[发明专利]一种海工装备波浪隐形防护超材料装置及其设计方法

权利要求书

1.一种海工装备波浪隐形防护超材料装置，用于为海工装备提供防波浪保护，其特征在于：

包括自内向外依次紧密嵌套的多个环形的防护结构，每个防护结构的径向厚度相同，包括自内向外紧密嵌套的一个A类环形板与一个B类环形板，其中，最内侧的A类环形板的内径以内的区域为防波浪区域；

每个A类环形板的底面及顶面均位于海底以下；

每个B类环形板的底面位于海底以下，每个B类环形板的顶面位于海面以下以及海底以上；

所有A类环形板与B类环形板的底面位于同一平面；

A类环形板与B类环形板的径向厚度分别为：

其中，w_A(i)、w_B(i)分别为自内向外的第i个A类环形板与B类环形板的径向厚度，N为所述防护结构的总数且N≥2，a为第1个A类环形板的内径，b为第N个B类环形板的外径，ε(i)为第i个A类环形板与第i个B类环形板的径向厚度的比值；

A类环形板的顶面到海面的距离以及B类环形板的顶面到海面的距离分别为：

其中，h_A(i)、h_B(i)分别为第i个A类环形板的顶面到海面的距离以及第i个B类环形板的顶面到海面的距离，h_r(i)、h_θ(i)分别为第i个防护结构的径向特征水深以及周向特征水深；

所述h_r(i)、h_θ(i)分别为：

其中，h₀为海底到海面的距离，r(i)由下式确定：

2.根据权利要求1所述的一种海工装备波浪隐形防护超材料装置，其特征在于：

ε(i)≥1。

3.根据权利要求1所述的一种海工装备波浪隐形防护超材料装置，其特征在于：

ε(1)＞＞ε(N)。

4.根据权利要求1所述的一种海工装备波浪隐形防护超材料装置，其特征在于：

所述A类环形板及所述B类环形板的底面到海面的距离为h_m且h_m＞h_A(1)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种海工装备波浪隐形防护超材料装置，其特征在于：所述A类环形板与所述B类环形板由耐海水腐蚀材料制成。

6.一种海工装备波浪隐形防护超材料装置的设计方法，用于设计如权利要求1所述的一种海工装备波浪隐形防护超材料装置，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，基于需要保护的海工装备的水下部分的尺寸确定防护结构的数量N、自内向外的第1个A类环形板的内径a以及第N个B类环形板的外径b，其中N≥2；

第二步，基于海工装备周围海域的海底施工条件确定每个防护结构中的A类环形板的径向厚度w_A(i)与B类环形板的径向厚度w_B(i)的比值ε(i)i＝1,2,…,N，其中ε(i)≥1；

第三步，基于下式计算每个防护结构中的A类环形板的径向厚度w_A(i)以及B类环形板的径向厚度w_B(i)：

第四步，基于下式计算每个防护结构的径向特征水深h_r(i)及周向特征水深h_θ(i)：

其中，h₀为海底到海面的距离，r(i)由下式确定：

第五步，基于下式计算每个A类环形板的顶面到海面的距离h_A(i)以及每个B类环形板的顶面到海面的距离h_B(i)：

第六步，确定A类环形板及B类环形板的底面到海面的距离hm。