【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及升船機防撞裝置領域，具體是一種主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置及方法。
技術介紹
1、隨著升船機的廣泛應用，船舶在通過升船機過程中的安全問題也日益受到關注。為了確保升船機的安全運行，防止船舶碰撞事故的發生，船廂安全防撞裝置的研發和應用顯得尤為重要。現有的防撞技術已成功應用于3000?噸級及以下升船機，技術方案主要分為兩類，一是鋼絲繩-緩沖油缸方案以三峽升船機為代表，二是鋼梁方案以皮構灘升船機為代表。鋼梁可以通過彈塑性變形吸收大量能量，從而吸收船舶撞擊時的動能。但針對尖形、流線形等船艏，其碰撞接觸面較小將使壓力集中，從而導致船艏結構損壞。
2、相較于鋼梁，鋼絲繩發生碰撞時其柔性特性可增大接觸面，有利于避免載荷集中，可更大程度保護船體結構免遭破壞。然而針對于大噸位船舶完全失速的情況，鋼絲繩發生彈性形變和油缸位移共同吸能，需要設置更大的防撞行程，不利于提高船箱室空間利用率。此外當碰撞位置不對中時，將放大鋼絲繩兩端不平衡載荷，增大防撞系統的失效風險。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置及方法，解決現有技術方案中船艏形狀適應性問題，提高船箱室空間利用率，同時保障船舶載重噸提升后的通航安全。
2、本專利技術提供一種主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，對稱布置在船廂室的上下廂頭處，位于閘門前方，所述升船機防撞裝置包括垂直提升機構、防撞鋼梁、縱向平移機構和自適應吸能裝置；
3、所述垂直提升機構包括第一卷
4、所述縱向平移機構包括滑動設于防撞鋼梁的滑臺以及驅動滑臺在防撞鋼梁左右移動的驅動機構；
5、所述滑臺的迎擊面側安裝自適應吸能裝置。
6、進一步的，所述提升滑輪安裝在滑輪支架上，對稱布置在升船機船廂兩側頂部。
7、進一步的，所述防撞鋼梁上設有滑臺導軌，滑臺底部設有滑臺輪，滑臺輪可沿著滑臺導軌滑動。
8、進一步的，所述驅動機構包括纜繩、纜繩導向輪、大摩擦輪以及小摩擦輪，纜繩穿過防撞鋼梁上設有的纜繩導向輪，船廂兩側各設有一組大摩擦輪和小摩擦輪以夾持纜繩，纜繩末端與第二卷揚機連接；滑臺兩側設有接頭與纜繩連接，通過大摩擦輪旋轉驅動纜繩，進而控制滑臺沿著滑臺導軌滑動，以調整滑臺上自適應吸能裝置的設防位置。
9、進一步的，所述大摩擦輪同軸布置驅動齒輪，與減速器連接，通過電機進行驅動，所述小摩擦輪夾持纜繩用于提供正壓力。
10、進一步的，所述滑臺迎擊面側設有安裝槽，用于自適應吸能裝置安裝定位。
11、進一步的，所述滑臺另一側設有平衡配重，用于調整安裝自適應吸能裝置后縱向平移機構的重心處于防撞鋼梁軸心。
12、進一步的，所述自適應吸能裝置由梯度厚度及單元大小分布的六邊形蜂窩結構構成，迎擊面至背面單元結構厚度逐漸增大，中部單元結構尺寸大，厚度小。
13、進一步的，所述自適應吸能裝置迎擊面設有金屬橡膠層，迎擊面中部設有犧牲層，犧牲層兩側對稱設置有若干吸能層，犧牲層和吸能層由約束層包裹。
14、一種主動自適應船艏形狀的升船機防撞方法，采用升船機防撞裝置進行，所述方法包括：
15、船舶進入船廂前，所述垂直提升機構將防撞鋼梁下降至攔防工位，縱向平移機構移動至防防撞鋼梁中部，通過激光位移傳感器陣列識別船舶速度，航線角度以評估船舶碰撞風險，待確認無碰撞風險后，縱向平移機構不執行動作。待船廂運行至指定工位，擋水工作閘門打開，垂直提升機構將防撞裝置提升至船廂頂部，船舶駛離船廂；
16、事故工況下，通過激光位移傳感器陣列識別船舶速度，航線角度以預測船舶撞擊點，縱向平移機構通過摩擦輪驅動將自適應吸能裝置移動至預測撞擊位置，船舶由于失速撞擊自適應吸能裝置中部，自適應吸能裝置發生潰縮吸收撞擊動能同時適應船舶船艏形狀將載荷均勻傳遞至防撞鋼梁，此時防撞鋼梁僅發生彈性變形，而不發生塑性變形；待自適應吸能裝置完全潰縮到達形變極限后，防撞鋼梁發生塑性變形。
17、與現有技術方案相比，本專利技術具有以下優點：
18、本專利技術船艏形狀適應性強，自適應吸能裝置可發生自適應性變形形成相對穩態以適應各種船艏形狀，當不同船艏形狀船舶發生撞擊時都能發生自適應形變，令撞擊載荷均勻傳遞至防撞鋼梁。
19、本專利技術可攔防船舶噸位更大，攔防速度更高。由于本專利技術采用自適應吸能裝置潰縮、防撞鋼梁彈性變形、防撞鋼梁塑性變形三級吸能，相較現有技術方法可吸收能量更大。因此本專利技術具有高安全性，可實現更大噸位，更高速度的船舶攔防。
20、本專利技術制動距離短，設備布置更為緊湊。自適應吸能裝置潰縮行程小，可以在短距離中實現船舶攔阻，因此本專利技術有利于節省升船機船廂空間，為其它功能設備預留空間。
