一种水幕/泡沫铝复合降噪方法及降噪装置与流程

1.本发明属于降噪技术领域，具体涉及一种应用于海上风电场水面以上风电机组的降噪方法及降噪装置。


背景技术：

2.海上风电场的噪声来源较多，严重危害海洋生物和附近工作人员的健康。噪音来源主要有两种：(1)风电机组通过涡轮叶片转动来带动齿轮进行机械性转动，从而产生电力，在齿轮彼此咬合的过程中，会产生巨大的震动，从而产生的巨大噪音；(2)在海上风电机组基础施工过程中产生的大量噪音。海上风电场产生的噪音对海洋动物的影响不容小觑，该问题需要通过降低噪音度来进行有效缓解。目前降噪措施主要有以下三种：(1)通过在打桩锤和打桩体上敷设采用消音材料制作的套筒，以减小锤体和桩体的冲击噪音；(2)通过在打桩体外围布置隔音的套筒，降低噪音在桩与结构体之间的传播；(3)设置整体气泡幕，通过在海床表面布置水体管道系统，空气水泵将空气导入导管，从管道口处上升的气泡形成一个封闭的泡幕帘，由于空气和水的密度差异，气泡帘对噪音传播产生高阻尼损耗和散射，并把噪音带出水面排放到空气中进行降噪。
3.前两种措施仅能应用于部分施工作业过程的降噪，应用范围小，而且安装具有很大的局限性。而第三种措施气泡幕作为一种成熟的降噪技术，在各海上风电机组的施工过程中广泛应用，降噪效果较好，但是传统的气泡幕主要对水下施工噪音进行降噪，对海面上风电机组噪音的降噪效果差，且容易受水流和气流影响，存在效果不稳定的问题。
4.因此，目前海上风电场的降噪装置亟需实现水面以上风电机组的降噪，要求具备高质量降噪效果，并解决气泡幕受气流和水流影响而产生的降噪效果不稳定的问题。


