CN110952435B - 一种配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，该装置包括升降桥体，浮桥主体，减摇阻尼网，首端夹紧机构和左舷夹紧机构。浮桥主体内部设有浮力舱，与升降桥体配合可以改变浮桥吃水深度，以减小浮桥的水线面面积从而减小摇荡运动；浮桥主体尾部设有尾端连接体，与另一浮桥的首端夹紧机构配合以实现浮桥间首尾部的连接；浮桥主体右舷设有右舷连接体，与另一浮桥的左舷夹紧机构配合以实现浮桥间舷侧的连接；减摇阻尼网用于增大浮桥运动过程中的阻尼，以减小浮桥在波浪中的摇荡运动。本发明解决了浮桥在较高海况下的对接搭建作业困难问题，同时减小了浮桥在恶劣海况中的摇荡运动响应，降低了浮桥连接处结构应力幅值，延长了使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于船舶与海洋工程装备设计制造技术领域，具体涉及一种配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥。
背景技术
浮桥具有搭建灵活、桥面过载面积可调等优点，是跨江进行物资装备运输和近海滩涂卸载作业的常用设备之一。当前，大多数浮桥设计时主要考虑的工作场景为内陆江河以及海况优良的近海滩涂港湾。此时，外界风、浪、流等环境载荷相比于浮桥自身的惯性特性和回复刚度系数为小量，诱导的浮桥运动很小，因此连接搭建作业容易，连接接头使用寿命长。但是，随着我国战略延伸逐渐迈向深远海，对浮桥的设计建造提出了新的挑战。如当对南海岛礁居民进行生活物资补给时，由于运输船舶吃水深，难以直接靠泊岛礁，通常需要在岛礁附近架设浮桥，以构建物资运输通道。然而，在南海等远海环境中，风、浪、流等环境载荷情况恶劣，由于浮桥模块之间的大幅相对摇荡运动，使得连接搭建作业难度大大增加，远超内陆江河和近海海域。同时，环境载荷诱导的大幅相对摇荡运动，也会极大地增加连接接头的交变应力幅值，降低其使用寿命。
据此，迫切需要提供一种适用于恶劣环境载荷工况下的浮桥装备，能够快速完成连接搭建作业，具有优良的耐波性能和结构安全可靠性能。
发明内容
发明目的：针对上述现有浮桥装备难以适应恶劣环境条件下作业问题，本发明旨在提供一种配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥。
技术方案：在本发明实例中，提供了一种配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，包括升降桥体，浮桥主体，减摇阻尼网，首端夹紧机构和左舷夹紧机构。浮桥主体内部设有浮力舱，与升降桥体配合可以改变浮桥吃水，以减小浮桥的水线面面积从而减小摇荡运动；浮桥主体尾部设有尾端连接体，与另一浮桥的首端夹紧机构配合以实现浮桥间首尾部的连接；浮桥主体右舷设有右舷连接体，与另一浮桥的左舷夹紧机构配合以实现浮桥间舷侧的连接；减摇阻尼网用于增大浮桥运动过程中的阻尼，以减小浮桥在波浪中的摇荡运动。
所述升降桥体包括桥面和桥面液压升降柱，所述桥面液压升降柱均匀布置在所述桥面底部。
所述浮桥主体包括尾端连接体、左舷铁索接头、右舷连接体、锚孔、尾端铁索孔、尾端铁索舱、阻尼网液压升降柱支座、桥面液压升降柱支座、浮力舱、首端铁索接头、右舷铁索孔和右舷铁索舱。所述尾端连接体设置于所述浮桥主体尾端面中心位置处，所述尾端连接体上下端面的两侧设置缓冲垫，所述缓冲垫上设有尾端连接体铁销孔；所述尾端铁索舱对称设置于所述尾端连接体后方；每个所述尾端铁索舱分别与两个对称布置在所述尾端连接体上下侧的尾端铁索孔连接；所述右舷连接体、右舷铁索孔和右舷铁索舱的相对布置位置与所述尾端连接体、尾端铁索孔和尾端铁索舱的相对布置位置一致；所述首端铁索接头设置于首端夹紧机构的四角处；所述左舷铁索接头设置于左舷夹紧机构的四角处；所述浮力舱对称设置于浮桥主体的左右两侧；所述锚孔设置在所述浮桥主体的四个角隅处用于浮桥锚泊；所述阻尼网液压升降柱支座均匀分布于所述浮桥主体底面；所述桥面液压升降柱支座均匀分布于所述浮桥主体顶面。
所述减摇阻尼网包括阻尼网网面和阻尼网液压升降柱。所述阻尼网液压升降柱均匀布置在所述阻尼网网面上。
所述首端夹紧机构包括首端铁销、首端竖直液压夹紧柱和首端水平液压夹紧柱。所述首端铁销与所述尾端连接体上的尾端连接体铁销孔连接；所述首端竖直液压夹紧柱上下对称设置；首端水平液压夹紧柱左右对称设置；所述左舷夹紧机构的结构与所述首端夹紧机构一致。
