CN105804013B - 一种万向节式的防撞装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种万向节式的防撞装置，由若干个单元体环绕被保护单元装配而成。该单元体由防撞单元和防撞平台组成，并且通过万向节连接。所述的防撞单元包括孔状吸能结构A和空心结构，内侧和左右两侧布置有半球形橡胶球，并与防撞平台上的半球形橡胶球的位置对应。所述的防撞平台包括孔状吸能结构B、平台底座和两翼缓冲结构，平台底座上部有万向节的轨道，并且轨道交叉贯通，摩擦块体可在轨道上移动。所述的万向节顶部与防撞单元底部相连接，底部与摩擦块体用铆钉连接。本发明的防撞装置构造合理，具有多重的缓冲吸能效果，能有效减少船舶碰撞力，同时具有施工快、维修方便和耐腐蚀性好的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种防撞装置，尤其涉及一种万向节式的防撞装置，属于海洋、河流上的建筑结构安全防护领域。
背景技术
近年来，随着航运事业的高速发展，海上、河流上的船只数量逐年增多，航道日益拥堵，船只吨位、运载重量增长迅速、航行速度也大幅度增加，船只与桥梁、海上平台发生事故日益频繁；另外，寒冷地区，浮冰撞击海上平台或海上建筑物的情况屡见不鲜。一旦发生碰撞事故，往往损失巨大，可能会造成海上建筑物或桥梁的坍塌或主体结构损坏、人员伤亡、船只沉没等，同时对于海上作业的建筑结构，例如海上油田，一旦发生事故还会造成环境污染和巨大的经济损失。因此从安全、经济、环保等角度来看，研究开发经济实用的防撞装置对保护海洋或水上建筑结构意义重大。
设置防撞设施可以阻止船舶撞击力传到被防护的结构，或者通过缓冲消能延长碰撞接触时间，从而减小船舶撞击力，保障结构安全。目前，桥梁工程领域的防撞装置形式较多，如护弦方式、缓冲材料设施方式、固定或浮式钢套箱，其中以浮式钢套箱为代表的浮体式保护结构应用最多。该类浮体式保护结构受到撞击时往往是通过结构的破坏性变形吸收或者耗散船舶的撞击动能来实现对桥墩的防撞保护，因钢套箱刚度大，受撞后刚***移较大，对船舶撞击力的衰减作用小，容易导致桥墩和船舶受到损坏或破坏。另外，浮式钢套箱与保护结构(如桥墩)刚硬的接触连接方式不能弱化船舶力的传递，动量缓冲性能较差。此外，防撞装置主体所采用的材料基本为单一的高强度钢材，在海洋环境中容易腐蚀，影响防撞性能，甚至导致防撞装置失效。因此，防撞设施的结构构造及材料都需进行技术创新，本领域的技术人员也在不断的尝试新的方案，但是这些问题一直没有得到很好的解决。
发明内容
本发明的目的是为了能有效减少船舶碰撞力而提供一种万向节式的防撞装置。
本发明的目的是这样实现的：在被保护单元外表面均匀设置有相互连接的单元体，每个单元体包括与被保护单元连接的防撞平台和通过万向节设置在防撞平台上的防撞单元，所述防撞平台由平台底座、设置在平台底座两端的两翼缓冲结构和竖直设置在平台底座上的孔状吸能结构B组成，平台底座上表面设置有轨道，轨道中安装有摩擦块体，所述防撞单元包括相互连接的空心结构和孔状吸能结构A，万向节的上端与孔状吸能结构的下表面固连、下端与摩擦块体固连，所述防撞平台的靠近被保护单元方向的端面以及与该端面相邻的两个端面上分别设置有半球形橡胶球，所述防撞单元靠近被保护单元方向的端面以及与该端面相邻的两个端面上也设置有半球形橡胶球，且防撞单元上的半球形橡胶球的位置与防撞平台上的半球形橡胶球的位置相对应。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述孔状吸能结构A的孔隙方向为水平横向，孔隙形状是蜂窝状或圆形或三角形或多边形；所述空心结构的内部填充吸能材料，吸能材料是沙子或橡胶粒或泡沫铝或以上三种材料的混合物。