技术实现要素：

5.为了实现海上风电场水面以上风电机组的降噪，并提升降噪效果，同时解决气泡幕受气流和水流影响而产生的降噪不稳定的问题，本发明提出一种水幕/泡沫铝复合降噪方法及降噪装置。
6.本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种水幕/泡沫铝复合降噪方法，该方法使水流在立放于海面上的泡沫铝板凹凸不平的表面上流动形成水幕，实现泡沫铝多孔材料降噪和水幕降噪的复合。
7.本发明的目的还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种水幕/泡沫铝复合降噪装置，包括用于立放在海面上的泡沫铝板、设置于泡沫铝板上并用于和置于海面之下的压缩泵连接以使水流在泡沫铝板凹凸不平的表面上自上而下流动形成水幕的管道系统。
8.进一步的，管道系统包括下端与压缩泵连接的过渡管道、与过渡管道连通的喷水管道，喷水管道朝向泡沫铝板凹凸不平的表面的弧面上沿长度方向设有供水流喷出后在泡沫铝板凹凸不平的表面上自上而下流动以形成水幕的多个喷孔。
9.进一步的，管道系统包括一个桥接管道、位于泡沫铝板两侧的两个过渡管道及两个喷水管道，桥接管道贯穿泡沫铝板且其两端分别与两个过渡管道连通，位于泡沫铝板同侧的过渡管道和喷水管道呈连通状态；压缩泵启动后水流分别在泡沫铝板的两个凹凸不平的表面上自上而下流动形成水幕。
10.进一步的，多个泡沫铝板拼接成周向封闭状后通过多个漂浮块立放于海面上，其中一个泡沫铝板上的管道系统与置于海面之下的压缩泵连通，相邻两个泡沫铝板上的管道系统呈连通状态以使每个泡沫铝板凹凸不平的表面均形成水幕。
11.进一步的，其中一个泡沫铝板上的管道系统包括下端与压缩泵连接的过渡管道、与过渡管道连通的喷水管道，剩余泡沫铝板上的管道系统包括喷水管道，所述喷水管道朝向泡沫铝板凹凸不平的表面的弧面上沿长度方向设有供水流喷出后在相应凹凸不平的表面上自上而下流动以形成水幕的多个喷孔；相邻两个泡沫铝板上的喷水管道呈连通状态。
12.进一步的，多个泡沫铝板拼接形成周向封闭且顶部敞开的噪声产生区域。
13.进一步的，多个泡沫铝板拼接形成周向封闭且顶部封闭的噪声产生区域。
14.进一步的，泡沫铝板上设置开窗结构、位于开窗结构上方并用于使水流绕过开窗结构以调整泡沫铝板凹凸不平的表面上的水幕范围的遮挡条。
15.本发明一种水幕/泡沫铝复合降噪方法及装置具有以下有益效果：
16.(1)将本身降噪效果良好的水幕与泡沫铝多孔材料复合，降噪效果能够进一步提升；
17.(2)泡沫铝凹凸不平的表面上的多孔结构能够促使水流和泡沫铝碰撞后形成更多小气泡，从而进一步强化水幕的吸音效果；
18.(3)为避免水幕容易在气流作用下漂移而导致的降噪效果不稳定的现象，借助泡沫铝板对其表面上流动的水幕的支撑作用，稳定降噪效果；
19.(4)泡沫铝板为铝和气孔的复合结构，其金属材质抗海水腐蚀、比强度高且耐候性高；水幕利用了海水中的水资源，因而复合降噪装置适合在海上风电场高寿命和低成本应用；
20.(5)泡沫铝材料容易加工和拆装，可回收和循环使用。
21.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例详细说明。
附图说明
22.图1是本发明一种水幕/泡沫铝复合降噪装置一实施例的结构示意图。
23.图2是图1所示实施例中压缩泵和管道系统的示意图。
24.图3是图1所示实施例处于降噪状态的示意图。
25.图4是本发明一种水幕/泡沫铝复合降噪装置另一实施例的示意图。
26.图5是本发明一种水幕/泡沫铝复合降噪装置再一实施例的示意图。
27.其中，1
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海面、2
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泡沫铝板、3
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水幕、4
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压缩泵、5
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管道系统、51
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桥接管道、52
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过渡管道、53
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喷水管道、54
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第二喷水管道、6
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漂浮块、7
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喷孔、8
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开窗结构、9
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遮挡条、10
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连接件。
具体实施方式
28.下面结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
29.本发明提出一种水幕/泡沫铝复合降噪方法，该方法使水流在立放于海面上的泡沫铝板凹凸不平的表面上流动形成水幕，实现泡沫铝多孔材料降噪和水幕降噪的复合。下述实施例为实现前述方法的具体装置。
30.请参阅图1及图2，为本发明一种水幕/泡沫铝复合降噪装置的一个实施例。本实施例包括泡沫铝板及设置于泡沫铝板上的管道系统，泡沫铝板2的孔径为0.1
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5mm、厚度为5
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50mm，其前后面均为凹凸不平的表面；管道系统包括一个桥接管道51、两个沿上下方向延伸的过渡管道52、两个沿泡沫铝板的长度方向延伸的喷水管道53，桥接管道沿前后方向穿设在泡沫铝板上且其两端分别与两个过渡管道连通，其中一个过渡管道的下端与压缩泵4连通，每个过渡管道的上端分别与同侧的一个喷水管道连通(二者呈t字形)，每个喷水管道朝向凹凸不平的表面的弧面上沿其长度方向设有多个喷孔7；压缩泵置于水面之下，用于将海水压缩至管道系统中，充分利用水资源，降低成本。
31.请参阅图3，本实施例的降噪原理为：泡沫铝板通过两个低密度的漂浮块6以直立的形态漂浮于海面上1，压缩泵启动，水流通过喷孔喷出后在泡沫铝板的两个凹凸不平的表面上自上而下流过形成水幕，通过水幕与泡沫铝材料的组合实现降噪；同时泡沫铝板凹凸不平的表面上的多孔结构能够增加和细化水幕内的气泡，更进一步地提升水幕的降噪效果；此外，泡沫铝板还对其表面上流动的水幕起到支撑作用，能够稳定水幕，削弱气流、水流对水幕的影响，提升水幕降噪效果的稳定性。
32.请参阅图4，为本发明一种水幕/泡沫铝复合降噪装置的另一个实施例。本实施例包括六个泡沫铝板2，六个泡沫铝板通过连接件10(例如螺栓与垫板的组合)拼接成一个周向封闭、顶部开放的噪声产生区域后通过两个漂浮块6以直立的形态漂浮于海面1上，该噪声产生区域可以是风电机组的工作区域或者施工区域；其中一个泡沫铝板上的管道系统包括设置在泡沫铝板上的过渡管道52和喷水管道53，过渡管道的下端与压缩泵4连通；剩余五个泡沫铝板上的管道系统均只包括喷水管道；相邻两个泡沫铝板上的喷水管道呈连通状态。
33.当噪音产生区域出现噪音时，压缩泵启动，水流通过相应的喷水管道上的喷孔喷出后在每个泡沫铝板凹凸不平的外表面上形成水幕，通过水幕与泡沫铝材料的组合实现对噪声产生区域的降噪。
34.更进一步的，本实施例中所述泡沫铝板上可以设置开窗结构8及位于开窗结构上方的遮挡条9，当水流在泡沫铝板凹凸不平的表面上自上而下流动时，借助遮挡条的阻挡作用水流绕过开窗结构，以此调整泡沫铝板表面上的水幕范围，并达到降噪装置的局部位置开放的目的。
35.为实现更好的降噪效果，请参阅图5，为本发明一种水幕/泡沫铝复合降噪装置的再一个实施例。本实施例包括四个降噪墙，每个降噪墙具有一个泡沫铝板，每个泡沫铝板具有长方形区域、三角形区域且长方形区域与三角形区域之间的夹角为钝角，四个泡沫铝板通过连接件拼接成一个周向封闭且顶部封闭的噪声产生区域后通过两个漂浮块立放在海面上；其中一个泡沫铝板上的管道系统包括过渡管道52、喷水管道53、第二喷水管道54，过渡管道的下端与压缩泵连通，喷水管道、第二喷水管道分别与过渡管道连通；剩余三个泡沫
铝板上的管道系统均只包括喷水管道，相邻两个泡沫铝板上的喷水管道呈连通状态。压缩泵启动后，降噪装置的外表面即可形成水幕。
36.在图5所示实施例的基础上，可以在剩余三个泡沫铝板上分别增设第三管道，或者不设置第三管道、但是可以将第二管道上移至三角形区域，只需保证压缩泵启动后在泡沫铝板的凹凸不平的表面上形成水幕即可。
37.当然在本发明的其他实施例中，可以采用四个长方形的泡沫铝板和一个四棱锥状的泡沫铝板拼接成图5所示的实施例，即本发明不对降噪装置的形状及拼接方式进行限制，使用者可以根据需要自行调整。
38.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的设计和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。