CN112591015A - 拦截水面大型移动物体的防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拦截水面大型移动物体的防护装置。关键是包括一个可附着于运动物体并具自浮力的拦截结构，拦截结构(1)两端均与一耗能结构(2)连接，耗能结构(2)与地面固定连接。本发明不仅可以定点设置，而且还可方便地调节设置位置，极大地方便了具体的实际使用灵活性。

Description

拦截水面大型移动物体的防护装置

技术领域：

本发明涉及一种对运动物体进行拦阻的装置，特别是指一种对水面移动物体如船舶进行拦截的防护装置。

背景技术：

随着经济的发展，江河与沿海的水面上各类船舶日益增加，且沿江或沿海有大量的设备或建筑或桥梁，甚至沿海的沙滩会有大量的休息或娱乐的人群，因此运动的船舶可能与上述的设备、建筑、桥梁或人群发生碰撞，造成运动船舶与被撞击物的损坏或/和生命危险，故对特定水上区域或建筑或桥梁进行保护就十分必要。目前一般对设备或建筑的保护是加设一个缓冲装置如废旧轮胎、浮筒等，虽可减小撞击的损伤程度，但无法避免撞击的发生，对桥梁的桥墩的保护措施有桥墩的前后设置防撞桩、或桥墩上设置一个防撞钢围、或桥墩四周设置一个拦阻索，这些防护措施或装置仍然没有避免运动船舶的撞击现象，也仍然会出现船舶与被撞物的损伤。而对海滩上的人群的保护措施基本上警告与提醒，没有刚性的措施，或是设置一个拦阻网进行一个区域的划分。因此，针对现有技术的上述现状，如何提供一个具有有效的防护装置，既避免船舶的刚性碰撞出现的损伤又能更有效地保护可能的被撞物或人群，仍然是一个需要解决的问题。

发明内容：

本发明的发明目的是公开一种拦截水面移动物体的柔性的防护装置。

实现本发明的技术解决方案如下：包括一个可附着于运动物体并具自浮力的拦截结构，该拦截结构两端均与一耗能结构连接，该耗能结构与地面固定连接。

所述的耗能结构包括一浮体，浮体设有一转轴，转轴的两端均设有具有多个叶片的转轮，转轴上缠绕的拉伸钢绳与拦截结构连接。

所述的两个耗能结构中，一个耗能结构的拉伸钢绳的释放速率大于或等于另一耗能结构的拉伸钢绳的释放速率。

所述的拦截结构包括一个拦截网，拦截网的后端设有一触发索，触发索与多个变质心浮筒底部连接，变质心浮筒的直杆端与拦截网的前端连接。

所述的变质心浮筒的结构是一浮筒的前端一体设有直杆端，浮筒内的一侧有一具斜面的楔块，斜面的径向相对的浮筒内壁面设有一可回位并转动的限位板，限位板一端经系绳与浮筒底部外的触发索连接，斜面高位位置与限位板之间设有一质量块。

所述的耗能结构的浮体设有多根锚链条，锚链条与地面固定锚连接。

所述的耗能结构与地面之间的连接结构是在地面固定至少一根钢导轨，浮体设有的多根锚链条与钢导轨经卡扣结构或其它固接结构连接。

所述的拦截结构为一个高强度复合纤维绳索，绳索上设有多个浮力气囊，绳索包覆有高摩擦阻尼系数的橡胶层。

本发明上述公开的技术方案中的拦截结构能够附着在运动船舶的前部，而耗能结构可以持续的吸收或转移运动船舶的运动能量，使运动船舶减速直至停止，同时还可使运动船舶偏转运动而自身消耗运动能量。本发明的防护装置不仅可以定点设置，而且还可方便地调节设置位置，极大地方便了具体的实际使用，且防护装置与运动船舶之间为随动性的结合，不存在刚性碰撞，对运动船舶不造成碰撞损伤，发明的防护装置还可多个连续设置，形成对一个较大的水平区域进行拦截保护，具有极佳的使用灵活性。

附图说明：

图1为本发明的实施例的一个整体结构示意图。

图2为撞击发生后的整体结构示意图。

图3为耗能结构的结构示意图。

图4为耗能结构的局部放大结构示意图。

图5为变质心浮筒的结构示意图。

图6为变质心浮筒使用后的结构示意图。

图7为本发明的第二实施例的一个整体结构示意图。

图8为第二实施例撞击发生后的整体结构示意图。

图9为带状高强度复合纤维绳索的结构示意图。

图10为带状高强度复合纤维绳索的断面结构示意图。

具体实施方式：

结合附图给出本发明的具体实施方式的详细描述，需要指出的是对本发明的详细描述是为便于对本发明的技术实质的全面理解，而不应视为是对本发明的权利要求的保护范围的限制。

请参见图1～图10，本发明的具体实施例的技术解决方案是：包括一个可附着于运动物体并具自浮力的拦截结构1，该拦截结构1两端均与一耗能结构2连接，该耗能结构2与地面固定连接，一般而言该地面是指水面下方的地表面，实际使用时，具有自浮力的拦截结构1漂浮于水表面，运动物体如船舶撞击拦截结构1后，拦截结构1附着于船舶的船首部分并随运动船舶同步运动，运动的拦截结构1使耗能结构2启动，拦截结构1随运动船舶的持续运动使耗能结构2持续消耗运动船舶的动能，最终使运动船舶停止。只需将上述的防护装置设置于需要保护的水域即水面的设施、建筑、桥梁等工程结构周围的特定水域，就可有效地柔性拦截水面的运动物体如各类船舶，阻止水上运动物体碰撞该工程结构，避免船舶和被保护物的损伤。

