一种浮式防波模块和浮式防波堤

1.本实用新型涉及海洋工程中防波堤技术领域，特别涉及一种浮式防波模块和浮式防波堤。


背景技术：

2.深海养殖所使用的深海网箱所处海域往往水深、浪大，因此对其防浪设计要求极高，极大地增加了建设成本。此外，深水网箱结构一旦破坏，将直接影响它的运营，损失无法承受。因此，用于保护深海网箱的浮式防波堤一般布置于迎浪面，可以一定程度上消减作用于深海网箱的波浪。浮式防波堤一般由浮式结构物和锚固系统组成，浮式结构物用于消减波浪，它的消波原理主要是利用波浪反射或者波浪破碎，来减少波浪能量的进一步传播。通过垂向结构物的阻挡，可以引起波浪反射，进而减少波浪透射；波浪沿着水平向与结构物的摩擦，引起波浪破碎。锚固系统用于固定浮式防波堤。
3.在现有技术中，工程应用多采用集装箱浮式防波堤，沿着垂直于波浪入射方向首尾布置，通过波浪反射来消减短波，波浪作用于实体箱板会在局部产生较大的应力集中，实体箱板容易损坏，并且，集装箱浮式防波堤对锚固系统要求较高。在遭遇极端天气作用下，多排集装箱浮式防波堤在惯性作用下撞击深海网箱，在工程上不经济也不安全。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本实用新型以便克服上述问题的一种浮式防波模块和浮式防波堤。
5.第一方面，本实用新型实施例的一个方面，涉及一种浮式防波模块，包括：框架浮体、至少一个轨道、至少一个浮板和锚固结构，所述轨道设置于所述框架浮体的至少一个迎浪面上，所述浮板贯穿设置于所述轨道上，所述锚固结构与框架浮体连接。
6.在一个实施例中，所述轨道两端分别可拆卸地与所述框架浮体的迎浪面的两个长边连接。
7.在一个实施例中，所述至少一个轨道包括至少一个双轨轨道，所述浮板贯穿设置于所述双轨轨道之上，使得所述浮板在所述双轨轨道上沿z方向移动，所述z方向为所述迎浪面的高度方向。
8.在一个实施例中，所述至少一个轨道还包括：至少一个单轨轨道，所述浮板贯穿设置于所述单轨轨道之上，使得所述浮板在所述单轨轨道上围绕所述z方向旋转并沿着所述z方向移动。
9.在一个实施例中，在所述框架浮体设置至少两个迎浪面，每个所述迎浪面设置至少一个所述轨道。
10.在一个实施例中，所述浮板包括：水上部分和水下部分，所述水下部分设置多个圆形通孔。
11.在一个实施例中，所述圆形通孔多排平行或者交错分布。
12.在一个实施例中，所述锚固结构包括，锚绳和沉块，所述锚绳的一端连接所述浮式防波模块的底部，所述锚绳的另一端连接所述沉块。
13.在一个实施例中，在所述框架浮体下方设置浮鱼礁和/或发电装置，与所述框架浮体和/或所述锚绳连接。
14.第二方面，在一个实施例中，包括多个上述的浮式防波模块。
15.在一个实施例中，多个所述浮式防波模块在迎浪面上多排交错分布。
16.本实用新型实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：
17.本实用新型实施例提供了一种浮式防波模块和浮式防波堤。其中，浮式防波模块为镂空框架结构，水体可以透过浮式防波模块，相对实体箱板，可以极大地减少局部结构的应力集中，而且不受水深和地质条件限制，同时也不会影响海水交换。浮式防波模块的浮板设置于轨道上，并基本垂直于波浪入射方向放置，浮板可以阻挡海浪，起到消减短波的作用。本实用新型实施例的浮式防波模块相对于实体箱板，整体重量轻，结构简单，成本低，不产生局部应力集中。
18.浮式防波模块的浮板和轨道可拆卸设置，当浮板或轨道出现损坏情况时，无需替换整个浮式防波模块，只需更换单个浮板或轨道即可，方便维护，降低维护成本。
19.浮式防波模块可设置多排浮板，前后两排浮板构成类似“u管”的结构，浮板随着波浪运动，相对于框架结构沿轨道上下运动，相对于单排浮板结构，可以更有效地起到消减短波的作用。
20.浮板的水下部分设有圆形通孔，可增加水流通量，有效减小海浪对浮板的局部应力集中，延长浮板使用寿命；此外，水流通过圆形通孔，会在浮板周围产生数个大、小涡旋，在浮板运动过程中，大、小涡旋周而复始地产生和溃灭，在一定程度上会起到消减波浪能量的作用。
21.浮式防波模块的单轨轨道上的浮板可以沿着单轨轨道水平旋转，可产生复杂的水流结构，可以吸引鱼群前来聚集，可以配备一定数量的海藻礁，使得表、中层鱼类定居，或者可以配备一定数量的保育礁，作为深海网箱养殖的附属结构。此外，海水流经浮板的水下部分的圆形通孔，也可以产生复杂的涡场，起到吸引鱼群的作用。同时，浮板运动所产生的机械能，可以通过配备一定数量的发电装置用于转化为电能，形成一种用于深海网箱的浮式防波堤和浮鱼礁集成系统。
