CN111846137A - 一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,包括密封固定在船体外板上且可伸缩的外壳,外壳内设有弹性缓冲机构,弹性缓冲机构一端固定在船体外板上,弹性缓冲机构另一端顶在外壳的伸缩端上,弹性缓冲机构的弹力方向与外壳的伸缩方向相同。本发明通过可拆机构和滑动机构通过弹性连接结构形式,能比较好的减小冰块和浮标对船体产生的撞击力,起到明显的防撞效果和破冰功能。采用固定机构和可拆机构相连接的结构形式,可对于经常发生碰撞的外壳区域进行更换,且由于形式简单便于批量生产,维护成本也大大降低。采用封闭箱式结构突出于船外,可增大水线面面积,可明显减小作业时船体产生的横摇角度,提高了舷边作业的准确度和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,属于船舶与海洋工程 技术领域。
背景技术
北方海域辖区内的航运业步入了发展快车道,港口航道功能也不断地拓展, 船舶大型化的趋势十分明显,与此同时北方海区每年冬季都存在着不同程度的冰 情,特别针对发生严重冰情区域,往往要求辖区在航道维护作业方面具备足够快 的应急反应能力,否则会严重制约该区域航海保障能力的发挥,同时会给船舶航 行带来重大的安全隐患。故所在辖区航道局往往会配置足够数量且具有破冰功能 的专用工程船舶。
然而传统形式的破冰工程船舶,其防撞结构基本上都是作为整体与船体进行 刚性连接,由于在冰区作业时表面频繁与冰块以及浮标发生碰撞,容易导致结构 变形,甚至表面会产生裂痕,进而内部受到海水侵蚀而导致结构受损严重,工艺 上也无法实现对受损结构进行及时维修和更换,直接影响到了船舶在冰区航行正 常作业状态下抵抗撞击的能力,尤其是在恶劣环境条件下对用船造成很大的安全 隐患。即传统形式的防撞结构存在着易变形、易腐蚀、不易维护和更换等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:如何减少或避免防撞结构易变形、易腐蚀、维 护和更换不便的问题。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是提供了一种具有破冰功能抗横 摇可拆式防撞结构,其特征在于,包括密封固定在船体外板上且可伸缩的外壳, 外壳内设有弹性缓冲机构,弹性缓冲机构一端固定在船体外板上,弹性缓冲机构 另一端顶在外壳的伸缩端上,弹性缓冲机构的弹力方向与外壳的伸缩方向相同。
优选地,所述的外壳为封闭箱式结构且突出于船外;外壳设于设计水线处且 沿船的长度方向布置。
优选地,所述的外壳包括密封固定在船体外板上的静止机构,静止机构与滑 动机构滑动连接;通过静止机构与滑动机构之间的滑动,使得外壳在船体外板上 的凸起位移相对伸长或缩短。
优选地,所述的静止机构包括一端密封固定在船体外板上的固定机构,固定 机构的另一端连接可拆装的可拆机构的一端,可拆机构的另一端与滑动机构滑动 连接;固定机构与可拆机构之间密封连接,可拆机构与滑动机构之间密封连接。
优选地,所述的固定机构和可拆机构之间通过连接装置相接;连接装置包括 耳板、螺栓、密封装置,固定机构与可拆机构上均设有耳板,固定机构与可拆机 构上的耳板之间通过螺栓进行连接固定,固定机构与可拆机构的连接处设有密封 装置。
优选地,所述的外壳为能够抵抗低温的高强度耐磨抗氧化材料。
优选地,所述的弹性缓冲机构包括支撑机构和弹簧,弹簧设于支撑机构一端 与船体外板之间,支撑机构的另一端顶在外壳的伸缩端上。
优选地,所述的弹性缓冲机构还包括封闭式缸体,封闭式缸体的一端密封固 定在船体外板上,封闭式缸体的另一端设有开口,封闭式缸体内设有可以沿着外 壳伸缩方向移动的密封板,弹簧设于船体外板与密封板之间,支撑机构一端穿过 封闭式缸体的开口与封闭式缸体内的密封板固定连接。
优选地,所述的密封板在封闭式缸体开口的边缘部分设有限位装置,防止密 封板从封闭式缸体的开口处脱落。
优选地,所述的弹性缓冲机构还包括第一磁铁和第二磁铁,第一磁铁和第二 磁铁设于封闭式缸体内且设于船体外板与密封板之间,弹簧的两端分别顶在第一 磁铁和第二磁铁上,第一磁铁和第二磁铁的相同磁极相对设置,使得第一磁铁和 第二磁铁之间的距离接近后会产生相互排斥的作用。
优选地,所述的第一磁铁和第二磁铁均为电磁铁,当船舶处于作业状态时, 与电磁铁连接的电源开启;当处于航行状态或其他非作业工况下,电源处于关闭 状态。
优选地,所述的支撑机构包括活动杆和缓冲板,活动杆的一端与缓冲板固定 连接,缓冲板顶在外壳的伸缩端上。
优选地,所述的缓冲板的材质为采用橡胶材质。
与现有技术相比,本发明提供的一种可拆式防撞结构适合在冰区采用舷侧方 式作业的工程船舶。通过可拆机构和滑动机构通过弹性连接结构形式,能比较好 的减小冰块和浮标对船体产生的撞击力,起到明显的防撞效果和破冰功能。采用 固定机构和可拆机构相连接的结构形式,可对于经常发生碰撞的外壳区域进行更 换,且由于形式简单便于批量生产,维护成本也大大降低。采用封闭箱式结构突 出于船外,可增大水线面面积,对船舶初稳性的提升非常有帮助,可明显减小作 业时船体产生的横摇角度,提高了舷边作业的准确度和安全性。
