一种基于非牛顿流体的多级缓冲防船撞装置的制作方法

1.本实用新型属于桥梁防护技术领域，具体涉及一种基于非牛顿流体的多级缓冲防船撞装置。


背景技术：

2.桥墩按照结构形式可以分为实体墩、柱式墩和排架墩等，按平面形状可分为矩形墩、尖端形墩、圆形墩等。桥墩主要由顶帽、墩身组成。桥台主要由顶帽、台身组成。顶帽的作用是把桥跨支座传来的较大而集中的力，分散而匀称地传给墩身和台身。墩身和台身是支承桥跨的主体结构，不仅承受桥跨结构传来的全部荷载，而且还直接承受土压力、水流冲击力、冰压力、船舶撞击力等多种荷载，所以墩身和台身都具有足够的强度、刚度和稳定性。
3.现有的大型桥墩防船撞设施的基本原理均是通过能量吸收和消耗来设计的。但是，现有技术中的防船撞设施均较硬，船舶直接与较硬的防船撞设施发生碰撞，即使保护了桥墩不受损害，但对于船舶自身也会造成一定程度的损害。而且现有的绝大部分防船撞装置在发生碰撞后，防撞设施的主体结构发生变形，往往会造成不可恢复的损伤，较小变形须经过外力修复，大面积变形或损坏时须更换部分或全部构件后方能重新使用，因而维修困难、成本大且维修率高。
4.因此，如何提高桥梁防船撞装置的保护性能、降低碰撞后船舶及桥墩的受损程度、降低维修难度及成本，成为亟需解决的问题。
5.综上，现有技术中存在的主要问题和缺陷包括：
6.(1)现有的防船撞设施的结构均较硬，船舶直接与较硬的防船撞设施发生碰撞，这样讲导致即使保护了桥墩不受损害，但也会对船舶自身造成一定程度的损害。
7.(2)现有的防船撞装置绝大部分在发生碰撞后，防船撞装置的主体结构变形往往会造成不可恢复的损伤，即使是较小变形也须经过外力修复，如果是大面积变形或损坏的话则须更换部分或全部构件后方能重新使用，因而维修困难、成本大且维修率高。
8.(3)适用范围较小，安装维护起来不方便。


