一种斜坡式消波装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种斜坡式消波装置及方法，所述消波装置包括倾斜放置的导波板，所述导波板与消波室相连；所述消波室设置有多个正六面柱体，且多个正六面柱体构成蜂窝结构；在每一正六面柱体内部依次设置有网状结构和至少一个水轮；消波室底面采用柔性膜包覆，并在所述柔性膜底部设置出水口，用于引导水流流出消波室。

A Slope Wave Absorbing Device and Method

The present invention relates to a slope type wave absorbing device and method. The wave absorbing device includes an inclined guide plate which is connected with the wave absorbing chamber, a plurality of regular hexahedral cylinders are arranged in the wave absorbing chamber and a plurality of regular hexahedral cylinders form a honeycomb structure, a network structure and at least one water wheel are arranged in turn in the inner part of each regular hexahedral cylinder, and a flexible film wrap is used on the bottom surface of the wave absorbing chamber. A water outlet is arranged at the bottom of the flexible membrane to guide the water flow out of the wave absorbing chamber.

【技术实现步骤摘要】
一种斜坡式消波装置及方法
本专利技术涉及一种斜坡式消波装置及方法。
技术介绍
随着海洋开发的不断深入，波浪理论和实验研究已成为各大高校及研究机构重点关注的领域。波浪水槽作为研究波浪机理的实验器具，其性能的好坏直接影响波浪理论研究成果的可靠性。由于实验场地的限制，波浪水槽的长度有限，当波浪传播到水槽封闭端部时，会碰到端板而反射。若不能有效消除反射波，则会严重影响实验模型周围的流场。消波装置即是安装在波浪水槽端部，用以消除波浪反射，减小波浪能量的装置，对一些场地受限的实验室来说尤为重要。目前波浪水槽中使用的消波装置按几何形状可分为圆弧面消波装置、铁丝网阵消波装置、箱式消波装置和斜坡式消波装置。对于水深较固定的水槽，圆弧面消波装置具有较好的消波效果。但圆弧面消波装置存在一个消波效果最好的最佳水深，一旦水槽内的水深偏离最佳水深，则该装置便无法达到很好的消波效果。对于波浪的波长和波高较固定的水槽，铁丝网阵消波装置具有较好的消波效果。但对于铁丝网阵消波装置来说，透空率沿程不变是一个缺陷，这使得消波装置无法在占用空间较小的前提下达到有效的消波效果，箱式消波装置与铁丝网阵消波装置消波原理相同，亦存在与铁丝网阵消波装置相同的消波缺陷。斜坡式消波装置的主要原理是：使波浪通过爬坡的方式消耗掉部分能量。这就导致斜坡式消波装置的坡度越平缓，其消波效果越好，但因此需要占据较大的水槽长度。专利文献2016103521141公布了一种有多个均匀布置的隔板组成的消波装置，隔板一侧构成的平面由低到高为一斜坡面。由于该种消波装置的消波结构单一，且仅对单一波长具有较好的消波效果，故而其消波效率较低。专利文献2014104807715公布了一种圆弧型护面消波装置，主要利用护面部和堤部共同构成半开放的消波结构，波浪迎着护面部而上，随着重力影响掉入护面部开设的矩形槽中，与堤部通过紊动作用消耗波能。但此消波装置的消波结构与波浪运动机理并不匹配，且设备较小，即使等比例扩大也不能增强其消波效率。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种斜坡式消波装置及方法，可以首先通过斜坡消除爬高的波能，再利用消波室的网状结构和水轮进行二级消波，最后通过柔性膜消除剩余波能。该技术方案采用蜂窝结构，坚固牢靠，多模块消波极少产生反射波，同时可以最大程度的消除波能。为了实现上述目的，本专利技术采用如下方案：一种斜坡式消波装置，包括倾斜放置的导波板，所述导波板与消波室相连；所述消波室设置有多个正六面柱体，且多个正六面柱体构成蜂窝结构；在每一正六面柱体内部依次设置有网状结构和至少一个水轮；消波室底面采用柔性膜包覆，并在所述柔性膜底部设置出水口，用于引导水流流出消波室。其中，网状结构为与正六面柱体的对称轴垂直、或位于同一平面、或呈固定角度的平面消波网。其中，水轮包括一连接杆、六个转轴以及与每一转轴相连接的扇片；连接杆位于正六面柱体对称轴处，每一转轴的一端与连接杆相连，另一端与正六面柱体的柱面相连，且六个转轴平均分割正六面柱体的横截面。进一步的，上述扇片可分割为多个与所述转轴相连的平板结构。为了实现斜坡式消波装置的倾斜角度可调节，在消波室底部，或角点位置设置有多个可升降支座，用于调解消波装置的倾斜角度。同时，为了进一步限制柔性膜的运动，在所述柔性膜上可设置有多个钢条，每一钢条与波浪的前进方向相垂直。