CN112538842A - 一种3d打印防撞转动护筒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种3D打印防撞转动护筒，包括铝片、护筒、桥墩、浮筒、连接绳索和螺丝，所述铝片通过所述螺丝固定于所述桥墩上，所述护筒套设于所述桥墩上，所述护筒由两个半圆形的连接部组成，所述连接部包括内壳、夹芯层和外壳，所述外壳粘合于所述夹芯层外侧，所述内壳粘合于所述夹芯层内侧，若干所述浮筒放置在所述护筒下方。本发明提供了一种防止行驶船舶撞击桥墩的3D打印防撞转动护筒，该护筒不仅自重小、刚性小，能量吸收效率高，而且可以使撞击桥墩的船舶转向，且位于底部的浮桶可使护筒随潮汐涨落改变其保护位置，保护被撞桥墩及碰撞船舶的安全，减小了护筒安装成本及桥墩负重。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体为一种3D打印防撞转动护筒。
背景技术
随着交通事业的不断发展，在通航航道上架设的桥梁越来越多，船舶撞击桥墩的状况也在不断增加。目前常用的桥墩防撞方式多采用在桥墩外水域设置防撞墩或在桥墩上设置柔性双箱体结构的防船撞击装置，这些方式虽可以在一定程度上降低船舶撞坏桥梁的风险，但仍然存在较多的缺陷：设置防撞墩不会使船舶直接撞上桥梁，但船舶与防撞墩之间发生碰撞易使船舶毁坏，造成海事灾难；在桥堆上设置防撞击装置存在自重大，稳定性差问题，且随着潮汐涨落，桥墩所要保护的位置不一样，需要在桥墩上安装多个防撞击装置，增加成本的同时也增加了桥墩的负重。
发明内容
为了克服传统桥墩防撞装置自重大、稳定性差、安全性较低、成本高等技术缺陷，本发明提供了一种防止行驶船舶撞击桥墩的3D打印防撞转动护筒，该护筒不仅自重小、刚性小，能量吸收效率高，而且可以使撞击桥墩的船舶转向，且位于底部的浮桶可使护筒随潮汐涨落改变其保护位置，保护被撞桥墩及碰撞船舶的安全，减小了护筒安装成本及桥墩负重。
为实现上述目的，本发明提供了一种3D打印防撞转动护筒，包括铝片、护筒、桥墩、浮筒、连接绳索、螺丝，所述铝片通过所述螺丝固定于所述桥墩上，所述护筒套设于所述桥墩上，所述护筒由两个半圆形的连接部组成，所述连接部包括内壳、夹芯层和外壳，所述外壳粘合于所述夹芯层外侧，所述内壳粘合于所述夹芯层内侧，若干所述浮筒放置在所述护筒下方。
进一步的技术方案，所述夹芯层由若干个单胞结构堆叠组成，所述单胞结构是由12条相同的不锈钢条连接组成的正方体，所述不锈钢条朝正方体中心点处内凹相同角度，所述不锈钢条上设置有两条相互垂直的直钢条，相邻所述单胞结构通过所述直钢条连接。
进一步的技术方案，所述铝片顶部、中部和底部开设有预留孔洞，所述桥墩上钻设有与所述预留孔洞相对应的螺纹孔，所述螺丝穿过所述预留孔洞与所述螺纹孔螺纹连接。
进一步的技术方案，所述护筒侧壁设置有紧固绳索。
进一步的技术方案，所述护筒与所述铝片间隙涂有润滑油或润滑剂。
进一步的技术方案，若干所述浮筒通过所述连接绳索连接组成浮筒环，所述浮筒环套设于所述桥墩上，所述浮筒环与所述护筒相抵接。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种3D打印防撞转动护筒，具有结构简单、自重小、能量吸收率高的优点：
①内壳和外壳采用纤维增强复合材料(FRP)，夹芯层使用星型负泊松比超材料，使得护筒自重显著减小；
②夹芯层为内部具有较多空隙的结构，有利于夹芯层碰撞时产生弹性形变，提高护筒的能量吸收率；