2.所述孔状吸能结构B的孔隙方向为竖直纵向，孔隙形状是蜂窝状或圆形或三角形或多边形。
3.所述平台底座横截面的形状是梯形，且靠近被保护单元侧的厚度大于远离被保护单元侧的厚度。
4.防撞单元和防撞平台的材料是纤维增强复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的防撞装置构造合理，具有多重的缓冲吸能效果，能有效减少船舶碰撞力，同时具有施工快、维修方便和耐腐蚀性好的特点。具体的说是：1、本发明在防撞单元与防撞平台之间使用万向节，万向节具备活动灵活、可变向的特点，当船头撞向装置时，装置对其缓冲，并改变运动方向，避免正面碰撞，降低碰撞作用力。2、本发明的万向节下部设置摩擦块体，摩擦块体与轨道接触面粗糙，碰撞时摩擦力做功而消耗大量的能量，从而保护被保护单元。3、本发明在防撞单元与防撞平台之间设置了半球形橡胶的缓冲装置，当防撞单元受到撞击移动，碰撞到防撞平台，半球形橡胶可以起到缓冲消能的作用。4、本发明在防撞单元和防撞平台上分别设置有横向和纵向孔状吸能结构，这种结构不仅可以节约材料，同时在受到撞击的时候，孔隙提供较大的变形能来吸收大量撞击时产生的动能。5、本发明在防撞单元上设置的空心结构内填充吸能材料，可以吸收撞击时产生的能量。6、本发明主体结构的材料使用FRP，借助于FRP完全弹性和低应变速率的优异性能，通过缓慢释放变形能反推船舶做功形成阻力功。而且FPR材料具有质量轻、耐腐蚀、抗老化的特点，大大延长了本发明的使用寿命。7、本发明采用装配式结构，由模块化的单元体构成，该单元体各配件可工厂预制，然后运输到工地进行组装，方便快捷，同时，维修更换方便。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的剖视图；
图4是本发明的防撞平台俯视图；
图5是本发明的防撞单元俯视图；
图6是本发明的万向节详图I；
图7是本发明的万向节详图II。
图中：1-被保护单元；2-防撞单元；3-防撞平台；4-万向节；5-孔状吸能结构A；6-空心结构；7-半球形橡胶球；8-孔状吸能结构B；9-平台底座；10-两翼缓冲结构；11-轨道；12-摩擦块体；13-铆钉；14-吸能材料。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图7，本发明包括由若干个单元体环绕被保护单元1装配而成，各单元体之间由螺栓、尼龙棒或FRP销钉等连接。该单元体由防撞单元2和防撞平台3组成，并且通过万向节4连接。所述的防撞单元2包括孔状吸能结构A5和空心结构6，内侧和左右两侧布置有半球形橡胶球7，并与防撞平台3上的半球形橡胶球7的位置对应。所述的防撞平台3包括孔状吸能结构B8、平台底座9和两翼缓冲结构10，平台底座9上部有万向节4的轨道11，并且轨道11交叉贯通，摩擦块体12可在轨道11上移动。防撞平台3与被保护单元1连接并固定。所述的万向节4顶部与防撞单元2底部相连接，底部与摩擦块体12用铆钉13连接。
所述的孔状吸能结构A5的孔隙方向为水平横向，孔隙形状可以是蜂窝状，也可以是密集的圆形、三角形或其他多边形等形式；所述的空心结构6，内部填充沙子、橡胶粒、泡沫铝或以上几种材料混杂的缓冲吸能材料14中的一种。
所述的孔状吸能结构B8的孔隙方向为竖直纵向，孔隙形状是蜂窝状，也可以是密集的圆形、三角形或其他多边形等形式。
所述的平台底座9的靠近被保护单元1侧厚度较大，远离被保护单元1侧厚度较小，其横截面的形状是梯形。
