CN115839069B - 一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置及其工作方法，包括固设在码头上的壳体，所述壳体内经横向滑轨滑接有第一T形杆，所述第一T形杆纵向两端均经齿条连接有耗能组件及配重组件，所述第一T形杆上端固连有纵向延伸的移动壳体，所述移动壳体内底部经纵向滑轨滑接有第二T形杆，所述第二T形杆横向两端均经齿条也连接有耗能组件及配重组件，所述第二T形杆远离第一T形杆一端穿出移动壳体并铰接有转动钢臂，所述转动钢臂另一端铰接有电吸盘，该电吸盘外端面沿其周部固设有缓冲橡胶圈,所述转动钢臂其铰接轴两端也设有耗能组件，该装置后期维护方便、可变阻尼，且便于船只安全靠岸，可在不同海上天气情况下稳定船身。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置及其工作方法。
背景技术
大型船舶侧向靠泊一般是先由拖轮顶推，再通过缆绳系在码头的缆桩上，但目前大多数码头仅设置充气橡胶轮胎或橡胶球来达到缓冲作用，并且缆绳固定船只的作用有限，一方面，容易导致船只反复撞击橡胶缓冲物导致船身的损伤；另一方面，若遭遇大风大浪天气，船身晃动幅度较大，不利于货物装卸以及船只安全。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置及其工作方法，具有后期维护方便、可变阻尼、便于船只安全靠岸、在不同海上天气情况下稳定船身等优点。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，包括固设在码头上的壳体，所述壳体内经横向滑轨滑接有第一T形杆，所述第一T形杆纵向两端均经齿条连接有耗能组件及配重组件，所述第一T形杆上端固连有纵向延伸的移动壳体，所述移动壳体内底部经纵向滑轨滑接有第二T形杆，所述第二T形杆横向两端均经齿条也连接有耗能组件及配重组件，所述第二T形杆远离第一T形杆一端穿出移动壳体并铰接有转动钢臂，所述转动钢臂另一端铰接有电吸盘，该电吸盘外端面沿其周部固设有缓冲橡胶圈,所述转动钢臂其铰接轴两端也设有耗能组件。
进一步的，所述耗能组件包括外环、内环、内球铰支座、外球铰支座、耗能金属棒，所述内球铰支座间隔均布在外环内壁，所述外球铰支座间隔均布在内环外壁且与内球铰支座一一对应，所述耗能金属棒于外球铰支座与内球铰支座之间且两端均经球铰与外球铰支座、内球铰支座连接，所述内环中心连接有轴向延伸的传动杆，该传动杆内端均经齿轮与齿条啮合，所述单个外环、内环、内球铰支座、外球铰支座、耗能金属棒组成一个耗能环。
进一步的，所述外环沿其外壁间隔开设有密齿，所述壳体与移动壳体外壁均开设有配合密齿嵌入的齿槽，所述内环中心开设有齿状卡槽，所述传动杆近外端处固设有与齿状卡槽配合插接的齿状卡块。
进一步的，所述壳体与移动壳体内底部均固设有以利支撑传动杆的传动杆支撑座，该传动杆支撑座内均经轴承与传动杆转动连接。
进一步的，所述配重组件对称设置在耗能组件两侧，其包括配重块、配重齿轮以及配重连轴，所述配重连轴贯穿壳体与移动壳体侧壁，配重连轴内端连接配重齿轮并经其与齿条啮合联动，配重连轴外端连接配重块，所述配重连杆均沿壳体、移动壳体长度方向设有若干组，并沿靠近耗能组件一端至远离耗能组件一端方向设置转动惯量依次增大的配重块。
进一步的，第一T形杆与第二T形杆结构一致，均包括竖直段与水平段，其水平段对称设置在竖直段两侧，且水平段中段内凹，并于内凹部上表面设置齿条以配合耗能组件转动，所述水平段两端均外凸并于外凸部经齿条与配重组件配合对接。
进一步的，所述移动外壳底部经第二横向滑轨横向滑移，该第二横向滑轨固设在码头上。
进一步的，所述转动钢臂两端经铰接座分别与第二T形杆、电吸盘铰接，该铰接座两端均设有耗能组件。
