本實(shí)用新型涉及一種自系泊局部銅網(wǎng)張力腿式網(wǎng)箱型浮式防波堤，屬海洋工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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浮式防波堤通常是由金屬，鋼筋混凝土和塑料等材料制造的浮式構(gòu)件和錨泊系統(tǒng)組成的防浪設(shè)施，其主要優(yōu)點(diǎn)有：可防止海水污染，因為它有很強(qiáng)的海水交換功能，隨著水深的增加，其造價比固定式要便宜得多，安放位置可以很容易地改變，浮體、纜繩和錨具都很容易制造，特別適合所掩護(hù)的水域要求有良好水質(zhì)交換條件的水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施，人工海水浴場等水域，用于預(yù)防常年主導(dǎo)風(fēng)浪的影響，以取得節(jié)省投資和保持良好水質(zhì)交換的雙重效果。

浮式防波堤的消浪機(jī)理主要有以下幾種：

波能反射：利用防波堤前部分反射能量的關(guān)系。防波堤的相對入水深度(D/d)是影響消浪效果的重要參數(shù)，其中D為防波堤入水深度，d為水深。

波列間的干涉消能：由于傳遞的波浪頻率與結(jié)構(gòu)本身運(yùn)動產(chǎn)生的波浪頻率不同，形成兩波間波動的相互牽制和抵消。

紊動消能：水體與結(jié)構(gòu)相互作用形成的碰撞，摩擦和繞流，破壞了原來波浪質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律的運(yùn)動，轉(zhuǎn)變?yōu)殡s亂的紊動而達(dá)到消能目的。

波浪力作功：波浪力使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移或變形所做的功，有部分是不可逆轉(zhuǎn)的能耗。

由微幅波理論得知：

1)當(dāng)水深與波長之比d/λ＞0.5時為深水波，水體質(zhì)點(diǎn)是循圓形軌跡運(yùn)動，圓半徑按指數(shù)規(guī)律從水面向下衰減，水質(zhì)點(diǎn)的水平速度分量在水表面最大，隨著水面而急劇減少，在半水深處的速度約為水面的1/5，由于浪的動能大部分靠近水面，采用浮堤消波效果很好。

(2)當(dāng)d/≤0.05時為極淺水波，水質(zhì)點(diǎn)幾乎呈水平軌跡往復(fù)運(yùn)動，其速度水平分量從水面到水底幾乎不變。

(3)當(dāng)0.05＜d/λ≤0.5時為淺水波，水質(zhì)點(diǎn)軌跡為一橢圓，水平速度沿水深的衰減率介于深水波和極淺水波兩者之間。

由于我們是掩護(hù)水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施為目標(biāo)，而水產(chǎn)養(yǎng)殖設(shè)施水域深度在-20m以內(nèi)屬淺水波范圍，因此，所建造的防波堤不但要著眼水面消波也要顧及水下，型式應(yīng)充分合理組合波能反射，波列間的干涉消能，紊動消能及波浪力作功，使結(jié)構(gòu)實(shí)用并且高效。

近年來國內(nèi)外學(xué)者們提出了眾多形式的浮式防波堤，由吳靜萍等人模仿水生植物“浮漂”的結(jié)構(gòu)型式，將28塊圓形木板(每塊平板直徑為24cm，厚1.8cm)，排成4排7列鋪于水面，模型整體尺寸為1.8m×1.0m。實(shí)驗結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)具有較好的消浪效果，見文獻(xiàn)[3]。

由鄭艷娜，董國海，等人構(gòu)思的板一網(wǎng)式浮堤結(jié)構(gòu)，主體為剛性不透水平板，吃水很小，板的下面由空心圓管支撐，提供板結(jié)構(gòu)的剛度和浮力，沿波浪傳播方向設(shè)置若干排網(wǎng)衣，網(wǎng)衣的下部系有重物使網(wǎng)衣下垂。通過實(shí)驗，表明該型式的浮堤對于保障風(fēng)浪中的深水養(yǎng)殖網(wǎng)箱具有較好的消浪性能。其原理是利用主體為 剛性不透水平板來抑制波能水質(zhì)點(diǎn)垂向運(yùn)動速度，其消浪機(jī)理是阻止波浪質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的垂直分量，衰減原有的部分波能來達(dá)到消浪的效果。沿波浪傳播方向設(shè)置的若干排網(wǎng)衣，用來破壞部分水面下水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動，利用水體與網(wǎng)衣之間相互作用形成的碰撞，摩擦和繞流，破壞原來波浪質(zhì)點(diǎn)有規(guī)律的運(yùn)動，轉(zhuǎn)變?yōu)殡s亂的紊動而達(dá)到消能的目的，見文獻(xiàn)[4]。