上述导波板采用平面板或上凸形弧面板。为了实现上述消波装置的功能，本专利技术还提出了一种消波方法，具体为波浪通过导波板进入消波室，被蜂窝结构分割为多股水流，分别流入不同的正六面柱体中，波浪向下坠落期间依次通过网状结构和水轮进行消波，然后进入柔性膜包覆的空间进行往复运动，消除剩余波动，最终从出水口流出。当波浪进入正六面柱体中时，先通过网状结构碎波，而后随着重力的作用进入水轮，大部分波浪通过水轮导向柔性膜包覆的空间，小部分反射的波浪被所述网状结构消除回落至水轮，最终也进入柔性膜包覆的空间。更进一步，还可以通过调节所述消波装置的倾斜角度，消除不同波长的波浪。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术的消波装置采用网状消波结构、消波水轮等多种消波模块进行复合消波，最大程度的消除了波能，明显提高率消波效率；(2)本专利技术采用蜂窝结构固定消波模块，结构简单，同时具有紧密坚固性；(3)本专利技术采用依次设置网状结构以及水轮进行消波，有效控制了反射波的产生。附图说明图1为本专利技术的结构示意图a；图2为本专利技术的结构示意图b；图3为本专利技术消波水轮的结构示意图a；图4为本专利技术消波水轮的结构示意图b。其中：1-导波板；2-支座；3-消波铁丝网；4-水轮；5-柔性膜；6-蜂窝结构；7-钢架；8-连接杆；9-转轴；10-扇片。具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明，除有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所述
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另有明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中的消波结构单一，且仅对单一波长具有较好的消波效果，有的消波装置其消波结构与波浪运动机理并不匹配，且设备较小，即使等比例扩大也不能增强其消波效率。为了提高消波效率，最大程度消除波能，减少反射波，本专利技术提出了一种消波装置：包括倾斜放置的导波板，导波板一端与消波室相连，另一端或置于消波水槽内。消波室设置有多个正六面柱体，且多个正六面柱体构成蜂窝结构；在每一正六面柱体内部依次设置有网状结构和至少一个水轮；消波室底面采用柔性膜包覆，并在所述柔性膜底部设置出水口，用于引导水流流出消波室。图1与图2为本专利技术的一种典型实施方式，其中，导波板采用平面板，且在其上设置有多个镂空的消波槽，值得注意的是，导波板还可以采用上凸形弧面板，使得波浪在爬高时，更加快速的消除波能。消波室是由蜂窝结构以及底部的柔性膜构成的半封闭区域，蜂窝结构内部的每一正六面柱体均设置了网状结构和水轮。在本实施例中，网状结构采用如图3所示的铁丝消波网，也可以在该正六面柱体的横截面处设置平面的消波网，或者采用与正六面柱体的对称轴呈固定角度的平面消波网，以及上述结构的各种组合形式。不同形式的网状结构可满足不同的消波要求。波浪沿导波板而上，从蜂窝结构中向下坠落，首先经过网状结构碎波，然后到达水轮处。本实施例中的水轮采用如图4所示的结构，包括一连接杆、六个转轴以及与每一转轴相连接的扇片；连接杆位于正六面柱体对称轴处，每一转轴的一端与连接杆相连，另一端与正六面柱体的柱面相连，或者与正六面柱体的棱相连，六个转轴平均分割正六面柱体的横截面。图4中，每一转轴连接有4个扇片，为了更加高效得碎波，上述扇片还可以再细致地进行分割，或以不同形状分割，已达到更为高效的消波效果。在图1或图2中还可以看出，在消波室底部，或其角点位置设置了多个可升降支座，不仅可以用于支撑消波室，也可以用于调节消波装置的倾斜角度，用于适应不同波长的波浪。本专利技术的消波装置中，采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜坡式消波装置，其特征在于，包括倾斜放置的导波板，所述导波板与消波室相连；所述消波室设置有多个正六面柱体，且多个正六面柱体构成蜂窝结构；在每一正六面柱体内部依次设置有网状结构和至少一个水轮；消波室底面采用柔性膜包覆，并在所述柔性膜底部设置出水口，用于引导水流流出消波室。

【技术特征摘要】
1.一种斜坡式消波装置，其特征在于，包括倾斜放置的导波板，所述导波板与消波室相连；所述消波室设置有多个正六面柱体，且多个正六面柱体构成蜂窝结构；在每一正六面柱体内部依次设置有网状结构和至少一个水轮；消波室底面采用柔性膜包覆，并在所述柔性膜底部设置出水口，用于引导水流流出消波室。2.根据权利要求1所述的一种消波装置，其特征在于，所述网状结构为与正六面柱体的对称轴垂直、或位于同一平面、或呈固定角度的平面消波网。3.根据权利要求1所述的一种消波装置，其特征在于，所述水轮包括一连接杆、六个转轴以及与每一转轴相连接的扇片；连接杆位于正六面柱体对称轴处，每一转轴的一端与连接杆相连，另一端与正六面柱体的柱面相连，且六个转轴平均分割正六面柱体的横截面。4.根据权利要求3所述的一种消波装置，其特征在于，所述扇片可分割为多个与所述转轴相连的平板结构。5.根据权利要求1所述的一种消波装置，其特征在于，在所述消波室底部设置有多个可升降支座，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德森，李亚洲，蒋宗南，徐玉，郭文婷，吴艳崇，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37