一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置的工作方法，按以下步骤进行：S1:船只侧向靠泊时，船只外壁首先接触缓冲橡胶圈，缓冲橡胶圈被压缩，继而船只经电吸盘吸附；S2:船只被吸附后，由转动刚臂带动两对耗能组件适应Z轴的晃动；S3:移动壳体可沿预设在码头的第二横向滑轨横向滑移，由第二T形杆和第一T形杆的耗能组件缓冲船只沿Y轴和X轴的位移，由转动惯量由小到大排列的配重块吸收耗能组件内部耗能金属棒被拉伸后反馈回来的多余弹性势能，与配重块相互配合以起到耗能复位作用，以适应船只沿X轴和Y轴不规则的晃动。
进一步的，靠近T形杆中部质量与半径较小的配重块转动惯量较小，当装置初启动时不影响耗能环转动；位于T形杆两端质量与半径较大的配重块转动惯量较大，能有效吸收耗能环往中部复位时的弹性势能，进而达到稳定的力学响应。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1）耗能环外置，便于后期更换和维护；2）外部设置有转动惯量由小到大排列的配重块替代传统阻尼器，吸收耗能环多余的能量以达到稳定响应；3）构造简单可靠，不易损坏；4）配重块外置，方便根据不同的天气情况调整配重进而达到调整阻尼的效果；5）船舶靠岸时能更安全的保护船体；6）船只停靠之后，在较为恶劣的海上天气下也能维持船只稳定，有利于船身安全；7）前端设置转动刚臂，可同时适应XYZ三轴的船只晃动；8）刚臂端部设有电吸盘与缓冲橡胶圈，在稳固吸附船身的同时减少外壁的撞击；9）内部无阻尼器，无漏液风险；10）装置一体性强，现场装配方便快捷。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图；
图2为本发明实施例的俯视内部结构示意图；
图3为本发明实施例的正视内部结构示意图；
图4为本发明实施例的侧视内部结构示意图；
图5为本发明实施例中T形杆的构造示意图；
图6为本发明实施例中耗能环拆分示意图；
图7为本发明实施例的使用状态示意图。
图中：1-码头，2-壳体，3-横向滑轨，4-第一T形杆，5-齿条，6-耗能组件，7-配重组件，8-移动壳体，9-纵向滑轨，10-第二T形杆，11-转动钢臂，12-电吸盘，13-缓冲橡胶圈，14-外环，15-内环，16-内球铰支座，17-外球铰支座，18-耗能金属棒，19-球铰，20-传动杆，21-齿轮，22-密齿，23-齿槽，24-齿状卡槽，25-传动杆支撑座，26-配重块，27-配重齿轮，28-配重连轴，29-第二横向滑轨，30-铰接座，31-下臂，32-上臂。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~6所示，一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，包括固设在码头1上的壳体2，所述壳体内经横向滑轨3滑接有第一T形杆4，所述第一T形杆纵向两端均经齿条5连接有耗能组件6及配重组件7，所述第一T形杆上端固连有纵向延伸的移动壳体8，所述移动壳体内底部经纵向滑轨9滑接有第二T形杆10，所述第二T形杆横向两端均经齿条也连接有耗能组件及配重组件，所述第二T形杆远离第一T形杆一端穿出移动壳体并铰接有转动钢臂11，所述转动钢臂另一端铰接有电吸盘12，该电吸盘外端面沿其周部固设有缓冲橡胶圈13,所述转动钢臂其铰接轴两端也设有耗能组件。
在本发明实施例中，壳体顶端呈敞口状，避免干涉滑动。
在本发明实施例中，所述耗能组件包括外环14、内环15、内球铰支座16、外球铰支座17、耗能金属棒18，所述内球铰支座间隔均布在外环内壁，所述外球铰支座间隔均布在内环外壁且与内球铰支座一一对应，所述耗能金属棒于外球铰支座与内球铰支座之间且两端均经球铰19与外球铰支座、内球铰支座连接，所述内环中心连接有轴向延伸的传动杆20，该传动杆内端均经齿轮21与齿条啮合，所述单个外环、内环、内球铰支座、外球铰支座、耗能金属棒组成一个耗能环。
