CN113668360B - 一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，该装置包括浮桥主体、推进机构、升降机构、连接机构和挡浪板，推进机构安装在桥式装置尾端，位于浮桥主体下方，水从主体底部吸入，以高速从尾端排出从而驱动桥式装置的向前推进；浮桥主体内部升降机构下端与固定板配合，能够多角度调节以适应滩涂软基地形，保证物资装备等平稳转运作业；连接机构设置在浮桥主体内部靠近尾部处，可与另一桥式装置首端的辅助连接接头配合实现多个装置首尾端的稳定连接；浮桥主体首端连接有挡浪板，减小水中自主航行阻力，增加行进速度，本发明通过下放固定板调节浮桥主体姿态，提供良好的转运作业环境，保障人员物资装备等高效平稳转运作业。

Description

一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程装备设计制造技术领域，具体涉及一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置。

背景技术

滩涂通常指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮浸地带，在潮汐等作用下，滩涂的自然地理环境兼受陆地和海洋环境的双重影响。软基滩涂作为近岸的典型特征，其地基承载能力低，在外载荷作用下极易发生变形凹陷等；在一些紧急情况下，例如大型岛屿抢险救灾，需要在有限的时间内，横跨滩涂地形向岛屿快速输送人员物资保障装备；受限于近岸滩涂较浅的水深特征，传统大型运输船舶难以直接抵靠近岸，通常需要架设辅助转运栈桥，连接近岸与大型运输船舶，形成人员物资保障装备转运通道。

机动栈桥相比于永久桥梁，具有建造周期短、经济性好以及不永久占用桥址场地等优点，因此在军事后勤保障和抢险救灾工作中占有极其重要的地位，特别是，对于近岸浅滩水域，机动栈桥是保障人员物资装备向岸运输的最有效装备之一。性能优良的机动栈桥应当具备强大的支援能力，快速的机动能力，广泛的海况适应能力，以及良好的操纵性、安全性和可靠性。

近年来，随着高新技术的迅速发展，各种物资保障装备的重量和机动性均有了大幅提升，这对机动栈桥的载重能力和适应新型装备通行能力等均提出了更高要求。为了适应这一趋势，各种新型材料、工艺和结构形式相继在机动栈桥上得到应用，例如：中国专利CN108894094A公开了一种可补偿海洋环境扰动的海上栈桥，可以在一定程度上隔离船舶运动对栈桥桥体的影响，然而目前的机动栈桥装备尚不能有效适应近岸软基滩涂转运作业，迫切需要发展一种新型机动栈桥装备，以拓展人员物资保障装备转运作业的适应范围和安全可靠性。

发明内容

发明目的：针对上述现有栈桥装备难以保障人员物资在复杂滩涂环境下安全稳定转运的问题，本发明旨在提供一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置。

技术方案：在本发明实例中，本发明提供了一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，包括浮桥主体、推进机构、升降机构、连接机构和挡浪板。所述推进机构被安装在装置尾端，位于浮桥主体下方，当装置下水工作时喷射部分可完全浸在水中；浮桥主体内部左右两侧对称装有两对升降机构，所述升降机构上端与姿态调节机构连接，下端与双层固定板配合，可根据滩涂软基地形实现深沉和倾斜角度的自由调节；浮桥主体内部的靠近尾部处装有连接机构，连接机构旋转轴上的缆绳架可收放缆绳实现两装置的牵引，主体首尾外壁对应位置处装有连接固定机构，可与另一桥式装置首尾配合实现多个装置间的稳定连接，浮桥主体首端连接有挡浪板，与自动伸缩杆配合改变倾斜角度，减小水中自主航行阻力，增加行进速度。

本发明的进一步改进在于：所述推进机构主要采用了两个相同的喷水推进器，由导叶、叶轮、驱动轴和进水流道构成，与常用螺旋桨相比在加速和制动性能方面具有卓越的高速机动性，吃水浅、浅水效应小、传动机构简单、附件阻力小、保护性能好，所述推进机构的两个喷水推进器之间的传动主要通过带传动实现，所述带传动选用了一对大小相等的带轮，以保证喷水推进工作运行平稳。