作为优选，所述桥面液压升降柱安装在所述浮桥主体中的桥面液压升降柱支座中，可推动桥面进行升降运动。
作为优选，所述浮力舱可以调整内部所含压载水体积，以改变其所提供的净浮力。
作为优选，所述尾端连接体上下端面的两侧设置缓冲垫，所述缓冲垫上设有尾端连接体铁销孔与首端夹紧机构中的首端铁销连接。
作为优选，所述右舷连接体上下端面的两侧设置缓冲垫，所述缓冲垫上设有右舷连接体铁销孔与左舷夹紧机构中的左舷铁销连接。
作为优选，所述尾端铁索舱用于收藏铁索；所述尾端铁索孔对铁索进行导向；所述铁索可以连接在所述首端铁索接头上，且所述尾端铁索舱内设置电机用于收放铁索以实现对浮桥首尾向的牵引。
作为优选，所述右舷铁索舱用于收藏铁索；所述右舷铁索孔对铁索进行导向；所述铁索可以连接在所述左舷铁索接头上，且所述右舷铁索舱内设置电机用于收放铁索以实现对浮桥舷侧的牵引。
作为优选，所述首端夹紧机构中，所述首端竖直液压夹紧柱在浮桥主体内竖直移动用于在竖直方向上夹紧所述尾端连接体；所述首端水平液压夹紧柱在浮桥主体内水平移动用于在水平方向上夹紧所述尾端连接体；所述左舷夹紧机构的结构与所述首端夹紧机构一致。
作为优选，所述减摇阻尼网网面上设有正六边形贯穿孔(或其它有利于增大阻尼的开孔形式，如圆孔、方形孔等)；所述阻尼网液压升降柱安装在所述浮桥主体中的阻尼网液压升降柱支座中，可推动阻尼网网面进行升降运动。
有益效果：与现有浮桥装备相比，本发明所提供的一种配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，可以在较为恶劣的海况下，对浮桥进行快速、自主连接搭建，同时减小浮桥整体摇荡运动和浮桥模块间的相对摇荡运动，延长了浮桥模块间连接构件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述装置结构的爆炸视图与连接示意图；
图2为本发明所述升降桥体结构示意图；
图3为本发明所述浮桥主体结构俯视图；
图4为本发明所述左舷铁索接头、尾端铁索孔和缓冲垫位置示意图；
图5为本发明所述减摇阻尼网示意图；
图6为本发明所述首端夹紧机构示意图；
图7为本发明浮桥单元体自主对接过程示意图；
图8为本发明使用流程图；
图9为本发明减小水线面面积原理图；
图10为本发明减摇阻尼网减小摇荡运动示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合说明书附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明所提供的是一种配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，该装置的结构如图1所示。主要包括升降桥体1，浮桥主体2，减摇阻尼网3，首端夹紧机构4和左舷夹紧机构5。浮桥主体2内部设有浮力舱29，与升降桥体1配合可以改变浮桥吃水，以减小浮桥的水线面面积从而减小摇荡运动；浮桥主体2尾部设有尾端连接体21，与另一浮桥的首端夹紧机构4配合以实现浮桥间首尾部的连接；浮桥主体2右舷设有右舷连接体23，与另一浮桥的左舷夹紧机构5配合以实现浮桥间舷侧的连接；减摇阻尼网3用于增大浮桥运动过程中的阻尼，以减小浮桥在波浪中的摇荡运动。
如图2所示的是升降桥体1的结构，升降桥体1包括桥面11和桥面液压升降柱12。桥面液压升降柱12安装在浮桥主体2中的桥面液压升降柱支座28中，可推动桥面11进行升降运动。
如图3和图4的浮桥主体2的结构，包括尾端连接体21、左舷铁索接头22、右舷连接体23、锚孔24、尾端铁索孔25、尾端铁索舱26、阻尼网液压升降柱支座27、桥面液压升降柱支座28、浮力舱29、首端铁索接头210、右舷铁索孔211和右舷铁索舱212。尾端连接体21设置于浮桥主体2首端面中心位置处，尾端连接体21上下端面的两侧设置缓冲垫215，缓冲垫215上设有尾端连接体铁销孔213；尾端铁索舱26对称设置于尾端连接体21后方；每个尾端铁索舱26分别与两个对称布置在尾端连接体21上下侧的尾端铁索孔25连接；尾端铁索舱26用于收纳铁索；尾端铁索孔25对铁索进行导向；铁索可以连接在首端铁索接头210上，且尾端铁索舱26内设置电机用于收放铁索以实现对浮桥首尾向的牵引；右舷连接体23、右舷铁索孔211和右舷铁索舱212的相对布置位置与尾端连接体21、尾端铁索孔25和尾端铁索舱26的相对布置位置一致；首端夹紧机构4位于浮桥主体2上的开孔面积大于尾端连接体21的面积，左舷夹紧机构5位于浮桥主体2上的开孔面积大于右舷连接体23的面积，即允许两浮桥在连接时有一定的相对运动；浮力舱29对称设置于浮桥主体2的左右两侧，通过调整内部所含压载水体积，以调节其所提供的净浮力；锚孔24设置在浮桥主体2的四个角隅处，用于浮桥的锚泊。
