CN110804997A

CN110804997A - 一种浮式自稳性船舶拦阻装置

Info

Publication number: CN110804997A
Application number: CN201911301726.8A
Authority: CN
Inventors: 彭程; 陈汉宝; 周树高; 陈松贵; 屈斌; 王依娜; 胡克; 胡传琦
Original assignee: Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
Current assignee: Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering MOT
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-02-18

Abstract

本发明提供了一种浮式自稳性船舶拦阻装置，包括浮基、拦截网、锚链和定位锚，浮基漂浮在水面上且间隔设置，浮基底部通过锚链与水底的定位锚固定连接，浮基上端设置有连接杆，拦截网的两端分别安装在连接杆上。本发明适用于强浪条件，实现对船舶的有效拦阻，并且能保持自身的稳定性，且不影响局部过水水流、不拦截水体表面漂浮垃圾与水中生物，保护了拦阻设施所在水域的生态系统，适用性、有效性、经济性、环保性和美观性均存有较大突破。

Description

一种浮式自稳性船舶拦阻装置

技术领域

本发明属于船舶拦阻技术领域，尤其是涉及一种浮式自稳性船舶拦阻装置。

背景技术

近年来，跨海大桥的通航安全越来越受到重视，由于跨海大桥在非通航水域有许多水中引桥墩，这些引桥墩的防船撞能力很弱，很容易被船撞击而损毁。为了防止引桥墩被撞毁，通常会在离这些引桥墩一定距离的位置处设置船舶拦阻系统，市场现有的船舶拦阻设施，主要分为以下几种：

(1)桩链式拦阻设施，由固定桩(承台)和铁链组成；工作原理是通过固定桩(承台)固定铁链，通过铁链拦截船舶。

(2)链式(或浮体式)系泊浮体拦阻设施，由固定墩、浮体(含锚锭及锚链)和拦阻索(网)组成，或不设固定墩，直接由浮体(含锚锭及锚链)和拦阻索(网)组成；工作原理是船舶撞击浮体或拦阻索(网)，拖动浮体水下锚锭或固定墩破坏变形消能。

(3)浮基高架拦阻设施，将桩基高架阻拦系统的桩基支撑架改为通过锚锭固定的浮体，拦阻系统由浮体、拦阻网、重力锚和锚链组成，重力锚挂于浮体下；工作原理是当失控船舶撞击拦阻网时，拦阻网带动浮体消能，当船撞力增大后，浮体上重力锚落入海床，拦阻网带动浮体重力锚走锚消耗船舶动能，最终阻止船舶向桥梁运动。

(4)桩基自适应恒阻力拦阻设施，由支撑桩、自适应浮筒、恒阻力缆绳、拦截网组成；工作原理是当船舶撞击拦截网时，自适应浮筒从水平状态竖起展开，拦截网包住船头，当拦截网受到的拉力大于恒阻力缆绳设计阻力时，横阻力缆绳拉断消耗船舶能量，并通过不断拉断恒阻力缆绳、不断消耗船舶能量，达到不断降低船舶速度，最终使船舶停止，实现对船舶的有效拦阻。

(5)浮基自适应恒阻力拦阻设施，将桩基自适应恒阻力拦阻系统的桩基改为系泊浮体，其余装置一样，工作原理基本相同。

上述现有的拦阻设施存在水面上方的拦阻装置日常维护成本高、损坏后不易修复；前倾型首船舶因拦截网容易滑到船底而导致拦阻失效；漂浮拦截网容易拦截漂浮的垃圾和水中的生物，对拦截水域的生态系统造成不利影响；设置在固定在水底的单一锚固基础随时间推移自陷入海床导致不能顺利走锚；拦截网固定基础多设置在内河和河口区域，对外海大桥所在海域强浪条件下稳定性和可靠性适应性较差等问题。因此，上述船舶拦阻系统在适用性、有效性、经济性、环保性和美观性均存在不同程度的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种浮式自稳性船舶拦阻装置，适用于强浪条件，实现对船舶的有效拦阻，并且能保持自身的稳定性，且不影响局部过水水流、不拦截水体表面漂浮垃圾与水中生物，保护了拦阻设施所在水域的生态系统，适用性、有效性、经济性、环保性和美观性均存有较大突破。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种浮式自稳性船舶拦阻装置，包括浮基、拦截网、锚链和定位锚，浮基漂浮在水面上且间隔设置，浮基底部通过锚链与水底的定位锚固定连接，浮基上端设置有连接杆，拦截网的两端分别安装在连接杆上。浮基正常浮在水面时，连接杆为竖直方向。

