漂浮式波浪衰减装置的制作方法

1.本发明涉及工程领域，特别是涉及一种漂浮装置。


背景技术：

2.由于河流或海洋中的波浪和风的作用，河岸或海岸线的侵蚀是目前的一个主要问题，导致影响到该地区(特别是对各种旅游景点和港口)的经济。
3.已经开发了衰减冲击波浪的波浪衰减装置。这些波浪衰减装置中的一种类型是一种固定结构(例如海岸线上的水泥墙建筑和岩石或碎石的地桩)，以便在由于波浪和风的作用而存在海岸侵蚀问题的地区沿海岸线建造波浪衰减墙。
4.与固定结构类型的波浪衰减装置有关的专利和小专利的示例如下。名称为“破浪并捕获海沙用的装置”(santi asawasakorn)的专利号为12289的泰国小专利公开了一种波浪衰减装置，该装置包括：埋在海床中的水泥浇铸的基座；以及铁弹簧板，该铁弹簧板竖直卡到所述基座并与之连接，以作为可根据冲击波浪的力摇摆的核心部分，其中铁弹簧板被泡沫包裹，以增加接收波浪的横截面积。
5.名称为“上/下闸门型破浪墙”(hitachi zosen corporation)的专利号为67696的泰国专利公开了一种破浪墙，该破浪墙具有预留的压缩空气供应系统，用于将空气压缩到闸门主体块内的空气通道中，以便在所期望的时间(例如在海啸发生等的情况下)将破浪闸门主体提升。
6.朱拉隆功大学和泰国研究基金会的名称为“消减波浪力量并保护河口沉积物的大坝”且专利号为34752的泰国专利公开了一种防波堤，该防波堤包括多个等边三角形支柱，这些支柱远离海岸线以多排的形式交替定位并隔开，并形成面向波浪路径的锐角，使得可以利用它作为保护沉积物和波浪的大坝或作为停泊点。
7.根据以上专利的固定式波浪衰减墙具有施工简单、快速且成本低的优点。然而，这些结构中的大多数经常不能很有效地保护海岸线的侵蚀。此外，这些结构可能会对航行和改变海水流动方向造成影响，并影响海岸线环境、海岸线渔业和蚀变。此外，由于长期的侵蚀和/或沉积物的堆积，这些结构可能会导致破浪线后的海岸线形状改变，从而使海岸线缩进或延出，影响海岸线的风景。此外，拆除或迁移波浪衰减墙也很困难。
8.这些波浪衰减装置中的另一类型是漂浮型的。此类型的波浪衰减装置通常包括：浮子，使得该装置能够漂浮在水中；以及装设在浮子主体上的用于减少波浪冲击力的装置。漂浮式波浪衰减装置具有以下优点：它可以完全在陆地上组装，然后可以运输到期望的地点进行安装；并且可以方便地拆除或迁移，以改变安装地点。
9.专利号de 2140187的德国专利公开了一种漂浮式波浪衰减装置，该装置包括平板，该平板分为两个连续的部分，其中平板的第一部分倾斜地浸入水中，以便接收波浪，平板的第二部分平行于水面漂浮，平板的这两个部分具有多个浮子，用于协助板在合适位置的浮力。
10.名称为“组合的漂浮式防波堤和发电机”的专利号为us1,507,461的美国专利描述
了一种用于衰减波浪并从波浪中产生电力的漂浮型装置，该装置包括：第一部分，其为浮子的形式，该浮子具有向下的倾斜表面，用于接收波浪并衰减波浪的冲击力；以及第二部分，其为水箱的形式，用于接收沿倾斜表面行进的冲击波浪并将接收的水排出，以旋转水涡轮叶片，从而产生电能。
11.然而，根据以上专利装置也具有缺点，该缺点在于第二部分可能会由于前面的倾斜部分的强大冲击波浪而向上摇摆，使得漂浮式波浪衰减装置可能缺乏稳定性，而且在某些情况下，该装置甚至可能由于非常大的波浪的影响而翻倒。
12.同时，名称为“漂浮式防波堤”(kasetsart大学)的专利号为16122的泰国小专利公开了一种由连接在一起的多个漂浮破浪板构成的防波堤，其中每个漂浮破浪板均为几何框架的形式，框架外部包裹着网，多个中空的浮子包含在框架内并固定至框架，以使破浪板可以漂浮，并且框架内还包含过滤纤维和过滤器，以阻挡波浪，从而可以减少波浪的冲击力。然而，根据专利号16122的泰国专利的漂浮式防波堤是中空的，而且很轻，因此防波堤可能会倾侧，或者由于强大的水波而容易被翻倒。此外，在使用防波堤一段时间后，沉积物、沙或垃圾会积聚在过滤板和过滤纤维上，使得破浪板不能成功漂浮，甚至可能被淹没，这样就可能导致降低波浪衰减的效率。