附图说明
图1为本发明提供的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构的主视图;
图2为本发明提供的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构的侧视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳 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。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可 以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限 定。
如图1所示,为本发明提供的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构的一 个较佳实施例,其包括外壳,外壳包括与船体外板13表面焊接的固定机构1、 与固定机构1可拆装连接的可拆机构2、与可拆机构2滑动连接的滑动机构3以 及安装在外壳内的弹性缓冲机构组成;固定机构1与可拆机构2之间密封连接, 可拆机构2与滑动机构3之间密封连接。
可拆机构2和滑动机构3通过弹性连接结构形式,滑动机构3是由外壳板及 其端部的若干个并排设置的滚轮组成,可拆机构2由外壳板以及若干数量与滚轮 数量相同且形状与滚轮形状相匹配的滑槽轨道组成,滚轮和滑槽轨道均采用具有 良好的耐磨性和抗氧化性的材料制成。滑槽轨道的横截面形状为“凹”字形结构, 使滚轮能有效嵌入并贴合轨道的滑槽,保证滚轮在行程内、船宽方向上可自由滑 动,并限制其在船长和高度方向上的位移,将船体受力有效传递给弹性缓冲装置, 故能比较好地减小作业对船体产生的撞击力,起到明显的防撞效果和破冰功能。
弹性缓冲机构包括活动杆4、缓冲板5、限位装置6、密封板7、第一磁铁8、 弹簧9、第二磁铁10、封闭式缸体11。封闭式缸体11的一端密封固定在船体外 板13上,封闭式缸体11的另一端设有开口,封闭式缸体11内设有可以沿着外 壳伸缩方向移动的密封板7,弹簧9设于船体外板13与密封板7之间,活动杆4 的一端与缓冲板5固定连接,缓冲板5顶在外壳的伸缩端上。活动杆4的另一端 穿过封闭式缸体11的开口与封闭式缸体11内的密封板7固定连接,密封板7在 封闭式缸体11开口的边缘部分设有限位装置6,防止密封板7从封闭式缸体11 的开口处脱落。第一磁铁8和第二磁铁10设于封闭式缸体11内且设于船体外板 13与密封板7之间,弹簧9的两端分别顶在第一磁铁8和第二磁铁10上,第一 磁铁8和第二磁铁10的相同磁极相对设置,使得第一磁铁8和第二磁铁10之间 的距离接近后会产生相互排斥的作用。第一磁铁8和第二磁铁10均采用电磁铁, 否则使用时间久了,磁力会明显下降,达不到抵消撞击能量的效果。当船舶处于 作业状态时,与电磁铁连接的电源开启;当处于航行状态或其他非作业工况下, 电源处于关闭状态。
当舷外发生撞击时,滑动机构3将外力传递给缓冲板5、封闭式缸体11等 内部结构,从而使撞击产生的能量得以全面释放。缓冲板5对活动杆4有向内压 缩的作用力,通过压缩封闭式缸体11内的空气,将一部分撞击能量转化为空气 的热能,同时第一磁铁8和第二磁铁10之间的弹簧9由于受到压缩,同样会吸 收掉一部分能量。
当船舶在冰区航行时,主要承受冰块的撞击和摩擦,而进行作业时主要承受 浮标的撞击作用。
考虑到北方航区特殊的环境气候以及工程船舶特殊的作业职能,在外壳部分 (即固定机构1、可拆机构2、滑动机构3)均采用高强度耐磨抗氧化材料,并 充分考虑到材料能够抵抗低温。(高强度耐磨抗氧化材料为,例如百度百科可以 搜索到:悍达400。这家公司生产的耐磨钢,强度,抗低温,耐磨性能,可焊性 较好,即综合性能较好,和本发明的契合程度较高,耐磨性好主要是由于其材料 是由低碳钢板和合金耐磨层组成的,抗低温是因为添加某种金属的细化晶体,使 得材料韧性得到提高。由于耐磨钢是特殊材料,而船体结构一般采用船用钢板, 因此该特殊材料要与船体钢板要有较好的兼容性,即可焊性要好。综上所述,“悍 达400”这种特殊材料能够满足本专利的需求。)
物体撞击实质上是能量的传递,滑动机构3当受到撞击后,会朝船体外板的 一侧滑动,将一部分能量传递给缓冲板5,缓冲板5采用橡胶材质能起到吸收一 部分能量的作用。
缓冲板5对活动杆4有向内压缩的作用力,通过压缩封闭式缸体11内的空 气,将一部分撞击能量转化为空气的热能,同时第一磁铁8和第二磁铁10之间 的弹簧9由于受到压缩,同样会吸收掉一部分能量。
由于第一磁铁8和第二磁铁10上的相同磁极相对放置,距离接近后会产生 相互排斥的作用,同样会抵消掉一部分能量。
固定机构1和可拆机构2通过连接装置12相接,从而便于对经常发生碰撞 的区域进行更换。连接装置12包括耳板、螺栓、密封装置,固定机构1与可拆 机构2采用耳板通过螺栓进行连接固定,并在连接处设有密封装置。
本发明的防撞结构采用封闭箱式结构突出于船外,可增大水线面面积,对船 舶初稳性的提升非常有帮助,可明显减小作业时船体产生的横摇角度,提高了舷 边作业的准确度和安全性。