进一步的，浮基外形为直立的圆锥体结构，且底部为半球形，浮基内部中空，底部有填充物。浮基根据上轻下重的“不倒翁”原理设计其重心，浮基底部为了增加重量，放置填充物。

进一步的，浮基材质为聚脲弹性材料。该材料为一种轻质、高强的聚脲弹性材料，本身具有自浮性，可随水位变化上下浮动；当受到船舶碰撞时，可充分吸收撞击动能，不易损坏；从材料上为浮基结构提供了高强度、低刚度、易消能的保证。此外，该材料不含有机挥发物，无毒、无害、无污染，材料可回收再利用；并具有耐候性好、保色性好、耐盐雾、耐海水腐蚀，耐海生物附着，耐酸碱化学溶剂等特点，免维护，适合在海上长期使用。

聚脲弹性材料是由异氰酸脂组份与氨基化合物组份反应生成的一种弹性物质。

进一步的，填充物为重混凝土。该填充材料在满足强度(C30)要求下，容重超过一般混凝土(25kN/m³)，可达35～60kN/m³；并具有抗拉强度高、韧性高、抗裂性高等特点，大大减少一般混凝土因收缩、干缩、温度变化引起的微裂缝；填充物外表面采用防腐涂料来进行隔水防水处理，以增强抵御氯离子侵蚀的能力，可在海水条件下长期保持稳定状态。

重混凝土：为芜湖市华宇特种混凝土材料有限公司生产的高密度重混凝土。

进一步的，拦截网包括若干平行设置的主绳和连接主绳的副绳，主绳的两端与连接杆固定连接，最下一根主绳上连接有若干轻质浮球。

进一步的，拦截网主绳的下面水平设有一根钢索，钢索的两端与连接杆固定连接。钢索位于海平面以上。

拦截网可自适应水位高度的变化，保证主体拦截系统始终不落入水中，避免了船舶在拦截网上方和下方驶过导致拦阻设施失效的情况，始终保持对船舶的有效拦截能力；并具有不影响局部过水水流、不拦截水体表面漂浮垃圾与水中生物等特点，充分保护拦阻设施所在水域的生态系统。主绳和副绳材料为高强度尼龙绳，钢索材料为抗腐蚀高强度轻质钢索，其上轻下重的特点保证了拦截网自身的高稳定性，而且具有强度高、韧性好、使用寿命长等特点。高强度尼龙绳具有强度高、密度小、回弹性好、耐腐蚀性好、抗疲劳性好、热稳定性好、耐磨等特点。

进一步的，锚链包括中心定位锚链、拦阻锚链和消能锚链，定位锚包括主定位锚和辅定位锚，中心定位锚链的上端与浮基的底部中心点连接，下端与主定位锚相连，拦阻锚链的上端分别以浮基的底部中心点为中心呈均匀分布状连接，下端与若干消能锚链相连，消能锚链与辅定位锚相连。一条中心定位锚链一端与所述锥形浮基底部中心点相连接，另一端与主体定位锚块相连接，用于保证所述锥形浮基在强浪、大风等恶劣水文条件下的自稳定性；另外多条拦阻锚链一端以均布方式与锥形浮基底部相连接，另一端与若干条消能锚链相连接，消能锚链另一端与分布在周围的辅定位锚相连接，用于船舶撞击时的多级走锚消能。主定位锚的设计重量根据其与海床间的静摩擦力确定，静摩擦力应大于所述锥形浮基在极端条件下所受波浪力、水流力和风压力时产生的水平力作用；所述若干辅定位锚的单块设计重量根据其与海床间的静摩擦力确定，所有定位锚的静摩擦总力应大于代表船型最大失控漂移速度撞击拦阻系统时产生的水平力作用。

进一步的，中心定位锚链的长度短于拦阻锚链。中心定位锚链的承载力应大于极端条件下的波浪力、水流力和风压力之和。多条拦阻锚链的承载力应大于船舶撞击时所有定位锚与所有海底动态阻力的合力。若干条消能锚链的承载力应大于单个辅定位锚与单个海底动态阻力的合力。

