【技术实现步骤摘要】
本技术属于近海岸工程装备设计制造，涉及一种具有悬摆结构的浮式防波堤。
技术介绍
1、防波堤在海岸和海洋工程中起着至关重要的作用，它通过有效衰减波浪能量来保护海岸线、港口和海上结构免受波浪冲击所引起的侵蚀和损害。此外，防波堤还能够保持水域的稳定，为船只停泊、航行和操作活动创造更安全的条件。根据自然条件和使用要求，传统防波堤包括直立型、斜波型、组合型等，通常存在大体量、重污染、高成本等缺点。与传统固定式防波堤相比，浮式防波堤具有更好的适应性，能够适应不同水深，安装和拆卸简便，具有更好的生态特性及经济性。因此，浮式防波堤尤其被广泛应用于对生态和施工条件有较高要求的工程中。
2、练继建等人于2025年1月发表了浮式防波堤结构型式的研究进展，并系统的梳理了国内外浮式防波堤的结构型式和消浪原理。目前，浮式防波堤基本构型包括箱型、浮筒型、浮筏型、框架型、系绳浮子型、水平板型、波能利用型、混合型及其他创新构型等。其中，新型浮式防波堤包括共振型、多孔渗透型、压载水型、基于多体耦合运动理论设计型和柔性阻尼型等。然而，由于中长波对海上结构物具有较强的穿透能力，目前所提出的浮式防波堤形式大多只能实现对中短周期波浪的消波。部分结构形式能够实现对中长波的消波，根据李志富等人的一种基于亥姆霍兹水波共振腔的高效型浮式防波堤(申请公开号：cn117604972a)，当入射波的频率与腔体内液体固有频率相匹配时，水体共振能够实现对特定频段波浪的减振消波，然而对该结构的固有频率进行设计和调节具有一定难度。
3、在实际海洋环境中，外海港域结构物普
4、单摆结构是一种经典的物理模型，在理想情况下，单摆的运动是由重力和恢复力造成的周期性运动，基于共振频率匹配原理，通常被广泛应用于建筑物、桥梁等工程结构或抗震工程中。将单摆结构引入对浮式防波堤结构形式的设计，可通过改变摆长和摆球数量改变整体结构的共振周期，从而实现对特定波浪消波频段的主动控制和调节。
技术实现思路
1、有鉴于此，本技术的目的在于设计一种带有系泊装置的、具有悬摆结构的浮式防波堤，通过控制单摆长度和摆球数量使得具有悬摆结构的浮式防波堤的共振频段与波浪激振频段一致，加强对特定频段波浪的消波(消波范围不受限制，尤其适应于中长周期波浪消波)，从而灵活且可控的达到最佳消波效果。该浮式防波堤设计新颖、施工维护方便，可应用于沿海港口、海上防灾应急消浪、海洋水产养殖及海上工程保护等生产建设活动中。实验证明，在全周期范围内，该浮式防波堤的透射系数相比传统箱型浮式防波堤小2％-10％，而现有研究的浮式防波堤结构相对于传统箱型浮式防波堤在全周期下的透射系数降低范围约10％-20％，本结构在全周期范围消波上虽无优势，但在特定周期波浪(共振周期波浪)中的透射系数相比传统箱型浮式防波堤小20％-35％，相比固定式防波堤小10％-20％，因此，该结构应用于特定周期范围的消波效率远高于现有浮式防波堤结构。本技术一种具有悬摆结构的浮式防波堤对传统箱型浮式防波堤在特定周期波浪(共振周期波浪)的消波效果上起到很好的优化作用，基于波浪-结构共振原理实现了对特定周期波浪(共振周期波浪)的高性能消波。
2、本技术的技术方案：
3、一种具有悬摆结构的浮式防波堤，包括具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构、系泊系统和柔性连接系统；
4、所述具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构包括方箱体、悬摆锚链、摆球体、连接环和吊环连接扣；连接环两个，分别活动连接在方箱体底面、两侧边中点位置；吊环连接扣两个，为实心半圆环结构，活动连接在摆球体上部，用于活动连接悬摆锚链；悬摆锚链两条，一端活动连接于连接环，另一端与吊环连接扣活动相连；
5、所述系泊系统主要由系泊缆和锚碇沉块构成，系泊缆一端活动连接方箱体的角端，另一端活动连接锚碇沉块；每个具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构由对应的系泊系统单独系泊，系泊系统活动连接在方箱体迎浪和背浪的结构面处；
6、所述柔性连接系统由多个柔性连接轴构成，具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构与柔性连接轴之间为锚固连接，每个柔性连接轴的两端分别锚固于具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构侧截面中心位置；柔性连接系统将多个相邻的具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构进行横向排布活动连接。
7、进一步，重心分布对具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构共振周期起到关键作用。当重心靠近方箱体时，具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构固有频率与单摆固有频率间无明显规律；当重心逐渐靠近摆球体时，该浮式防波堤的共振频率则逐渐接近单摆的固有频率。经实验验证，方箱体的质量m1与摆球体的质量m2的关系需满足：m2≥1.27m1；
8、在已知方箱体质量m1与摆球体材料密度ρ的情况下，得出摆球体半径r、方箱体质量m1及摆球体材料密度ρ应满足的不等式关系为：
