CN116575403B - 一种可收放气囊的桥梁防撞系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可收放气囊的桥梁防撞系统，包括防护箱、气囊本体、气囊收放组件以及充放气组件；防护箱侧壁设置有供气囊本体进出的开口；气囊收放组件包括设于防护箱中的吊拉件和顶推件，吊拉件的输出端与气囊本体相连接，用以吊放或拉起位于防护箱外的气囊本体，顶推件的输出端的移动路径穿过开口设置，用以将位于防护箱中的气囊本体顶推至防护箱外；充放气组件包括送气管、收卷盘和气源，收卷盘与防护箱转动连接，送气管的一端固定在收卷盘的转动中心处、并与气源转动且密封连接，送气管的另一端绕设于收卷盘上、并与气囊本体相连通。本发明可高效的实现气囊的自动投放、回收、充气和放气的一体化工作，有效提高了桥梁防撞工作的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁防护技术领域，具体涉及一种可收放气囊的桥梁防撞系统。
背景技术
水路运输在国民经济和社会发展过程中起着至关重要的作用。船桥碰撞事故的发生，轻则船只损坏，重则桥梁的桥墩结构受损，影响桥梁的正常使用。
在预判目标船只的行进路线后，可预测目标船只与桥梁发生碰撞的位置，在该位置处投放气囊，通过投放的气囊缓冲目标船只，从而保护桥梁。
然而，上述气囊的投放、回收、充气和放气均是通过人工操作，使用不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种可收放气囊的桥梁防撞系统，该系统可高效的实现气囊的自动投放、回收、充气和放气的一体化工作，有效提高了桥梁防撞工作的可靠性。
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
一种可收放气囊的桥梁防撞系统，包括防护箱、气囊本体、气囊收放组件以及充放气组件；所述防护箱的侧壁设置有供所述气囊本体进出的开口；所述气囊收放组件包括设于所述防护箱中的吊拉件和顶推件，所述吊拉件的输出端与所述气囊本体相连接，用以吊放或拉起位于所述防护箱外的所述气囊本体，所述顶推件的输出端的移动路径穿过所述开口设置，用以将位于所述防护箱中的所述气囊本体顶推至所述防护箱外；所述充放气组件包括设于所述防护箱中的送气管、收卷盘和气源，所述收卷盘与所述防护箱转动连接，所述送气管的一端固定在所述收卷盘的转动中心处、并与所述气源转动且密封连接，所述送气管的另一端绕设于所述收卷盘上、并与所述气囊本体相连通。
上述方案中，所述气囊本体包括外囊和至少两个内囊，所述外囊的一侧壁为与撞击物接触的承载面，至少两个所述内囊均内置于外囊中，至少两个所述内囊与所述外囊远离所述承载面的内壁固定连接。
上述方案中，至少两个所述内囊靠近所述承载面的一侧形成一V形或弧形缓冲面。
上述方案中，所述外囊和所述内囊的横截面均呈椭圆形，至少两个所述内囊设于所述外囊的短轴所指向的弧形内壁；至少两个所述内囊沿所述外囊的长轴投影至弧形内壁的路线依次布置。
上述方案中，所述气囊本体还包括一配重组件，所述配重组件内置于所述外囊中，用以调节所述内囊的重心，以使当浮于水面上时至少两个所述内囊的中心与所述外囊的中心位于同一水平面。
上述方案中，所述气囊本体还包括一充气组件，所述充气组件的充气端与所述外囊以及至少两个所述内囊相连通，用以对所述外囊和所述内囊充气。
上述方案中，所述吊拉件包括卷筒、绳体以及第一驱动件，所述卷筒与所述防护箱转动连接，所述绳体的一端与所述卷筒的外壁固定连接，所述绳体的另一端盘绕至所述卷筒上、并与所述气囊本体固定连接，所述第一驱动件与所述防护箱固定连接，所述第一驱动件的输出端与所述卷筒连接，用以驱动所述卷筒转动。
上述方案中，所述顶推件包括第二驱动件和推板，所述第二驱动件与所述防护箱固定连接，所述第二驱动件的输出端与所述推板连接，用以驱动所述推板朝靠近或远离所述开口的方向移动。
上述方案中，所述气源包括集气瓶、气泵以及连接管，所述集气瓶、气泵以及连接管均与所述防护箱固定连接，所述气泵的一端与所述集气瓶连接，所述气泵的另一端与所述连接管的一端相连通，所述连接管的另一端经由一旋转接头与所述送气管转动且密封连接。