进一步的，浮基为带有鲜亮颜色的浮基。

进一步的，轻质浮球为带有鲜亮颜色的轻质浮球。

浮基和轻质浮球带有鲜亮的颜色是为了在水面上醒目、易识别，起到警示避让作用。

进一步的，轻质浮球材质为聚脲弹性材料。

该装置设置在桥梁的非通航孔道(禁航区)，工作原理为：

失控船舶撞上拦截网时带动拦截网一起向桥梁方向移动，与浮基相连接的拦截网带动浮基向桥梁方向运动，同时逐级触发并拖动水底的锚块在海床上移动，产生对船舶的拖阻力，实现对船舶的有效拦阻。

相对于现有技术，本发明所述的浮式自稳性船舶拦阻装置具有以下优势：

本发明所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，

1根据上轻下重的“不倒翁”原理设置低重心的半球底锥形浮基，抵抗外部荷载保持平衡能力强，保证了其在强浪、大风等恶劣水文条件下的自稳定性；

2下部设有浮球的拦截网与半球底锥形浮基相连接，使拦截网自适应水位高度的变化，保证主体拦截系统始终不落入水中，避免了船舶在拦截网上方和下方驶过导致拦阻设施失效的情况，始终保持对船舶的有效拦截能力；

3水下的主定位锚和分布在四周的辅定位锚，可在船舶撞击时逐个触发，实现多级走锚消能，避免放置在海床上单块较重的锚块随时间推移自陷入海床导致不能顺利走锚；

4此外，该拦阻设施不影响局部过水水流、不拦截水体表面漂浮垃圾与水中生物，充分保护了拦阻设施所在水域的生态系统，并且而且本拦阻系统造价低，拆装容易便于维护和更换，寿命周期长，经济性好，在适用性、有效性、经济性、环保性和美观性均存有较大突破。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的拦阻装置的主视图；

图2为本发明实施例所述的拦阻装置的俯视图；

图3为本发明实施例所述的拦截网主视图；

图4为本发明实施例所述的浮基主视图。

附图标记说明：

1-浮基；2-连接杆；3-填充物；4-主绳；5-副绳；6-轻质浮球；7-中心定位锚链；8-拦阻锚链；9-消能锚链；10-主定位锚；11-辅定位锚；12-钢索。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种浮式自稳性船舶拦阻装置，包括浮基1、拦截网、锚链和定位锚，浮基1漂浮在水面上且间隔设置，浮基1底部通过锚链与水底的定位锚固定连接，浮基1上端设置有连接杆2，拦截网的两端分别安装在连接杆2上。

上述，浮基1外形为直立的圆锥体结构，且底部为半球形，浮基1内部中空，底部有填充物3。浮基1根据上轻下重的“不倒翁”原理设计其重心，浮基1底部为了增加重量，放置填充物3。浮基1的底部设置有与锚链连接的连接结构。

上述，浮基1材质为聚脲弹性材料。该材料为一种轻质、高强的聚脲弹性材料，本身具有自浮性，可随水位变化上下浮动；当受到船舶碰撞时，可充分吸收撞击动能，不易损坏；从材料上为浮基1结构提供了高强度、低刚度、易消能的保证。此外，该材料不含有机挥发物，无毒、无害、无污染，材料可回收再利用；并具有耐候性好、保色性好、耐盐雾、耐海水腐蚀，耐海生物附着，耐酸碱化学溶剂等特点，免维护，适合在海上长期使用。

上述，填充物3为重混凝土。该填充材料在满足强度(C30)要求下，容重超过一般混凝土(25kN/m3)，可达35～60kN/m³；并具有抗拉强度高、韧性高、抗裂性高等特点，大大减少一般混凝土因收缩、干缩、温度变化引起的微裂缝；填充物3外表面采用防腐涂料来进行隔水防水处理，以增强抵御氯离子侵蚀的能力，可在海水条件下长期保持稳定状态。

上述，拦截网包括若干平行设置的主绳4和连接主绳4的副绳5，主绳4的两端与连接杆2固定连接，最下一根主绳4上连接有若干轻质浮球6。

上述，拦截网主绳4的下面水平设有一根钢索12，钢索12的两端与连接杆2固定连接。钢索12位于海平面以上。

连接杆2上设置有若干处连接结构，用于连接拦截网的主绳4及钢索12。

主绳4的圆横截面直径为10mm、副绳5的圆横截面直径为5mm，最下一根主绳4的圆横截面直径为12mm的高强度轻质钢索12，轻质浮球6的球径为20mm。

拦截网可自适应水位高度的变化，保证主体拦截系统始终不落入水中，避免了船舶在拦截网上方和下方驶过导致拦阻设施失效的情况，始终保持对船舶的有效拦截能力；并具有不影响局部过水水流、不拦截水体表面漂浮垃圾与水中生物等特点，充分保护拦阻设施所在水域的生态系统。主绳4和副绳5材料为高强度尼龙绳，钢索材料为抗腐蚀高强度轻质钢索，其上轻下重的特点保证了拦截网自身的高稳定性，而且具有强度高、韧性好、使用寿命长等特点。高强度尼龙绳具有强度高、密度小、回弹性好、耐腐蚀性好、抗疲劳性好、热稳定性好、耐磨等特点。

