CN115217076B - 一种自适应型桥墩防撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥墩防撞技术领域，公开了一种自适应型桥墩防撞装置，包括由上至下依次套接在桥墩上的多级防撞组件和气囊；所述多级防撞组件包括：套接在桥墩上的防撞内套，且防撞内套的两端均向外延伸形成有限位部，气囊与防撞内套底端的限位部固定；套接在所述防撞内套上的防撞外套，所述防撞外套可转动的限定于两个限位部之间，且所述防撞外套的内部设有二级缓冲组件，防撞外套与防撞内套之间设有三级缓冲组件；沿周向连接于所述防撞外套外侧的一级缓冲组件，且一级缓冲组件用于降低船舶撞击桥墩时的径向冲击力、并将降低后的径向冲击力分解为径向分力和轴向分力，二级缓冲组件用于降低轴向分力，三级缓冲组件用于降低径向分力。

Description

一种自适应型桥墩防撞装置

技术领域

本发明属于桥墩防撞技术领域，具体涉及一种自适应型桥墩防撞装置。

背景技术

随着我国交通的发展，越来越多的桥梁架设在可通航的江河、海峡上，而航道上的船舶数量也不断增加且船型趋于大型化，因此使得船撞桥事故也越来越多。

为了保护桥墩免于船舶的直接撞击，需要在桥墩上安装防撞装置，目前常见的桥墩防撞装置主要包括间接防撞和直接防撞两种结构形式，具体：关于间接防撞的结构形式，其主要代表为人工岛，但在实际使用中存在不易安装、造价高的缺点；关于直接防撞的结构形式，其主要代表为在桥墩表面固定缓冲材料，但在实际使用中存在吸能性差、防撞效果不足等缺点；

另外，上述防撞结构均还存在无法根据水位自动调节防撞位置的问题。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种自适应型桥墩防撞装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自适应型桥墩防撞装置，包括由上至下依次套接在桥墩上的多级防撞组件和气囊，所述气囊用于为多级防撞组件提供浮力支撑，以使多级防撞组件与水面之间的距离始终保持为设定阈值；

所述多级防撞组件包括：

套接在桥墩上的防撞内套，且防撞内套的两端均向外延伸形成有限位部，气囊与防撞内套底端的限位部固定；

套接在所述防撞内套上的防撞外套，所述防撞外套可转动的限定于两个限位部之间，且所述防撞外套的内部设有二级缓冲组件，防撞外套与防撞内套之间设有三级缓冲组件；

沿周向连接于所述防撞外套外侧的一级缓冲组件，且所述一级缓冲组件用于降低船舶撞击桥墩时的径向冲击力、并将降低后的径向冲击力分解为径向分力和轴向分力，所述二级缓冲组件用于降低轴向分力，所述三级缓冲组件用于降低径向分力。

优选的，所述一级缓冲组件包括：

围绕所述防撞外套周向阵列设置的N个撞击板和过渡板，且N≥3，所述过渡板位于撞击板与防撞外套之间，且过渡板与撞击板一一对应；

套接在所述过渡板上的安装座和第一弹簧，一个过渡板对应设有两个安装座和一个第一弹簧，所述第一弹簧连接于两个安装座之间，且第一弹簧和安装座均可相对于过渡板上下移动；

转动连接于所述安装座内外两侧的连杆，且位于安装座外侧的连杆与撞击板转动连接，位于安装座内侧的连杆与防撞外套转动连接。

优选的，在所述过渡板的内侧和/或外侧固定有第二弹簧，且第二弹簧与第一弹簧垂直；所述第二弹簧固定于过渡板的内侧时，第二弹簧连接于过渡板与防撞外套之间；所述第二弹簧固定于过渡板的外侧时，第二弹簧连接于过渡板与撞击板之间。