本发明的进一步改进在于：所述升降机构的固定轴与其上方的姿态调节机构铰接，所述运动平台内部由被动旋转轴通过螺纹与主动旋转轴啮合连接，被动旋转轴和主动旋转轴均为四组，所述被动旋转轴下端装有球轴承并与支撑板铰接，通过四组被动旋转轴旋转实现支撑板深沉和倾斜角度调节。

本发明的进一步改进在于：所述升降机构为连杆结构，选用了四组长度相等的主动杆和从动杆，且内侧均设有凹槽；左右两侧主动杆与从动杆连接处之间固定有横杆，保证机构的平稳性，所述升降机构主要由液压缸驱动进行液压升降，工作时启动液压油齿轮泵将油箱液压油沿管路泵往液压缸不断增压，液压缸中的柱塞升起，升降速度稳定，制动安全可靠。

本发明的进一步改进在于：所述升降机构下端与双层固定板连接，所述双层固定板上下板之间通过弹簧连接，并装有压力传感器，即受到一定压力时可使机构停止工作；所述上层固定板内侧排列有若干圆锥体尖刺，并于下层固定板对应位置处设置相同尺寸的圆孔，可在装置工作时穿透而出起固定作用。

本发明的进一步改进在于：所述连接机构位于浮桥主体内部，设置有通过轴肩固定的旋转轴，电机输出轴上主动齿轮与旋转轴一端的从动齿轮相啮合进行传动，通过键连接把齿轮固定在轴上，所述旋转轴上装有一对缆绳架，随轴的转动对缆绳进行收放。

本发明的进一步改进在于：所述连接机构的尾端连接体采用球形活动件与浮桥主体尾部的球形中空连接部铰接，所述的尾部接头压板下装有强力弹簧，可使压板在无外部压力的情况下迅速恢复原状。

本发明的进一步改进在于：所述挡浪板装于浮桥主体首端，挡浪板下端铰接，侧端内导槽与自动伸缩杆最前端的滑动导轨配合，实现多角度自由倾斜；所述挡浪板采用不锈钢材质，端面上设有防锈涂层。

有益效果：

与现有的栈桥装备相比，本发明可以在地基承载力低、水深较浅的软基滩涂地形下实现快速搭建和安全可靠作业，并通过合理下放固定板调节浮桥主体姿态，为人员物资装备等安全转运作业提供保障。

附图说明

图1为本发明所述多个桥式装置共同连接工作示意图；

图2为本发明所述桥式装置下水前运送示意图；

图3为本发明所述桥式装置工作示意图；

图4为本发明所述浮桥主体结构示意图；

图5为本发明所述推进机构爆炸图；

图6为本发明所述喷水推进器结构示意图；

图7为本发明所述升降机构工作示意图；

图8为本发明所述升降机构中姿态调节机构爆炸图；

图9为本发明所述升降机构中升降杆结构示意图；

图10为本发明所述升降机构中固定板爆炸图；

图11为本发明所述连接机构爆炸图；

图12为本发明所述连接机构中固定机构示意图；

图13为本发明所述挡浪板结构示意图；

图14为本发明工作流程图。

其中：1-浮桥主体、2-推进机构、3-升降机构、4-连接机构、5-挡浪板、11-缆绳扣、12-进水口、13-球形连接部、21-蓄电池、22-喷水推进器、221-导叶、222-叶轮、223-驱动轴、224-进水流道、23-带轮、31-姿态调节机构、311-支撑板、312-主动旋转轴、313-被动旋转轴、314-底座、32-升降杆、321-液压油齿轮泵、322-管路泵、323-液压缸、324-轴、325-主动杆、326-从动杆、327-横杆、328-连接杆、33-固定板、331-上层固定板、332-下层固定板、333-弹簧、41-电动机、42-主动齿轮、43-从动齿轮、44-转轴、45-缆绳架、46-固定机构、461-首端连接部、462-尾端连接体、5-挡浪板、51-自动伸缩杆。