技术实现要素：

13.本发明的目的是提供一种漂浮式波浪衰减装置，该装置即使在大波浪的作用下也具有良好的漂浮稳定性，而且还具有维持波浪接收板的倾斜的波浪接收角度不至于太小的能力，因此提高了波浪衰减效率。此外，该漂浮式波浪衰减装置呈模块的形式，从而可以方便快捷地安装、拆卸和运输。
14.在本发明的一个实施方式中，漂浮式波浪衰减装置包括：漂浮体，该漂浮体具有面向波浪布置的前部分以及与所述前部分相对的后部分；波浪接收板，该波浪接收板相对于水平面以一角度倾斜向下布置，其中所述波浪接收板的第一端附接至所述漂浮体的所述前部分，并且所述波浪接收板的第二端浸入水面下；以及至少一个浮子，所述至少一个浮子通过将紧固绳插入穿过所述波浪接收板的一部分而经由紧固绳拴系至所述漂浮体的所述后部分，其中所述浮子布置在所述漂浮体的前方。
15.通过根据所述配置布置该装置，当波浪朝漂浮式波浪衰减装置行进时，施加在第一浮子上的波浪力经由紧固绳传递至漂浮体的后部分，并导致补偿阻力来拉漂浮体的后部分，使得它就不会升起来，直到它可以翻倒。波浪越强，施加在漂浮体的后部分上的补偿阻力就越大，因此，根据本发明的漂浮式波浪衰减装置具有改善的稳定性，此外，也不必为了使其稳定而设计大型漂浮体，从而可以降低该装置的生产成本。
16.在本发明的一个实施方式中，根据本发明的波浪接收板可以相对于水平面以约5至60度的角度倾斜，并且波浪接收板的第二端优选固定至水床(即海床(河床))，以防止该装置因冲击波浪而被移出预定位置。
17.在本发明的另一个实施方式中，根据本发明的漂浮式波浪衰减装置可以进一步包括第二浮子，该第二浮子紧固至浸入水面下的波浪接收板的第二端，使得第二浮子的浮力相对于漂浮体向后施加在所述波浪接收板的第二端上。
18.通过根据所述配置布置该装置，提高了漂浮式波浪衰减装置的波浪衰减效率，其
中施加在第二浮子上的波浪力经由紧固绳传递至波浪接收板的第二端，以在与波浪的施加力引起的力矩相反的方向上引起旋转力矩的方向上拉动波浪接收板，从而施加在波浪接收板上的波浪力可以得到补偿，而且波浪接收板的倾斜的波浪接收角度也可以维持不至于太小(相对于水平面)。因此，根据本发明的漂浮式波浪衰减装置具有改善的波浪衰减效率。
19.此外，根据本发明的装置还可以提供由多个底板模块组装而成的波浪接收板，每个底板模块均是硬板的形式，其中每个底板模块均包括穿过底板模块的长度延伸的螺栓插入孔，底板模块通过将螺栓分别插入穿过所述螺栓插入孔而附接在一起。
20.通过所述方法，可以更方便地更换或组装波浪接收板以扩大波浪接收板。
21.此外，根据本发明的被组装成波浪衰减装置的波浪接收板的底板模块可以包括呈平坦表面形式的第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，其中第二表面还包括固定在第二表面上的多个加强翅片。
22.通过上述手段，作为波浪接收侧的第一表面呈平坦表面的形式，而波浪不直接冲击的第二表面与第一表面相对。固定在第二表面上的多个加强翅片有助于加强波浪接收板。
23.根据本发明的以下结合附图的详细描述，本发明的上述及其他目标和特征将变得更加明显。
附图说明
24.图1示出了根据本发明的一个实施方式的漂浮式波浪衰减装置；
25.图2示出了图1中的装置的俯视图；
26.图3示出了根据本发明的另一个实施方式的漂浮式波浪衰减装置的布置；
27.图4示出了一个底板模块；
28.图5示出了通过螺栓连接组装在一起的两个底板模块；
29.图6示出了根据图5的通过螺栓连接组装在一起的两个底板模块的后视图；
30.图7a和图7b是示出根据本发明的漂浮式波浪衰减装置的操作的图；以及
31.图8是示出图1中的漂浮式波浪衰减装置在涨潮和落潮期间的操作的图。
具体实施方式
