专利名称：自升降压头振子隔冰振装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于海洋工程结构物腿柱体系的隔冰振保护装置的创新。
背景技术：
有冰海区结构物腿柱通常采用附加斜面(或正倒锥)破冰，其原理是利用冰排破碎特性，通过在腿柱冰作用段设置附加斜面或正倒锥，使冰排由局部挤压破坏变为弯曲破坏，从而减小冰力、改变冰力频率。尽管附加斜面会导致冰排与结构的接触面积增加，但是总冰载仍然可较大幅度地降低。为了克服潮差段较大的海区抗冰锥体过于庞大的缺点，同时减小冰与结构的接触面积，天津NOED公司开发了《自升降锥体破冰装置》(发明申请号20042002988.6)，在一定程度上解决了问题。但是由于增加了柱塞缸液压系统和潮位传感系统，使自升降锥体破冰装置变得较为复杂，并相应提高了造价。
发明内容
为了克服自升降锥体破冰装置结构复杂、造价高的缺点，本实用新型的目的是提供一种自升降压头振子隔冰振装置，这种装置不仅破冰和隔冰振的效果好，可随潮差变化自行升降，而且结构相对简单、造价低廉。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在有冰海区的腿柱上套装自升降压头振子隔冰振装置，该装置由压头、弹性元件、阻尼器、刚性滑环和环形浮箱组成。其特征在于所说的压头上下两端均通过若干均布的弹性元件和阻尼器分别与上、下两个刚性滑环连接而共同组成一个弹性装置——压头振子，压头振子直接受冰排撞击产生自激振动而吸收大部分冰撞击能量，从而减小输入结构物的能量，达到良好的隔冰振效果。压头为中部内凹构造，如采用小头结合的正倒锥形，其作用是直接承受冰排撞击并使冰力作用点自调至压头中部内凹处；压头套在腿柱上并与腿柱有较大间隙作为振动区间，振动区间大于压头振幅；弹性元件一般采用钢丝弹簧，也可采用橡胶胎或其它橡胶元件，其作用是使压头成为有较大变形位移的柔性压头，吸收冲击能量；阻尼器采用可调型，其作用是控制压头运动速度；刚性滑环的作用一是将同一截面上的弹性元件连为一体并使弹性元件保持预拉状态，二是套在腿柱上并与腿柱间有较小间隙，使压头振子可沿腿柱升降并将冰力传递给腿柱；环形浮箱套在腿柱上并焊接于压头下缘，与腿柱有较大间隙作为振动区间，其作用一是通过调节压载使压头中部位于水面时保持压头振子隔冰振装置的重力和浮力平衡，可随潮位变化而沿腿柱自由升降；二是通过调节质量使压头振子达到设计自振频率。
本发明的有益效果是破冰和隔冰振的效果好，而且结构尺寸较小、构造相对简单，造价低廉。
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1是自升降压头振子隔冰振装置正立面图。
图2是自升降压头振子隔冰振装置A-A俯视图。
图3是自升降压头振子隔冰振装置B-B剖视图。
图中1-压头；2-环形浮箱；3-弹性元件；4-阻尼器；5-刚性滑环；6-腿柱；7-振动区间；8-水面；9-冰排。
具体实施方式
一种自升降压头振子隔冰振装置，由压头1、环形浮箱2、弹性元件3、阻尼器4和刚性滑环5组成。压头1上下两端均通过若干均布的弹性元件3和阻尼器4分别与上、下两个刚性滑环5连接共同组成压头振子；压头1下缘与环形浮箱2焊接为一体；以上结构组装完成后即可整体套在腿柱6上并下放入水中。通过对环形浮箱2调载使压头1的中部正好位于水面8，此时压头振子隔冰振装置的重力和浮力平衡，并可随潮位变化而沿腿柱自由升降，同时由于压头1采用了中部内凹构造，使冰作用点会自适调至压头1中部。因此压头振子隔冰振装置适用于任何潮差海区的结构物腿柱隔冰振，而且结构尺寸相对较小，造价低廉。
当冰排9作用在压头1时，压头1位移逐渐增大，弹性元件3的弹性能逐渐积聚，同时反力也逐渐增大。当压头1反力使得冰达到抗压强度，冰排9破坏，弹性元件3的弹性能释放，压头1反弹；压头1反弹过程会破坏、消除较长一段冰排9，反弹后经过较长一段时间，冰排9才能重新接触压头1。由此可见冰排9与压头振子的相互作用可分为三个阶段挤压阶段、破碎——清除阶段和非接触阶段。挤压阶段为弹性变形阶段(荷载逐渐增加阶段)，柔度越大的压头振子这一阶段的历时越长；破碎——清除阶段(突发卸载阶段)，这一阶段的历时很短；非接触阶段(荷载为0阶段)，这一阶段的历时较长；以上过程中压头振子吸收大部分冰撞击能量，从而减小输入结构物的能量，达到良好的隔冰振效果；施加于压头振子的荷载具有长周期和脉冲特性，这种荷载传递给结构物腿柱6，不会产生剧烈的振动。
权利要求1.一种自升降压头振子隔冰振装置，安装于有冰海区结构物的腿柱上，由压头、弹性元件、阻尼器、刚性滑环和环形浮箱组成，其特征是两个刚性滑环与压头上下端之间分别通过若干均布的弹性元件和阻尼器连接而组成直接受冰排撞击吸收撞击能量的压头振子。
2.根据权利要求1.所述的自升降压头振子隔冰振装置，其特征是压头下缘焊接一个可使压头振子浮于水面上的环形浮箱。
3.根据权利要求1.所述的自升降压头振子隔冰振装置，其特征是压头振子及环形浮箱套在腿柱上并与腿柱有较大间隙作为振动区间。
4.根据权利要求1.所述的自升降压头振子隔冰振装置，其特征是压头采用了中部内凹构造，如采用小头结合的正倒锥形。
5.根据权利要求1.所述的自升降压头振子隔冰振装置，其特征是弹性元件一般采用处于预拉状态钢丝弹簧。
6.根据权利要求1.所述的自升降压头振子隔冰振装置，其特征是阻尼器采用可调型阻尼器。
专利摘要一种自升降压头振子隔冰振装置，安装在冰区海域结构物的腿柱6上，能够随潮位的涨落而自动升降发挥隔冰振作用。它由套在腿柱6上的中部内凹的压头1，分别与压头1上下两端通过若干弹性元件3和阻尼器4连接的上下两个刚性滑环5组成的压头振子及与压头1下缘焊接为一体的环形浮箱2组成。压头振子直接受冰排9撞击时产生自激振动而吸收大部分冰撞击能量，从而减小输入结构物的能量，达到良好的隔冰振效果。压头振子依靠环形浮箱2处于水面8位置时保持重力和浮力平衡，并可随潮差沿腿柱1自升降。压头振子隔冰振装置随潮位自升降，结构简单，尺寸相对较小，造价低廉，适合潮差海域应用。
文档编号E02B15/00GK2797440SQ20042005667
公开日2006年7月19日 申请日期2004年12月10日 优先权日2004年12月10日
发明者王翎羽 申请人:天津市海王星海上工程技术有限公司