上述方案中，所述充放气组件还包括第三驱动件，所述第三驱动件与所述防护箱固定连接，所述第三驱动件的输出端与所述收卷盘连接，用以驱动所述收卷盘转动。
本发明的有益效果在于：
1、本发明系统安装于桥梁上，当即将发生碰撞时，通过设置的顶推件可将位于防护箱中的气囊本体推出至防护箱外，并通过吊拉件可将气囊本体吊放至水面上，使气囊本体位于桥墩与碰撞物之间，随着气囊本体的下方，通过转动收卷盘，在气囊本体的自重下拉动送气管随之向下移动，同时，可通过气源经过软管后对气囊本体充放气处理，当需要回收时，通过吊拉件可将气囊本体拉起直至拉入至防护箱中，随着收卷盘的转动，连接管也随之收卷至防护箱中，该系统可高效的实现气囊的自动投放、回收、充气和放气的一体化工作，无需人工操作，有效提高了桥梁防撞工作的可靠性和安全性。
2、本发明的气囊本体设置于撞击物与桥墩之间，用以缓冲、阻挡撞击物施加给桥墩的冲击力，将内囊内置于外囊中，通过限定内囊在外囊内部的位置，以实现外囊对撞击物的初次缓冲，内囊对撞击物实现二次缓冲的功能。首先，撞击物与外囊的承载面接触，挤压外囊，外囊对撞击物实现初次缓冲功能，当外囊破裂、挤压变形到一定程度或者对外囊放气，撞击物直接或间接与至少两个内囊接触，至少两个内囊相较于外囊而言体积更小，能够更加有效的与撞击物的表面接触，从而对撞击物实现二次缓冲功能，有效减轻撞击物和桥墩的受损程度。
3、本发明的气囊本体其内囊设计为多个，多个内囊靠近承载面的一侧形成一V形或弧形缓冲面，一方面能增大与船只前端的接触面积，另一方面能更好地与船只前端的形状相适配，从而使内囊直接或间接的完美贴合船只的前端，通过增大接触面积以减小内囊所承受的压强。
4、本发明的气囊本体通过设计一配重组件，配重组件内置于外囊中，用以调节内囊的重心，使内囊正对撞击物。其中，配重组件和内囊沿撞击物的撞击方向依次设置于外囊中，以使当浮于水面上时、两个内囊的中心与外囊的中心位于同一水平面。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例提供的可收放气囊的桥梁防撞系统的整体结构示意图；
图2为图1所示可收放气囊的桥梁防撞系统中气囊本体的内部结构示意图；
图3为图2所示气囊本体的A-A面剖视图；
图4为图2所示气囊本体的外部结构示意图；
图5为图1所示可收放气囊的桥梁防撞系统中防护箱的箱门结构示意图。
图中：100、防护箱；110、滑槽；120、箱门；130、顶推气缸；140、光伏组件；
200、气囊本体；210、外囊；211、织带环；220、内囊；221、V型缓冲面；230、配重组件；231、配重块；232、弹性绳；240、充气组件；241、充气接头；242、软管；250、泄压阀；
300、气囊收放组件；310、吊拉件；311、卷筒；312、绳体；313、第一驱动件；320、顶推件；321、第二驱动件；322、推板；
400、充放气组件；410、送气管；411、限位辊组；420、收卷盘；430、气源；431、集气瓶；432、气泵；433、连接管；440、第三驱动件。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供的一种可收放气囊的桥梁防撞系统，包括防护箱100、气囊本体200、气囊收放组件300以及充放气组件400。防护箱100的侧壁设置有供气囊本体200进出的开口。气囊收放组件300包括设于防护箱100中的吊拉件310和顶推件320，吊拉件310的输出端与气囊本体200相连接，用以吊放或拉起位于防护箱100外的气囊本体200。顶推件320的输出端的移动路径穿过开口设置，用以将位于防护箱100中的气囊本体200顶推至防护箱100外。充放气组件400包括送气管410、收卷盘420和气源430，收卷盘420与防护箱100转动连接，送气管410的一端固定在收卷盘420的转动中心处、并与气源430转动且密封连接，送气管410的另一端绕设于收卷盘420上、并与气囊本体200相连通。
实施时，可将该系统安装于桥梁上，当即将发生碰撞时，通过设置的顶推件320可将位于防护箱100中的气囊本体200推出至防护箱100外，并通过吊拉件310可将气囊本体200吊放至水面上，使气囊本体200位于桥墩与碰撞物之间，随着气囊本体200的下放，通过转动收卷盘420，在气囊本体200的自重下拉动送气管410随之向下移动，同时，可通过气源430经过软管242后对气囊本体200充放气处理。当需要回收时，通过吊拉件310可将气囊本体200拉起直至拉入至防护箱100中，随着收卷盘420的转动，连接管433也随之收卷至防护箱100中。该系统可高效的实现气囊的投放、回收、充气和放气的一体化工作，有效提高了桥梁防撞工作的可靠性。
