一种极端海况下具备可沉浮功能的浮箱-轮胎型浮式防波堤单元及防波堤系统技术方案

本发明专利技术公开了一种正常海况下实现消波、极端海况下可沉浮的防波堤单元及防波堤系统，防波堤系统包含多个防波堤单元。每个防波堤单元由浮体部和水下部组成；浮体部由固定连接的上层密封空箱、中层压载水箱和下层气囊箱组成；中层压载水箱为中空密闭腔体，其设有排水阀和进水阀，排水阀和进水阀通过连接管与外部浮筒I连接；下层气囊箱内至少装填有一个气囊，气囊上设有进气阀和排气阀，进气阀和排气阀通过连通管连接到水面的浮筒II；水下部由并列布置的刚性支架和悬挂轮胎组成。本发明专利技术既能合理规避极端恶劣海况，降低系泊系统的造价，又能满足正常工况下防浪消波要求，具有低成本、绿色环保等特点。

A Floating Box-tyre Floating Breakwater Unit and Breakwater System with Floating and Floating Function under Extreme Sea Conditions

The invention discloses a breakwater unit and a breakwater system which can realize wave elimination under normal sea conditions and can sink and float under extreme sea conditions. The breakwater system comprises a plurality of breakwater units. Each breakwater unit is composed of a floating body and an underwater part; the floating body is composed of a fixed connected upper sealed empty box, a middle ballast water tank and a lower ballast tank; the middle ballast water tank is a hollow sealed cavity with a drain valve and a water inlet valve connected with an external buoy I through a connecting pipe; at least one air bag is filled in the lower ballast box and an air bag is provided with an inlet. Air valves and exhaust valves, intake valves and exhaust valves are connected to the surface of the buoy II through a connecting pipe; the underwater part is composed of rigid brackets arranged side by side and suspended tires. The invention can not only reasonably avoid extreme bad sea conditions, reduce the cost of mooring system, but also meet the requirements of wave protection and wave elimination under normal working conditions, and has the characteristics of low cost, green environmental protection and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种极端海况下具备可沉浮功能的浮箱-轮胎型浮式防波堤单元及防波堤系统
本专利技术涉及一种具有沉浮功能的防波堤单元，还涉及包含多个防波堤单元的防波堤系统，属于近海工程与海洋工程的防波