在本发明实施例中，所述外环沿其外壁间隔开设有密齿22，所述壳体与移动壳体外壁均开设有配合密齿嵌入的齿槽23，所述内环中心开设有齿状卡槽24，所述传动杆近外端处固设有与齿状卡槽配合插接的齿状卡块，该齿状卡块在附图中未标出。
在本发明实施例中，所述壳体与移动壳体内底部均固设有以利支撑传动杆的传动杆支撑座25，该传动杆支撑座内均经轴承与传动杆转动连接。
在本发明实施例中，所述配重组件对称设置在耗能组件两侧，其包括配重块26、配重齿轮27以及配重连轴28，所述配重连轴贯穿壳体与移动壳体侧壁，配重连轴内端连接配重齿轮并经其与齿条啮合联动，配重连轴外端连接配重块，所述配重连杆均沿壳体、移动壳体长度方向设有若干组，并沿靠近耗能组件一端至远离耗能组件一端方向设置转动惯量依次增大的配重块。
在本发明实施例中，第一T形杆与第二T形杆结构一致，均包括竖直段与水平段，其水平段对称设置在竖直段两侧，且水平段中段内凹，并于内凹部上表面设置齿条以配合耗能组件转动，所述水平段两端均外凸并于外凸部经齿条与配重组件配合对接。
在本发明实施例中，所述移动外壳底部经第二横向滑轨29横向滑移，该第二横向滑轨固设在码头上。
在本发明实施例中，所述转动钢臂两端经铰接座30分别与第二T形杆、电吸盘铰接，该铰接座两端均设有耗能组件。
为了方便后期更换和维护，在壳体外设置耗能环；为了能吸收耗多余弹性势能，使船只停靠时达到平稳响应，在外盒设置转动惯量由小到大排列的配重块；为了使T形杆能沿轴向自由滑动，在T形杆下端设置有滑轨；为了能够根据不同使用状况变更阻尼，配重块设在外壁；为了能有效传动，在T形杆上设置齿条，在壳体上设置传动杆以及齿轮；为了适应船只不同方向的晃动，在前端设置转动刚臂；为了防止船只突然的撞击，齿轮与齿条始终保持啮合状态；为了使耗能环充分发挥作用并且便于更换，外环外侧设有密齿，与壳体外壁的齿槽嵌入，外环与壳体相互固定，外环内侧设有球铰；内环内侧与传动杆通过齿状卡槽相互固定，内环外侧设有球铰；耗能金属棒为刚度较小延性较大的金属。
在本发明实施例中，所述壳体及壳体内的部件组成下臂31，所述移动壳体及移动壳体内的部件组成上臂32。
安装时，传动杆通过传动杆固定架穿过孔内，传动杆套上齿轮并与杆固定；从外壁将耗能环和配重块嵌入传动杆；下臂的T形杆与上臂通过螺栓固定，在上上臂的T形杆前端放置转动刚臂并用传动杆固定，传动杆外部嵌入耗能环；转动刚臂前端设置电吸盘，电吸盘外圈设置缓冲橡胶圈；在码头上预设置滑轨，将装置上臂放入滑轨，装置下臂与码头通过螺栓连接。
一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置的工作方法，按以下步骤进行：S1:船只侧向靠泊时，船只外壁首先接触缓冲橡胶圈，缓冲橡胶圈被压缩，继而船只经电吸盘吸附；S2:船只被吸附后，由转动刚臂带动两对耗能组件适应Z轴的晃动；S3:移动壳体可沿预设在码头的第二横向滑轨横向滑移，由第二T形杆和第一T形杆的耗能组件缓冲船只沿Y轴和X轴的位移，由转动惯量由小到大排列的配重块吸收耗能组件内部耗能金属棒被拉伸后反馈回来的多余弹性势能，与配重块相互配合以起到耗能复位作用，以适应船只沿X轴和Y轴不规则的晃动。
在本发明实施例中，靠近T形杆中部质量与半径较小的配重块转动惯量较小，当装置初启动时不影响耗能环转动；位于T形杆两端质量与半径较大的配重块转动惯量较大，能有效吸收耗能环往中部复位时的弹性势能，进而达到稳定的力学响应。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置及其工作方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (7)