优选的，在所述撞击板的外侧壁上嵌入安装有可自由转动的转杆，且所述转杆与撞击板平行。

优选的，在相邻两个所述撞击板之间均固定有弹性弧板，所述弹性弧板向外弯曲，且弹性弧板的外侧边缘不超过撞击板的外侧边缘。

优选的，所述二级缓冲组件包括：

上下对称设置于所述防撞外套内部的两组导辊，每组导辊数量均等于过渡板数量，且两组导辊均周向阵列的分布于防撞外套内部，并与安装座一一对应；

开设于所述防撞外套内部的环腔，所述环腔位于两组导辊之间，且所述环腔内上下对称设有两个缓冲限位环，所述过渡板上的两个安装座分别与两个缓冲限位环相对应，且对应的缓冲限位环与安装座之间连接有钢绳，所述钢绳绕过对应导辊。

优选的，两个所述缓冲限位环均可在环腔内上下移动，两个所述缓冲限位环的相对的一侧和/或相离的一侧均固定有第三弹簧，且第三弹簧与第一弹簧平行。

优选的，两个所述缓冲限位环均可在环腔内上下移动，两个所述缓冲限位环均由磁性材料制成，且两个缓冲限位环相互吸引。

优选的，在每个所述导辊的一侧均啮合连接有齿轮；在所述防撞外套的环腔内上下对称设有两个移动环，且两个移动环分别与两组导辊相对应；在每个所述移动环均上阵列固定有N个齿条，且一个齿条对应与一个齿轮啮合连接。

优选的，所述三级缓冲组件为弹性橡胶套，且在所述弹性橡胶套内部阵列开设有多个缓冲空腔。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)在本发明中，设置了由上至下相互配合的多级防撞组件和气囊，其中气囊用于为多级防撞组件提供浮力支撑，以此使得多级防撞组件与水面之间的距离始终保持为设定阈值，从而保证整体防撞装置能随水位高低而自适应的上下浮动调节，进而使整体防撞装置与船舶之间始终保持最佳接触位置，提高防撞效果。

(2)针对上述多级防撞组件，基于一级缓冲组件降低船舶撞击桥墩时的径向冲击力、并将降低后的径向冲击力分解为径向分力和轴向分力，然后基于二级缓冲组件降低轴向分力，基于三级缓冲组件降低径向分力，由此实现撞击过程中的多级缓冲，大大削弱了桥墩本身所需要承受的径向力，进而有效提升了整体装置的防撞效果及桥墩结构的安全。

(3)针对上述一级缓冲组件，在其撞击板的外侧壁嵌入安装有可转动的转杆，且防撞外套也可绕防撞内套周向转动，由此在自转及公转的双重作用下有效改变船舶对桥墩的冲击方向，从而进一步达到削弱径向冲击力、提高防撞效果的作用。

(4)针对上述一级缓冲组件，在相邻两个撞击板之间连接弹性弧板，由此一方面能保证整体防撞装置外边缘的完整性，另一方面还能在撞击过程中基于弹性弧板的变形与回弹进一步削弱径向冲击力。

(5)针对上述二级缓冲组件，设置齿轮、移动环及齿条等结构，以此保证在任意方向的撞击板受到撞击时，其缓冲限位环均能实现均匀受力，从而达到多向缓冲以及提升轴向分力削弱效果的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的A处放大图；

图3为图1中的B处放大图；

图4为本发明的俯视图；

图5为图4中的C处放大图；

图6为本发明中防撞内套的立体结构图；

图中：气囊-1；防撞内套-2；限位部-21；防撞外套-3；二级缓冲组件-4；导辊-41；缓冲限位环-42；第三弹簧-43；齿轮-44；移动环-45；齿条-46；三级缓冲组件-5；一级缓冲组件-6；撞击板-61；过渡板-62；安装座-63；第一弹簧-64；连杆-65；第二弹簧-66；转杆-67；弹性弧板-68。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图6所示，在本发明中提供了一种自适应型桥墩防撞装置，且该防撞装置主要包括由上至下依次套接在桥墩上的多级防撞组件和气囊1，气囊1用于为多级防撞组件提供浮力支撑，以使多级防撞组件与水面之间的距离始终保持为设定阈值，基于此：在水面上升时，气囊1以及其上的多级防撞组件也会随之上升；反之在水面下降时，气囊1以及其上的多级防撞组件也会随之下降；由上，有效实现整体防撞装置的自适应升降调节，进而保证整体防撞装置与船舶之间始终保持最佳接触位置，提高防撞效果。

