯制成的网格板。
23.如图4和图5所示，腹板12和肋板13同样可以进行折叠，以降低浮箱1所占用的空
间。为此，腹板12的上端与底板111的下表面铰接，肋板13则分为第一肋板131和第二肋板132，第一肋板131与底板111的下表面铰接，第二肋板132与腹板12铰接，第一肋板131与第二肋板132互相拼接的侧边铰接并且铰接轴的延长线与腹板12与底板111的铰接轴交叉。肋板13一般设置为等腰三角形，第一肋板131和第二肋板132的铰接轴为直角边的中线。在进行折叠时，将第一肋板131和第二肋板132从外向内进行折叠，之后腹板12就会相对底板111朝向肋板13的方向转动，完成折叠。在安装的过程中，将腹板12转动至与底板111垂直，之后将两个浮箱1拼接，使得两个箱体11的隔板114互相贴合，并且腹板12互相靠近，肋板13均位于腹板12远离另外一个浮箱1中腹板12的一侧，此时，利用螺杆穿过两个浮箱的腹板12，之后拉紧螺杆，就能够保证腹板12的稳定性，从而保证肋板13的稳定性。腹板12和肋板13的该种结构设计，在完成折叠的同时，安装过程也能够实现快速安装并且保证腹板12和肋板13与箱体11之间的结构稳定性。
24.同样，如图6所示，挡浪板14最好也设置成可折叠式的结构，为此，挡浪板14与顶板112铰接设置并且铰接轴为箱体11的长度方向，挡浪板14与顶板112之间设置有支撑组件15，支撑组件15包括伸缩支撑杆151、锁扣152和滑块153，挡浪板14靠近支撑组件15的一侧面上开设有滑槽141，滑块153位于滑槽141内并且与挡浪板14滑动连接，伸缩支撑杆151的一端与滑块153铰接、另一端与顶板112铰接。锁扣152一般为锁紧螺栓，在折叠挡浪板14或者调整挡浪板14的倾斜角度时，解开锁扣152，调整伸缩支撑杆151的长度，调整的过程中，滑块153会在滑槽141内滑动，将挡浪板14调整至合适角度后，利用锁紧螺栓锁死伸缩支撑杆151即可。
25.本实施例的工作原理为：结合图4和图5所示，浮箱1的折叠过程为：从侧板113的外侧向内推动侧板113，使第一侧板1131和第二侧板1132向箱体11的内侧折叠，随着第一侧板1131和第二侧板1132的逐渐平齐，顶板112逐渐下降，完成箱体1的折叠，折叠后箱体11的宽度与顶板112的宽度相同；将第一肋板131和第二肋板132从外向内进行折叠，之后腹板12就会相对底板111朝向肋板13的方向转动，完成腹板12和肋板13的折叠；解开锁扣152，调整伸缩支撑杆151的长度，将挡浪板14朝向顶板112的方向翻转，完成对挡浪板14的折叠。以此，减少浮箱1所占用的体积，提升运输效率。
26.结合图3和图6所示，浮箱1的安装过程为：按照折叠过程的反向操作，将箱体11、腹板12、肋板13和挡浪板14张开，之后两个浮箱1拼接，使得两个箱体11的隔板114互相贴合，并且腹板12互相靠近，肋板13均位于腹板12远离另外一个浮箱1中腹板12的一侧，此时，利用螺杆穿过两个浮箱1的腹板12，之后拉紧螺杆；之后，将漂浮件放置于箱体11内，利用漂浮件充满箱体11的内部空间，保证箱体11的结构稳定性和浮动状态。
27.实施例二：如图1和图2所示，本技术还介绍了一种浮式防波堤，包括多个浮动单元10和锚固系统，浮动单元10如实施例一所述，锚固系统包括锚索系统2和锚碇块体3，锚索系统2用于连接浮动单元10和锚碇块体3。锚碇块体3为密度大、质量大的锚体，可以为重力锚或者火箭锚，主要用于沉入水底，确保浮动单元10在海面上的位置不会出现较大的变化。
28.如图7所示，锚索系统2包括主索21、副索22和活动锁夹23，主索21的一端与锚碇块体3固定连接、另一端与活动锁夹23固定连接，副索22绕过活动锁夹23，活动锁夹23能够沿
副索22移动以改变在副索22上的位置，副索22的两端均与浮箱1固定连接。
29.活动锁夹23在副索22上位置的变化能够改变锚索系统2的总长度以及锚索系统2的张力，活动锁夹23的结构形式有多种，本实施例中，如图8所示，活动锁夹23包括曲线型的空心套管231以及两个锁夹结构，空心套管231两端位置处的内侧管壁超出空心套管231偏外侧的管壁，锁夹结构设置在空心套管231的两端，且位于空心套管231的外侧壁上。此时，就能够利用锁夹结构与空心套管231端头处内侧壁来夹紧副索22，实现对副索22的夹紧，保证活动锁夹23在副索22的位置处于稳定状态。
30.如图8所示，锁夹结构包括夹片232和扭簧233，夹片232的中间部位铰接在空心套管231外侧的侧壁上，扭簧233套设在夹片232与活动锁夹23的铰接轴上，并且扭簧233能够通过弹力带动夹片232转动压紧副索22，夹片232与副索22接触的部位可以设置牙爪，以提升与夹片232与副索22之间的摩擦力。
31.另外，如图8所示，还可以在夹片232靠近副索22的一侧设置旋转舌234，旋转舌234与夹片232铰接，旋转舌234靠近副索22的周面上开设有能够容置副索22的让位槽。在非夹紧状态下，旋转舌234位于夹片232与空心套管231端部的内侧壁之间，副索22容置于空心套管231内侧壁与让位槽内，此时副索22能够与空心套管231自由移动，以改变空心套管231在副索22上的位置，之后转动旋转舌234，使旋转舌234移出夹片232与空心套管231之间，此时，在扭簧233的带动下，夹片232与副索22接触并压紧，完成活动锁夹23与副索22位置的锁定。
32.如图7所示，为了便于显示活动锁夹23和锚碇块体3的大致位置，可以设置第一拉线4和第一浮球41以及第二拉线6和第二浮球61，第一拉线4的上端与第一浮球41连接，下端分叉成两段，第一拉线4下端的两段拉线分别与两个旋转舌234的外侧连接，第二拉线6的上端与第二浮球61连接、下端与锚碇块体3连接。当锚索系统2已经布置完毕之后，若想调节活动锁夹23在副索22上的位置以调节锚索长度和张力，可以在水下调节活动锁夹23的在副索22上的位置，之后拉动第一拉线4，即可拨动旋转舌234，方便快捷，便于水下操作。
33.如图7所示，副索22在浮箱1上的连接位置也有多种方式，本实施例中，副索22的下端与较为稳定的腹板12连接，副索22的上端与箱体1的顶板112连接，其中，在顶板112上设置有集索器24和紧索器25，如图9所示，集索器24为卷筒，副索22即卷绕在集索器24上，紧索器25为减速齿轮箱，紧索器25的输出端与集索器24的转轴通过齿轮啮合，通过转动紧索器25输入端上的手轮，就能够较为轻松的带动集索器24转动，实现对副索22的收放。
34.如图1和图10所示，相邻的浮动单元10之间还设置有连接构件5，以连接相邻浮动单元10构成一个连续的浮体结构。连接构件5包括缆索51和缓冲件52，缆索51的两端固定连接在两个相邻的浮动单元10上，缓冲件52固定设置在浮动单元10上并且缓冲件52位于浮动单元10之间，缓冲件52一般为废旧轮胎或者橡胶气囊。
35.本具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。