技术介绍
浮式防波堤通常是由金属、钢筋混凝土、橡胶和塑料等材料制造的浮式构件主体和锚泊系统组成的防浪设施，与传统坐底式防波堤相比，其主要优点有：造价相对较低、生态环保性高、适应环境广等。现有的浮式防波堤在长周期波浪下消波效果较差，且在恶劣海况下浮式防波堤结构难以自保，比如说遭遇台风等极端恶劣海洋环境。为了保证极端恶劣工况下系泊浮体的安全，系泊系统则需要采用高强度造价极其昂贵锚链。因此如何在复杂海况下既能实现浮式防波堤的消波功能，又能保证其自身的安全性，同时降低浮式防波堤的造价是一个很重要课题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能躲避极端恶劣环境的具有沉浮功能的防波堤系统，该防波堤系统由多个防波堤单元组成，该防波堤系统既能在天气良好时，根据当前波浪状况，通过适当地吃水调节进行消浪作用；又能在极端恶劣海况下以较小的成本保证其自身的安全性。
技术实现思路
：为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种极端海况下具备可沉浮功能的浮箱-轮胎型浮式防波堤单元，防波堤单元由浮体部和水下部组成；其中，所述浮体部由依次固定连接的上层密封空箱、中层压载水箱和下层气囊箱组成；中层压载水箱为中空密闭腔体，中层压载水箱上设有排水阀和进水阀，排水阀和进水阀通过连接管与外部浮筒I连接；所述下层气囊箱内至少装填有一个气囊，所述气囊上设有进气阀和排气阀，进气阀和排气阀通过连通管连接到水面的浮筒II；所述水下部包括多个并列设置的刚性支架，每个支架的两个竖直部均固定在浮体部上，每个支架沿水平向延伸的水平部上均悬挂有多个轮胎。其中，本专利技术防波堤单元还包括锚链，所述防波堤单元通过锚链锚固在水体里。其中，所述支架至少有两个沿水平向延伸的水平部，每个水平部上均悬挂有多个轮胎，即每个支架上至少悬挂有两排轮胎。每个支架包含上下两排水平向延伸的钢管，每根钢管均穿插有多个轮胎，且相邻支架上的轮胎上下错位布置。其中，相邻支架上悬挂的轮胎呈错位排布，即相邻支架上的轮胎的中心位置与海平面的距离呈错位排布。其中，部分所述轮胎内填充有泡沫。其中，所述上层密封空箱内通过隔板划分为多个隔舱，对于任意一个隔舱都是密封的。设置密封隔舱是为了提升浮式防波堤恶劣工况下的生存能力，即使个别舱室破损进水后，也能保证其不沉没。其中，所述下层气囊箱通过隔板划分出多个沿水平向延伸的隔舱，每个隔舱内均设置有气囊，气囊通过连接件分别与箱体的前壁和后壁固定连接，气囊纵向的延展方向与隔舱的延伸方向一致。一种具有沉浮功能的防波堤系统，由多个上述的防波堤单元组成；防波堤单元间通过锚链和橡胶圈弹性连接。相比于现有技术，本专利技术技术方案具有的有益效果为：本专利技术防波堤单元在正常天气下，通过中层压载水箱调节吃水，附加水下结构的扰波效果，使得其消浪效果要好于传统浮箱式浮式防波堤，并且不大幅度增加浮式防波堤单位尺度的工程造价；当本专利技术防波堤系统在遭遇台风等恶劣海洋环境时，其能够通过调节吃水的量使其沉入水下，有效减低了浮式防波堤的波浪载荷，台风过后对其气囊充气后即能上浮至原有水面，正常行使消浪功能，解决了现有浮式防波堤在恶劣海况下的生存问题，从而不必选用高标准的锚链，大幅度降低了系泊系统的造价。附图说明图1是本专利技术防波堤单元的结构示意图；图2是图1的主视图；图3是图1的左视图；图4是两个防波堤单元A组成的防波堤系统的结构示意图；图5是图4的立体图；图6四个防波堤单元A组成的防波堤系统的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例来对本专利技术技术方案做进一步说明。如图1～3所示，本专利技术防波堤单元A，防波堤单位A由浮体部1和水下部2组成；其中，浮体部1由上层密封空箱3、中层压载水箱4和下层气囊箱5组成，上层密封空箱3、中层压载水箱4和下层气囊箱5通过螺栓依次固定连接；上层密封空箱3、中层压载水箱4和下层气囊箱5均为长方体结构，由钢板和工程塑料制成；三个箱体建造单独进行，建造完成后，通过螺栓固定组合成浮体部1；上层密封空箱3内通过隔板划分为多个隔舱，对于任意一个隔舱都是密封的；中层压载水箱4具有可填充水的密闭腔体，中层压载水箱4上设有排水阀10-1和进水阀10-2，排水阀10-1和进水阀10-2通过连接管13与外部浮筒I18连接(如图2所示，浮筒I18浮在水面上，能够将阀口引到外部水面上，方便水面工程船对中层压载水箱4进行注水以及排水，进而实现压载功能)；下层气囊箱5内至少装填有一个气囊8，气囊8上设有进气阀9-1和排气阀9-2，进气阀9-1和排气阀9-2通过连通管11连接到水面的浮筒II15(如图2所示，水面工程船通过浮筒II15对气囊8进行充气和排气)；水下部2包括多个并列设置的刚性支架7，每个支架7的两个竖直部均固定在浮体部1上，每个支架7至少有两个沿水平向延伸的水平部，即每个支架7上至少悬挂有两排轮胎，每个水平部上均悬挂有多个轮胎6，即每个水平部依次穿过轮胎6的环形中空区，其中，部分轮胎6内填充有泡沫。相邻支架7上悬挂的轮胎6呈错位排布，如图3所示，相邻支架7上的两列轮胎6是上下间隙布置，这样的设置能够更好地扰乱水下质点运动从而提高防波提的消波效果。下层气囊箱5设有孔洞可让海水自由进出。是下层气囊箱5底板上设有孔洞14，孔洞14在气囊8充气时，体积增大时，可以把下层气囊箱体内的海水挤排出去，增大整体结构浮力的同时也减小气囊8周围受到的压力。本专利技术防波堤单元A还包括锚链12，防波堤单元A通过锚链12锚固在水体里。下层气囊箱5内通过隔板划分出多个沿水平向延伸的隔舱，每个隔舱内均设置有气囊8，气囊8通过连接件分别与箱体5的前壁和后壁(也可以叫左侧壁和右侧壁)固定连接，气囊8纵向的延展方向与隔舱的延伸方向一致。气囊8为天然橡胶制成的气囊，每个气囊8前后设有一个进气阀和一个排气阀，若干个气囊8的进气阀和排气阀通过管路连接合并成一个总的进气阀和排气阀，总的进气阀和排气阀分别通过柔性管11接到水面浮筒II15上。如图4～6所示，本专利技术还包括由多个防波堤单元A组成的防波堤系统，相邻防波堤单元A通过锚链17和橡胶圈16实现可拆卸连接。本专利技术防波堤的使用方法：A.通过配套锚泊系统将防波堤锚固，当天气良好时，根据当前波浪状况，通过进水阀10-2对中层压载水箱4进行适当注水(防波堤单元A上的所有阀门，都通过柔性连接管接到水面浮筒上，水面工程船对接到相应的浮筒上对其注水或是抽水)，即水面工程船通过浮筒I18对中层压载水箱4进行注水，此时气囊8不充气，将防波堤调整到适宜的吃水，进行消浪作用；B.在恶劣海况下，通过进水阀10-2往中层压载水箱4中继续注入海水，同时通过进气阀9-1对气囊8进行适当充气，即水面工程船通过浮筒II15对气囊8进行充气，直至防波堤沉入水下，从而有效减低了防波堤的波浪载荷，提高其自身生存性；C.在恶劣海况过后，有附近工程船对气囊8充满气，防波堤上浮，同时对中层压载水箱4进行排水，使整个防波堤达到预定吃水，进行正常消浪的作用。本专利技术防波堤由配套锚泊系统进行锚固，布置在开敞水域可以较好地减弱波浪效果。通过浮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极端海况下具备可沉浮功能的浮箱‑轮胎型浮式防波堤单元，其特征在于：防波堤单元由浮体部和水下部组成；其中，所述浮体部由依次固定连接的上层密封空箱、中层压载水箱和下层气囊箱组成；中层压载水箱为中空密闭腔体，中层压载水箱上设有排水阀和进水阀，排水阀和进水阀通过连接管与外部浮筒I连接；所述下层气囊箱内至少装填有一个气囊，所述气囊上设有进气阀和排气阀，进气阀和排气阀通过连通管连接到水面的浮筒II；所述水下部包括多个并列设置的支架，每个支架的两个竖直部均固定在浮体部上，每个支架沿水平向延伸的水平部上均悬挂有多个轮胎。