具体的，关于上述多级防撞组件，包括：

套接在桥墩上的防撞内套2，且防撞内套2的两端均向外延伸形成有限位部21，气囊1与防撞内套2底端的限位部21固定；

套接在防撞内套2上的防撞外套3，防撞外套3可转动的限定于两个限位部21之间，且防撞外套3的内部设有二级缓冲组件4，防撞外套3与防撞内套2之间设有三级缓冲组件5；

沿周向连接于防撞外套3外侧的一级缓冲组件6，且一级缓冲组件6用于降低船舶撞击桥墩时的径向冲击力、并将降低后的径向冲击力分解为径向分力和轴向分力，二级缓冲组件4用于降低轴向分力，三级缓冲组件5用于降低径向分力。

由上并结合图1及图4可知，船舶在撞向桥墩时，首先会与多级防撞组件中的一级缓冲组件6相接触，此时基于一级缓冲组件6的缓冲或在一定程度上削弱径向冲击力，而对于削弱后的径向冲击力，还会被分解为径向分力和轴向分力，其中：

二级缓冲组件4用于削弱轴向分力，并且二级缓冲组件4还与一级缓冲组件6相连接，因此还能在分解径向冲击力的过程中使轴向分力大于径向分力；分解后的径向分力会经三级缓冲组件5削弱后而垂直作用于桥墩。

综上可知，在船舶撞击桥墩时，桥墩实际所受到的作用力为经过一级缓冲组件6、二级缓冲组件4和三级缓冲组件5多次缓冲削弱后的分力，由此大大降低了桥墩本身所需要承受的径向力，从而有效提升了整体装置的防撞效果及桥墩结构的安全。

进一步的，关于上述一级缓冲组件6，包括：

围绕防撞外套3周向阵列设置的N个撞击板61和过渡板62，且N≥3，过渡板62位于撞击板61与防撞外套3之间，且过渡板62与撞击板61一一对应；

套接在过渡板62上的安装座63和第一弹簧64，一个过渡板62对应设有两个安装座63和一个第一弹簧64，第一弹簧64连接于两个安装座63之间，且第一弹簧64和安装座63均可相对于过渡板62上下移动；

转动连接于安装座63内外两侧的连杆65，且位于安装座63外侧的连杆65与撞击板61转动连接，位于安装座63内侧的连杆65与防撞外套3转动连接。

由上可知，船舶在撞向桥墩时：首先会与位于一级缓冲组件6最外侧的撞击板61相接触，此时在径向冲击力的作用下使得受到撞击的撞击板61向位于中心处的防撞外套3靠近；在靠近的过程中连杆65受力而产生转动，即一个安装座63上的两个连杆65所构成的V型结构收缩，由此则会推动过渡板62上的两个安装座63相互靠近，并形成对第一弹簧64的压缩。

在上述一级缓冲组件6的变化过程中，通过连杆65的转动变形，能有效将撞击板61所受到的一部分径向力转变为安装座63所受到的轴向力，由此有效实现径向冲击力的分解。

优选的，在过渡板62的内侧和/或外侧固定有第二弹簧66，且第二弹簧66与第一弹簧64垂直，以此通过第一弹簧64的弹性削弱初始撞击时而作用于撞击板61上的径向冲击力。其中：第二弹簧66固定于过渡板62的内侧时，第二弹簧66连接于过渡板62与防撞外套3之间；第二弹簧66固定于过渡板62的外侧时，第二弹簧66连接于过渡板62与撞击板61之间；在图1中，仅示出了第二弹簧66固定于过渡板62的外侧时的结构示意图。

