CN109555010A - 一种桥墩主动防撞装置及其工作方法 - Google Patents

一种桥墩主动防撞装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种桥墩主动防撞装置，转动导轨外围设有第一橡胶圈和第二橡胶圈，两者关于转动导轨的中心轴对称；第一橡胶圈外围设有第一内环外侧设有伸缩杆，另一端连接有第一外环；第二橡胶圈外围设有第二内环，其上设有弹簧群，另一端连接有第二外环，其上设有钢接触头；第一外环和第二外环的两个端面之间连接有传力杆，传力杆上设有用于驱动装置沿着转动导轨运动的转动电机；高强钢圈外壁上绕有第一钢缆和第二钢缆，第一钢缆与第二钢缆交替固设在第一内环与第一外环的端面。该装置根据探测系统的数据反馈，定位船舶来向，调整防撞装置与传播来向之间的夹角，获得最佳的撞击角度，并改变船舶行驶方向，从而减少桥墩与船舶的破坏。

Description

一种桥墩主动防撞装置及其工作方法
技术领域
本发明属于桥墩防撞技术领域，尤其是一种桥墩主动防撞装置及其工作方法。
背景技术
根据《桥墩在船舶撞击下的动力响应分析及防撞措施研究》一文指出，桥梁受船舶撞击受损最严重的是桩基，过大的桩顶弯矩、过大的桥墩水平位移致使桩基顶部受拉侧单元的主拉应变过大，混凝土开裂，承载能力降低；系统能量基本守恒，动能的损失主要被船首吸收，碰撞过程同样对船舶造成巨大损害。另外速度对桥墩动力响应影响不大，速度越大，防撞装置性能越好；随着碰撞角度增大，桥墩动力响应先增大后减小，当碰撞角度为15°时，防撞装置拥有最佳的防护效果；因此在设计防撞设施时，应尽量避免单一撞击力对桥墩桥柱产生的过大弯矩，从而更好的保护桩基，另外还应使得装置能够调整撞击角度，避免船舶与桥墩正碰，但是桥墩不可能也不现实去调整角度，因此需要对防撞装置进行合理设置，使得其能够主动调整位置，从而通过侧向撞击力改变船艏的运动方向，保持船舶的动能，以同时保护桥墩与船舶的安全。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种桥墩主动防撞装置及其工作方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种桥墩主动防撞装置，包括圆筒状的转动导轨，转动导轨外围设有第一橡胶圈和第二橡胶圈，两者关于转动导轨的中心轴对称；
第一橡胶圈外围设有第一内环，第一内环外围设有用于为伸缩杆提供行程的导轨，导轨沿转动导轨径向设置，伸缩杆的另一端固设在第一外环内侧；
第二橡胶圈外围设有第二内环，第二内环外壁上设有弹簧群，弹簧群的另一端设在第二外环内壁上，第二外环外壁上设有钢接触头；
第一外环和第二外环的两个端面之间连接有传力杆，传力杆上设有用于驱动设在转动导轨外围部件转动的转动电机；
转动导轨外壁上绕有交叉的第一钢缆和第二钢缆，第一钢缆一端固定于第一内环的端面上，另一端固定于第一外环的端面上；第二钢缆一端固定于第一内环的端面上，另一端固定于第一外环的端面上。
进一步的，第一内环上设有用于拉动第一钢缆和第二钢缆的牵引电机。
进一步的，转动导轨和桥墩之间还设有橡胶垫。
进一步的，橡胶垫与转动导轨之间还设有高强钢圈。
进一步的，转动导轨外壁上的绕有若干个平行的第一钢缆和第二钢缆的钢缆，组成钢缆组。
进一步的，还包括用于探测船舶来向的红外探测装置。
一种桥墩主动防撞装置的工作方法，包括：
当预设范围内有移动物时，红外探测装置探测移动物的速度和方向，并反馈给终端；
当主动防撞装置接收到终端信号时，转动电机驱动设在转动导轨外部的部件转动，直至钢接触头与移动物处于最佳碰撞位置；
牵引电机预拉第一钢缆和第二钢缆伸缩杆，使整个装置具有与预测碰撞力方向相反的力，以此降低桥墩与移动物初次碰撞的峰值力；
当受到撞击时，转动电机沿着转动导轨的转动，从而转换移动物碰撞位置，改变移动物行驶方向，将移动物导离桥墩，避免移动物直接正碰桥墩，避免移动物的动能完全转变成对桥墩的冲击力，实现对桥墩与移动物的双向保护。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的一种桥墩主动防撞装置及其工作方法，通过主动探测系统检测航道的运行情况，当失控船舶撞击桥墩时，提前发出预警信息，使得管理人员有提准备的时间；当失控船舶撞击桥墩时，该装置根据探测系统的数据反馈，及时定位船舶来向，并调整防撞装置于传播来向之间的夹角，从而获得最佳的撞击角度，并改变船舶行驶方向，从而减少对桥墩与船舶的破坏。
附图说明
图1为本发明的供一种将单侧冲击力转换为多向压力的桥墩主动防撞装置的剖视图；
图2为本发明的供一种将单侧冲击力转换为多向压力的桥墩主动防撞装置的前半轴轴视图；
图3为本发明的供一种将单侧冲击力转换为多向压力的桥墩主动防撞装置的后半轴轴视图。