上述，锚链包括中心定位锚链7、拦阻锚链8和消能锚链9，定位锚包括主定位锚10和辅定位锚11，中心定位锚链7的上端与浮基1的底部中心点连接，下端与主定位锚10相连，拦阻锚链8的上端分别以浮基1的底部中心点为中心呈均匀分布状连接，下端与若干消能锚链9相连，消能锚链9与辅定位锚11相连。一条中心定位锚链7一端与所述锥形浮基1底部中心点相连接，另一端与主定位锚10相连接，用于保证所述锥形浮基1在强浪、大风等恶劣水文条件下的自稳定性；另外多条拦阻锚链8一端以均布方式与锥形浮基1底部相连接，另一端与若干条消能锚链9相连接，消能锚链9另一端与分布在周围的辅定位锚11相连接，用于船舶撞击时的多级走锚消能。主定位锚10的设计重量根据其与海床间的静摩擦力确定，静摩擦力应大于所述锥形浮基1在极端条件下所受波浪力、水流力和风压力时产生的水平力作用；所述若干辅定位锚11的单块设计重量根据其与海床间的静摩擦力确定，所有定位锚的静摩擦总力应大于代表船型最大失控漂移速度撞击拦阻系统时产生的水平力作用。

上述，中心定位锚链7的长度短于拦阻锚链8。中心定位锚链7的承载力应大于极端条件下的波浪力、水流力和风压力之和。多条拦阻锚链8的承载力应大于船舶撞击时所有定位锚与所有海底动态阻力的合力。若干条消能锚链9的承载力应大于单个辅定位锚与单个海底动态阻力的合力。

上述，浮基1为带有鲜亮颜色的浮基。

上述，轻质浮球6为带有鲜亮颜色的轻质浮球。

浮基1和轻质浮球6带有鲜亮的颜色是为了在水面上醒目、易识别，起到警示避让作用。

上述，轻质浮球6材质为聚脲弹性材料。

该装置设置在桥梁的非通航孔道(禁航区)，工作原理为：

失控船舶撞上拦截网时带动拦截网一起向桥梁方向移动，与浮基1相连接的拦截网带动浮基1向桥梁方向运动，同时逐级触发并拖动水底的锚块在海床上移动，产生对船舶的拖阻力，实现对船舶的有效拦阻。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：包括浮基、拦截网、锚链和定位锚，浮基漂浮在水面上且间隔设置，浮基底部通过锚链与水底的定位锚固定连接，浮基上端设置有连接杆，拦截网的两端分别安装在连接杆上。

2.根据权利要求1所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：浮基外形为直立的圆锥体结构，且底部为半球形，浮基内部中空，底部有填充物。

3.根据权利要求1所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：浮基材质为聚脲弹性材料。

4.根据权利要求2所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：填充物为重混凝土。

5.根据权利要求1所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：拦截网包括若干平行设置的主绳和连接主绳的副绳，主绳的两端与连接杆固定连接，最下一根主绳上连接有若干轻质浮球。

6.根据权利要求5所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：拦截网主绳的下面水平设有一根钢索，钢索的两端与连接杆固定连接，钢索位于海平面以上。

7.根据权利要求1所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：锚链包括中心定位锚链、拦阻锚链和消能锚链，定位锚包括主定位锚和辅定位锚，中心定位锚链的上端与浮基的底部中心点连接，下端与主定位锚相连，拦阻锚链的上端分别以浮基的底部中心点为中心呈均匀分布状连接，下端与若干消能锚链相连，消能锚链与辅定位锚相连。

8.根据权利要求7所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：中心定位锚链的长度短于拦阻锚链。

9.根据权利要求1所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：浮基为带有鲜亮颜色的浮基。

10.根据权利要求5所述的浮式自稳性船舶拦阻装置，其特征在于：轻质浮球为带有鲜亮颜色的轻质浮球。