CN104314051B - 一种系泊缓冲防船撞系统 - Google Patents

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Abstract

一种系泊缓冲防船撞系统，由浮体、主锚、主锚索、阻尼单元、缓冲垫、辅助锚和辅助锚索等构成。浮体由主锚、主锚索和辅助锚、辅助锚索等系泊，浮体上至少有2个阻尼单元间隔设置，阻尼单元由阻尼链、耗能索等构成。该防撞系统可以通过耗能索不断被拉伸和破断耗能，可以通过与桥轴线斜交的浮体改变船舶运动方向，可以通过设置于浮体上的防碰垫和浮体结构的弹塑性变形耗能，能大幅减小船舶与防撞设施的相互作用力，大幅减小桥墩可能受到的撞击力，有利于保护桥墩和船舶的安全。

Description

一种系泊缓冲防船撞系统
技术领域
本发明涉及一种桥梁防船撞系统，尤其是保护桥墩的分离式系泊浮式防船撞系统。
背景技术
公知的桥墩防船撞设施，主要有两类：
一类是设置在桥墩上的附着式防撞设施，工程应用相对多些，主要利用防撞设施的结构变形来消耗船舶动能，延长撞击作用时间，通常能降低船舶撞击力达30%左右，但对桥墩本身的抗撞能力要求较高，其建筑安装费较高，被船撞后修复困难且费用高，不利于保护失控船舶。
另一类设置在桥墩来船侧一定距离外的分离式防船撞设施，工程应用相对少些，如独立的防撞墩、人工岛和系泊浮体。对于独立防撞墩、人工岛等固定式防船撞设施，不仅其建筑安装费较高，而且更不利于保护失控船舶。对于系泊浮体，可利用重力锚走锚或锚索的变形耗能，有利于保护失控船舶，但重力锚可能陷入淤泥中无法走锚，暴露在水和阳光中的锚索承载能力下降较快，难以持续发挥作用。
发明内容
在确保拦阻效果的前提下，为了降低防船撞设施的建筑安装费、被船撞后的恢复费用和保护失控船舶，本发明提供一种系泊缓冲防船撞系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在桥墩的来船侧设置一种系泊缓冲防船撞系统，由浮体、主锚、主锚索、阻尼单元、缓冲垫、辅助锚和辅助锚索等构成。浮体由主锚、主锚索和辅助锚、辅助锚索系泊，如果利用桥墩系辅助锚索，可以不设或少设辅助锚。浮体可以采用钢材或高分子材料制作，为增加其弹性，在其可能与桥墩的作用部位增设缓冲垫。浮体上安装2个或2个以上阻尼单元，其中至少有2个阻尼单元间隔设置。根据防撞要求和地质条件等实际情况，主锚可以选用重力锚或吸力锚。
由于桥墩的一侧或两侧可能是航道，浮体不能进入航道和影响船舶安全航行，浮体平行于桥轴线的投影长度受到限制。为保护桥墩，减小偏航船舶斜向撞击桥墩的风险，浮体系泊后到桥墩的距离也受到限制，通常不超过50m。对于拦阻大型船舶而言，如拦阻5000吨级及以上船舶，可利用的拦阻距离相对有限，需在浮体上设置多个阻尼单元来增大消耗船舶动能的能力。
为了不仅能消耗船舶动能，同时也能改变船舶的运动方向，浮体系泊后与桥轴线斜交，或者浮体先平行于桥轴线系泊，在拦阻船舶的过程中，形成与桥轴线斜交的状态，从而改变船舶的运动方向，使船舶避开前方的桥墩。对于系泊后与桥轴线斜交的浮体，其阻尼单元可以对称设置，也可以非对称设置，其靠近桥轴线一端的阻尼不超过远离桥轴线一端的阻尼，在拦阻船舶过程浮体保持与桥轴线斜交，从而能使船舶改变方向，偏离原来可能撞击桥墩的路径。对于平行桥轴线设置的浮体，如果仅靠浮体移动能满足拦阻要求，阻尼单元可以对称布置；反之，阻尼单元应非对称设置，使浮体一端阻尼大、另一端阻尼小，因此在拦阻船舶的过程中浮体改变角度，最终与桥轴线斜交，从而使船舶改变运动方向，避开前方的桥墩。
为了进一步提高消耗船舶动能的能力，在浮体可能与桥墩作用的部位增设缓冲垫，或将该部位设计得相对柔些，进而可利用浮体结构的弹塑性变形。如果浮体可能与桥墩作用部位的局部刚度小，可以不增设缓冲垫。
阻尼单元由阻尼链、耗能索和耗能索固定座构成。耗能索固定座设置于浮体的结构上，耗能索固定座的承载能力大于耗能索的破断力，在拉断耗能索的过程中，耗能索固定座不破坏。为了便于系耗能索，阻尼链通常采用无档链。阻尼链的一端与主锚索连接，另一端系于浮体结构上，但不影响耗能索发挥作用。耗能索的一端系于阻尼链的链环上，另一端固定在耗能索固定座。阻尼链上系有数量众多的耗能索，在阻尼链被拉出的过程中不断有耗能索被拉伸至破断，并可以同时拉伸多根耗能索。阻尼链能提供的阻力，是可以设计的，由耗能索的材料、规格、长度、安装间距等参数决定，同时也受主锚索和主锚可提供的反力制约。
每个主锚可以系若干根主锚索，每根主锚索又可系若干根阻尼链，要求主锚能提供的反力大于所系主锚索的张力之和，主锚索的破断力大于所系阻尼链的张力之和，阻尼链的破断力大于同时被拉伸耗能索的张力之和。当船舶撞击并带动浮体向桥位运动的过程，由于受到主锚和主锚索的约束，阻尼链被不断地拉出，数量众多的耗能索依次受力和被拉断，能提供相对稳定的阻力值，消耗船舶动能，最终阻止船舶向桥位运动，或者通过与桥轴线斜交的浮体改变船舶运动方向，从而使船舶避开桥墩。
本发明的有益效果是：尽管系泊缓冲防船撞系统可利用的耗能距离相对有限，但远大于附着式防撞设施的耗能距离，可以通过耗能索不断被拉伸和破断耗能，可以通过与桥轴线斜交的浮体改变船舶运动方向，可以通过设置于浮体上的防碰垫和浮体结构的弹塑性变形耗能，能大幅减小船舶与防撞设施的相互作用力，大幅减小桥墩可能受到的撞击力，有利于保护桥墩和船舶的安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明平行于桥轴线设置时的平面图。
图2是本发明与桥轴线斜交设置时的平面图。
图3是本发明阻尼单元的示意图。
图中：1.浮体，2.主锚，3.主锚索，4.辅助锚，5.辅助锚索，6.阻尼链，7.耗能索，8.耗能索固定座，9.缓冲垫，10桥墩，11.桥轴线。
具体实施方式
在图1中，浮体1由主锚2、主锚索3、辅助锚4和辅助锚索5系泊，并与桥轴线平行。在浮体1上设有多个阻尼单元。浮体1一端的阻尼单元数量多，另一端的阻尼单元数量少。在船舶顶推浮体1向桥墩运动的过程，浮体与桥轴线的夹角将增大，最终成斜交状态，船艏能滑出浮体，从而改变运动方向，避开前方的桥墩。对于大型船舶，由于可利用的耗能距离相对有限，有可能推动浮体撞到桥墩，此时设置于浮体的缓冲垫和浮体结构变形也发挥耗能作用。
在图2中，浮体1由主锚2、主锚索3、辅助锚索5和桥墩10系泊，并与桥轴线斜交。在浮体1上设有多个阻尼单元，远离桥轴线的一端阻尼单元数量多。在船舶顶推浮体1向桥墩运动的过程，船艏能滑出浮体，从而改变运动方向，避开前方的桥墩。对于大型船舶，由于可利用的耗能距离相对有限，有可能推动浮体撞到桥墩，此时设置于浮体的缓冲垫和浮体结构变形也发挥耗能作用。
在图3中，阻尼单元由阻尼链6、耗能索7和耗能索固定座8构成。耗能索固定座8设置于浮体1的结构上，耗能索固定座8的承载能力大于耗能索7的破断力，在拉断耗能索7的过程中，耗能索固定座8不破坏。为了便于系耗能索7，阻尼链6通常采用无档链。阻尼链6的一端与主锚索3连接，另一端系于浮体1的结构上。耗能索的一端系于阻尼链6的链环上，另一端固定在耗能索固定座8上。阻尼链6上系有数量众多的耗能索7，在阻尼链6被拉出的过程中不断有耗能索7被拉伸至破断，并可以同时拉伸多根耗能索7。阻尼链6能提供的阻力，是可以设计的，由耗能索7的材料、规格、长度、安装间距等参数决定，同时也受主锚索3和主锚2能提供的反力制约。