技术实现要素：

9.针对现有技术中存在的上述问题和缺陷，本实用新型提供了一种基于非牛顿流体的多级缓冲防船撞装置，采用多级缓冲结构多级防护设计，碰撞时通过多级缓冲结构逐级吸能缓冲，减少了船体与桥墩的损伤，同时保护了船体与桥墩，维修方便，适用性广泛。
10.为此，本实用新型采用了以下技术方案：
11.一种基于非牛顿流体的多级缓冲防船撞装置，在桥墩墩身的水域周围设有多级缓冲结构，从外至内依次包括扩散块、缓冲囊、防撞套箱和护舷，所述护舷靠近桥墩墩身一侧；所述扩散块位于缓冲囊的外侧，用于将撞击能量均衡地传递至缓冲囊；所述缓冲囊包括多个，沿防撞套箱的外侧间隔分布；所述防撞套箱沿桥墩墩身的周围布置，通过护舷与桥墩墩身接触。
12.优选地，所述缓冲囊采用弹性材料制作，缓冲囊的内部存放有非牛顿流体。
13.优选地，所述防撞套箱为内部设有骨架的箱式结构。
14.优选地，所述防撞套箱采用金属或复合材料制作。
15.优选地，所述扩散块为截面呈梯形的环形块状结构，包裹在缓冲囊的外侧。
16.优选地，所述扩散块采用橡胶制作。
17.优选地，所述护舷固定在防撞套箱的内侧，护舷采用橡胶制作。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.(1)采用弹性缓冲囊，并且所述缓冲囊中内置有非牛顿流体，当速度较快的船只撞击到防船撞装置上时，较大的冲击力会通过缓冲囊传递到其内部的非牛顿流体中，此时非牛顿流体会快速变硬，能够对撞击船只起到缓冲作用；当速度较慢的船只撞击到防船撞装置上时，较小的冲击力会通过缓冲囊传递到其内部的非牛顿流体中，非牛顿流体会产生变形，不会对船只产生损伤，保护了船体。
20.(2)采用多级缓冲结构多级防护设计，碰撞时通过多级缓冲结构逐级吸能缓冲，降低船速，减少船体与桥墩的损伤，而对防船撞设施只产生轻微损伤且易修复，维修或更换备件成本低廉，适用性广。
21.(3)多级缓冲结构从外向内，各级结构刚度依次增大，以应对各种不同强度的撞击，当发生碰撞时通过多级缓冲结构逐级吸能缓冲，轻度撞击时外层结构发生弹性变形或者只产生轻微损伤，中度撞击时内外结构共同变形吸能，重度撞击时内部防撞套箱发生垮塌变形破坏吸收大量能量，这样的设计有效降低了船舶与桥墩所受的冲击力，减少了船体与桥墩的损伤，起到了良好的保护作用。
22.(4)多级缓冲结构从外向内，各级结构制造、安装及维护的成本逐级增大，并且发生损伤后各级可以单独修复或者更换，能够有效的降低安装和维护成本。
23.(5)结构简单，使用方便，安装维护便捷。
附图说明
24.图1是本实用新型所提供的一种基于非牛顿流体的多级缓冲防船撞装置的俯视结构示意图。
25.图2是图1中a
‑
a截面的剖视结构示意图。
26.附图标记说明：1、扩散块；2、缓冲囊；3、防撞套箱；4、护舷；5、桥墩墩身。
具体实施方式
27.下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
28.如图1和图2所示，本实用新型公开了一种基于非牛顿流体的多级缓冲防船撞装置，在桥墩墩身5的水域周围设有多级缓冲结构，从外至内依次包括扩散块1、缓冲囊2、防撞套箱3和护舷4，所述护舷4靠近桥墩墩身5一侧；所述扩散块1位于缓冲囊2的外侧，用于将撞击能量均衡地传递至缓冲囊2；所述缓冲囊2包括多个，沿防撞套箱3的外侧间隔分布；所述防撞套箱3沿桥墩墩身5的周围布置，通过护舷4与桥墩墩身5接触。
29.具体地，所述缓冲囊2采用弹性材料制作，缓冲囊2的内部存放有非牛顿流体。
30.具体地，所述防撞套箱3为内部设有骨架的箱式结构。
31.具体地，所述防撞套箱3采用金属或复合材料制作。
32.具体地，所述扩散块1为截面呈梯形的环形块状结构，包裹在缓冲囊2的外侧。
33.具体地，所述扩散块1采用橡胶制作。
34.具体地，所述护舷4固定在防撞套箱3的内侧，护舷4采用橡胶制作。
35.实施例
36.一种基于非牛顿流体的多级缓冲防船撞装置，在桥墩墩身5的水域周围设有多级缓冲结构，从外至内依次包括扩散块1、缓冲囊2、防撞套箱3和护舷4，所述护舷4靠近桥墩墩身5一侧。
37.由于本技术提供的防船撞装置较软，吸能效果好，且为多级耗能，因此可有效保护船舶和桥体，减小船舶和桥体的受损程度，桥墩基础整体抗力足够时，可做到小船不损、中船可修、大船不坏，以此方式降低了维修成本及难度。
38.外层防护结构由沿着防撞套箱3外侧间隔分布的多个缓冲囊2组成。所述缓冲囊2由弹性材料制成，其内存放有非牛顿流体。所述缓冲囊2外侧设置有扩散块1，扩散块1用于将撞击能量均衡的传递至缓冲囊2。当速度较快的船只撞击到防船撞装置上时，较大的冲击力会通过缓冲囊2传递到其内部的非牛顿流体中，此时非牛顿流体会快速变硬，能够对撞击船只起到缓冲作用；当速度较慢的船只撞击到防船撞装置上时，较小的冲击力会通过缓冲囊2传递到其内部的非牛顿流体中，非牛顿流体会产生变形，不会对船只造成损伤，保护了船体。
39.内层防护结构由防撞套箱3构成，防撞套箱3刚度较大，遇到较大吨位或者较高速度的船只碰撞时，通过防撞套箱3的变形破坏耗能降低碰撞船速。所述防撞套箱3可以由金属或者复合材料制成。所述防撞套箱3靠近桥墩墩身5的一侧设置有护舷4以降低对桥墩的冲击力，所述护舷4优选为橡胶制造。
40.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。