自升降壓頭振子隔冰振裝置的製作方法
2023-07-29 20:03:16
專利名稱：自升降壓頭振子隔冰振裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於海洋工程結構物腿柱體系的隔冰振保護裝置的創新。
背景技術：
有冰海區結構物腿柱通常採用附加斜面(或正倒錐)破冰，其原理是利用冰排破碎特性，通過在腿柱冰作用段設置附加斜面或正倒錐，使冰排由局部擠壓破壞變為彎曲破壞，從而減小冰力、改變冰力頻率。儘管附加斜面會導致冰排與結構的接觸面積增加，但是總冰載仍然可較大幅度地降低。為了克服潮差段較大的海區抗冰錐體過於龐大的缺點，同時減小冰與結構的接觸面積，天津NOED公司開發了《自升降錐體破冰裝置》(發明申請號20042002988.6)，在一定程度上解決了問題。但是由於增加了柱塞缸液壓系統和潮位傳感系統，使自升降錐體破冰裝置變得較為複雜，並相應提高了造價。
發明內容
為了克服自升降錐體破冰裝置結構複雜、造價高的缺點，本實用新型的目的是提供一種自升降壓頭振子隔冰振裝置，這種裝置不僅破冰和隔冰振的效果好，可隨潮差變化自行升降，而且結構相對簡單、造價低廉。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是在有冰海區的腿柱上套裝自升降壓頭振子隔冰振裝置，該裝置由壓頭、彈性元件、阻尼器、剛性滑環和環形浮箱組成。其特徵在於所說的壓頭上下兩端均通過若干均布的彈性元件和阻尼器分別與上、下兩個剛性滑環連接而共同組成一個彈性裝置——壓頭振子，壓頭振子直接受冰排撞擊產生自激振動而吸收大部分冰撞擊能量，從而減小輸入結構物的能量，達到良好的隔冰振效果。壓頭為中部內凹構造，如採用小頭結合的正倒錐形，其作用是直接承受冰排撞擊並使冰力作用點自調至壓頭中部內凹處；壓頭套在腿柱上並與腿柱有較大間隙作為振動區間，振動區間大於壓頭振幅；彈性元件一般採用鋼絲彈簧，也可採用橡膠胎或其它橡膠元件，其作用是使壓頭成為有較大變形位移的柔性壓頭，吸收衝擊能量；阻尼器採用可調型，其作用是控制壓頭運動速度；剛性滑環的作用一是將同一截面上的彈性元件連為一體並使彈性元件保持預拉狀態，二是套在腿柱上並與腿柱間有較小間隙，使壓頭振子可沿腿柱升降並將冰力傳遞給腿柱；環形浮箱套在腿柱上並焊接於壓頭下緣，與腿柱有較大間隙作為振動區間，其作用一是通過調節壓載使壓頭中部位於水面時保持壓頭振子隔冰振裝置的重力和浮力平衡，可隨潮位變化而沿腿柱自由升降；二是通過調節質量使壓頭振子達到設計自振頻率。
本發明的有益效果是破冰和隔冰振的效果好，而且結構尺寸較小、構造相對簡單，造價低廉。
以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。
圖1是自升降壓頭振子隔冰振裝置正立面圖。
圖2是自升降壓頭振子隔冰振裝置A-A俯視圖。
圖3是自升降壓頭振子隔冰振裝置B-B剖視圖。
圖中1-壓頭；2-環形浮箱；3-彈性元件；4-阻尼器；5-剛性滑環；6-腿柱；7-振動區間；8-水面；9-冰排。
具體實施方式
一種自升降壓頭振子隔冰振裝置，由壓頭1、環形浮箱2、彈性元件3、阻尼器4和剛性滑環5組成。壓頭1上下兩端均通過若干均布的彈性元件3和阻尼器4分別與上、下兩個剛性滑環5連接共同組成壓頭振子；壓頭1下緣與環形浮箱2焊接為一體；以上結構組裝完成後即可整體套在腿柱6上並下放入水中。通過對環形浮箱2調載使壓頭1的中部正好位於水面8，此時壓頭振子隔冰振裝置的重力和浮力平衡，並可隨潮位變化而沿腿柱自由升降，同時由於壓頭1採用了中部內凹構造，使冰作用點會自適調至壓頭1中部。因此壓頭振子隔冰振裝置適用於任何潮差海區的結構物腿柱隔冰振，而且結構尺寸相對較小，造價低廉。
當冰排9作用在壓頭1時，壓頭1位移逐漸增大，彈性元件3的彈性能逐漸積聚，同時反力也逐漸增大。當壓頭1反力使得冰達到抗壓強度，冰排9破壞，彈性元件3的彈性能釋放，壓頭1反彈；壓頭1反彈過程會破壞、消除較長一段冰排9，反彈後經過較長一段時間，冰排9才能重新接觸壓頭1。由此可見冰排9與壓頭振子的相互作用可分為三個階段擠壓階段、破碎——清除階段和非接觸階段。擠壓階段為彈性變形階段(荷載逐漸增加階段)，柔度越大的壓頭振子這一階段的歷時越長；破碎——清除階段(突發卸載階段)，這一階段的歷時很短；非接觸階段(荷載為0階段)，這一階段的歷時較長；以上過程中壓頭振子吸收大部分冰撞擊能量，從而減小輸入結構物的能量，達到良好的隔冰振效果；施加於壓頭振子的荷載具有長周期和脈衝特性，這種荷載傳遞給結構物腿柱6，不會產生劇烈的振動。
權利要求1.一種自升降壓頭振子隔冰振裝置，安裝於有冰海區結構物的腿柱上，由壓頭、彈性元件、阻尼器、剛性滑環和環形浮箱組成，其特徵是兩個剛性滑環與壓頭上下端之間分別通過若干均布的彈性元件和阻尼器連接而組成直接受冰排撞擊吸收撞擊能量的壓頭振子。
2.根據權利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特徵是壓頭下緣焊接一個可使壓頭振子浮於水面上的環形浮箱。
3.根據權利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特徵是壓頭振子及環形浮箱套在腿柱上並與腿柱有較大間隙作為振動區間。
4.根據權利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特徵是壓頭採用了中部內凹構造，如採用小頭結合的正倒錐形。
5.根據權利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特徵是彈性元件一般採用處於預拉狀態鋼絲彈簧。
6.根據權利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特徵是阻尼器採用可調型阻尼器。
專利摘要一種自升降壓頭振子隔冰振裝置，安裝在冰區海域結構物的腿柱6上，能夠隨潮位的漲落而自動升降發揮隔冰振作用。它由套在腿柱6上的中部內凹的壓頭1，分別與壓頭1上下兩端通過若干彈性元件3和阻尼器4連接的上下兩個剛性滑環5組成的壓頭振子及與壓頭1下緣焊接為一體的環形浮箱2組成。壓頭振子直接受冰排9撞擊時產生自激振動而吸收大部分冰撞擊能量，從而減小輸入結構物的能量，達到良好的隔冰振效果。壓頭振子依靠環形浮箱2處於水面8位置時保持重力和浮力平衡，並可隨潮差沿腿柱1自升降。壓頭振子隔冰振裝置隨潮位自升降，結構簡單，尺寸相對較小，造價低廉，適合潮差海域應用。
文檔編號E02B15/00GK2797440SQ20042005667
公開日2006年7月19日 申請日期2004年12月10日 優先權日2004年12月10日
發明者王翎羽 申請人:天津市海王星海上工程技術有限公司