③夹芯层通过3D打印制得，不需要另外准备机床、刀具或制作模具，有助于摒弃传统生产线的生产模式，降低设备成本，同时，3D打印设备还可以根据不同桥墩的实际形状和大小，直接从计算机图形数据输出相对应的件，实用性好；
④通过3D打印制作夹芯层，不需要剔除边角料，提高了材料利用率，有助于减少生产成本；
⑤当桥墩受到碰撞时，套设于桥墩上的护筒发生转动，使船舶的运动方向发生改变，减少桥墩受到的正面冲击，有利于保护桥墩和船舶；
⑥护筒放置于浮桶环上且不与桥墩固接，可使护筒随潮汐涨落改变其保护位置，有助于减少了桥墩上安装的护筒数目，减少桥墩负重。
附图说明
图1是本发明中一种3D打印防撞转动护筒的整体结构示意图。
图2是铝片安装于桥墩的示意图。
图3是连接部结构示意图。
图4是护筒安装结构示意图。
图5是夹芯层单胞结构示意图。
图6是单胞结构之间连接示意图
附图标记：桥墩1、铝片2、夹芯层3、内壳4、外壳5，浮筒6，连接绳索7，螺丝8、紧固绳索9、单胞结构10、不锈钢条11、直钢条12。
具体实施方式
下面结合图1-4对本发明进行详细说明，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下，下文所说的上下左右前后方向与图1本身投影关系的上下左右前后方向一致，并非表示所述原件必须具有特定的方位。
参照附图1-6所示，本实施例提供了一种3D打印防撞转动护筒，包括铝片2、护筒、桥墩1、浮筒6、连接绳索7、螺丝8，铝片2通过螺丝8固定于桥墩1上，护筒套设于桥墩1上，护筒由两个半圆形的连接部组成，连接部包括内壳4、夹芯层3和外壳5，外壳5粘合于夹芯层3外侧，内壳4粘合于夹芯层3内侧，若干浮筒6放置在护筒下方，通过碰撞时护筒绕桥墩转动，改变船舶的运动方向，减小了碰撞时船舶和桥墩受到的损害。
为了减小护筒自重，外壳5和内壳4均选用纤维增强复合材料(FRP)，夹芯层3选用星型负泊松比超材料，为了提高护筒的能量吸收率，进一步的，夹芯层3由若干个单胞结构10堆叠组成，单胞结构10是由12条相同的不锈钢条11连接组成的正方体，不锈钢条11朝正方体中心点内凹相同角度，不锈钢条11的内凹节点处设置有两条相互垂直的直钢条12，直钢条12垂直于不锈钢条11所在面向外延伸，相邻单胞结构10通过直钢条12连接。通过3D打印设备使单胞结构堆叠得到夹芯层3，由于夹芯层3内部含有较多的中空结构，为不锈钢条的弯曲变形提供了空间，使得夹芯层受到撞击时能够产生弹性变形，吸收撞击能量，显著提高了护筒的能量吸收率。
为将铝板2安装在桥墩1上，进一步的，铝片2顶部、中部和底部开设有预留孔洞，桥墩1上钻设有与预留孔洞相对应的螺纹孔，螺丝8穿过预留孔洞与螺纹孔螺纹连接。
为了使护筒的连接部粘合更加牢固，进一步的，护筒5侧壁的底部、中部和顶部设置有紧固绳索9，防止护筒裂开。
为使护筒转动不受阻碍，进一步的，护筒与铝片2间隙涂有润滑油或润滑剂。
为使护筒够随着潮汐上下浮动，进一步的，若干浮筒6通过连接绳索7连接组成浮筒环，浮筒环套设于桥墩1上，浮筒环与护筒相抵接，连接绳索7的长度相同，从而使各浮筒受到的浮力相同，有利于维持护筒的稳定，防止护筒受力不均产生倾斜，同时通过将护筒放置于浮筒6上，能够有效减少桥墩1上安装防撞装置的数目，减少桥墩1负重。
参照图1所示，本实施例提供了一种3D打印防撞转动护筒的施工方法，其具体施工工艺为：
①安装铝片，使用螺丝8将铝片2固定安装于桥墩1的表面，铝片顶部、中部和底部预留有孔洞，安装时沿孔洞位置在桥墩上钻孔并旋入螺丝将铝片固定。
②准备夹芯层3，按照图6所示单胞结构之间连接方式，通过3D打印制得半圆环状的夹芯层3。