32.本发明的描述在下文中以本发明的示例性实施方式的方式给出，并参考图，以说明实施例并协助阐明本描述，其中附图中的类似元件由类似的附图标记标识。然而，并不意图将本发明限制于本描述，所附权利要求中限定了本发明的范围。
33.图1示出了本发明的一个实施方式中的漂浮式波浪衰减装置，并且图2示出了图1中所示的波浪衰减装置的俯视图；
34.根据图1和图2，根据本发明的漂浮式波浪衰减装置包括漂浮体100，该漂浮体由具有强度且优选耐腐蚀的材料(如高密度聚乙烯(hdpe)塑料、不锈钢、铝合金等)制成，并且漂浮体内部呈中空的形式，以使漂浮体100可漂浮。漂浮体100包括：前部分102，其面对在朝漂浮体100的前部分102的箭头所示的方向上行进的波浪w布置；以及后部分104，其与前部分102对置。
35.根据图1，漂浮式波浪衰减装置还包括波浪接收板200，该波浪接收板相对于水平
面以角度θ向下倾斜布置，所述角度θ相对于水平面应优选约为5至60度。波浪接收板200布置在一平面中，该平面抵抗朝波浪接收板200在箭头方向上流动的波浪。波浪接收板200为平板的形式，并优选在某些部分打孔，使得允许水流过波浪接收板，以减少水阻力(未示出)。一些波浪被迫沿着波浪接收板200的表面向上流动，并溢出波浪接收板200的第一端202，该第一端通过使用枢轴或铰链110等枢轴地附接至漂浮体100的前部分102，从而波浪接收板200可以绕枢轴110枢转，并且冲击波浪在波浪接收板200上的水团引起在顺时针方向上绕波浪接收板200的第二端204的旋转力矩，并将波浪接收板200的第一端202向下按压，同时产生推力，该推力使漂浮体100的前部分102向后并向下移动。
36.根据图1，波浪接收板200的第二端204浸入水面下，使得波浪接收板200的一部分浸入水中，并且波浪接收板200的第二端204相对于漂浮体100向前延伸，从而在波浪接收板上形成用于接收冲击波浪的水团的倾斜平面。波浪接收板200的第二端204优选应通过经由紧固绳510(如链条、钢丝绳吊索、绳索等)将第二端固定至环62而固定至海床(河床)，以便将漂浮式波浪衰减装置固定在给定位置，该环62固定至锚或固定至由混凝土棒制成并埋在土壤中的底座，或固定至深埋在海床(河床)中使得其端部略延伸到地面上方的的墩60等。
37.波浪接收板200的第二端204可以设置有用于联接并系到波浪接收板的环220，并且/或者设置有滑轮210，该滑轮具有用于卷绕紧固绳的可旋转轴，以便使所卷绕的紧固绳可以自由来回移动。
38.根据图1，浮子300借助固定至漂浮体100的后部分104的环120，经由紧固绳310联接并紧固至漂浮体100的后部分104。紧固绳310围绕位于波浪接收板200的第二端204的滑轮(或者可以是环或引导件等)210卷绕，并且所述浮子300布置在漂浮体100前面，使得在箭头方向上行进的波浪w在冲击在波浪接收板200之前冲击在浮子300上，从而冲击力进一步传递至漂浮体100，漂浮体100连续向后移动，并且经由紧固至位于漂浮体100的后部分104的环120的紧固绳310而在对抗浮子300的浮力的方向上发生拉力。
39.如图2中所示，可以设置不只一个浮子300，这些浮子经由紧固绳310联接并紧固至漂浮体100的后部分104。
40.图7a和图7b是说明根据本发明的漂浮式波浪衰减装置的操作的图。
41.根据图7a，当波浪w冲击在波浪接收板200上时，波浪接收板200传递冲击力并将漂浮体100的前部分102朝后部分104按压，漂浮体向后移动，并且漂浮体被按压并浸入水中，从而如图7b所示漂浮体的后部分104与无冲击波浪情况下的漂浮体100的后部分相比进一步向后移动。这种冲击力使得用紧固绳310系至浮子300的漂浮体向下拉浮子300，使其浸入水中，从而对抗波浪w的冲击力而施加由于浮子300的浮力引起的阻力。在没有系至漂浮体的浮子的情况下，漂浮体100会沿逆时针方向旋转，或者漂浮体100甚至会翻倒。