如图5所示的减摇阻尼网3，包括阻尼网网面31和阻尼网液压升降柱32。阻尼网网面31上设有正六边形贯穿孔；阻尼网液压升降柱32均匀布置在阻尼网网面31上；阻尼网液压升降柱32安装在浮桥主体2中的阻尼网液压升降柱支座27中，可推动阻尼网网面31进行升降运动。
如图6所示的是首端夹紧机构4结构，包括首端铁销41、首端竖直液压夹紧柱42和首端水平液压夹紧柱43。首端铁销41与尾端连接体21上的尾端连接体铁销孔213连接；首端竖直液压夹紧柱42上下对称设置；首端水平液压夹紧柱43左右对称设置；首端铁销41与尾端连接体21上的尾端连接体铁销孔213连接；首端竖直液压夹紧柱42在浮桥主体2内竖直移动用于在竖直方向上夹紧尾端连接体21；首端水平液压夹紧柱43在浮桥主体2内水平移动用于在水平方向上夹紧尾端连接体21。
左舷夹紧机构5的结构与首端夹紧机构4一致。
如图8所示的是本发明使用流程图，下面结合流程图与其余附图详细介绍本发明工作过程。
浮桥开始投入使用时，首先进行如图7所示的浮桥单元体自主对接过程。在进行首尾端对接时，位于浮桥A的尾端铁索舱26中的铁索伸出尾端铁索孔25与浮桥B的首端铁索接头210连接，接着位于浮桥A的尾端铁索舱26中的电机运转收缩铁索，将浮桥B向浮桥A牵引。由于首端夹紧机构4位于浮桥主体2上的开孔面积大于尾端连接体21的面积，因此即使两浮桥间具有相对运动，浮桥A的尾端连接体仍较容易进入浮桥B。之后，浮桥B中首端夹紧机构4的首端竖直液压夹紧柱42和首端水平液压夹紧柱43分别在竖直方向和水平方向上固定浮桥A，此时首端铁销41下降进入浮桥A的尾端连接体21上的尾端连接体铁销孔213中，接着浮桥B的首端竖直液压夹紧柱42和首端水平液压夹紧柱43放松，两浮桥实现首尾端对接。两浮桥舷侧对接过程与首尾端对接过程一致。
当浮桥连接完成后，工作人员视具体的海况和浮桥运动响应情况考量是否需要启动相应的减摇荡措施，两项减摇荡措施具体工作方式如下。
如图9所示的是在恶劣海况下浮桥减小水线面面积原理图。如图9上方所示，此时浮桥的水线面面积为浮桥主体2的水平截面积，在海况较为恶劣时由于水线面面积较大，浮桥受到的波浪载荷较大，运动响应显著。此时抬升桥面11并增加浮力舱29的压载水体积，浮桥因为浮力减少而下沉如图8下方所示。此时浮桥的水线面面积大大减少变成了桥面液压升降柱12的面积，有利于减轻浮桥的摇荡运动。
如图10所示的是减摇阻尼网减小摇荡运动示意图。当海况恶劣时，阻尼网液压升降柱32下放减摇阻尼网3，由于减摇阻尼网3的阻尼网网面31设有正六边形贯穿孔，可大大增加浮桥运动时的阻尼，从而减小摇荡运动。
Claims (10)
1.一种配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：包括升降桥体(1)，浮桥主体(2)，减摇阻尼网(3)，首端夹紧机构(4)和左舷夹紧机构(5)；升降桥体(1)在设置于浮桥主体(2)中的桥面液压升降柱(12)的驱动下实现升降，与浮桥主体(2)内部的浮力舱(29)配合改变浮桥吃水，以减小浮桥的水线面面积从而减小摇荡运动；浮桥主体(2)的尾端面中心位置处设置尾端连接体(21)，首端面对应位置处设置首端夹紧机构(4)，右端面设置两个对称的右舷连接体(23)，左端面相同位置处设置两个左舷夹紧机构(5)，连接体包括尾端连接体(21)和两个右舷连接体(23)，每个连接体均设有缓冲垫和铁销孔，夹紧机构包括首端夹紧机构(4)和两个左舷夹紧机构(5)，每个夹紧机构都设有铁销与夹紧柱，连接体与夹紧机构配合以实现浮桥首尾部和舷侧的连接；减摇阻尼网(3)在设置于浮桥主体(2)中的阻尼网液压升降柱(32)的驱动下进行升降，以减小浮桥在波浪中的摇荡运动。
2.根据权利要求1所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述升降桥体(1)包括桥面(11)和桥面液压升降柱(12)；所述桥面液压升降柱(12)均匀布置在桥面(11)底部；