具体实施方案

为了使本技术领域人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明所提供一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，该装置的结构如图1所示：包括浮桥主体1、推进机构2、升降机构3、连接机构4和挡浪板5，所述推进机构2安装在装置尾端，位于浮桥主体1下方，当装置下水工作时喷射部分可完全浸在水中；所述浮桥主体1内部左右两侧对称装有两对升降机构3，所述升降机构3上端与姿态调节机构31连接，下端与双层固定板33配合，可根据滩涂软基地形实现深沉和倾斜角度的自由调节；浮桥主体1内部的靠近尾部处装有连接机构4，连接机构旋转轴44上的缆绳架45可收放缆绳实现两装置间的牵引，主体首尾外壁相对应位置固定有连接固定机构46，可与另一桥式装置首尾配合实现多个装置间的稳定连接，浮桥主体首端连接有所述挡浪板5，与自动伸缩杆（51）配合改变倾斜角度，减小水中自主航行阻力，增加行进速度。

如图4所示的是浮桥主体1的结构，包括缆绳扣11、进水口12和球形连接部13，缆绳扣11设置在主体1首端外壁两侧，与连接机构4的缆绳配合用于两个装置间的相互牵引；进水口12位于喷水推进器22正上方，便于水流从主体下方进入喷水推进器；浮桥主体1尾部设有球形连接部13，为中空结构，与连接机构4的尾端连接体462配合，实现装置间的相对运动，避免浮桥模块间造成破坏的结构施加集中力载荷。

如图5和图6所示的是推进机构2的结构，包括蓄电池21、喷水推进器22。蓄电池21装在浮桥主体1尾部中央，用于整个推进机构2的驱动；喷水推进器22由导叶221、叶轮222、驱动轴223和进水流道224构成，安装在装置尾部,根据需要采用了两个相同的喷水推进器22。水流从主体下面的入水口进入喷水推进器22然后经过叶轮222和导叶221，压力上升，在喷口内，水流的压能转化为动能；叶轮222通过联轴器与驱动轴223相连，水流从喷口高速喷出，在反作用力的作用下，装置整体向前推进；两个喷水推进器22的驱动轴之间的传动选用一对大小相等的带轮23，以保证喷水推进工作运行平稳。

如图7、8、9、10所示的是升降机构3的结构，包括姿态调节机构31、升降杆32和固定板33三大部分。姿态调节机构31主要由支撑板311、主动旋转轴312、被动旋转轴313和底座314组成，所述电机系统固定在底座314，被动旋转轴313通过螺纹与主动旋转轴312啮合连接，下端装有球轴承并与支撑板311铰接，被动旋转轴313和主动旋转轴312均为四组，工作时电机系统运作带动主动旋转轴312旋转，同时被动旋转轴313旋转，四组被动旋转轴313旋转实现支撑板深沉和倾斜角度的调节，实现机构纵摇、横摇和升沉三个自由度的运动。升降杆32主要为连杆机构，包括液压油齿轮泵321、管路泵322、液压缸323、轴324、主动杆325、从动杆326、横杆327和连接杆328；轴324通过连接杆328与上方支撑板311相连，主动杆325一端套接在轴324上，另一端连接从动杆326，一共选用了四组长度相等的主动杆324和从动杆326，且内侧均设有凹槽便于收敛；左右两侧主动杆与从动杆连接处之间固定有横杆327，一定程度上保证机构在运行时更加平稳；液压油齿轮泵321安装在主体底壁上，管路与液压缸相通，工作时启动液压油齿轮泵321将油箱液压油沿管路泵322往液压缸323不断增压，液压缸323中的柱塞升起，停止泵液后，单向阀阻止回油，柱塞静止在上升途中；而装置工作结束后，只需接通电磁阀打开回液路，油液返回油箱，液压缸323减压，柱塞下降，升降速度稳定，制动安全可靠。固定板33分为上层固定板331和下层固定板332，双层固定板上下板之间通过弹簧333连接，并装有压力传感器，即升降机构运行时受到一定压力可立即向液压油齿轮泵反应使其迅速停止工作；上层固定板331上侧设有铰接头与从动杆326下端铰接，且右侧铰接头可在一定范围内滑动从而获得较大的伸缩行程，内侧排列有若干尖锐的圆锥体尖刺，下层固定板332对应位置处设置相同数目及尺寸的圆孔，可在装置工作时穿透而出深扎于滩涂软基地形起固定作用，并合理调整浮桥主体姿态，提供安全稳定的转运环境；所述固定板33可在装置未下水运输途中上下板之间添加适合尺寸的坚固物，便于拖运且更具安全性。