本实施方案中的防护箱100是用于承载气囊收放组件300以及充放气组件400的结构，同时，在气囊本体200不工作时，还可以用以收纳气囊本体200。
如图5所示，在一个实施例中，防护箱100的开口处设置有箱门120，箱门120的顶部与防护箱100铰接，还包括一顶推气缸130，顶推气缸130内置于防护箱100中，顶推气缸130与防护箱100铰接，顶推气缸130的输出端与箱门120铰接，用以驱动箱门120转动来启闭防护箱100的开口。
本实施方案中的气囊本体200为设置于桥梁与撞击物之间的结构，通过撞击物撞击在气囊本体200上，避免撞击物直接撞击在桥梁上，从而对桥梁起到的保护作用。
如图2所示，在一个实施例中，气囊本体200包括外囊210和至少两个内囊220，外囊210的一侧壁为与撞击物接触的承载面，至少两个内囊220均内置于外囊210中，至少两个内囊220与外囊210远离承载面的内壁固定连接。
实施时，该气囊本体200设置于撞击物与桥墩之间，用以缓冲、阻挡撞击物施加给桥墩的冲击力，首先，撞击物与外囊210的承载面接触，挤压外囊210，外囊210对撞击物实现初次缓冲功能，当外囊210破裂、挤压变形到一定程度或者对外囊210放气，撞击物直接或间接与至少两个内囊220接触，至少两个内囊220相较于外囊210而言体积更小，能够更加有效的与撞击物的表面接触，从而对撞击物实现二次缓冲功能，有效减轻撞击物和桥墩的受损程度。
本实施方案中的内囊220内置于外囊210中，通过限定内囊220在外囊210的内部的位置，以实现外囊210对撞击物实现初次缓冲，内囊220对撞击物实现二次缓冲的功能。本实施方案中的外囊210和内囊220均为可充气的气囊结构。
当撞击物为船只时，通常为船只的前端撞击至桥墩上，为了能够使内囊220直接或间接的完美贴合船只的前端，通过增大接触面积以减小内囊220所承受的压强。在一个实施例中，至少两个内囊220靠近承载面的一侧形成一V型缓冲面221，该V型缓冲面221可与船只的前端相配合。当然，在其它实施例中，至少两个内囊220靠近承载面的一侧还可以形成弧形面等形状，以与撞击物的接触面积最大为优。
在一个实施例中，外囊210和内囊220均呈椭圆形，至少两个内囊220设于外囊210的短轴所指向的弧形内壁。其中，内囊220的数量为多个，多个内囊220沿外囊210的长轴投影至弧形内壁的路线依次布置。
需要说明的是，当外囊210受挤压破裂时，内囊220直接与船只接触，当外囊210挤压变形到一定程度或者对外囊210放气时，内囊220间接与船只接触，无论上述内囊220与船只何种接触方式，均能够实现本发明实施例中的意图。
在实施的过程中，需要将气囊本体200漂浮于水面上，由于内囊220的设置位置使整个气囊本体200偏心(通常内囊220位于外囊210的下方)，以致于其无法有效正对着撞击物，为了解决上述问题，可以通过将该气囊本体200固定在桥墩上。当然，还可以采用调节气囊本体200的重心的方式，使内囊220正对撞击物。
例如，本实施方案中还包括一配重组件230，配重组件230内置于外囊210中，用以调节内囊220的重心。其中，配重组件230和内囊220沿撞击物的撞击方向依次设置于外囊210中，以使当浮于水面上时、两个内囊220的中心与外囊210的中心位于同一水平面。
如图3所示，在一个实施例中，配重组件230包括配重块231和若干个弹性绳232，配重块231内置于外囊210中，若干个弹性绳232的一端均与配重块231固定连接，若干个弹性绳232的另一端与外囊210的内壁固定连接，当外囊210充气时，弹性绳232拉伸，当外囊210放气时，弹性绳232收缩。
为了便于回收该气囊本体200，在一个实施例中，还包括一充气组件240，充气组件240的充气端与外囊210以及至少两个内囊220相连通，用以对外囊210和内囊220充气。