另外：

在撞击板61的外侧壁上嵌入安装有可自由转动的转杆67，且转杆67与撞击板61平行；由此，在撞击板61受到撞击时，基于受力偏向会驱使受到撞击的转杆67产生自转，同时还会驱使防撞外套3绕防撞内套2而产生公转，在自转及公转的双重作用下有效改变船舶对桥墩的冲击方向，从而进一步达到削弱径向冲击力、提高防撞效果的作用。

在相邻两个撞击板61之间均固定有弹性弧板68，弹性弧板68向外弯曲，且弹性弧板68的外侧边缘不超过撞击板61的外侧边缘；由此，在撞击板61受到撞击而向防撞外套3靠近时，不仅会驱使第一弹簧64及第二弹簧66变形，还会驱使对应的弹性弧板68变形，进而在弹性弧板68的变形吸能下进一步削弱径向冲击力。

更进一步的，关于上述二级缓冲组件4，其二级缓冲组件4对应与一级缓冲组件6相连接，且二级缓冲组件4包括：

上下对称设置于防撞外套3内部的两组导辊41，每组导辊41数量均等于过渡板62数量，且两组导辊41均周向阵列的分布于防撞外套3内部，并与安装座63一一对应；

开设于防撞外套3内部的环腔，环腔位于两组导辊41之间，且环腔内上下对称设有两个缓冲限位环42，过渡板62上的两个安装座63分别与两个缓冲限位环42相对应，且对应的缓冲限位环42与安装座63之间连接有钢绳，钢绳绕过对应导辊41。

具体的，两个缓冲限位环42均可在环腔内上下移动，且在因船舶撞击而驱使一个过渡板62上的两个安装座63相互靠近时，安装座63会通过钢绳拉动缓冲限位环42；其中两个缓冲限位环42之间具有相向限定作用，因此在两个缓冲限位环42受到拉动而相互远离时，会对前述分解所形成的轴向分力形成进一步削弱。

优选的，关于两个缓冲限位环42之间的相向限定可采用如下结构：

两个缓冲限位环42的相对的一侧和/或相离的一侧均固定有第三弹簧43，且第三弹簧43与第一弹簧64平行；

两个缓冲限位环42均由磁性材料制成，且两个缓冲限位环42相互吸引。

另外：

在每个导辊41的一侧均啮合连接有齿轮44；

在防撞外套3的环腔内上下对称设有两个移动环45，且两个移动环45分别与两组导辊41相对应；

在每个移动环45均上阵列固定有N个齿条46，且一个齿条46对应与一个齿轮44啮合连接。

由上可知，在任意一个导辊41因钢绳的移动而产生转动时，会驱使对应的齿轮44产生转动，而齿轮44又会驱使齿条46产生移动，进而带动移动环45产生移动。移动环45在移动时，带动其上所固定的N个齿条46同步移动，进而实现缓冲限位环42多方位的均匀受力，达到多向缓冲以及提升轴向分力削弱效果的作用。

再进一步的，关于上述三级缓冲组件5，优选的：

三级缓冲组件5为弹性橡胶套，且在弹性橡胶套内部阵列开设有多个缓冲空腔；弹性橡胶套具有弹性变形作用，且缓冲空腔为其提供更大的变形空间，以此高效实现径向分力的最终缓冲及削弱。

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。

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 (7)

1.一种自适应型桥墩防撞装置，其特征在于：包括由上至下依次套接在桥墩上的多级防撞组件和气囊（1），所述气囊（1）用于为多级防撞组件提供浮力支撑，以使多级防撞组件与水面之间的距离始终保持为设定阈值；

所述多级防撞组件包括：

套接在桥墩上的防撞内套（2），且防撞内套（2）的两端均向外延伸形成有限位部（21），气囊（1）与防撞内套（2）底端的限位部（21）固定；

套接在所述防撞内套（2）上的防撞外套（3），所述防撞外套（3）可转动的限定于两个限位部（21）之间，且所述防撞外套（3）的内部设有二级缓冲组件（4），防撞外套（3）与防撞内套（2）之间设有三级缓冲组件（5）；