③制作连接部，按外壳5、夹芯层3和内壳4的顺序依次粘合形成连接部，在粘合时，将外壳5与内壳4的粘合面进行仔细打磨，使粘合面表面光洁无异味，在外壳5的粘合面刷上粘合剂后将夹芯层3外侧放置于粘合面上并施加压力，使其与外壳5充分粘合，完成粘合后卸掉压力，接着在内壳4的粘合面刷上粘合剂后将其放置于夹芯层3内侧的上方并施加压力，使其与夹芯层3充分粘合，完成粘合后卸掉压力。
④安装浮筒，将浮筒6通过连接绳索7连接形成浮筒环，并将浮筒环套设在桥墩1上，相邻浮筒6之间的连接绳索7长度应相同，从而使每个浮筒受到的浮力相等，避免护筒受力不均产生倾斜，同时由于连接后的浮筒与桥墩之间留有一定的间隙，使得护筒能随潮汐上下浮动，改变护筒的保护位置。
⑤安装护筒，安装护筒时先在铝片2上刷上润滑油或润滑剂，然后在粘合好的连接部断面处涂抹粘合剂，内壳4的断面处粘合剂涂抹量不宜过多，防止内壳4与铝片2粘合，涂好粘合剂后将两个连接部的断面相互粘合，同时对护筒侧壁上的紧固绳索9施加一定的压力使连接部断面紧密接触，从而实现充分粘合。
⑥在粘合剂风干的时间内，需每隔一段时间上下移动护筒，防止浮筒粘结在铝片2上，粘好后将护筒放置于浮筒6上，即安装完成。
本发明提供的一种3D打印防撞转动护筒，通过3D打印制得夹芯层，不需要另外准备机床、刀具或制作模具，有助于摒弃传统生产线的生产模式，降低设备成本，同时，3D打印设备还可以根据不同桥墩的实际形状和大小，直接从计算机图形数据输出相对应的件，不需要剔除边角料，提高了材料利用率，有助于减少生产成本，具有良好的实用性。此外，夹芯层内部为具有较多空隙的结构，有利于夹芯层碰撞时产生弹性形变，提高护筒的能量吸收率。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (6)
1.一种3D打印防撞转动护筒，其特征在于：包括铝片(2)、护筒、桥墩(1)、浮筒(6)、连接绳索(7)和螺丝(8)，所述铝片(2)通过所述螺丝(8)固定于所述桥墩(1)上，所述护筒套设于所述桥墩(1)上，所述护筒由两个半圆形的连接部组成，所述连接部包括内壳(4)、夹芯层(3)和外壳(5)，所述外壳(5)粘合于所述夹芯层(3)外侧，所述内壳(4)粘合于所述夹芯层(3)内侧，若干所述浮筒(6)放置在所述护筒下方。
2.根据权利要求1所述的一种3D打印防撞转动护筒，其特征在于：所述夹芯层(3)由若干个单胞结构(10)堆叠组成，所述单胞结构(10)是由12条相同的不锈钢条(11)连接组成的正方体，所述不锈钢条(11)朝正方体中心点处内凹相同角度，所述不锈钢条(11)上设置有两条相互垂直的直钢条(12)，相邻所述单胞结构(10)通过所述直钢条(12)连接。
3.根据权利要求1所述的一种3D打印防撞转动护筒，其特征在于：所述铝片(2)顶部、中部和底部开设有预留孔洞，所述桥墩上钻设有与所述预留孔洞相对应的螺纹孔，所述螺丝(8)穿过所述预留孔洞与所述螺纹孔螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种3D打印防撞转动护筒，其特征在于：所述护筒侧壁设置有紧固绳索(9)。
5.根据权利要求1所述的一种3D打印防撞转动护筒，其特征在于：所述护筒与所述铝片(2)间隙内涂有润滑油或润滑剂。
6.根据权利要求1所述的一种3D打印防撞转动护筒，其特征在于：若干所述浮筒(6)通过所述连接绳索(7)连接组成浮筒环，所述浮筒环套设于所述桥墩(1)上，所述浮筒环抵于所述护筒的底部。
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