其中，充气组件240包括充气接头241和至少两根软管242，充气接头241的一端外接气源430，充气接头241的另一端延伸至外囊210内，至少两根软管242均内置于外囊210中，至少两根软管242的一端均与充气接头241相连通，至少两根软管242的另一端分别与至少两个内囊220相连通。
为了能够对外囊210和内囊220进行放气处理，在一个实施例中，还包括泄压阀250，泄压阀250连通外囊210和内囊220，用以对外囊210和内囊220进行放气处理。
如图3所示，充气组件240和泄压阀250应当设于外囊210远离撞击物一侧的顶部，避免充气组件240和泄压阀250受撞击物撞击，以致于失效。
在一个实施例中，外囊210和内囊220均采用UHMWPE复合材料制成，UHMWPE复合材料同时具有极高的韧性和极高的冲击强度，在高压环境下表现出优良的力学性能，能为防撞提供较好的缓冲效果，且其密封性优良，作为气囊材料表现优良。
如图4所示，为了便于打理未充气的气囊本体200，可以在缓冲气囊的外圈处套设多个织带环211，通过织带环211的弹性力以便于气囊本体200在放气后收缩至一定体积大小，以便于将气囊本体200回收至保护箱中。
本实施方案中的气囊收放组件300是用于投放、回收气囊的结构。具体的，气囊收放组件300包括设于防护箱100中的吊拉件310和顶推件320，吊拉件310的输出端与气囊本体200相连接，用以吊放或拉起位于防护箱100外的气囊本体200，顶推件320的输出端的移动路径穿过开口设置，用以将位于防护箱100中的气囊本体200顶推至防护箱100外。
在一个实施例中，吊拉件310包括卷筒311、绳体312以及第一驱动件313，卷筒311与防护箱100转动连接，绳体312的一端与卷筒311的外壁固定连接，绳体312的另一端盘绕至卷筒311上、并与气囊本体200固定连接，第一驱动件313与防护箱100固定连接，第一驱动件313的输出端与卷筒311连接，用以驱动卷筒311转动。
在一个实施例中，顶推件320包括第二驱动件321和推板322，第二驱动件321与防护箱100固定连接，第二驱动件321的输出端与推板322连接，用以驱动推板322朝靠近或远离开口的方向移动，其中，推板322与防护箱100的内底壁上开设的滑槽110滑动连接。
本实施方案中的充放气组件400是用于对气囊本体200进行充气和放气的结构。具体的，充放气组件400包括送气管410、收卷盘420和气源430，收卷盘420与防护箱100转动连接，送气管410的一端固定在收卷盘420的转动中心处、并与气源430转动且密封连接，送气管410的另一端绕设于收卷盘420上、并与气囊本体200相连通。
在一个实施例中，气源430包括集气瓶431、气泵432以及连接管433，集气瓶431、气泵432以及连接管433均与防护箱100固定连接，气泵432的一端与集气瓶431连接，气泵432的另一端与连接管433的一端相连通，连接管433的另一端经由一旋转接头与送气管410转动且密封连接。
为了便于带动收卷盘420转动，在一个实施例中，充放气组件400还包括第三驱动件440，第三驱动件440与防护箱100固定连接，第三驱动件440的输出端与收卷盘420连接，用以驱动收卷盘420转动。
可以理解的是，第一驱动件313、第二驱动件321和第三驱动件440可以采用电机、气缸等结构，本发明实施例对此不做限定。此外，第一驱动件313、第二驱动件321和第三驱动件440分别通过控制系统进行控制，以便自动完成气囊本体200的自动投放、回收、充气和放气的一体化工作，无需人工操作，提高桥梁防撞工作的安全性和可靠性。
为了便于限定送气管410的输送方向，在一个实施例中，防护箱100内设置有多个限位辊组411，多个限位辊组411设置于收卷盘420和防护箱100的开口之间，送气管410穿过多个限位辊组411设置。其中，每个限位辊组411均包括平行设置的两个限位辊，送气管410穿过两个限位辊设置。
为了避免送气管410受气囊本体200的拉力过大，影响送气管410内气体的输送，在一个实施例中，绳体312所受气囊本体200的拉力大于送气管410所受气囊本体200的拉力，此时，用于吊放或拉起气囊本体200的工作主要由绳体312承担，即绳体312为主要承担气囊本体200的重力的结构。