如图11、12所示的是连接机构4的结构，包括电动机41、主动齿轮42、从动齿轮43、转轴44、缆绳架45和固定机构46，所述电动机41通过铆钉连接在所述浮桥主体1内部，其输出轴上的主动齿轮42与转轴上的从动齿轮43相啮合，所述齿轮皆通过键连接固定在轴上，旋转轴44被加工成阶梯轴，以轴肩固定的方式安装在浮桥主体1内部靠近尾端处；旋转轴44上装有一对左右对称的缆绳架45，随轴的旋转对缆绳进行收放；固定机构46主要由首端连接部461和尾端连接体462组成，安装在桥式装置外部的首尾两端，首尾两端的固定机构46配套使用；首端连接部461内部设计成与尾端连接体462尺寸、形状相同的锯齿形，上方设有按压开口，便于工作结束后装置间的分离；尾端连接体462压板下装有弹簧，当两装置受到缆绳牵引相互靠近时，可将装有弹簧压板的尾端连接体462推入首端连接部461中，压力消失后弹簧立刻恢复原状，使之完美贴合，安装快捷，稳固性好，从而能够实现装置间的稳定连接。

如图13所示的是挡浪板5的结构，挡浪板5置于浮桥主体首端，采用不锈钢材质，端面上设有防锈涂层；挡浪板5下端铰接，左右两侧设有导槽，与自动伸缩杆51最前端的滑动导轨相配合，自动伸缩杆51固定在浮桥主体左右侧壁内，当装置前进时可以根据需要自由控制挡浪板5倾斜角度，从而减小水中自主航行阻力，减少海浪的波动与冲击，增加行进速度，提高装置行驶的稳定性。

如图14所示的是本装置工作流程图，当岛屿发生紧急情况时，同时输送多个栈桥装置下水，此时推进机构2开始工作，浸入水中的喷水推进器22推动装置整体向前行驶；行驶过程中，自由伸缩杆51伸长，合理调节挡浪板5的倾斜角度，从而减小航行阻力，增加行进速度。抵达岛屿近岸滩涂时，推动机构2停止工作，挡浪板5收起，开始装置间首尾端的对接，将栈桥装置A尾端的缆绳与装置B首端的缆绳扣11相连接，电动机41运转，带动安装在电机输出轴上的主动齿轮42转动，通过齿轮啮合带动转轴44及固定在轴上的缆绳架45转动，从而使装置A收缩缆绳对装置B进行牵引，两装置慢慢靠近到一定距离时，首尾端固定机构46铰接，完成对接。