沿周向连接于所述防撞外套（3）外侧的一级缓冲组件（6），且所述一级缓冲组件（6）用于降低船舶撞击桥墩时的径向冲击力、并将降低后的径向冲击力分解为径向分力和轴向分力，所述二级缓冲组件（4）用于降低轴向分力，所述三级缓冲组件（5）用于降低径向分力；

所述一级缓冲组件（6）包括：

围绕所述防撞外套（3）周向阵列设置的N个撞击板（61）和过渡板（62），且N≥3，所述过渡板（62）位于撞击板（61）与防撞外套（3）之间，且过渡板（62）与撞击板（61）一一对应；

套接在所述过渡板（62）上的安装座（63）和第一弹簧（64），一个过渡板（62）对应设有两个安装座（63）和一个第一弹簧（64），所述第一弹簧（64）连接于两个安装座（63）之间，且第一弹簧（64）和安装座（63）均可相对于过渡板（62）上下移动；

转动连接于所述安装座（63）内外两侧的连杆（65），且位于安装座（63）外侧的连杆（65）与撞击板（61）转动连接，位于安装座（63）内侧的连杆（65）与防撞外套（3）转动连接；

所述二级缓冲组件（4）包括：

上下对称设置于所述防撞外套（3）内部的两组导辊（41），每组导辊（41）数量均等于过渡板（62）数量，且两组导辊（41）均周向阵列的分布于防撞外套（3）内部，并与安装座（63）一一对应；

开设于所述防撞外套（3）内部的环腔，所述环腔位于两组导辊（41）之间，且所述环腔内上下对称设有两个缓冲限位环（42），所述过渡板（62）上的两个安装座（63）分别与两个缓冲限位环（42）相对应，且对应的缓冲限位环（42）与安装座（63）之间连接有钢绳，所述钢绳绕过对应导辊（41）；

两个所述缓冲限位环（42）均可在环腔内上下移动，两个所述缓冲限位环（42）的相对的一侧和/或相离的一侧均固定有第三弹簧（43），且第三弹簧（43）与第一弹簧（64）平行。

2.根据权利要求1所述的一种自适应型桥墩防撞装置，其特征在于：在所述过渡板（62）的内侧和/或外侧固定有第二弹簧（66），且第二弹簧（66）与第一弹簧（64）垂直；

所述第二弹簧（66）固定于过渡板（62）的内侧时，第二弹簧（66）连接于过渡板（62）与防撞外套（3）之间；

所述第二弹簧（66）固定于过渡板（62）的外侧时，第二弹簧（66）连接于过渡板（62）与撞击板（61）之间。

3.根据权利要求1所述的一种自适应型桥墩防撞装置，其特征在于：在所述撞击板（61）的外侧壁上嵌入安装有可自由转动的转杆（67），且所述转杆（67）与撞击板（61）平行。

4.根据权利要求1所述的一种自适应型桥墩防撞装置，其特征在于：在相邻两个所述撞击板（61）之间均固定有弹性弧板（68），所述弹性弧板（68）向外弯曲，且弹性弧板（68）的外侧边缘不超过撞击板（61）的外侧边缘。

5.根据权利要求1所述的一种自适应型桥墩防撞装置，其特征在于：两个所述缓冲限位环（42）均可在环腔内上下移动，两个所述缓冲限位环（42）均由磁性材料制成，且两个缓冲限位环（42）相互吸引。

6.根据权利要求1所述的一种自适应型桥墩防撞装置，其特征在于：

在每个所述导辊（41）的一侧均啮合连接有齿轮（44）；

在所述防撞外套（3）的环腔内上下对称设有两个移动环（45），且两个移动环（45）分别与两组导辊（41）相对应；

在每个所述移动环（45）均上阵列固定有N个齿条（46），且一个齿条（46）对应与一个齿轮（44）啮合连接。

7.根据权利要求1所述的一种自适应型桥墩防撞装置，其特征在于：所述三级缓冲组件（5）为弹性橡胶套，且在所述弹性橡胶套内部阵列开设有多个缓冲空腔。