本实施方案中还包括一光伏组件140，光伏组件140安装于防护箱100的顶部，光伏组件140用以转化太阳能为电能，光伏组件140与第一驱动件313、第二驱动件321、第三驱动件440、气泵432以及顶推气缸130电连接，为整个系统中的用能设备供电。
与现有技术相比：可将该系统安装于桥梁上，当即将发生碰撞时，通过设置的顶推件320可将位于防护箱100中的气囊本体200推出至防护箱100外，并通过吊拉件310可将气囊本体200吊放至水面上，使气囊本体200位于桥墩与碰撞物之间，随着气囊本体200的下方，通过转动收卷盘420，在气囊本体200的自重下拉动送气管410随之向下移动，同时，可通过气源430经过软管242后对气囊本体200充放气处理，当需要回收时，通过吊拉件310可将气囊本体200拉起直至拉入至防护箱100中，随着收卷盘420的转动，连接管433也随之收卷至防护箱100中，该系统可高效的实现气囊的投放、回收、充气和放气的一体化工作，有效提高了桥梁防撞工作的可靠性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种可收放气囊的桥梁防撞系统，其特征在于，包括防护箱、气囊本体、气囊收放组件以及充放气组件；
所述防护箱的侧壁设置有供所述气囊本体进出的开口；
所述气囊本体包括外囊和至少两个内囊，所述外囊的一侧壁为与撞击物接触的承载面，至少两个所述内囊均内置于外囊中，至少两个所述内囊与所述外囊远离所述承载面的内壁固定连接，至少两个所述内囊靠近所述承载面的一侧形成一V形或弧形缓冲面，能够与船只前端的形状相适配，使内囊直接或间接贴合船只的前端；所述外囊和所述内囊的横截面均呈椭圆形，至少两个所述内囊设于所述外囊的短轴所指向的弧形内壁，至少两个所述内囊沿所述外囊的长轴投影至弧形内壁的路线依次布置；所述气囊本体还包括一配重组件，所述配重组件内置于所述外囊中，用以调节所述内囊的重心，以使当浮于水面上时至少两个所述内囊的中心与所述外囊的中心位于同一水平面；
所述气囊收放组件包括设于所述防护箱中的吊拉件和顶推件，所述吊拉件的输出端与所述气囊本体相连接，用以吊放或拉起位于所述防护箱外的所述气囊本体，所述顶推件的输出端的移动路径穿过所述开口设置，用以将位于所述防护箱中的所述气囊本体顶推至所述防护箱外；
所述充放气组件包括设于所述防护箱中的送气管、收卷盘和气源，所述收卷盘与所述防护箱转动连接，所述送气管的一端固定在所述收卷盘的转动中心处、并与所述气源转动且密封连接，所述送气管的另一端绕设于所述收卷盘上、并与所述气囊本体相连通；随着气囊本体的下放，通过转动收卷盘，在气囊本体的自重下拉动送气管随之向下移动，同时，通过气源经过送气管对气囊本体进行充气；还包括泄压阀，泄压阀连通外囊和内囊，用以对外囊和内囊进行放气处理。
2.根据权利要求1所述的可收放气囊的桥梁防撞系统，其特征在于，所述气囊本体还包括一充气组件，所述充气组件的充气端与所述外囊以及至少两个所述内囊相连通，用以对所述外囊和所述内囊充气。
3.根据权利要求1所述的可收放气囊的桥梁防撞系统，其特征在于，所述吊拉件包括卷筒、绳体以及第一驱动件，所述卷筒与所述防护箱转动连接，所述绳体的一端与所述卷筒的外壁固定连接，所述绳体的另一端盘绕至所述卷筒上、并与所述气囊本体固定连接，所述第一驱动件与所述防护箱固定连接，所述第一驱动件的输出端与所述卷筒连接，用以驱动所述卷筒转动。
4.根据权利要求1所述的可收放气囊的桥梁防撞系统，其特征在于，所述顶推件包括第二驱动件和推板，所述第二驱动件与所述防护箱固定连接，所述第二驱动件的输出端与所述推板连接，用以驱动所述推板朝靠近或远离所述开口的方向移动。
5.根据权利要求1所述的可收放气囊的桥梁防撞系统，其特征在于，所述气源包括集气瓶、气泵以及连接管，所述集气瓶、气泵以及连接管均与所述防护箱固定连接，所述气泵的一端与所述集气瓶连接，所述气泵的另一端与所述连接管的一端相连通，所述连接管的另一端经由一旋转接头与所述送气管转动且密封连接。
6.根据权利要求1所述的可收放气囊的桥梁防撞系统，其特征在于，所述充放气组件还包括第三驱动件，所述第三驱动件与所述防护箱固定连接，所述第三驱动件的输出端与所述收卷盘连接，用以驱动所述收卷盘转动。
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