42.图7b示出了波浪已经行进经过漂浮式波浪衰减装置时该装置的漂浮体100和波浪接收板200的布置。浮子300向上移动到水面，并经由紧固绳310拉固定至漂浮体100的环120，从而使漂浮体100的后部分104通过绕枢轴110枢转而朝波浪接收板200移动。因此，波浪接收板200以合适的角度倾斜。这有助于漂浮式波浪衰减装置稳定，并能始终都持续有效地进行波浪衰减。
43.该装置以这种方式布置的优点在于：当波浪w沿箭头方向朝漂浮式波浪衰减装置行进时，波浪w施加在浮子300上的力经由紧固绳310传递到漂浮体100的后部分，其引起补
偿阻力而将漂浮体100的后部分104向下拉，从而协助漂浮体100不会向上倾侧而导致翻倒。因此，波浪越强，施加在漂浮体100的后部分上的补偿阻力就越大。因此，根据本发明的漂浮式波浪衰减具有良好的稳定性，而且，为了使其稳定，不需要设计大型漂浮体100，从而可以降低该装置的生产成本。
44.在本发明的另一个实施方式中，漂浮式波浪衰减装置可另外还包括至少一个附加的浮子400。浮子400紧固至浸入水面下的波浪接收板200的第二端204，使得相对于漂浮体100，在波浪接收板200的第二端上向后施加力。
45.浮子400经由固定至埋在海床(河床)e中的混凝土基座50等(如锚、墩等)的环52联接并紧固至波浪接收板200的第二端204的环220。
46.以所述方式布置该装置还有助于提高波浪衰减装置的波浪衰减效率，其中，波浪w施加在紧固至波浪接收板200的环220的浮子400上的力经由紧固绳410传递至波浪接收板200的第二端204，并在与波浪w施加的力所引起的力矩(顺时针方向)相反的方向(逆时针方向)上引起旋转力矩的方向上拉动波浪接收板200，从而施加在波浪接收板200上的波浪力也可以得到补偿。此外，浮子400还引起始终施加在波浪接收板200的环220上的拉力，波浪接收板200的波浪接收平面的倾斜角度可以维持在合适的水平，因此，根据本发明的漂浮式波浪衰减装置始终具有良好的波浪衰减效率。在装置上没有安装浮子400，而大波浪w朝装置行进的情况下，波浪接收板200的平面在某一时刻可能被压下成几乎水平的倾斜或以过小的倾斜角度倾斜，这可能导致波浪w的大部分水团可以溢出波浪接收板200而朝海岸线移动，因此，装置不能像预期那样有效地衰减波浪。
47.图8是示出图1中的漂浮式波浪衰减装置在涨潮或装置位于大波浪的峰顶(虚线)和落潮或装置位于低波浪的波谷(实线)期间的操作的图。浮子400有助于将漂浮体100和波浪接收板200的水平度维持成相对恒定，并且波浪接收板200的倾斜角度在完全涨潮期(或在大波浪中)和完全落潮期(或在低波浪)之间不会有特别大的差异。
48.在完全涨潮期(如虚线所示)，漂浮体100和波浪接收板200(如部分地所示)向上移动，波浪接收板200拉紧固绳410，紧固绳410则将浮子400向下拉。在完全落潮期(如实线所示)，漂浮体100和波浪接收板200向下移动，浮子400向上移动，从而经由紧固绳410对波浪接收板200施加拉力。根据这种布置，浮子400伴随紧固绳510灵活地协助将漂浮体100和波浪接收板200保持在给定位置，因此，根据本发明的漂浮式波浪衰减装置不容易翻倒，并且其整体稳定性得到改善。
49.浮子400有助于在涨潮期间和落潮期间都将漂浮式波浪衰减装置的波浪接收板的倾斜角度维持在合适的位置。例如，在落潮期间，漂浮体100根据水位向下移动，这可能导致波浪接收板200的第一端202向下移动，从而使波浪接收板200的倾斜角度减小。同时，波浪接收板200的第二端204也向下移动，系至浮子400的紧固绳410向后移动，浮子400向上移动，从而施加在波浪接收板200的第二端204上的拉力将波浪接收板200向后拉，并且波浪接收板200的倾斜角度增加，以补偿第一端202的移动，因此，波浪接收板的倾斜角度没有特别改变。因此，波浪衰减装置的波浪接收板200的倾斜角度维持在合适的位置，在波浪平静期间协助波浪衰减装置不在错误的方向上移动，同时，可以根据自然水位向上和向下移动，并且可以有效地操作。