22.本实用新型提供的浮式防波堤通过利用多排交错布置的多个浮式防波模块的组合，多个浮式防波模块在迎浪面上多排交错分布，沿着波浪传播方向形成数个“u管”结构，以及浮板圆形通孔周围大、小涡场周而复始地产生和溃灭，可以在很大程度上起到消减长波的作用。浮式防波堤的各个模块彼此独立，无需考虑浮式防波模块之间连接器的选用问题，方便施工、替换和维护工作，提高施工效率。
23.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
24.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
25.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
26.图1为本实用新型实施例中一种浮式防波模块的结构示意图；
27.图2为本实用新型实施例中一种浮式防波模块的结构侧视图；
28.图3为本实用新型实施例中一种浮式防波堤的俯视图。
29.其中，
[0030]1‑
框架浮体
[0031]2‑
轨道
[0032]2’‑
单轨轨道
[0033]3‑
浮板
[0034]4‑
迎浪面
[0035]5‑
水上部分
[0036]6‑
水下部分
[0037]7‑
锚绳
[0038]8‑
沉块
[0039]9‑
浮鱼礁和/或发电装置
[0040]
10
‑
深海网箱
具体实施方式
[0041]
下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0042]
为了解决实际使用中波浪作用于集装箱浮式防波堤的实体箱板会在局部产生较大的应力集中，实体箱板容易损坏问题，下面以几个具体的实施例对本实用新型进行说明。
[0043]
实施例一
[0044]
参照图1所示，本实用新型实施例使用如下定义的x、y、z方向：x方向为迎浪面的长度方向，y方向为海浪入射方向，z方向为迎浪面的高度方向。
[0045]
参照图1所示，本实用新型实施例一提供了一种浮式防波模块，包括：框架浮体1、至少一个轨道2、至少一个浮板3和锚固结构(图1未示出)。轨道设置于框架浮体的至少一个迎浪面4上，浮板3贯穿设置于所述轨道2上，锚固结构与框架浮体1连接。
[0046]
本实用新型实施例中对浮式防波模块的形状不作限制，可以是如图1所示的长方体框架结构，也可以是正方体、球形或其他形状。浮式防波模块的框架浮体1采用镂空的框架结构，在浮式防波模块的迎浪面4上的框架处，设置至少一个轨道2和至少一个浮板3，浮板3在高度方向，即z方向上开通孔，轨道2穿过该通孔，使得浮板3贯穿设置于轨道2上。浮式防波模块的整体密度小于海水密度，并且浮式防波模块中的框架浮体1可同若干上部浮球连接，使框架浮体1可以部分浮在海面之上。通过调整上部浮球的浮力，使浮式防波模块浮于海面任意高度。同时，根据浮板3所选的材质、密度和重量，依据阿基米德定律，可确定其
浮出海面的位置。较优地，浮板3的中心位置位于静水位附近。浮板3可沿轨道2在z方向上下移动。在具体实施时，可预先经过海浪统计分析，可以预估出强浪入射的大致方向，则可以在深海设置浮式防波模块时，满足浮式防波模块的迎浪面4，基本垂直于海浪入射的y方向，即使得浮板3基本垂直波浪入射方向放置。浮板3对于沿y方向，即垂直于浮板3的波浪入射方向的海浪消浪效果较好。在本实用新型实施例中，基于垂直的含义并不限于90度，而是在90度左右的一个角度范围，例如相对于迎浪面0度～180度范围内的斜向入射的海浪都有消减效果。
[0047]
框架浮体1、轨道2和浮板3均可以采用铝合金或其他耐腐蚀的轻质的材料。锚固结构与框架浮体1连接，用于固定框架浮体1。
[0048]
本实用新型实施例的浮式防波模块采用镂空框架结构，水体可以透过浮式防波模块，相对实体箱板，框体结构可以极大地减少结构局部的应力集中，而且不受水深和地质条件限制，同时也不会影响海水交换。本实用新型的浮式防波模块的整体重量轻，结构简单，成本低，不产生局部应力集中。浮式防波模块的浮板设置于轨道上，并基本垂直于入浪方向放置，浮板可以阻挡海浪，起到消减短波的作用。
[0049]