【技术特征摘要】
1.一种极端海况下具备可沉浮功能的浮箱-轮胎型浮式防波堤单元，其特征在于：防波堤单元由浮体部和水下部组成；其中，所述浮体部由依次固定连接的上层密封空箱、中层压载水箱和下层气囊箱组成；中层压载水箱为中空密闭腔体，中层压载水箱上设有排水阀和进水阀，排水阀和进水阀通过连接管与外部浮筒I连接；所述下层气囊箱内至少装填有一个气囊，所述气囊上设有进气阀和排气阀，进气阀和排气阀通过连通管连接到水面的浮筒II；所述水下部包括多个并列设置的支架，每个支架的两个竖直部均固定在浮体部上，每个支架沿水平向延伸的水平部上均悬挂有多个轮胎。2.根据权利要求1所述的极端海况下具备可沉浮功能的浮箱-轮胎型浮式防波堤单元，其特征在于：还包括锚链，所述防波堤单元通过锚链锚固在水体里。3.根据权利要求1所述的极端海况下具备可沉浮功能的浮箱-轮胎型浮式防波堤单元，其特征在于：所述支架至少有两个沿水平向延伸的水平部，每个水平部上均悬挂有多...

【专利技术属性】
技术研发人员：马小剑，朱仔野，高俊亮，嵇春艳，刘珍，程勇，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32