其中：1-桥墩；2-橡胶垫；3-高强钢圈；4-转动导轨；5-第二钢缆；6-弹簧群；7-钢接触头；8-转动电机；9-第一橡胶圈；10-牵引电机；11-伸缩杆；12-反力装置；13-第一锚固点；14-第二锚固点；15-第一钢缆。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，图1为本发明的供一种将单侧冲击力转换为多向压力的桥墩主动防撞装置的剖视图。桥墩1的外围从内到外依次设有橡胶垫2、高强钢圈3和转动导轨4，转动导轨4外壁上关于轴线对称处分别设有第一橡胶圈9和第二橡胶圈，第一橡胶圈9外围设有第一内环，第一内环外侧设有伸缩杆11，第一内环还设有用于驱动第一钢缆15和第二钢缆5的牵引电机10，伸缩杆11另一端设有第一外环；
第一外环的两个端面分别通过传力杆与第二外环相连，第二外环内壁上设有弹簧群6，弹簧群6的另一端固设在第二内环外壁上，第二内环的内壁扣合在第二橡胶圈上；
传力杆上设有用于装转动电机8的电机架，转动电机8用于驱动整个装置沿着导轨4进行转动；
转动导轨4的外壁上绕有第一钢缆15和第二钢缆5，第一钢缆5和第二钢缆的分别交替固设在第一内环和第一外环的端面；
红外探测装置设在第二外环上。
红外探测装置探测到失控船舶信息后，将船舶方位、行驶速度、以及来向传递给中控装置，中控装置实行命令转动电机8沿着转动导轨4进行转动，带动转动导轨4外围部件的转动，使得钢接触头7与船艏形成最佳防撞角度；根据前文研究为15°；
牵引电机10提前牵引第一钢缆和第二钢缆，提供与撞击来向相对的反力，待防撞装置与船舶接触后，反力可以抵消一部分冲击力，降低冲击峰值；
弹簧群6，将进一步吸收缓冲能量，同时随着防撞首部装置向内移动，将同步使得后部外围装置向后移动，从而继续牵引高强钢缆，通过反力装置实现力的方向的改变，从而将单侧撞击力装换为多向受力，大大改善桥墩的外部受力特性，接着转动电机启动，进一步将船舶推离桥墩，使得船舶任然能够维持部分动能，从而减少对桥墩的伤害，起到同时保护桥墩与船舶的目的。
一种桥墩主动防撞装置的工作方法，包括：
当预设范围内有移动物时，红外探测装置探测移动物的速度和方向，并反馈给终端；
当主动防撞装置接收到终端信号时，牵引电机10提前牵引第一钢缆15和第二钢缆5，提供与撞击来向相对的反力，待防撞装置与船舶接触后，反力可以抵消一部分冲击力，降低冲击峰值；
当受到撞击时，启动转动电机8带动整个装置沿着导轨4转动，从而改变相撞的角度，实现对桥墩1的保护。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种桥墩主动防撞装置，其特征在于，包括圆筒状的转动导轨(4)，转动导轨(4)外围设有第一橡胶圈(9)和第二橡胶圈，两者关于转动导轨(4)的中心轴对称；
第一橡胶圈(9)外围设有第一内环，第一内环外围设有用于为伸缩杆(11)提供行程的导轨，导轨沿转动导轨(4)径向设置，伸缩杆(11)的另一端固设在第一外环内侧；
第二橡胶圈外围设有第二内环，第二内环外壁上设有弹簧群(6)，弹簧群的另一端设在第二外环内壁上，第二外环外壁上设有钢接触头(7)；
第一外环和第二外环的两个端面之间连接有传力杆，传力杆上设有用于驱动设在转动导轨(4)外围部件转动的转动电机(8)；
转动导轨(4)外壁上绕有交叉的第一钢缆(15)和第二钢缆(5)，第一钢缆(15)一端固定于第一内环的端面上，另一端固定于第一外环的端面上；第二钢缆(5)一端固定于第一内环的端面上，另一端固定于第一外环的端面上。
2.根据权利要求1所述的桥墩主动防撞装置，其特征在于，第一内环上设有用于拉动第一钢缆(15)和第二钢缆(5)的牵引电机(10)。
3.根据权利要求1所述的将单侧冲击力转换为多向压力的桥墩主动防撞装置，其特征在于，转动导轨(4)和桥墩(1)之间还设有橡胶垫(2)。
4.根据权利要求3所述的桥墩主动防撞装置，其特征在于，橡胶垫(2)与转动导轨(4)之间还设有高强钢圈(3)。
5.根据权利要求1所述的桥墩主动防撞装置，其特征在于，转动导轨(4)外壁上的绕有若干个平行的第一钢缆和第二钢缆的钢缆，组成钢缆组。
6.根据权利要求1所述的桥墩主动防撞装置，其特征在于，还包括用于探测船舶来向的红外探测装置。
7.一种根据权利要求6所述的桥墩主动防撞装置的工作方法，其特征在于，包括：
当预设范围内有移动物时，红外探测装置探测移动物的速度和方向，并反馈给终端；
当主动防撞装置接收到终端信号时，转动电机(8)驱动设在转动导轨(4)外部的部件转动，直至钢接触头(7)与移动物处于最佳碰撞位置；
牵引电机(10)预拉第一钢缆(15)和第二钢缆伸缩杆(5)，使整个装置具有与预测碰撞力方向相反的力，以此降低桥墩与移动物初次碰撞的峰值力；
当受到撞击时，转动电机(8)沿着转动导轨(4)的转动，从而转换移动物碰撞位置，改变移动物行驶方向，将移动物导离桥墩(1)，避免移动物直接正碰桥墩(1)，避免移动物的动能完全转变成对桥墩(1)的冲击力，实现对桥墩(1)与移动物的双向保护。
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