随后，所述升降机构3工作，对固定板33进行下放，通过姿态调节机构31和升降杆32共同实现深沉和倾斜角度的自由调节以适应滩涂软基地形，最后，上下双层的所述固定板33间压力传感器受到一定压力时停止升降机构3的运行，上层固定板331内侧的圆锥形尖刺穿透而出并深扎地形，提高良好稳定的转运工作环境。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。且在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，其特征在于：包括浮桥主体（1）、推进机构（2）、升降机构（3）、连接机构（4）和挡浪板（5），所述推进机构（2）安装在装置尾端，位于所述浮桥主体（1）下方，所述浮桥主体（1）内部左右两侧对称装有两对所述升降机构（3），所述升降机构（3）包括姿态调节机构（31）、升降杆（32）和固定板（33），升降杆（32）主要为连杆机构，包括液压油齿轮泵（321）、管路泵（322）、液压缸（323）、轴（324）、主动杆（325）、从动杆（326）、横杆（327）和连接杆（328），所述液压油齿轮泵321安装在主体底壁上；轴（324）通过连接杆（328）与上方支撑板（311）相连，主动杆（325）一端套接在轴（324）上，另一端连接从动杆（326），一共选用了四组长度相等的主动杆（325）和从动杆（326），且内侧均设有凹槽便于收敛；左右两侧主动杆与从动杆连接处之间固定有横杆（327），所述升降机构（3）的轴（324）与其上方的姿态调节机构（31）铰接，所述姿态调节机构（31）主要由支撑板（311）、主动旋转轴（312）、被动旋转轴（313）和底座（314）组成，所述底座（314）固定有电机系统，所述电机系统与所述主动旋转轴（312）相连接，所述被动旋转轴（313）通过螺纹与主动旋转轴（312）啮合连接，下端装有球轴承并与支撑板（311）铰接，被动旋转轴（313）和主动旋转轴（312）均为四组，工作时电机系统运作带动主动旋转轴（312）旋转，同时被动旋转轴（313）旋转，四组被动旋转轴（313）旋转实现支撑板深沉和倾斜角度的调节，实现机构纵摇、横摇和升沉三个自由度的运动，所述升降机构（3）下端与所述固定板（33）配合，所述浮桥主体（1）内部的靠近尾部处装有所述连接机构（4），连接机构旋转轴（44）上的缆绳架（45）可收放缆绳实现两装置间的牵引，主体首尾外壁对应位置装有连接固定机构（46），所述固定机构（46）由首端连接部（461）和尾端连接体（462）组成，安装在桥式装置外部的首尾两端，首尾两端的固定机构（46）配套使用；所述首端连接部（461）内部设计成与尾端连接体（462）尺寸、形状相同的锯齿形，上方设有按压开口，尾端连接体（462）压板下装有弹簧，浮桥主体首端连接有所述挡浪板（5），与自动伸缩杆（51）配合改变倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，其特征在于：所述推进机构（2）包括两个相同的喷水推进器（22），所述喷水推进器（22）包括导叶（221）、叶轮（222）、驱动轴（223）和进水流道（224），所述推进机构（2）的两个所述喷水推进器（22）之间的传动主要通过带传动实现，所述带传动选用了一对大小相等的带轮（23）。

3.根据权利要求1所述的一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，其特征在于：所述固定板（33）包括上层固定板（331）和下层固定板（332），所述固定板上下板之间通过弹簧（333）连接并装有压力传感器，上层固定板（331）内侧排列有若干圆锥体尖刺，下层固定板（332）对应位置处设置相同尺寸的圆孔。

4.根据权利要求1所述的一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，其特征在于：所述连接机构（4）位于所述浮桥主体（1）内部设置有通过轴肩固定的旋转轴（44），电机输出轴上主动齿轮（42）与旋转轴一端的从动齿轮（43）相啮合进行传动，通过键连接把齿轮固定在所述旋转轴（44）上，所述旋转轴上装有一对缆绳架（45）。

5.根据权利要求1所述的一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，其特征在于：所述连接机构（4）的尾端连接体（462）采用球形活动件与浮桥主体（1）尾部的球形中空连接部（13）铰接，所述尾部接头压板下装有强力弹簧。

6.根据权利要求1所述的一种适用于近岸软基滩涂转运作业的快速搭建栈桥装置，其特征在于：所述挡浪板（5）装于浮桥主体（1）首端，所述挡浪板（5）侧端内导槽与自动伸缩杆（51）最前端的滑动导轨配合。

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