一种水滴型主动防船撞装置的制作方法

本实用新型涉及桥体安全防护技术领域，尤其涉及一种水滴型主动防船撞装置。

背景技术：

随着交通运输业的不断发展，大量跨海、跨江桥梁不断兴建。而这种桥梁本身所处的江、海域大都是繁忙的航道，其水流、波涛、风浪等情况复杂，桥梁不可避免地承担着一定的船舶碰撞的风险。在非状况下，船舶碰擦或撞击桥梁的桥墩、防撞墩时，具有一定速度的船舶的动量很大，因而其撞击力是巨大的，毁损桥梁时有发生。当桥梁的桥墩被船舶碰擦持续作用时，船舶所具有的巨大动能在触碰桥梁时转换为桥墩的摆动、振动，而桥架是狭窄矩形截面的梁，其侧向弯曲及扭转刚度小，当桥墩的振摆作用超过桥架的弯曲及扭转刚度时产生桥架弯扭失隐，结果发生侧弯与扭转的屈曲，导致桥架断裂坍塌。

目前，现有技术中的桥墩防护结构有以下几种：一是护舷式防护结构。该类型使用缓冲材料在桥墩的四周构建c型弹性缓冲结构，将圆柱形、弓字形或者槽形的护舷材料安装在桥墩的周围，进行安全防护。当船舶撞击缓冲材料后，吸收撞击能量并改变船头方向，避免桥梁受到严重冲击。二是绳索式防护结构。在桥墩上设置离桥墩侧表面2米左右的支撑，并在相邻的支撑之间使用钢丝网g进行连接，利用钢丝绳的变形吸收撞击能量。以上两种现有技术都是以桥墩为承载作用点，固定在桥墩上的，属于被动防撞结构，当大吨位的船舶与桥墩相撞时，仍会对桥体造成严重的损坏。

技术实现要素：

本实用新型提供一种水滴型主动防船撞装置，以克服上述技术问题。

本实用新型一种水滴型主动防船撞装置，包括：第一防撞板、内防撞箱、缓冲结构、转动轴承装置、用于采集船舶监控数据的监控装置，以及第一固定圈；所述第一防撞板套设于桥墩下部；所述内防撞箱位于所述第一防撞板内；多个所述缓冲结构设置于所述第一防撞板与所述内防撞箱之间；所述第一防撞板和内防撞箱的底部固定连接有底板；所述内防撞箱内设有所述第一固定圈，所述第一固定圈与桥墩外围紧密贴合；所述内防撞箱上设有用于驱动所述第一防撞板和内防撞箱转动的所述转动轴承装置；所述监控装置固定连接于桥墩上方。

进一步地，所述转动轴承装置，包括：第一齿轮、第二齿轮、转动轴以及步进电机；所述第一齿轮套设于所述第一固定圈外；所述第一齿轮的下部位于所述内防撞箱内，且与所述底板固定连接；所述第一齿轮的上部露出于所述内防撞箱的上方；所述第一齿轮的下部与所述第一固定圈之间设有多个滚珠；所述第二齿轮固定连接于所述内防撞箱上，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述步进电机通过所述转动轴与所述第二齿轮连接。

