组合式连杆消浪装置 【技术领域】
本发明涉及一种在江、河、湖、库等天然水体中消浪装置，尤其是一种组合式连杆消浪装置，属于水利工程机械领域。
背景技术
因大面积水域水环境的自然因素存在多变性特点，如：水面会在风力的作用下产生浪涌，而浪涌会对陆地沿岸产生严重的侵蚀作用，同时对沿岸周边水域的水下生态环境也产生了巨大的破坏性影响。现有技术中多采用在水域中设立排式消浪桩，通过消浪桩的“刚性消浪”方式达到消浪的目的。但应用实践证明，在台风等外界气候条件(如7级以上大风)的影响下，排式刚性消浪桩底部的基底在较短时间内很容易被水流掏空，造成消浪排桩连根倒塌。大型天然水体多具有汛期等水情特点，因此，在潮汛等因素影响下，会严重削弱消浪装置的消浪效能。根据检索，中国专利申请号：96107841.3，名称为：透空式防波堤，该技术自述如下：本发明涉及一种防波堤，特别是一种透空式防波堤。它包含基础、与基础网架结构边接的立柱以及至少排沿防波堤厚度方向梯次分布的挡浪板，挡浪板架接在立柱之间，其上间隔分布有空隙，并布置有改变水质运动轨迹的消能结构。
该技术由于仅仅是通过其刚性透空结构，在改变水流运动轨迹的基础上，达到消浪的目的，但其刚性消浪透空结构复杂，生产成本较高，该技术还存在不足：稳固性差，其基底在低部水流的作用下，很容易被掏空，造成倒塌，增加了工程的维护费用和维护难度。
【发明内容】
本发明地目的在于针对现有技术中的不足和缺陷，提供一种组合式连杆消浪装置，使其能够利用波浪与装置之间的相互作用的相位差，通过组合式连杆结构、半周波多次挡浪和柔性构件对波浪的相互抵消、缓冲，以及所设置的高度调节功能，根据浪涌的中心线高度进行适时调整，达到较好消浪效果。
本发明根据以下技术方案来实现的，本发明由连杆装置、固定桩、柔性消浪构件所组成，其连接方式为：固定桩为两根或者两根以上，固定桩之间通过固定桩连接杆连接或者固定桩相互搭接，固定桩插入防波堤岸外的水体底床，柔性消浪构件固定连接在连杆装置上，连杆装置与固定桩连接，柔性消浪构件为挡浪板或者为挡浪支架或者为预制中空柔性材料构件，柔性消浪构件的形状为板状。
连杆装置由上连杆、中连杆、下连杆、旋转连杆、活动连杆、斜面连杆组成，上连杆的一端与柔性消浪构件相接，另一端与旋转连杆相接，中连杆一端与固定桩连接杆固定连接，另一端与旋转连杆的中部相连，下连杆的一端与旋转连杆的另一端相接，同时与柔性消浪构件相接，形成英文大写的“E”字形结构特征，斜面连杆的一端与活动连杆相接，斜面连杆的另一端与固定桩相接，下连杆的一端与活动连杆相连，各连杆之间连接为绞接。
固定桩设置成两根，为：固定长桩和固定短桩，在固定长桩上设置柔性消浪构件高度调整滑动槽，固定长桩和固定短桩通过固定桩连接杆连接。
柔性消浪构件的表面粗糙，柔性消浪构件设置成两组或者两组以上板状件，一组为垂直水平面的垂直柔性消浪板，另一组与水平面的夹角α：45°≤α≤90°，或者在另一象限为90°≤α≤135°的倾斜柔性消浪板。
本发明在当波峰撞击柔性消浪构件时，与柔性消浪构件的垂直柔性消浪板相接的上连杆会向后运动，从而使得旋转连杆会以活动固定轴为中心，逆时针旋转，其旋转角度为0-30度，在旋转连杆逆时针旋转的作用下，与旋转连杆相接的下连杆会向上连杆的反方向运动，引导活动连杆做出同向运动，活动连杆的同向运动，使得斜面连杆沿固定短桩形成0-30度的夹角运动，并带动斜面连杆上的倾斜柔性消浪板与浪涌形成0-30度的夹角，在该夹角范围内所产生的推力，可使波浪的波谷在未形成波峰时，其波浪能量便得到了消减，同时也削减了波谷对底泥的冲刷能量，保护底泥不会被浪涌侵蚀。同样，波谷作用于斜面连杆上的柔性消浪构件的推力，可使连杆装置做“反向运动”。为避免消浪过程中的下向水流对桩基附近基底的掏空作用，固定短桩与斜面连杆上的柔性消浪构件全部置于水面以下，固定短桩上的柔性消浪构件与水平面倾斜角度呈45度，在波能的作用下，利用连杆装置可使柔性消浪构件沿右上方产生30度的移动角度，该角度所产生的推力，可有效抵消波谷对底泥的侵蚀，既大幅增强了消浪效率，又大大延长了消浪桩的使用寿命，防止底泥受到浪涌的冲击，同时，当波浪与该斜面连杆上的倾斜柔性消浪板接触时，原水平相流动的水体大部分沿斜面上升，部分能量被柔性消浪构件的变形过程吸收，能量得到削减。在水流与倾斜柔性消浪板接触过程中同样存在对水流的散射作用使其形成紊流，进一步削减波浪的能量。
通过上述过程，在波浪的连续作用下，使得连杆可借助波浪推力做出往复运动，相继作用的波谷推力和波峰推力在组合消浪结构的作用下相互抵消，同时产生紊流，采用半周波多次挡浪，利用连杆装置将上下波能相互抵消、缓冲，更好地达到消浪的目的，从而可有效降低波浪对固定桩的冲击力，在最大限度内保护固定桩安全的同时，达到更好的消浪、防波作用。