综上所述,本发明提供的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构的原理如 下:
从能量守恒定律可知:当发生撞击时,滑动机构3通过将外力传递给缓冲板 5、封闭式缸体11等结构,从而使撞击产生的能量得以全面释放。
由于可拆机构2和滑动机构3之间近似于弹性连接,如果将整个机构看做一 个整体的话,通过机构内各构件的缓冲作用增加实际撞击的作用时间,根据动量 守恒定律可明显减小了撞击力。与传统的防撞结构的刚性连接有明显差异的是, 传统防撞结构完全靠自身的刚度来抵抗外力,并不能减小撞击力造成的破坏,因 此容易造成自身结构的损坏。
由于在固定机构1和可拆机构2之间设置了连接装置12,可方便对外壳区 域进行拆卸更换,且由于结构形式简单便于批量生产,维护成本较低。
如图2所示,由于在设计水线(即设计吃水深度B的顶端)附近沿船长方 向布置本发明的防撞结构A,在船舶发生横摇时可明显增加船舶的复原力矩,减 小船体的横摇程度,在增加作业的准确度的同时能提高船员在恶劣海况下操作的 安全性。
以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护 范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内 容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保 护范围内。
Claims (10)
1.一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,包括密封固定在船体外板(13)上且可伸缩的外壳,外壳内设有弹性缓冲机构,弹性缓冲机构一端固定在船体外板(13)上,弹性缓冲机构另一端顶在外壳的伸缩端上,弹性缓冲机构的弹力方向与外壳的伸缩方向相同。
2.如权利要求1所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的外壳为封闭箱式结构且突出于船外;外壳设于设计水线处且沿船的长度方向布置。
3.如权利要求1所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的外壳包括密封固定在船体外板(13)上的静止机构,静止机构与滑动机构(3)滑动连接;通过静止机构与滑动机构(3)之间的滑动,使得外壳在船体外板(13)上的凸起位移相对伸长或缩短。
4.如权利要求3所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的静止机构包括一端密封固定在船体外板(13)上的固定机构(1),固定机构(1)的另一端连接可拆装的可拆机构(2)的一端,可拆机构(2)的另一端与滑动机构(3)滑动连接;固定机构(1)与可拆机构(2)之间密封连接,可拆机构(2)与滑动机构(3)之间密封连接。
5.如权利要求1-4中任一项所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的外壳为能够抵抗低温的高强度耐磨抗氧化材料。
6.如权利要求1所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的弹性缓冲机构包括支撑机构和弹簧(9),弹簧(9)设于支撑机构一端与船体外板(13)之间,支撑机构的另一端顶在外壳的伸缩端上。
7.如权利要求6所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的弹性缓冲机构还包括封闭式缸体(11),封闭式缸体(11)的一端密封固定在船体外板(13)上,封闭式缸体(11)的另一端设有开口,封闭式缸体(11)内设有可以沿着外壳伸缩方向移动的密封板(7),弹簧(9)设于船体外板(13)与密封板(7)之间,支撑机构一端穿过封闭式缸体(11)的开口与封闭式缸体(11)内的密封板(7)固定连接。
8.如权利要求7所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的弹性缓冲机构还包括第一磁铁(8)和第二磁铁(10),第一磁铁(8)和第二磁铁(10)设于封闭式缸体(11)内且设于船体外板(13)与密封板(7)之间,弹簧(9)的两端分别顶在第一磁铁(8)和第二磁铁(10)上,第一磁铁(8)和第二磁铁(10)的相同磁极相对设置,使得第一磁铁(8)和第二磁铁(10)之间的距离接近后会产生相互排斥的作用。
9.如权利要求6所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的支撑机构包括活动杆(4)和缓冲板(5),活动杆(4)的一端与缓冲板(5)固定连接,缓冲板(5)顶在外壳的伸缩端上。
10.如权利要求9所述的一种具有破冰功能抗横摇可拆式防撞结构,其特征在于,所述的缓冲板(5)的材质为采用橡胶材质。
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