CN106426974A - 一种高强度复合弹性吸能防撞装置及其生产方法 - Google Patents

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何奇钦
刘浩杰
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Abstract

本发明涉及一种高强度复合弹性吸能防撞装置及其生产方法;装置从内至外依次设置钢管、包覆在钢管轴向周侧表面的高分子闭孔式发泡材料芯体、包覆在高分子闭孔式发泡材料芯体轴向周侧表面的高强度纤维材料层、复合纤维强力层和SPUA浇注涂层；生产方法步骤：高分子闭孔发泡材料，通过模具制作成型，中间放置钢管作为增强结构，整体尺寸按实际要求制作；用旋转浇注机以3D无模浇注，先3D扁嘴浇注底层高强度纤维；用旋转浇注机以3D无模浇注，再以3D圆嘴浇注复合纤维强力层：最后以人工浇注SPUA表面涂层，经自然温度固化成型；具有压缩变形大、反力小、吸能量大并具有防腐耐老化性能优异、自漂浮、易安装、免维护、使用寿命长等优点。

Description

一种高强度复合弹性吸能防撞装置及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种防撞装置，特别涉及种高强度复合弹性吸能防撞装置及其生产方法。
背景技术
随着社会经济与技术的飞速发展，江河湖海上的大跨度桥梁逐渐增多；船舶的吨位、数量、速度也在快速增长，船舶撞击墩身事件时有发生，这对桥梁的安全构成很大的威胁；目前较多采用的防撞设施材质以橡胶、玻璃钢为主，其存在以下局限与缺陷：（1）玻璃钢防撞设施：玻璃钢防撞设施脆性大，刚性强。在接受撞击时，在此种材料的承受范围内，出现最大形变和反力，但是由于此材料回复形变能力差，同时破坏了船体；在下一次撞击时，若撞击力相同，则材料产生的形变量较少，在这样反复撞击下，材料会出现形变量的最小值，直至不再变形，再次撞击的情况下会对桥墩产生毁坏；（2）橡胶防撞设施：随着碰撞加剧，橡胶材质防撞设施会受到最大的撞击力，此时受压到一定范围内，会出现一个反力最大值，伴随着反力最大值的出现，橡胶防撞设施受到压缩的最大变形量，则会有反压缩的弹性过程，但在这样的撞击下，橡胶防撞设施并不能完全回复形变，即回弹过程中出现一个较低的变形量和反力，随着这样的变形量值固定后，反力作用亦不再改变，防护效果大大降低；另外，现有的防撞设施所能抵消的撞击能量有限，同时还存在一些仅能从某些特殊角度上来抵消局部撞击能量的防撞设备，因而防撞效果不太好，所起到的防护作用有限；综上，现有的船舶用防撞设施均不同程度地存在投入成本较高、使用寿命较短、防撞效果较差等多种缺陷和不足。
发明内容
本发明采用高分子闭孔发泡材料为缓冲吸能介质，外层采用高强度纤维及3D无模浇注相结合的先进工艺，材质采用高强度、高弹性、耐老化、耐腐蚀的高分子聚酯材料加工而成；以其材质的特性解决上述材质的缺陷与不足，从而完全替代。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，
一种高强度复合弹性吸能防撞装置生产方法，步骤如下，
步骤1：高分子闭孔发泡材料，通过模具制作成型，中间放置尺寸为79mm、140mm、170mm钢管作为增强结构，整体尺寸大小按实际要求制作为直径300mm、500mm、1000mm、1500mm、2000mm；
步骤2：用旋转浇注机以3D无模浇注，先3D扁嘴浇注底层高强度纤维，厚度为2～3mm；
步骤3：用旋转浇注机以3D无模浇注，再以3D圆嘴浇注复合纤维强力层，浇注厚度为2～3mm；
步骤4：最后以人工浇注SPUA表面涂层，浇注厚度5～8mm，经自然温度固化成型。优选的，所述步骤5中固化成型产品在使用现场通过头尾以钢链连接，360°环绕桥墩以保证桥墩安全。
一种高强度复合弹性吸能防撞装置，从内至外依次设置钢管、包覆在钢管轴向周侧表面的高分子闭孔式发泡材料芯体、包覆在高分子闭孔式发泡材料芯体轴向周侧表面的高强度纤维材料层、复合纤维强力层和SPUA浇注涂层。
优选的，所述高分子闭孔式发泡材料芯体为圆筒体、半圆体、矩型体、梯型体、拱型体或鼓型体。
优选的，所述高分子闭孔式发泡材料芯体为聚丙烯闭孔式发泡材料芯体。
优选的，所述高强度纤维材料层的厚度为2～3mm。
优选的，所述复合纤维强力层为交织缠绕碳纤维结构，所述复合纤维强力层的厚度为2～3mm。
优选的，所述SPUA浇注涂层的厚度为5～8mm。
本发明的积极效果表现在：高强度复合弹性吸能防撞设施中，随着船体与防撞设施的相撞会逐渐出现一组最大的变形量，同时此种材料能够最大限度的吸收船体撞击的能量，并实现能量的传递、转换。在出现下一次撞击前，此种材料又能够恢复变形，接受撞击；在撞击条件下，会出现另一组最大形变和反力，在这种情况下，能够承受住多次撞击；因此，其具有压缩变形大、反力小、吸能量大并具有防腐耐老化性能优异、自漂浮、易安装、免维护、使用寿命长等优点。