所述浮桥主体(2)包括尾端连接体(21)、左舷铁索接头(22)、右舷连接体(23)、锚孔(24)、尾端铁索孔(25)、尾端铁索舱(26)、阻尼网液压升降柱支座(27)、桥面液压升降柱支座(28)、浮力舱(29)、首端铁索接头(210)、右舷铁索孔(211)和右舷铁索舱(212)，所述尾端铁索舱(26)对称设置于尾端连接体(21)后方，每个尾端铁索舱(26)分别与两个对称布置在尾端连接体(21)上、下侧的尾端铁索孔(25)连接，所述首端铁索接头(210)设置于首端夹紧机构(4)的四角处，所述右舷连接体(23)、右舷铁索舱(212)和左舷铁索接头(22)的相对布置位置与所述尾端连接体(21)、尾端铁索舱(26)和首端铁索接头(210)的相对布置位置一致；所述浮力舱(29)对称设置于浮桥主体(2)的左右两侧，所述锚孔(24)设置在所述浮桥主体(2)的四个角隅处用于浮桥锚泊，所述阻尼网液压升降柱支座(27)均匀分布于所述浮桥主体(2)底面，所述桥面液压升降柱支座(28)均匀分布于浮桥主体(2)顶面；
所述减摇阻尼网(3)包括阻尼网网面(31)和阻尼网液压升降柱(32)，所述阻尼网液压升降柱(32)均匀布置在阻尼网网面(31)上；
所述首端夹紧机构(4)包括首端铁销(41)、首端竖直液压夹紧柱(42)和首端水平液压夹紧柱(43)，首端竖直液压夹紧柱(42)上下对称设置，首端水平液压夹紧柱(43)左右对称设置；
所述左舷夹紧机构(5)的结构与所述首端夹紧机构(4)一致。
3.根据权利要求2所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述桥面液压升降柱(12)安装在所述浮桥主体(2)中的桥面液压升降柱支座(28)中，可推动桥面(11)进行升降运动。
4.根据权利要求2所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述浮力舱(29)通过改变内部所含压载水体积，调整其所产生的净浮力。
5.根据权利要求2所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述尾端连接体(21)上下端面的两侧设置缓冲垫(215)，缓冲垫(215)上设有尾端连接体铁销孔(213)与首端夹紧机构(4)中的首端铁销(41)连接；所述右舷连接体(23)上下端面的两侧设置缓冲垫(215)，缓冲垫(215)上设有右舷连接体铁销孔(214)与左舷夹紧机构(5)中的左舷铁销连接。
6.根据权利要求2所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述首端夹紧机构(4)位于浮桥主体(2)上的开孔面积大于尾端连接体(21)的面积；左舷夹紧机构(5)位于浮桥主体(2)上的开孔面积大于右舷连接体(23)的面积。
7.根据权利要求2所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述尾端铁索舱(26)用于收纳铁索；所述尾端铁索孔(25)对铁索进行导向；所述铁索连接在所述首端铁索接头(210)上，且尾端铁索舱(26)内设置电机用于收放铁索以实现对浮桥首尾向的牵引。
8.根据权利要求2所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述右舷铁索舱(212)用于收藏铁索；所述右舷铁索孔(211)对铁索进行导向；所述铁索连接在左舷铁索接头(22)上，且所述右舷铁索舱(212)内设置电机用于收放铁索以实现对浮桥舷侧的牵引。
9.根据权利要求2所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述首端夹紧机构(4)中，首端竖直液压夹紧柱(42)在浮桥主体(2)内竖直移动用于在竖直方向上夹紧所述尾端连接体(21)；首端水平液压夹紧柱(43)在浮桥主体(2)内水平移动用于在水平方向上夹紧所述尾端连接体(21)；左舷夹紧机构(5)的结构与首端夹紧机构(4)一致。
10.根据权利要求2所述的配有辅助对接和减摇装置的海上可升降浮桥，其特征在于：所述阻尼网网面(31)上设有正六边形贯穿孔；所述阻尼网液压升降柱(32)安装在浮桥主体(2)中的阻尼网液压升降柱支座(27)中，可推动阻尼网网面(31)进行升降运动。
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