9、进一步，具有悬摆结构的浮式防波堤通过添加垂向附属摆球体以实现消波。基于共振原理，通过改变下悬单摆的结构设计控制该浮式防波堤的固有频率，具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构在自然悬挂状态下时，两条悬摆锚链延长线通过球心。在具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构中，x为方箱体结构长度，h为方箱体底部至摆球体球心距离，r为摆球体半径，l为悬摆锚链长度，其关系可表示为：
10、所述的通过改变悬摆锚长度，可控制具有悬摆结构的浮式防波堤所消波浪的周期范围。在实际应用中，对于特定海域的波浪消波，当悬摆锚链长度为l时，本技术能够实现的最优消波周期t为(单摆在水下的固有频率近似理想单摆频率)：
11、进一步，通过柔性连接轴连接的多个具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构垂直于波浪传播方向并列布设。
12、进一步，每个单独的具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构下方悬挂单个摆球体，摆球体所连接的悬摆锚链长度相同。
13、进一步，每个单独的具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构下方悬挂多个摆球体，每个摆球体所连接的悬摆锚链设置不同长度，且垂直悬挂的摆球体能自由摆动，相邻摆球体运动轨迹独立。
14、进一步，所述吊环连接扣为实心半圆环结构，活动连接于摆球体上部，用于连接悬摆锚链。
15、进一步，所述连接环为实心半圆环结构，方箱体为空心结构，摆球体为实心结构；方箱体与悬摆锚链和系泊系统连接处均密封防水。
16、进一步，所述方箱体由钢材或混凝土材料制成，摆球体由金属材料制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有悬摆结构的浮式防波堤，其特征在于，该浮式防波堤包括：具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构、系泊系统和柔性连接系统；
2.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于，所述具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构在自然悬挂状态下时，两条悬摆锚链延长线通过球心；具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构中，X为方箱体的长度，H为方箱体底部至摆球体球心的距离，R为摆球体的半径，L为悬摆锚链的长度，其关系表示为：
3.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于，每个单独的具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构下方悬挂单个摆球体，摆球体所连接的悬摆锚链长度相同。
4.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于，每个单独的具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构下方悬挂多个摆球体，每个摆球体所连接的悬摆锚链设置不同长度，且垂直悬挂的摆球体能自由摆动，相邻摆球体运动轨迹独立。
5.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于，所述方箱体为空心结构，摆球体为实心结构；方箱体与悬摆锚链和系泊系统连接处均密封防水。
6.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征
...【技术特征摘要】
1.一种具有悬摆结构的浮式防波堤，其特征在于，该浮式防波堤包括：具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构、系泊系统和柔性连接系统；
2.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于，所述具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构在自然悬挂状态下时，两条悬摆锚链延长线通过球心；具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构中，x为方箱体的长度，h为方箱体底部至摆球体球心的距离，r为摆球体的半径，l为悬摆锚链的长度，其关系表示为：
3.根据权利要求1所述的浮式防波堤，其特征在于，每个单独的具有悬摆结构的浮式防波堤的主体结构下方悬挂单个摆球体，摆球体所连接的悬摆锚链长度相同。
【专利技术属性】
技术研发人员：王润霖，李金宣，范玉平，李根源，左标，苏奇，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：
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