[其他]波涛衰减装置

说明书

众所周知，在海洋工业上的众多流动部门，如果具有一种浪涛衰减装置，它造价相当便宜，很少需要维修，能抵抗恶劣的气候条件，不妨碍低吨位航运设备的航行，并且不影响现场的美观效果，则将能获得极大的效益。

在所有可能的此类装置的申请中，可能会大致提到以下的例子：

-减少对港口和天然掩体的溅射

-保护具有疲劳迹象的堤防

-保护近海设备（各类海上钻井平台浸没的贮存箱，等）

-改善海上操作的安全性（拖运设备，装配预制件，回收油膜等）及尽其所能，

-从波浪中回收能量。

目前提出大量的能产生此类效应的系统。有关这一主题的详尽统计，可见1971年5月出版的美国海军部的报告R727。

然而，迄今为止所提出的各种装置，所采用的部件一般都包含有衰减作用原自粘性的部件。但由于浪涛是一种周期性的波动现象，我们将能看到，若采用根据对这些波动现象的传统的数字计算而得到的装置，以产生衰减作用，将更有希望。而现在并不是这种情况，本发明的目的，正是要设计一种全新的系统，它基于所发现的定名为“水的波动墙”现象，又通过对这一波动现象的理论计算，使用该设施，达到实际所需要的结果，而该设施，小巧，便宜，紧凑。

为了帮助理解本发明，首先来解释本发明依据的理论基础。

水的波动墙现象的描述

根据设备所处位置水的深度，将考虑二种情况：

第一种情况：水的深度与入射浪涛的波长相比较浅

对这种情况，我们假定，一平行六面体箱体，其长度L，高度h，放在海底，恰好与入射的浪涛φ_I垂直;间隔的波的系列包括入射浪涛φ_I，反射波φ_R及被所说的箱体折射的波φ_D。这可由附图中的图1说明。

现在我们假定，任意的机械装置，例如一个液压作动器（1）牵引所说的箱体，使其呈往复水平移动，对上述的波系列，符合方程X（t）＝Ae^iwt，然后二个辐射波φ_r和φ_r′系列，将产生叠加，波及到箱体的各个侧面。这可由附图中的图2说明。

现在非常清楚，如果正确调节作动器（1）的移动波辐A，便总是有可能使φ_R具有与φ_D相同的波辐，调节作动器往复移动的相位，又总是有可能使φ_r的相位与φ_D相反，在φ_r和φ_D两波相互抵消之际，便得到了一种理想的浪涛衰减器。

如果我们从数学角度写起，固体在惯性力，水压力和联合效应作用下的运动，符合牛顿方程。可以看到，当作动器（1）用一简易弹簧（刚度K）代替时，总是会出现至少一个波动周期，在该周期内，装置保持理想的衰减特性。在这种情况下，就能在tK之前看到一纯粹的溅射现象。这可由图3说明。

此外，我们还可找出一个箱体的质量M值，使K系数变为零。这时，即能通过箱体得到一个理想的浪涛衰减器，而并不需要以任何方式驱动这一箱体。

最后，对于箱体，若其高度h固定，则有一长度L，使箱体的质量M等于被它排开同体积水的质量。这时，箱体只是相当于一个充满水的壳体，它只受到垂直作用的力。在这种情况下，不存在去掉箱体侧壁的缺点，这样，我们便用一薄薄的水平板θ代替箱体，得到了一理想的浪涛衰减器。水平板具有微小的上浮力，用绷紧的缆索2，2′固定。

换句话说，在理论上，有可能设想一种“理想的”浪涛衰减器，它仅仅通过一定尺寸的单块板，浸没在合适的深度，限制在该板下面的水层，按所需的波辐和相位水平波动，即可完全消除入射浪涛，得到理想的衰减。这就是所说的水的波动墙现象。可由图4说明。

事实上，显然是由于实际过程中所包括的参数的数目和大小，人们只能寻求得到最大的衰减效率，即最佳效率。在特定的条件下，这一效率可根据公式

R＝1- (输送的能量)/(入射的能量) 得到。

这样，如对一块长度L＝12米，厚度e＝0.24米，浸没在11米深的水中的离水面1.5米处的板，我们便能从附图5看到其百分效率R，随入射浪涛的周期而变化的情况。该图表明，在这第一种情况下，效率在极宽的频率范围内都非常高。

第二种情况：水的深度与入射浪涛的波长相比较深

为了得到一实际的工艺形状，在这种情况下，“水墙”现象将用一模拟的箱体产生。箱体在上顶板P₁和下底板P₃之间的距离为高度h。由图6说明。