在一个实施例中，轨道2两端分别可拆卸地与框架浮体的迎浪面4的两个长边连接。在轨道2与框架浮体1的框架结构之间可拆卸安装，使得更换轨道2和浮板3更加方便容易，降低维护成本。
[0050]
参照图1所示，在一个实施例中，至少一个轨道2包括至少一个双轨轨道2，浮板贯穿设置于双轨轨道2之上，使得浮板可在双轨轨道2上沿z方向平动，z方向为迎浪面4的高度方向。双轨轨道2可以牢固地将浮板3固定在迎浪面上。同时，浮板3可以在轨道2上随海浪沿着z方向自由浮动，可以更好地阻挡海浪，以起到消波的作用。
[0051]
参照图1所示，在一个实施例中，至少一个轨道2还包括：至少一个单轨轨道2’，浮板3贯穿设置于单轨轨道2’之上，浮板3在单轨轨道2’上围绕z方向旋转并沿着z方向移动。浮板3除了上述消波的作用之外，还可起到制造涡场的作用。通过将浮板3固定在单轨轨道2’上，使得浮板3不仅可以在z方向上沿单轨轨道2’上下移动，还可以围绕单轨轨道2’在z方向360度旋转，使之与海浪相互作用，制造涡场，吸引鱼类在浮体框架周围聚集和定居。单轨轨道2’的个数以及位置可以按照具体需求设置，本实用新型实施例不作具体限定。
[0052]
参照图1所示，在一个实施例中，框架浮体1设置至少两个迎浪面4，每个迎浪面4设置至少一个轨道2。在框架浮体1的垂直y方向的两个侧面，至少各设置一个迎浪面，还可以根据框架浮体1在y方向上的宽度的大小，在两个侧面中间设置多条轨道，这些轨道分布在彼此平行的多个不同的迎浪面上。每个迎浪面上至少设置一个轨道2，或者根据迎浪面的长度的大小，在同一个迎浪面上设置多个轨道2。还可以根据实际情况，在每个迎浪面上设置双轨轨道2、单轨轨道2’或者二者的组合。浮式防波模块可在迎浪面可设置多排浮板，前后两排浮板构成类似“u管”的结构，浮板相对于框架结构沿轨道随海浪上下浮动，从而达到消减浮板两侧海浪的能量目的，因此形成“u管”模式。较优地，当采用多排浮板结构时，相对于单排浮板结构，“u管”模式可以更有效地起到消减短波的作用。
[0053]
参照图1所示，在一个实施例中，浮板3包括：水上部分5和水下部分6，水下部分6设置多个圆形通孔。其中，圆形通孔多排平行或者交错分布。其中，水上部分5为实体结构，水下部分6为开孔结构，开有多个交错或平行布置的圆形通孔。水下部分6的开孔结构是在实
体板基础上的优化。较优地，浮板3的中心位于静水位附近。水上部分5的实体结构可以起到阻挡海浪的作用，同时保证浮板3具有一定的重量，水部分下6的开孔结构可以起到整流的作用，减少甚至消除局部的应力集中现象，同时在浮板附近产生复杂的涡场，大、小涡的产生和溃灭可以起到消减波浪能量的作用。
[0054]
参照图2所示，在一个实施例中，浮式防波模块的锚固结构包括，锚绳7和沉块8，所述锚绳7的一端连接所述浮式防波模块的底部，所述锚绳7的另一端连接所述沉块8。沉块8沉于海底，用于固定浮式防波模块。
[0055]
参照图2所示，在一个实施例中，在框架浮体1下方设置浮鱼礁和/或发电装置9，与框架浮体1和/或锚绳7连接。浮鱼礁、发电装置、或二者可同时设置在框架浮体1下方。发电装置可以将浮板3随海浪垂荡运动所产生的机械能转换成电能，还可以选配波浪能发电装置，通过波浪能发电装置生成电能。此外，海浪通过浮板3的通孔以及浮板3在单轨轨道的旋转，可以产生复杂的涡场，是表、中层鱼类喜欢的环境，根据需要可以选配海藻礁，吸引表、中层鱼类聚集和定居；也可以选配保育礁，作为深海网箱的附属结构和功能外延，形成一种浮鱼礁集成系统。
[0056]
实施例二
[0057]
本实用新型实施例二提供一种浮式防波堤，包括多个上述实施例的浮式防波模块，多个浮式防波模块在迎浪面上多排交错分布。参考图3所示，浮式防波堤由多个浮式防波模块组成，可以通过在迎浪面设置多排浮式防波模块，并且各排的浮式防波模块交错放置，使之可以填补各排浮式防波模块之间的空隙，同时，多个浮式防波模块沿着波浪传播方向形成数个“u管”的结构，以及浮板圆形通孔周围大、小涡场周而复始地产生和溃灭，可以在很大程度上起到消减长波的作用，更好地保护浮式防波堤后方的深海网箱10。并且，各个浮式防波模块彼此独立，互不连接，无需考虑浮式防波模块之间连接器的选用问题，方便同时施工、替换和维护工作，提高施工效率。
[0058]
本领域内的技术人员应明白，本实用新型的实施例可提供为方法、装置或系统。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。