进一步地，所述第一防撞板的一端设有防撞部；所述防撞部是等边三角形。

进一步地，所述缓冲结构是轴向带有通孔的圆柱体橡胶；所述第一防撞板的内表面间隔设有多个限位槽，所述缓冲结构设置在所述限位槽内。

进一步地，第一防撞板与所述内防撞箱的间距不等；所述缓冲结构的轴向外表面同时与所述第一防撞板和内防撞箱相接触。

进一步地，所述内防撞箱内还设有第二固定圈；所述第二固定圈套设于所述第一固定圈外，所述第一固定圈与第二固定圈之间设有多个滚珠。

进一步地，还包括：第二防撞板；所述第一防撞板外还设有在任意位置间距相等的所述第二防撞板；所述第一防撞板和第二防撞板之间填充有橡胶。

进一步地，三个所述监控装置周向设置于桥墩上方；两个所述监控装置之间的监控范围夹角为120°。

本实用新型采用在桥墩下部套设防撞板和内防撞箱，防撞板和内防撞箱之间设有缓冲结构，转动轴承装置带动防撞板和内防撞箱转动，桥墩上部设置监控装置来采集船舶监控数据，并将船舶监控数据发送至控制系统进行计算，当判定船舶与桥墩存在碰撞可能，控制转动轴承装置转动来主动防船撞。本实用新型通过在桥墩上设置主动防撞装置，利用装置的旋转力使船舶偏离驶向桥墩的航向，从而极大的减轻了船舶对桥墩的碰撞破坏，避免造成严重的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种水滴型主动防船撞装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种水滴型主动防船撞装置的内钢箱的结构示意图；

图3是本实用新型一种水滴型主动防船撞装置所述的步进电机实现自锁的原理图。

附图标号说明：

1、第一防撞板；2、内防撞箱；3、缓冲结构；4、转动轴承装置；5、第二防撞板；6、监控装置；8、第一固定圈；9、第二固定圈；41、第一齿轮；42、第二齿轮；43、转动轴；44、步进电机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型一种水滴型主动防船撞装置，如图1所示，第一防撞板1采用全包围结构套设于桥墩的外围，第一防撞板1内部是内防撞箱2，第一防撞板1和内防撞箱2之间设有多个用于当船舶撞击到装置时，起到缓冲作用的缓冲结构。第一防撞板1和内防撞箱2的底部有底板，将二者固定连接，当装置转动时，第一防撞板1和内防撞箱2可以同步转动。如图2所示，内防撞箱2内部设有第一固定圈8，第一固定圈8紧密的包围桥墩的外表面，第一固定圈8相当于转动轴承装置4的轴承内圈，转动轴承装置4的传动装置与第一固定圈8之间安装滚珠，构成了内防撞箱2内部的旋转轴承构件，当船舶撞击旋转装置时，内防撞箱2内部的旋转轴承构件也会在撞击力的作用下，发生相对旋转运动。第一防撞板1和内防撞箱2的材质可采用低碳软钢，总宽度60cm，密度7800kg/m³，弹性模量200gpa，泊松比0.3，屈服应力345mpa，切线模量1.18gpa。防船撞装置整体长16.4m，宽15.2m，高4m。安装在通航水位线上1m位置。

桥墩上方安装摄像头，摄像头主要用于采集船舶数据发送至控制中心内的控制系统，控制系统通过计算来判定船舶与桥墩存在碰撞可能，若存在碰撞可能，控制系统会控制转动轴承装置4进行转动，转动轴承装置4提供动力控制装置的扭转角度，将防撞面调整到预计碰撞位置，减少碰撞破坏。

如图1所示，本实施例中，转动轴承装置4包括：第一齿轮41、第二齿轮42、转动轴43以及步进电机44；第一齿轮41。第一齿轮41的下部在内防撞箱2内，与第一防撞板1和内防撞箱2的底部底板相连接；第一齿轮41的牙盘向外，与设置在内防撞箱2上方的第二齿轮42相啮合。步进电机44通过转动轴43与第二齿轮42连接，步进电机44的固定在桥墩上，当控制系统向步进电机44发送控制信号，步进电机44通过转动轴43带动第二齿轮42转动，第二齿轮42带动第一齿轮41转动，第一齿轮41带动整体装置旋转来防船舶撞击。步进电机44带有锁合功能，在装置转动结束后，步进电机44内部的齿轮锁定，使电机轴43本身锁定，不再转动。