1.一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，其特征在于：包括固设在码头上的壳体，所述壳体内经横向滑轨滑接有第一T形杆，所述第一T形杆纵向两端均经齿条连接有耗能组件及配重组件，所述第一T形杆上端固连有纵向延伸的移动壳体，所述移动壳体内底部经纵向滑轨滑接有第二T形杆，所述第二T形杆横向两端均经齿条也连接有耗能组件及配重组件，所述第二T形杆远离第一T形杆一端穿出移动壳体并铰接有转动钢臂，所述转动钢臂另一端铰接有电吸盘，该电吸盘外端面沿其周部固设有缓冲橡胶圈,所述转动钢臂其铰接轴两端也设有耗能组件；
所述耗能组件包括外环、内环、内球铰支座、外球铰支座、耗能金属棒，所述内球铰支座间隔均布在外环内壁，所述外球铰支座间隔均布在内环外壁且与内球铰支座一一对应，所述耗能金属棒于外球铰支座与内球铰支座之间且两端均经球铰与外球铰支座、内球铰支座连接，所述内环中心连接有轴向延伸的传动杆，该传动杆内端均经齿轮与齿条啮合；
所述外环沿其外壁间隔开设有密齿，所述壳体与移动壳体外壁均开设有配合密齿嵌入的齿槽，所述内环中心开设有齿状卡槽，所述传动杆近外端处固设有与齿状卡槽配合插接的齿状卡块。
2.根据权利要求1所述的一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，其特征在于：所述壳体与移动壳体内底部均固设有以利支撑传动杆的传动杆支撑座，该传动杆支撑座内均经轴承与传动杆转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，其特征在于：所述配重组件对称设置在耗能组件两侧，其包括配重块、配重齿轮以及配重连轴，所述配重连轴贯穿壳体与移动壳体侧壁，配重连轴内端连接配重齿轮并经其与齿条啮合联动，配重连轴外端连接配重块，所述配重连轴均沿壳体、移动壳体长度方向设有若干组，并沿靠近耗能组件一端至远离耗能组件一端方向设置转动惯量依次增大的配重块。
4.根据权利要求1所述的一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，其特征在于：第一T形杆与第二T形杆结构一致，均包括竖直段与水平段，其水平段对称设置在竖直段两侧，且水平段中段内凹，并于内凹部上表面设置齿条以配合耗能组件转动，所述水平段两端均外凸并于外凸部经齿条与配重组件配合对接。
5.根据权利要求1所述的一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，其特征在于：所述移动壳体底部经第二横向滑轨横向滑移，该第二横向滑轨固设在码头上。
6.根据权利要求1所述的一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，其特征在于：所述转动钢臂两端经铰接座分别与第二T形杆、电吸盘铰接，该铰接座两端均设有耗能组件。
7.一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置的工作方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的一种船舶靠岸缓冲及三维停靠稳定装置，并按以下步骤进行：S1:船只侧向靠泊时，船只外壁首先接触缓冲橡胶圈，缓冲橡胶圈被压缩，继而船只经电吸盘吸附；S2:船只被吸附后，由转动刚臂带动两对耗能组件适应Z轴的晃动；S3:移动壳体可沿预设在码头的第二横向滑轨横向滑移，由第二T形杆和第一T形杆的耗能组件缓冲船只沿Y轴和X轴的位移，由转动惯量由小到大排列的配重块吸收耗能组件内部耗能金属棒被拉伸后反馈回来的多余弹性势能，与配重块相互配合以起到耗能复位作用，以适应船只沿X轴和Y轴不规则的晃动。
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