所述的耗能结构2包括一浮体3，浮体3设有一转轴4，转轴4的两端均设有具有多个叶片的转轮5，转轴4上缠绕的拉伸钢绳6与拦截结构1连接。实际发生撞击时，前述的拦截结构1与撞击船舶同步运动并通过拉伸钢绳6带动转轴4和转轴4两端的转轮5转动，转轮5在水中的转动需要克服水的阻力从而消耗大量的运动船舶的能量，而使运动船舶减速最终使运动船舶停止；拦截船舶迫使其停止移动是该防护装置的主要功能，在有些情况下，为避免运动船舶发生撞击，除去减小船舶的船速外，使运动船舶偏转自身的运动方向也很重要，例如被保护物为江河或沿海的桥梁，为使运动船舶撞击防护装置后发生自身的航向偏转，虽然船舶没有停止运动，但船舶避开桥墩，从桥洞中穿越桥，避免发生碰撞事故，由于该防护装置安设位置通常距离桥梁为百米范围，船舶只需偏转几度就可达到改变航向的目的，实际设置时，使防护装置的拦截结构1与航道为一夹角斜向设置，可使船舶偏航，或防护装置的两个耗能结构2为非对称设置，上述的两个耗能结构2中，一个耗能结构2的拉伸钢绳6的释放速率大于另一耗能结构2的拉伸钢绳6的释放速率，撞击时运动船舶会向拉伸钢绳6释放速率大的耗能结构2方向偏转，该偏转过程也会增加运动船舶的运动能量消耗，运动船舶的转向则可避免其与桥墩的撞击；上述使两个耗能结构2的拉伸钢绳6的释放速率不同的技术手段可以是两个耗能结构2的转轴4的直径不相同、或两个耗能结构2的转轴4的转动摩擦力不相同、或两个耗能结构2的转轮5的直径不相同。上述的一个耗能结构2的拉伸钢绳6的释放速率为另一耗能结构2的拉伸钢绳6的释放速率的1.05-1.3倍，基本满足选择的需求。

所述的拦截结构1包括一个拦截网7，拦截网7的后端设有一触发索8，触发索8与多个变质心浮筒9底部连接，变质心浮筒9的直杆端10与拦截网7的前端连接。实际使用时，拦截网7在变质心浮筒9的浮力作用下在水面水平漂浮，在运动船舶撞击时，运动船舶的前沿首先撞击在触发索8上，对触发索8施加一个压力并带动触发索8运动前行，而触发索8使变质心浮筒9的质量中心向浮筒的底部转移，使变质心浮筒9旋转竖起，使具有直杆端10的变质心浮筒9与水平面呈一夹角或接近垂直状态，同时具有直杆端10的变质心浮筒9带动拦截网7上抬立于水面之上并附着于运动船舶的前沿及前沿的两侧船体，即拦截网7随运动船舶一同运动；根据实际需要设计变质心浮筒9使拦截网7的高度通常高于运动船舶船首的高度，如果具有直杆端10的变质心浮筒9的轴向长度或拦截网7的宽度大于运动船舶的水线至船首表面之间的高度，则拦截网7的前端的一部分会覆盖船首表面，或一般俗称为拦截网7包住船首；拦截网7随运动船舶的运动带动前述的耗能结构2的运转，直至运动船舶停止或转向。本发明中所述的前端是指离船舶较远的部分，后端是指离船舶较近的部分。

所述的变质心浮筒9的结构是一浮筒的前端一体设有直杆端10，浮筒内壁的一侧有一具斜面的楔块11，斜面径向相对的浮筒内壁面设有一可回位并转动的限位板12，限位板12一端经系绳13与浮筒底部外的触发索8连接，斜面高位位置与限位板12之间设有一质量块14。上述的斜面高位位置在浮筒的中间位置，斜面的延伸的低位接近浮筒底端或后端；未发生撞击时，变质心浮筒9水平浮于水表面，质量块14位于上述的斜面的高位和限位板12之间，当撞击发生后，运动船舶压迫触发索8运动，触发索8带动系绳13，系绳13带动限位板12转动而使限位板12失去对质量块14的限制作用，质量块14沿斜面滑动至斜面的低位或浮筒的底部，质量块14的位移导致浮筒的底部下沉的同时使浮筒的直杆端10上抬脱离水平而竖起，并带动与直杆端10连接的拦截网7脱离水面而与船首实现前述的附着或结合。