Claims (1)

1.一种系泊缓冲防船撞系统，由浮体（1）、主锚（2）、主锚索（3）、阻尼单元、缓冲垫（9）、辅助锚（4）和辅助锚索（5）构成，其特征是：浮体（1）由主锚（2）、主锚索（3）、辅助锚（4）、辅助锚索（5）系泊，在浮体（1）可能与桥墩（10）的作用部位增设缓冲垫（9），浮体（1）至少有2个阻尼单元间隔设置；浮体（1）与桥轴线（11）斜交设置，或者浮体（1）先平行于桥轴线（11）系泊，再在拦阻船舶的过程中，形成与桥轴线（11）斜交的状态；阻尼单元由阻尼链（6）、耗能索（7）和耗能索固定座（8）构成；耗能索固定座（8）设置于浮体（1）的结构上；阻尼链（6）的一端与主锚索连接，另一端系于浮体（1）的结构上，但不影响耗能索（7）发挥作用；耗能索（7）的一端系于阻尼链（6）的链环上，另一端固定在耗能索固定座（8）上；阻尼链（6）上系有数量众多耗能索（7），在阻尼链（6）被拉出的过程中不断有耗能索（7）被拉伸至破断，并可以同时拉伸多根耗能索（7）；当船舶撞击并带动浮体（1）向桥位运动的过程，阻尼链（6）被不断地拉出，数量众多的耗能索（7）依次受力和被拉断，能提供相对稳定的阻力值，消耗船舶动能，最终阻止船舶向桥位运动，或者通过与桥轴线（11）斜交的浮体（1）改变船舶运动方向，从而使船舶避开桥墩。
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