依據(jù)上述公知的消浪機(jī)理及文獻(xiàn)[3]，文獻(xiàn)[4]前人從事過的探索，以古國維為第一專利權(quán)人，黎祖福教授、李仲欽教授、蘇漢明高工、鄭鐘新高工共同研發(fā)，并已授權(quán)專利“柔性帶阻尼簾浮板組合式浮式防波堤”(專利號：ZL2013 2 0295373.7)科學(xué)組合了波能反射，波列間的干涉消能，紊動消能及波浪力作功，使結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效、可操作性強(qiáng)又能抵御強(qiáng)臺風(fēng)，該專利隨即由古國維主持施工圖設(shè)計，并已在廣東珠海海域建成使用，使用效果獲好評。

本專利將在“柔性帶阻尼簾浮板組合式浮式防波堤”專利基礎(chǔ)上，結(jié)合網(wǎng)箱養(yǎng)殖及本人研發(fā)的自系泊浮筒式系泊專利技術(shù)，使浮式防波堤更可靠、更經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn)

[1]王永學(xué)，王國玉.近岸浮式防波堤結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展與工程應(yīng)用[C].2002年度海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集，江西南昌，2002：314

[2]胡嵋，李大鳴，秦崇仁.淺水區(qū)域浮箱式防波堤結(jié)構(gòu)形式的試驗研究.中國港灣建設(shè).2007(151)：38-41.

{3]吳靜萍，王仁康，鄭曉偉等.浮漂式防波堤的試驗研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版)，2001，25(1)：91-93.

[4]董國海，鄭艷娜，李玉成等.板一網(wǎng)結(jié)構(gòu)浮式防波堤消浪性能的試驗研究[J].工程力學(xué)，2006(7)：142-146.

[5]“柔性帶阻尼簾浮板組合式浮式防波堤”專利號：ZL2013 2 0295373.7發(fā)明人：古國維，黎祖福、李仲欽、蘇漢明、鄭鐘新

[6]“自系泊柔性連接張力腿式抗風(fēng)浪網(wǎng)箱”專利號：ZL2013 2 0614048.1發(fā)明人：古國維，專利權(quán)人：古國維

[7]“深水系泊柱”專利號201320095246.2發(fā)明人：古國維 專利權(quán)人：古國維

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的是科學(xué)組合波能反射，波列間的干涉消能，紊動消能及波浪力作功，使結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、高效、可操作性強(qiáng)又能抵御強(qiáng)臺風(fēng)，同時還可用作網(wǎng)箱養(yǎng)殖的浮式防波堤，為此，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

1.由一串“自系泊局部銅網(wǎng)張力腿式網(wǎng)箱”連接起來構(gòu)成浮式防波堤，放置在與常年主導(dǎo)風(fēng)浪入射方向垂直的縱向，網(wǎng)箱縱橫相間布置懸掛阻尼簾的板狀浮體，水下錨或樁通過系泊纜連接到網(wǎng)箱浮筒上，由一串連接起來構(gòu)成浮式防波堤的“自系泊局部銅網(wǎng)張力腿式網(wǎng)箱”，其構(gòu)造是浮力柱之浮筒底端懸掛懸重體，懸重體下連接自系泊壓重，同時浮筒吊耳連接外系泊系統(tǒng)，與浮力柱之浮筒焊接的撐桿，固定內(nèi)置銅網(wǎng)的框架，雙層網(wǎng)衣掛接在內(nèi)置銅網(wǎng)框架兩側(cè)的立柱上，雙層網(wǎng)衣間掛接浮塊。而水下錨或樁推薦采用錨式鏈節(jié)及大拉力錨集成系統(tǒng)。

2.上述的自系泊局部銅網(wǎng)張力腿式網(wǎng)箱采用的浮力柱，具有重心在下，浮心在上，直立自浮，永不傾倒，可隨水位漲落升沉，并具有雙系泊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 及優(yōu)勢。

3.上述的網(wǎng)箱縱橫相間布置懸掛阻尼簾的板狀浮體，是夾芯玻璃鋼的板狀浮體，通長的鋼筋拉環(huán)置于上下兩側(cè)玻璃鋼層內(nèi)，懸掛阻尼簾用廢舊網(wǎng)衣做成，廢舊網(wǎng)衣底部掛接條狀或塊狀懸重體，懸重體用混凝土搗制而成。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟(jì)、可操作性強(qiáng)，不必大型工程船舶安裝，結(jié)構(gòu)固定在自系泊浮力柱形成的彈性系統(tǒng)上，安全性好，內(nèi)置銅網(wǎng)的框架，因銅網(wǎng)不長污損生物，能始終保持海水流動通暢，使網(wǎng)箱內(nèi)水體的有良好交換，特別要指出是本實(shí)用新型將網(wǎng)衣粘附污損生物之害變?yōu)槔?，即用最簡單?jīng)濟(jì)辦法構(gòu)筑了通常浮式防波堤所采用的鋼筋混凝土大型箱體。另一特點(diǎn)是縱橫相間布置懸掛阻尼簾的板狀浮體同時也是浮魚礁，有利于網(wǎng)箱內(nèi)養(yǎng)殖魚的生長，本實(shí)用新型對于日益發(fā)展的深水養(yǎng)殖事業(yè)無疑有重要意義的發(fā)明。