所述的耗能结构2与地面固定连接，此处的地面是指水下的地表面或是一些特定场合的合适的位置，前述的耗能结构2的浮体3设有多根锚链条15，锚链条15与地面固定锚16连接，撞击发生时，船舶的撞击能量一部分通过锚链条15与固定锚16传递至基础地面，其大部分通过耗能结构2传递到水体，上述的连接结构适合特定的被保护物，耗能结构2与地面之间的连接是在地面至少一个定位锚点，每一个耗能结构2优选二～四个定位锚点，浮体3设有的多根锚链条15与定位锚点经卡扣结构或其它固接结构连接(图中未详细给出)，可很好地适用于潮差大的水域；对较大的保护区域或一些特定的场合，耗能结构2与地面之间的连接是在地面固定至少一根钢导轨(图中未示出)，优选二-四根，每一个耗能结构2对应两根钢导轨，浮体3设有的多根锚链条15与钢导轨经卡扣结构或其它固接结构连接(图中未示出)，这样浮体3可在钢导轨的任意点进行固接，可灵活地对被保护物提供保护。

前面已对本发明的一个实施例的结构、功能等作了描述，实质上，前述的拦截结构1还可以是一个自浮式带状高强度复合纤维绳索17，绳索17上设有多个浮力气囊18，绳索17表面外包覆有高摩擦阻尼系数橡胶层19(图9、图10所示)；由于浮力气囊18的浮力和绳索17自重的作用，绳索17漂浮在水面，且绳索17与水面呈接近垂直状态，撞击发生时，通常由于船首是向前突出的，在船舶的吃水线附近，船首外表面有一倾斜角，施加作用力的拦阻索往往会向船底滑动，导致船舶从绳索17上方驶过，拦阻失败，当船舶撞击在上述的带状高强度复合纤维绳索17上时，由于该绳索17具有高摩擦阻尼系数橡胶层19以及浮力气囊18的浮力的共同作用，使绳索17无滑动位移，实现绳索17与船首外表面的自锁；由于运动船舶的撞击压力和橡胶层19的摩擦力使绳索17与撞击部分附着，随着船舶同步运动的绳索17同样带动耗能结构2运行而消耗和传递船舶的运动能量，上述的绳索17由超高分子量聚乙烯纤维编织，其可以是多层编织(图10所示)。

本发明公开的上述的防护装置，除具前述的拦截运动船舶的功能外，其随着船舶运动的柔性拦截对相对较小的运动船舶还具有保护作用，可避免船舶倾覆。

Claims (8)

1.一种拦截水面大型移动物体的防护装置，其特征在于包括一个可附着于运动物体并具自浮力的拦截结构，拦截结构(1)两端均与一耗能结构(2)连接，耗能结构(2)与地面固定连接。

2.按权利要求1所述的拦截水面大型移动物体的防护装置，其特征在于所述的耗能结构(2)包括一浮体(3)，浮体(3)设有一转轴(4)，转轴(4)的两端均设有具有多个叶片的转轮(5)，转轴(4)上缠绕的拉伸钢绳(6)与拦截结构(1)连接。

3.按权利要求1或2所述的拦截水面大型移动物体的防护装置，其特征在于所述的两个耗能结构(2)中，一个耗能结构(2)的拉伸钢绳(6)的释放速率大于或等于另一耗能结构(2)的拉伸钢绳(6)的释放速率。

4.按权利要求3所述的拦截水面大型移动物体的防护装置，其特征在于所述的拦截结构(1)包括一个拦截网，拦截网(7)的后端设有一触发索(8)，触发索(8)与多个变质心浮筒(9)底部连接，变质心浮筒(9)的直杆端与拦截网(7)的前端连接。

5.按权利要求4所述的拦截水面大型移动物体的防护装置，其特征在于所述的变质心浮筒(9)的结构是一浮筒的前端一体设有直杆端(10)，浮筒内的一侧有一具斜面的楔块(11)，斜面的径向相对的浮筒内壁面设有一可回位并转动的限位板(12)，限位板(12)一端经系绳(13)与浮筒底部外的触发索(8)连接，斜面高位位置与限位板(12)之间设有一质量块(14)。

6.按权利要求5所述的拦截水面大型移动物体的防护装置，其特征在于所述的耗能结构(2)的浮体(3)设有多根锚链条(15)，锚链条(15)与地面固定锚(16)连接。

7.按权利要求6所述的拦截水面大型移动物体的防护装置，其特征在于所述的耗能结构(2)与地面之间的连接结构是在地面固定至少一根钢导轨，浮体(3)设有的多根锚链条(15)与钢导轨经卡扣结构或其它固接结构连接。

8.按权利要求1或2所述的拦截水面大型移动物体的防护装置，其特征在于所述的拦截结构(1)为一个高强度复合纤维绳索(17)，绳索(17)上设有多个浮力气囊(18)，绳索(17)包覆有高摩擦阻尼系数的橡胶层(19)。

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