50.接下来，参考图3解释本发明的另一个实施方式。
51.图3示出了根据本发明的另一个实施方式的漂浮式波浪衰减装置的布置。该布置与图1中所示的漂浮式波浪衰减装置的布置相似，只是安装墩或混凝土基座50的区域中的海床(河床)e比安装墩或混凝土基座60的区域中的海床(河床)浅。
52.根据图3，混凝土基座60包括环62和固定至混凝土基座60的滑轮64。波浪接收板200经由紧固绳510紧固至固定在混凝土基座60上的环62，而紧固绳410穿过混凝土基座50的环52(应优选滑轮，用于有助于减少摩擦力)，并朝波浪前侧转回，以便穿过位于较深水位并系至浮子400的混凝土基座60上的滑轮64。因此，浮子400布置在漂浮体100前方，即，波浪w在冲击在漂浮体100上之前冲击在浮子400上，波浪力与浮子400的浮力一起引起施加在波浪接收板200的第二端204上的力，并使其相对于漂浮体100向后移动，从而有助于将波浪接收板200的波浪接收平面的倾斜角度维持在合适的水平。因此，根据本发明的漂浮式波浪衰减装置与图1中所示的第一实施方式的布置一样，具有良好的波浪衰减效率。
53.因此，根据图3中所示的实施方式的装置的布置适于在具有海床(河床)坡度的海岸线区域中安装漂浮式波浪衰减装置，并且该装置安装在浅水区域中，因此，该实施方式的安装也防止浮子400与漂浮体100缠在一起或干扰。
54.接下来，参考图4至图6来描述底板模块10，该底板模块是波浪接收板200的一个部件。
55.波浪接收板200应优选是硬板，其在波浪冲击侧具有平坦表面，用于衰减波浪强度。波浪接收板200可以由硬质材料制成，例如，具有良好的耐海水腐蚀的金属(如不锈钢、铝合金等)，或者由耐用塑料制成，如高密度聚乙烯(hdpe)、尼龙等。
56.在一个示例性的实施方式中，波浪接收板200可以包括多个底板模块10-1、10-2，其中每个底板模块10-1、10-2均包括穿过底板模块10的边缘延伸的螺栓插入孔12，并且如图5和图6中所示，通过将螺栓24分别插入所述螺栓插入孔12而将底板模块附接在一起。
57.如图4和图5中所示，每个底板模块10-1、10-2均包括呈平坦表面形式的第一表面以及与第一表面相对的第二表面。可以通过组装底板模块10-1、10-2将底板模块10-1、10-2组装成具有期望尺寸的波浪接收板200，其中每个模块的螺栓插入孔12彼此对准，并且至少一个螺栓(优选两个螺栓)24分别插入穿过对准的螺栓插入孔12插入。
58.根据图6，第二表面包括固定在第二表面上的多个加强翅片30。在第一线上，加强翅片30彼此平行，其具有加强构件26，加强构件26以垂直于加强翅片30的方向插入穿过加强翅片30，并以一定间隔间隔开，以便加强底板模块10-1和10-2。此外，加强翅片30位于波浪接收板200的背面，使得波浪不会直接冲击它们，因此，它们不会造成可能影响整个装置稳定性的水阻力。
59.如上所说明的，漂浮体100、波浪接收板200和浮子应由重量轻、耐腐蚀的硬质材料制成，如高密度聚乙烯(hdpe)塑料、不锈钢、铝合金等。漂浮体100可以是中空体的形式并具有多边形形状。同时，始终浸入水下的其他元件如下：环和滑轮应由诸如金属合金之类的硬质材料制成，或由诸如尼龙之类的具有良好耐腐蚀性的坚韧光滑的塑料制成；并且紧固绳310、410和510应由具有良好柔韧性和耐腐蚀性的坚韧牢固的材料制成，如钢丝绳吊索、链条、绳索等。
60.虽然，在详细描述中描述并在附图中作为实施例示出了本发明，但可以理解的是，本领域普通技术人员可以对本发明进行各种变型和改变，并且这些变型和改变属于本发明
的范围和目标。本发明的范围符合所附权利要求中阐明的本发明的实施方式。然而，本发明的范围不仅特别涵盖在权利要求中，而且还涵盖其用途和实施以及权利要求中阐明的本发明的实施方式的用途和实施。