所述的两翼缓冲结构10的两侧布置有半球形橡胶球7，与防撞单元2左右两侧的半球形橡胶球7的位置相对应。
所述的摩擦块体12的形状为扁圆柱体，布置在轨道11上且可在轨道11上移动。摩擦块12与轨道11的接触面有一定粗糙度。
所述的防撞单元2和防撞平台3采用纤维增强复合材料。
本发明利用万向节的大位移运动与轨道的摩擦耗散能量，同时结合防撞装置多孔结构挤压变形耗能，并在内部填充耗能材料，实现多重消能的目的，从而有效的保护建筑结构。该装置由若干单元体装配而成，便于海上安装和维修更换，同时具有耐腐蚀性好的特点。
如图1至图7所示，本发明的安装顺序如下：
1、按照图1至图7所示万向节式防撞装置，预制各种部位的零件。
2、把孔状吸能结构A***防撞单元，再将吸能材料填充到空心结构内，并封装防撞单元；将半球形橡胶球安装在防撞单元内侧与左右两侧；将万向节安装在防撞单元底部规定位置，并在万向节底部安装上摩擦块体，使用铆钉固定，完成防撞单元的组装。
3、把孔状吸能结构B与两翼缓冲结构安装到平台底座上，并在与防撞单元上的对应位置上安装好半球形橡胶球，完成防撞平台的组装。
4、将组装好的防撞单元和防撞平台封箱，运输到施工场地。
5、安装防撞装置，首先安装防撞平台，将防撞平台基本单元分别固定在被保护单元上，各基本单元用尼龙棒或FRP销钉连接。
6、吊装防撞平台对应的防撞单元，将摩擦块体对应***轨道中。
以上是本发明的典型实施例，本发明的实施不限于此。
Claims (9)
1.一种万向节式的防撞装置，其特征在于：在被保护单元外表面均匀设置有相互连接的单元体，每个单元体包括与被保护单元连接的防撞平台和通过万向节设置在防撞平台上的防撞单元，所述防撞平台由平台底座、设置在平台底座两端的两翼缓冲结构和竖直设置在平台底座上的孔状吸能结构B组成，平台底座上表面设置有轨道，轨道中安装有摩擦块体，所述防撞单元包括相互连接的空心结构和孔状吸能结构A，万向节的上端与孔状吸能结构的下表面固连、下端与摩擦块体固连，所述防撞平台的靠近被保护单元方向的端面以及与该端面相邻的两个端面上分别设置有半球形橡胶球，所述防撞单元靠近被保护单元方向的端面以及与该端面相邻的两个端面上也设置有半球形橡胶球，且防撞单元上的半球形橡胶球的位置与防撞平台上的半球形橡胶球的位置相对应。
2.根据权利要求1所述的一种万向节式的防撞装置，其特征在于：所述孔状吸能结构A的孔隙方向为水平横向，孔隙形状是蜂窝状或圆形或多边形；所述空心结构的内部填充吸能材料，吸能材料是沙子或橡胶粒或泡沫铝或以上三种材料的混合物。
3.根据权利要求1或2所述的一种万向节式的防撞装置，其特征在于：所述孔状吸能结构B的孔隙方向为竖直纵向，孔隙形状是蜂窝状或圆形或多边形。
4.根据权利要求1或2所述的一种万向节式的防撞装置，其特征在于：所述平台底座横截面的形状是梯形，且靠近被保护单元侧的厚度大于远离被保护单元侧的厚度。
5.根据权利要求3所述的一种万向节式的防撞装置，其特征在于：所述平台底座横截面的形状是梯形，且靠近被保护单元侧的厚度大于远离被保护单元侧的厚度。
6.根据权利要求1或2所述的一种万向节式的防撞装置，其特征在于：防撞单元和防撞平台的材料是纤维增强复合材料。
7.根据权利要求3所述的一种万向节式的防撞装置，其特征在于：防撞单元和防撞平台的材料是纤维增强复合材料。
8.根据权利要求4所述的一种万向节式的防撞装置，其特征在于：防撞单元和防撞平台的材料是纤维增强复合材料。
9.根据权利要求5所述的一种万向节式的防撞装置，其特征在于：防撞单元和防撞平台的材料是纤维增强复合材料。
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