附圖說明：

圖1自系泊局部銅網(wǎng)張力腿式網(wǎng)箱浮式防波堤單元平面布置示意圖；

圖2是A放大圖，表述了本實(shí)用新型各構(gòu)件與浮筒的相互關(guān)系；

圖3是1-1剖視圖，表述了本實(shí)用新型豎向構(gòu)造示意圖；

圖4是2-2剖視圖，表述了內(nèi)置銅網(wǎng)的框架構(gòu)造及各構(gòu)件間相互關(guān)系；

圖5是節(jié)點(diǎn)大樣1，表述了內(nèi)置銅網(wǎng)框架的方管骨架剖面放大圖；

圖6是懸掛阻尼簾的板狀浮體軸測立體圖；

圖7是推薦的錨式鏈節(jié)及大拉力錨集成系統(tǒng)示意圖。

其中：1.浮力柱的高浮力浮筒，2.吊耳，3.外系泊纜，4.懸重體，5.自系泊壓重，6.撐桿，7.內(nèi)置銅網(wǎng)的框架總成，701.框架的方管骨架，702.填充的泡沫塑料，703.掛接網(wǎng)衣立柱支承座，704.掛接網(wǎng)衣立柱，8.銅網(wǎng)，9.片狀網(wǎng)衣，901.網(wǎng)衣的浮塊，10.網(wǎng)箱底部網(wǎng)衣，11.纜繩，12.懸掛阻尼簾的板狀浮體總成，1201.硬質(zhì)泡沫塑料，1202.鋼絲網(wǎng)，1203.玻璃鋼層，1204.掛環(huán)，1301.大拉力錨，1302.錨式鏈節(jié)，1303.錨鏈。

具體實(shí)施方式

在陸上完成浮力柱的高浮力浮筒1建造，和內(nèi)置銅網(wǎng)的框架總成7制作，以及懸重體4及自系泊壓重5準(zhǔn)備，通常懸重體4及自系泊壓重5由混凝土搗制而成，但也可利用建筑垃圾代替，同時備好片狀網(wǎng)衣9，片狀網(wǎng)衣是商品網(wǎng)衣連接上下力綱。

浮力柱的高浮力浮筒1，及內(nèi)置銅網(wǎng)的框架總成7制作是常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)，與陸上房屋鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)相比，要求要高一些，并有密閉性要求，要求制作應(yīng)嚴(yán)格遵守建造程序，材料選擇上應(yīng)選擇可焊性好的鋼材，在焊接環(huán)節(jié)上應(yīng)有完善的焊接程序，焊縫檢測程序，焊接人員應(yīng)持合格的焊工證書，嚴(yán)禁無證或等級不夠人員施焊。浮筒1直徑大市場沒有成品管時，要自行或委托由鋼板制作成管段。內(nèi)置銅網(wǎng)的框架7之方管骨架701，內(nèi)要填充泡沫塑料，并且要求浮力與自重平衡，通過水平及豎向撐桿與浮筒1相連，所謂內(nèi)置銅網(wǎng)，是指銅網(wǎng)8點(diǎn)焊在框架7上。

通常由混凝土搗制而成懸重體4及自系泊壓重5，首先由浮吊將自系泊壓重5沉放入設(shè)定的海床，自系泊壓重5與懸重體4連接的鐵鏈端部掛上標(biāo)志浮球，同時，應(yīng)先投放的還有外系泊系統(tǒng)，外系泊系統(tǒng)推薦錨式鏈節(jié)及大拉力錨集成系統(tǒng)。

由于本實(shí)用新型的防波堤是由一串“自系泊局部銅網(wǎng)張力腿式網(wǎng)箱”連接起來構(gòu)成，因此，可參考本人已授權(quán)的自系泊張力腿式網(wǎng)箱相關(guān)專利，如參考文獻(xiàn)[6]等，具體實(shí)施方式不需要再作重復(fù)的描述，總的原則是利用浮力柱會自浮自立特點(diǎn)，先按浮力柱+上下纜繩構(gòu)造柔性網(wǎng)箱骨架，再附加上網(wǎng)衣9、懸掛阻尼簾的板狀浮體總成12等部件的技術(shù)路線去做。

相比以古國維為第一專利權(quán)人，黎祖福教授、李仲欽教授、蘇漢明高工、鄭鐘新高工共同研發(fā)，并已授權(quán)專利“柔性帶阻尼簾浮板組合式浮式防波堤”(專利號：ZL2013 2 0295373.7)由于引入自系泊浮力柱技術(shù)，及錨式鏈節(jié)及大拉力錨集成系統(tǒng)技術(shù)，因此，本實(shí)用新型的防波堤在技術(shù)上，在可靠性上都有質(zhì)的飛躍，這對于日益發(fā)展的深水養(yǎng)殖事業(yè)無疑是有重要應(yīng)用價值的。