具体而言，如图3所示，本实施例采用三相单三拍的步进电机44，a、b、c以及带有上标的a＇、b＇、c＇，分别都组合成为一对磁极，如a与a＇，当通入三相电时，若a相通电，对于a相而言，转子磁化后，图3中齿轮的1和3部位便会和a与a＇所在的轴在同一直线，并在磁力的作用下，齿轮不再运动，并保持在相应位置。如此而言，通过改变三相电的相序，也就是对于不同的电极通电，就会相应的带动电机轴动作，并可以在结束转动后，停止在相应的位置。步进电机44停止转动后，第一齿轮41和第二齿轮42逐渐停止转动，装置的防撞部便锁定在一定的转动角度，从而可稳定控制装置的迎击方向和角度，提高防撞效果。

本实施例中，第一防撞板1的一端设有防撞部；防撞部是等边三角形。

具体而言，如图1所示，第一防撞板1是五边形，第一防撞板1的防撞部是五边形的60°倾斜角的部位，这样的结构有利于在船舶撞击时有效地吸收动能，减少撞击力度，减少船舶与桥墩的损耗。五边形的各个外角处均带有一定弧度，有利于使船舶在撞击时能更好地从斜侧面迎击，减少船舶对防撞装置的径向力，能够减少船舶在撞击防撞装置的动能损耗，使整个防撞装置接受到的能量大大地减小，降低桥墩受撞击作用力的损伤程度。

本实施例中，缓冲结构3是轴向带有通孔的圆柱体橡胶；第一防撞板1的内表面间隔设有多个限位槽，缓冲结构3设置在所述限位槽内。

具体而言，如图1所示，橡胶管的弹性大，在外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状，吸能更多，更有效的起到缓冲撞击作用。多个橡胶管卡在第一防撞板1的内表面间隔设置的多个限位槽中，可以防止转动和发生形变时错位堆积，影响整体结构。

本实施例中，第一防撞板1与内防撞箱2的间距不等；缓冲结构3的轴向外表面同时与第一防撞板1和内防撞箱2相接触。

具体而言，如图1所示，第一防撞板1与内防撞箱2的外轮廓形状不同，因此第一防撞板1与内防撞箱2之间的间距也不同，缓冲结构3的直径大小可根据第一防撞板1与内防撞箱2之间的间距设置，第一防撞板1与内防撞箱2压紧之间的缓冲结构3，可以使缓冲结构3更有效的起到缓冲作用，减小船体撞击桥墩的作用力。

本实施例中，内防撞箱2内还设有第二固定圈9；第二固定圈9套设于第一固定圈8外，第一固定圈8与第二固定圈9之间设有多个滚珠。

具体而言，如图2所示，设置第二固定圈9是为了与内防撞箱2的内表面通过安装多个滚珠，构成旋转轴承构件，可以起到支撑内防撞箱2旋转，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度的作用。

本实施例中，装置还包括第二防撞板5；第一防撞板外还设有在任意位置间距相等的第二防撞板；第一防撞板1和第二防撞板5之间填充有橡胶。

具体而言，如图2所示，为了进一步提高装置的缓冲效果，设置两层形状相同的防撞板，两层防撞板之间填充橡胶，两层防撞板将橡胶紧紧压实，避免受船舶撞击时，两层防撞板转动不同步，通过设置此结构可以进一步减少船舶在撞击防撞装置的动能损耗，降低装置受撞击的形变程度，减轻桥墩所受的撞击力。

本实施例中，三个监控装置6周向设置于桥墩上方；两个监控装置之间的监控范围夹角为120°。

具体而言，如图1所示，桥墩上方周向设置三个摄像头，两个摄像头的监控范围夹角为120°，三个摄像头可以覆盖完全360°全视角范围，确保全方位、无死角监控驶入监控范围内的来往船舶。

整体有益效果：

1、本实用新型通过在桥墩上设置主动防撞装置，利用装置的旋转力使船舶偏离驶向桥墩的航向，从而极大的减轻了船舶对桥墩的碰撞破坏；

2、本实用新型通过采用水滴型形状和设置多层缓冲结构，最大限度地减少船舶在撞击防撞装置的动能损耗，减少船舶对防撞装置的径向力，降低桥墩受撞击作用力的损伤程度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

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