附图说明
附图1为一种高强度复合弹性吸能防撞装置结构示意图；
附图2为一种高强度复合弹性吸能防撞装置施工平面布置图；
附图3为一种高强度复合弹性吸能防撞装置的大直径力－位移曲线示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在以下给出的详细说明和较佳实施例中，可以对本发明更全面了解，这些说明和附图1、2、3并不仅限于特定实施例，而只是起到解释和理解的作用。
具体实施例，
高强度复合弹性吸能防撞装置生产方法，
第一步，高分子闭孔发泡材料，通过模具制作成型（如圆筒型），中间放置尺寸为79mm、140mm、170mm钢管作为增强结构，整体尺寸大小按实际要求制作为直径300mm、500mm、1000mm、1500mm、2000mm；
第二步，用旋转浇注机以3D无模浇注，先3D扁嘴浇注底层高强度纤维，厚度为3mm；
第三步：用旋转浇注机以3D无模浇注，再以3D圆嘴浇注复合纤维强力层，浇注厚度为2mm；
第四步：最后以人工浇注SPUA表面涂层(SPUA为喷涂聚脲弹性体，喷涂聚脲弹性体是一种新型无溶剂，无污染的绿色施工技术);浇注厚度2mm，经自然温度固化成型；所得高强度复合弹性吸能防撞装置从内至外依次设置钢管1、包覆在钢管1轴向周侧表面的高分子闭孔式发泡材料芯体2、包覆在高分子闭孔式发泡材料芯体2轴向周侧表面的高强度纤维材料层3、复合纤维强力层4和SPUA浇注涂层5；高分子闭孔式发泡材料芯体2为圆筒体，高分子闭孔式发泡材料芯体2为聚丙烯闭孔式发泡材料芯体；高强度纤维材料层的厚度为2～3mm，复合纤维强力层4为交织缠绕碳纤维结构，复合纤维强力层的厚度为2～3mm；SPUA浇注涂层的厚度为5～8mm；多个高强度复合弹性吸能防撞装置本体6现场通过头尾以钢链7连接，360°环绕桥墩8以保证桥墩安全。（如附图2所示施工平面布置图）
本防撞设施是以高分子闭孔发泡材料为缓冲性能介质，外层采用高强度纤维3D无模浇注相结合的工艺，材质采用高强度、高弹性、耐老化、耐腐蚀的高分子材料加工而成；根据使用场合不同，确定不同形状的防撞设施；多个防撞装置现场通过头尾以钢链连接，360°环绕桥墩以保证桥墩安全的防撞设施，随着船体与防撞设施的相撞会出现一组最大的变形量（如附图3所示：大直径力－位移曲线）,同时，此种材料能够最大限度的吸收船体撞击的能量，并实现量的传递、转换；出现下次一次碰撞前，此种材料又恢复形变，接受撞击；在限定的条件下，会出现一组最大形变和最大反力,在这种环境下，能够承受多次撞击；与传统的设备相比；压缩变形大，反力小，吸能量大，防腐耐老化性能优异、自漂浮、易安装、免维护，长寿命。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高强度复合弹性吸能防撞装置生产方法，其特征在于，步骤如下，
步骤1：高分子闭孔发泡材料，通过模具制作成型，中间放置尺寸为79mm、140mm、170mm钢管作为增强结构，整体尺寸大小按实际要求制作为直径300mm、500mm、1000mm、1500mm、2000mm；
步骤2：用旋转浇注机以3D无模浇注，先3D扁嘴浇注底层高强度纤维，厚度为2～3mm；
步骤3：用旋转浇注机以3D无模浇注，再以3D圆嘴浇注复合纤维强力层，浇注厚度为2～3mm；
步骤4：最后以人工浇注SPUA表面涂层，浇注厚度2mm，经自然温度固化成型。
2.根据权利要求1所述的一种高强度复合弹性吸能防撞装置生产方法，其特征在于，所述步骤5中固化成型产品在使用现场通过头尾以钢链连接，360°环绕桥墩以保证桥墩安全。
3.一种高强度复合弹性吸能防撞装置，其特征在于,从内至外依次设置钢管、包覆在钢管轴向周侧表面的高分子闭孔式发泡材料芯体、包覆在高分子闭孔式发泡材料芯体轴向周侧表面的高强度纤维材料层、复合纤维强力层和SPUA浇注涂层。
4.根据权利要求3所述的一种高强度复合弹性吸能防撞装置，其特征在于，所述高分子闭孔式发泡材料芯体为圆筒体、半圆体、矩型体、梯型体、拱型体或鼓型体。
5.根据权利要求3或4所述的一种高强度复合弹性吸能防撞装置，其特征在于，所述高分子闭孔式发泡材料芯体为聚丙烯闭孔式发泡材料芯体。
6.根据权利要求3所述的一种高强度复合弹性吸能防撞装置，其特征在于，所述高强度纤维材料层的厚度为2～3mm。
7.根据权利要求3所述的一种高强度复合弹性吸能防撞装置，其特征在于，所述复合纤维强力层为交织缠绕碳纤维结构，所述复合纤维强力层的厚度为2～3mm。
8.根据权利要求3所述的一种高强度复合弹性吸能防撞装置，其特征在于，所述SPUA浇注涂层的厚度为5～8mm。
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