CN105908678A - 一种基于复合材料的自浮式防撞击装置 - Google Patents

一种基于复合材料的自浮式防撞击装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于复合材料的自浮式防撞击装置,套装于海洋结构物的立柱上，随水位上下浮动；其特征在于所述的防撞击装置由若干个相连接的防撞单元组合构成圆环形体，所述防撞单元横截面为扇环形，纵截面为椭圆形，沿径向自边际向内依次由玻璃纤维树脂，波纹型夹芯钢板，聚氨酯弹性体，内层钢板和聚氨酯泡沫多层复合材料构造组成，其中所述的内层钢板形成的内部空间内填充聚氨酯泡沫。本发明的自浮式防撞击装置在水中性质稳定，不惧腐蚀，抗冲击性能好，绿色环保。

Description

一种基于复合材料的自浮式防撞击装置
技术领域
本发明涉及一种防撞击装置，具体地说，是涉及一种基于复合材料的自浮式防撞击装置。
背景技术
国内多数采用钢套箱、钢浮箱等结构形式的防护装置，材料基本为单一的高强度钢材，钢板与钢质杆件组成桁架支撑体系，碰撞时，通过钢板的压坏变形吸收大量能量。然而该装置部件间的连接多采用焊接和铆接，由于严格的制作界限和很多复杂的焊接细节而成本高昂，同时质量难以保证。
近年来刘伟庆、方海等人提出一种基于纤维增强复合材料的空间格构腹板增强泡沫夹芯结构，该防护装置能适应于海水腐蚀环境及干湿交替环境，同时具有缓冲大变形的特点。然而玻璃纤维增强材料以及泡沫夹芯的缓冲性能有限，吸能效果不及钢套箱，不适用于大型海洋结构物的防护。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种基于复合材料的自浮式防撞击装置，该装置在海水中性质稳定，不惧腐蚀，抗冲击性能好，绿色环保；能充分吸收船舶与海洋结构物撞击时产生的能量，不但可以大大降低海洋碰撞事故带来的经济损失，也可对相关人员的人身安全提供一定程度的保障。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种基于复合材料的自浮式防撞击装置,套装于海洋结构物的立柱1上，随水位上下浮动；其特征在于所述的防撞击装置由若干个相连接的防撞单元组合构成圆环形体，所述防撞单元横截面为扇环形，纵截面为椭圆形，沿径向自边际向内依次由玻璃纤维树脂6，波纹形夹芯钢板7，聚氨酯弹性体8，内层钢板9和聚氨酯泡沫10多层复合材料构造组成，其中所述的内层钢板9形成的内部空间内填充聚氨酯泡沫10。
所述的若干个防撞单元的连接是通过设置有的法兰盘11相连接。
所述的防撞单元的数量为4个，即防撞单元一2、防撞单元二3、防撞单元三4和防撞单元四5。
所述的波纹型夹芯钢板7选用镀铝锌钢板AZ150制造。
所述的内层钢的材质为Q345钢。
本发明的自浮式防撞击装置的优点和有益效果主要是：
本发明提供的复合材料的自浮式防撞击装置，外表采用玻璃纤维树脂，力学性能优越，且在海水中保持性质稳定，不惧腐蚀，减少维护费用。
本发明提供的复合材料的自浮式防撞击装置，采用的波纹型夹芯钢板，碰撞时通过钢的塑形变形，可吸收大量能力，具有单位重量轻、强度高、塑形变形耗能大等优点。相比于传统的泡沫铝等耗能材料，具有更好的吸能效果。
本发明提供的复合材料的自浮式防撞击装置，采用的聚氨酯弹性体出色的减消振机能可消耗一部分外力荷载能量，同时有效减缓了波纹型夹芯钢板以及内层钢板碰撞过程中发生的撕裂。
本发明提供的复合材料的自浮式防撞击装置，采用聚氨酯泡沫作为缓冲材料，延缓防撞击装置的变形，同时吸收大量能量。
本发明提供的复合材料的自浮式防撞击装置整体性好，安装便捷，各个防撞单元采用法兰盘进行组装密封，局部受损后，具有一定的可修复性和可更换性。