21、本專利技術設計合理便于檢修，針對噸位和速度在設計工況范圍內的船舶撞擊事故，僅通過自適應吸能裝置潰縮、防撞鋼梁彈性形變。發生事故后，可通過拆除并更換自適應吸能裝置快速恢復防撞裝置功能。
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1.一種主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，對稱布置在船廂室的上下廂頭處，位于閘門前方，其特征在于：所述升船機防撞裝置包括垂直提升機構、防撞鋼梁、縱向平移機構和自適應吸能裝置；
2.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述提升滑輪安裝在滑輪支架上，對稱布置在升船機船廂兩側頂部。
3.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述防撞鋼梁上設有滑臺導軌，滑臺底部設有滑臺輪，滑臺輪可沿著滑臺導軌滑動。
4.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述驅動機構包括纜繩、纜繩導向輪、大摩擦輪以及小摩擦輪，纜繩穿過防撞鋼梁上設有的纜繩導向輪，船廂兩側各設有一組大摩擦輪和小摩擦輪以夾持纜繩，纜繩末端與第二卷揚機連接；滑臺兩側設有接頭與纜繩連接，通過大摩擦輪旋轉驅動纜繩，進而控制滑臺沿著滑臺導軌滑動，以調整滑臺上自適應吸能裝置的設防位置。
5.如權利要求4所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述大摩擦輪同軸布置驅動齒輪，與減速器連接，通過電機進行驅動，所述小
6.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述滑臺迎擊面側設有安裝槽，用于自適應吸能裝置安裝定位。
7.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述滑臺另一側設有平衡配重，用于調整安裝自適應吸能裝置后縱向平移機構的重心處于防撞鋼梁軸心。
8.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述自適應吸能裝置由梯度厚度及單元大小分布的六邊形蜂窩結構構成，迎擊面至背面單元結構厚度逐漸增大，中部單元結構尺寸大，厚度小。
9.如權利要求8所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述自適應吸能裝置迎擊面設有金屬橡膠層，迎擊面中部設有犧牲層，犧牲層兩側對稱設置有若干吸能層，犧牲層和吸能層由約束層包裹。
10.一種主動自適應船艏形狀的升船機防撞方法，采用權利要求1-9中任一項升船機防撞裝置進行，其特征在于，所述方法包括：
...【技術特征摘要】
1.一種主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，對稱布置在船廂室的上下廂頭處，位于閘門前方，其特征在于：所述升船機防撞裝置包括垂直提升機構、防撞鋼梁、縱向平移機構和自適應吸能裝置；
2.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述提升滑輪安裝在滑輪支架上，對稱布置在升船機船廂兩側頂部。
3.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述防撞鋼梁上設有滑臺導軌，滑臺底部設有滑臺輪，滑臺輪可沿著滑臺導軌滑動。
4.如權利要求1所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述驅動機構包括纜繩、纜繩導向輪、大摩擦輪以及小摩擦輪，纜繩穿過防撞鋼梁上設有的纜繩導向輪，船廂兩側各設有一組大摩擦輪和小摩擦輪以夾持纜繩，纜繩末端與第二卷揚機連接；滑臺兩側設有接頭與纜繩連接，通過大摩擦輪旋轉驅動纜繩，進而控制滑臺沿著滑臺導軌滑動，以調整滑臺上自適應吸能裝置的設防位置。
5.如權利要求4所述主動自適應船艏形狀的升船機防撞裝置，其特征在于：所述大摩擦輪同...
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴若鵬，金遼，路明明，吳迪，胡吉祥，單毅，王蒂，王可，廖樂康，于慶奎，
申請(專利權)人：長江勘測規劃設計研究有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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