本发明柔性消浪构件设计成粗糙的表面，预制中空柔性材料构件的表面设有开孔，交错呈品字形。使用时可交错呈品字形安放在施工区域内。当波浪与本发明的装置接触时，主导水流沿坡面上升，可以改变水流的移动状态，部分水流则通过开孔穿流而过，从而减少了波浪的反射作用。同时波浪在通过斜面开孔时，在不同方向上产生紊流旋涡，削减大部分波能，达到良好的消浪效果。另外，本发明还利用连杆组合结构，采用半周波多次挡浪，利用连杆装置将上下波能相互抵消、缓冲，从而达到消浪的最大效果。本发明利用波浪与消浪装置之间的相互作用的相位差，采用半周波多次挡浪，构件前后交错遮掩(利用柔性消浪构件的柔性特点，多方位、多次数改变水质点的运动方向，使之相互碰撞或产生涡流)并利用连杆装置将上下波能相互抵消、缓冲，既减少作用于装置的波能，又减少了装置后的透射波高，达到消浪的最大效果。
本发明可根据所在水域的水情变化进行高度调节，由于天然水体具有涨潮、落潮等水情变化特点，因此本发明柔性消浪构件的高度调整滑动槽可根据湖泊、水库等大型水体的水位中心线高度进行适当调整，以发挥挡浪、消浪最佳的功效，并同时消除由于自然因素变化造成的影响。
该发明改变了传统消浪桩的刚性消浪方式，通过在固定桩上安装柔性消浪构件，当波浪接触到消浪桩表面时，首先与柔性消浪构件接触，由于柔性消浪构件的可变形性，在水流的冲击下可形成变形缓冲，波浪的部分能量将被柔性消浪构件的变形过程吸收，大大减小了作用在固定桩上的作用力。另外，由于柔性消浪构件的表面粗糙度较大，有利于将作用在其表面的力向各个方向散射开来，形成紊流状态，紊流冲击和摩擦，使波能被消耗，部分则被吸收，达到更有效地削减波能的作用。
本发明具有结构简单、安装方便、适用性强、价格低廉、消浪效果好等特点，由于采用斜向消浪和垂直固定消浪桩组合方式，通过斜面、能量得到大幅度削减的波浪继续向前运动，使得波浪能量在推力与反推力的作用下，得到比较完全的吸收，达到消浪、防波的目的。该装置在我国的水利工程应用中将具有极为广阔的市场前景，可广泛应用于湖泊、水库等大型天然水体治理工程。
【附图说明】
图1本发明结构示意图
【具体实施方式】
如图1所示，本发明由连杆装置1、固定桩2、柔性消浪构件3所组成，其连接方式为：固定桩2为两根或者两根以上，固定桩2之间通过固定桩连接杆4连接或者固定桩2相互搭接，固定桩2插入防波堤岸外的水体底床，柔性消浪构件3固定连接在连杆装置1上，连杆装置1与固定桩2连接，柔性消浪构件3为挡浪板或者为挡浪支架或者为预制中空柔性材料构件，柔性消浪构件3的形状为板状。
连杆装置1由上连杆5、中连杆6、下连杆7、旋转连杆8、活动连杆9、斜面连杆10组成，上连杆5的一端与柔性消浪构件3相接，另一端与旋转连杆8相接，中连杆6一端与固定桩连接杆4固定连接，另一端与旋转连杆8的中部相连，下连杆7的一端与旋转连杆8的另一端相接，同时与柔性消浪构件3相接，形成英文大写的“E”字形结构特征，斜面连杆10的一端与活动连杆9相接，斜面连杆10的另一端与固定桩2相接，下连杆7的一端与活动连杆9相连，各连杆之间连接为绞接。
固定桩2设置成两根，为：固定长桩11和固定短桩12，在固定长桩11上设置柔性消浪构件高度调整滑动槽13，固定长桩11和固定短桩12通过固定桩连接杆4连接。
通过固定长桩11上的高度调整滑动槽13，中连杆6与固定长桩11相对固定的位置高度在高度调整滑动槽13范围内可调，带动连杆装置1和柔性消浪构件3上下高度可调。
柔性消浪构件3的表面粗糙，预制中空柔性材料构件的表面设有开孔，交错呈品字形。
柔性消浪构件3设置成两组或者两组以上板状件，一组为垂直水平面的垂直柔性消浪板14，另一组与水平面的夹角α：45°≤α≤90°，或者在另一象限为90°≤α≤135°的倾斜柔性消浪板15。在涨潮或风浪较大时，60°≤α≤90°，或者在另一象限为90°≤α≤120°；在推潮或风浪较小时，45°≤α≤55°，或者在另一象限为125°≤α≤135°；在平时，45°≤α≤65°，或者在另一象限为115°≤α≤135°。
活动连杆9与斜面连杆10的长度根据倾斜柔性消浪板15所要求的角度来确定。
上连杆5的一端与相接垂直柔性消浪板14的上消浪板16，与垂直柔性消浪板14的下消浪板17相接。
倾斜柔性消浪板15通过托架18与斜面连杆10连接，托架18上固定倾斜柔性消浪板15，倾斜柔性消浪板15上下位置在托架18上可调。