[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

说明书

本申请属于海洋工程防护及水下结构物技术领域，提供一种海工装备波浪隐形防护超材料装置及其设计方法，用于为海工装备提供防波浪保护，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。本申请的技术方案通过对海工装备周围的波浪进行主动操控，有效地消除波浪对海工装备的冲击，从根本上实现对海工装备的保护。

技术领域

本申请属于海洋工程防护及水下结构物技术领域，进一步地，涉及对海洋工程提供防波浪保护的水下结构物，具体地，提供一种海工装备波浪隐形防护超材料装置及其设计方法。

背景技术

海洋中蕴含有丰富的资源，人类开发和利用海洋的步伐不断加快，海上风机、跨海桥梁等各种高技术含量和高附加值的海工装备不断涌现。然而，海工装备始终面临着波浪这一环境荷载的威胁。一方面，波浪会严重影响海工装备的作业安全和作业效率；另一方面，波浪会对造成海工装备的结构破坏甚至装备的丢失，进而造成严重的人员、财产损失。因此，针对各类海洋工程的水下部分进行防波浪保护是提高海工装备作业安全性，延长海工装备使用寿命的必要措施。

现有的各类为海工装配提供防波浪保护的装置，主要通过提高结构强度和安全系数等被动防护方式来确保海工装备的安全，例如，专利201821756746.5公开了一种对桥梁墩台进行防护的装置，通过围绕墩台设置多层环形的减震层及缓冲件，以减小水流对墩台的冲击；又如，专利202110558970.3公开了一种公开了一种桥梁桥墩防波浪冲击装置，属于桥梁建筑技术领域，该装置包括竖向疏波组件及环向疏波组件，两者连接固定形成环形框架结构，以抵挡各个方向波浪的冲击荷载。

然而，上述通过被动方式对海工装备提供防波浪保护的装置，在面对复杂多变的水下波浪情况时，只能通过不断增加防护装置数量、厚度及结构强度等方式，以实现对海工装备的防护，这种被动防护的方式一方面提高了装备造价成本及安装维护的难度，另一方面海工装备依然面对波浪威胁的情况并没有发生根本改变。

因此，需要提供一种主动式海工装备防护装置，能够从波浪操控角度出发，减轻或消除波浪对海工装备产生的冲击，以从根本上实现对海工装备的防波浪保护。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种海工装备波浪隐形防护超材料装置及其设计方法，该波浪隐形防护超材料装置通过操控海工装备周围的波浪传播路径，能够实现波浪与海工装备无接触的根本性防护。

本申请的第一方面提供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，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。

进一步地，A类环形板与B类环形板的径向厚度分别为：

其中，分别为自内向外的第个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，为第1个A类环形板的内径，为第 N个B类环形板的外径，为第个A类环形板与第个B类环形板的径向厚度的比值。

优选地，。