本发明提供的复合材料的自浮式防撞击装置重量轻，具有自浮性，能满足随水位浮动的要求。
本发明提供的复合材料的自浮式防撞击装置，采用的曲面外形能够在受撞时拨开船行方向，最大程度地杜绝了船舶与防撞击装置互相嵌套的可能性，使船的撞击能量大多保留在船上。
附图说明
图1为复合材料的自浮式防撞击装置套装于海洋结构物立柱正视图。
图2为复合材料的自浮式防撞击装置套装于海洋结构物立柱俯视图。
图3为复合材料的自浮式防撞击装置截面图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围：
如附图1至图3所示，为本发明的一种复合材料的自浮式防撞击装置，套装于海洋结构物的立柱1上，随水位上下浮动；防撞击装置由4个相连接的防撞单元组合构成圆环形体，分别为防撞单元一2，防撞单元二3，防撞单元三4，防撞单元四5，所述防撞单元横截面为扇环形，纵截面为椭圆形，沿径向自边际向内依次由玻璃纤维树脂6，波纹型夹芯钢板7，聚氨酯弹性体8，内层钢板9和聚氨酯泡沫10多层复合材料构造组成，其中所述的内层钢板9形成的内部空间填充聚氨酯泡沫10；玻璃纤维树脂6置于波纹型夹芯钢板7外侧，与海水直接接触，具有良好的耐腐蚀性能，能在海水中保持性质稳定，减少维修费用；考虑到镀铝锌钢板的抗腐蚀能力是镀锌钢板的3～5倍，且腐蚀越严重，故优先选用镀铝锌钢板AZ150材料制作波纹型夹芯钢板，碰撞过程中，通过钢的塑性变形消耗大量能量；内层钢板9采用Q345钢加工完成；采用真空导入成型工艺，在波纹型夹芯钢板7和内层钢板9的间隙灌注聚氨酯弹性体8作为填充材料，通过聚氨酯弹性体8良好的粘连性，将波纹型夹芯钢板7和内层钢板9牢固粘结成整体，而聚氨酯弹性体8出色的减振消振机能可消耗一部分外力荷载能量，同时对波纹型夹芯钢板7和内层钢板9提供一定的支撑作用，有效减缓了波纹型夹芯钢板7和内层钢板9碰撞过程中发生的撕裂；采用聚氨酯泡沫作为缓冲材料，延缓防撞击装置的变形，同时吸收大量能量；将工厂里预先制备好的4个防护单元通过法兰盘11进行组装密封，连接形成防撞圈套设于海洋结构物立柱的四周，法兰盘11外部采用纤维与树脂复合材料以减少海水等恶劣环境的腐蚀，内部可采用碳素钢、铬钼钢等材料增加连接刚度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于复合材料的自浮式防撞击装置,套装于海洋结构物立柱(1)上，随水位上下浮动；其特征在于所述的防撞击装置由若干个相连接的防撞单元组合构成圆环形体，所述防撞单元横截面为扇环形，纵截面为椭圆形，沿径向自边际向内依次由玻璃纤维树脂(6)，波纹型夹芯钢板(7)，聚氨酯弹性体(8)，内层钢板(9)和聚氨酯泡沫(10)多层复合材料构造组成，其中所述的内层钢板(9)形成的内部空间内填充聚氨酯泡沫(10)。
2.根据权利要求1所述的基于复合材料的自浮式防撞击装置，其特征在于：所述的防撞击装置的若干个防撞单元的连接是通过设置有的法兰盘(11)相连接。
3.根据权利要求1所述的基于复合材料的自浮式防撞击装置，其特征在于：所述的防撞击装置的防撞单元的数量为4个，即防撞单元一(2)、防撞单元二(3)、防撞单元三(4)和防撞单元四(5)。
4.根据权利要求1所述的基于复合材料的自浮式防撞击装置，其特征在于：所述的波纹型夹芯钢板(7)选用镀铝锌钢板AZ150制造。
5.根据权利要求1所述的用于海洋结构物的防撞击装置，其特征在于：所述的内层钢板(9)的材质为Q345钢。
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