一种利用变浮力消能锚的拦阻设施的制作方法

本发明涉及一种保护桥梁的拦阻船舶设施，尤其是一种系泊浮式拦阻船舶设施。

背景技术：

利用走锚消能的拦阻设施，如果消能锚置于泥面，易陷入泥沙中，在船撞后可能无法拉动消能锚而导致拦阻设施失效。为防止消能锚易陷入泥沙中，《消能重力锚自动下落式浮基高架拦阻船舶设施》（专利号2014101255351）将消能锚悬挂于浮基下方，在波浪较大的海洋环境中应用将增加拦阻设施的建造费用和维护费用。

技术实现要素：

发明目的：为克服走锚消能式拦阻船舶设施的消能锚易陷入泥沙中而导致拦阻设施失效的不足，为降低走锚消能式拦阻船舶设施的维护费用，本发明提供一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，在非船撞状态下变浮力消能锚受到附加浮力的作用而不埋入泥沙中，船撞后利用船撞力去除变浮力消能锚的附加浮力，使消能锚具有走锚阻力，从而能发挥走锚消能作用。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明的一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，采用如下技术方案。

所述的一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，包括浮基、拦阻网、变浮力消能锚、系泊索链、张力阀，变浮力消能锚包括锚体和附加浮力部件，若干个浮基间隔排列，相邻的浮基由拦阻网连接，浮基通过系泊索链系于变浮力消能锚，张力阀并联于一段长度大于张力阀长度的系泊索链段，与张力阀相并联的系泊索链段直接或间接作用到附加浮力部件。

所述附加浮力部件的重力小于附加浮力部件在水中的浮力，锚体的重力大于锚体在水中的浮力，利用附加浮力的作用，防止锚体被埋入泥沙中。所述的附加浮力，附加浮力=附加浮力部件在水中的浮力-附加浮力部件的重力。

所述的去除附加浮力，是指附加浮力部件的排水空间被水侵占；或者附加浮力部件从锚体分离、附加浮力不再对锚体有作用。在船撞后导致系泊索链的张力增大后，首先拉断张力阀，然后由与张力阀相并联的系泊索链段去除变浮力消能锚的附加浮力。

所述的变浮力消能锚包括有空洞的锚体和盖体，由盖体封闭锚体的空洞口部。

所述变浮力消能锚包括锚体和囊体，囊体安装于锚体外部或内部，囊体内充填气体。

所述的变浮力消能锚包括锚体和浮力单元，浮力单元与锚体相连接，浮力单元可与锚体分离。

所述的一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，环境载荷引起的系泊索链张力值<张力阀断开的拉力值<系泊索链的破断拉力值；环境载荷引起的系泊索链张力值<去除附加浮力前变浮力消能锚开始走锚的阻力值；去除附加浮力后变浮力消能锚的走锚阻力值<系泊索链的破断拉力值。

所述的环境载荷引起的系泊索链张力值，包括风作用、水流作用和波浪作用共同引起的系泊索链张力值，不包括船撞引起的系泊索链张力值。

所述的张力阀的材质与结构形式同系泊索链的材质与结构形式。例如系泊索链采用三级船用链，张力阀也选用三级船用链，并满足：环境载荷引起的系泊索链张力值<张力阀断开的拉力值<系泊索链的破断拉力值。

所述的张力阀两端为圆环，中间为直杆，破断拉力值为直杆的破断拉力值，并满足：环境载荷引起的系泊索链张力值<张力阀断开的拉力值<系泊索链的破断拉力值。

所述的浮基，浮基的水线面外边缘线围住的水面范围内可见自由水面，波浪可透过所围住的自由水面。

所述的拦阻网，包括悬挂索、主拦阻索、辅助拦阻索和连接索，从上方向下方依次为悬挂索、主拦阻索和辅助拦阻索，由连接索连接形成网格，主拦阻索为拦阻网中破断拉力最大的拦阻索。

所述的拦阻网，在浮基上有高出浮基甲板面的支撑架，由支撑架支撑拦阻网，使主拦阻索高于无球鼻艏船舶的船艏或有球鼻艏船舶的球鼻艏。

所述的拦阻网，悬挂索的一端或两端系有锚链，并通过锚链安装于浮基的支撑架，采用不同的链环将改变悬挂索的有效长度，从而改变跨中悬挂索的高度。

所述的拦阻网，由系有浮体的索链替代，由浮体支撑索链，防止船舶越过。

所述的一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，在面临船舶撞击的一侧安装变浮力消能锚和张力阀；在非面临船舶撞击的一侧设置系泊锚，系泊索链的一端系于系泊锚。

所述的一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，为变浮力消能锚增加系泊锚，通过索链连接变浮力消能锚与系泊锚，由于有系泊锚供系泊，从而可以增加变浮力锚的附加浮力部件，增大附加浮力，减小变浮力消能锚作用于泥面的压力，甚至可达到变浮力消能锚的重力小于变浮力消能锚在水中的浮力，有利于防止变浮力消能锚深陷泥沙中。

所述的一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，在增加系泊锚后：张力阀断开的拉力值<连接系泊锚与变浮力消能的索链破断拉力值<系泊锚开始走锚的阻力值；环境载荷引起的系泊索链张力值<张力阀断开的拉力值<系泊索链的破断拉力值；环境载荷引起的系泊索链张力值<去除附加浮力前变浮力消能锚走锚的阻力值+连接系泊锚与变浮力消能的索链破断拉力值<系泊索链的破断拉力值；去除附加浮力后变浮力消能锚的走锚阻力值+连接系泊锚与变浮力消能的索链破断拉力值<系泊索链的破断拉力值。

工作原理：一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，变浮力消能锚包括锚体和附加浮力部件，锚体的重力大于锚体在水中的浮力，附加浮力部件的重力小于附加浮力部件在水中的浮力。受到附加浮力作用，可防止变浮力消能锚深陷泥沙中。船撞后导致系泊索链张力增大，将拉断触发机构的张力阀，由与张力阀相并联的系泊索链段去除变浮力消能锚的附加浮力，从而可利用变浮力消能锚的锚体作用于泥面的压力而产生走锚阻力，实现走锚消能，发挥拦阻作用。

本发明的有益效果是：一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，变浮力消能锚包括锚体和附加浮力部件，变浮力消能锚的部分锚体可能陷入泥沙中，但受到附加浮力的作用而不深陷泥沙中，在船撞后变浮力消能锚易被拉动，而且在走锚消能的过程已去除附加浮力。因此本发明一方面能利用附加浮力阻止锚体深陷泥沙中；另一方面在船撞后又能利用船撞力去除附加浮力，便于利用锚体作用于水底覆盖层的压力形成走锚阻力，从而实现走锚消能。与消能锚悬挂于浮体下方的拦阻设施相比，减小了对拦阻设施浮基排水体积的要求，不再需要消能锚的悬挂索链，更能适应恶劣的海洋环境，可降低拦阻设施的建筑安装费和维护费。

附图说明

图1为一种利用变浮力消能锚的拦阻设施的立面图；

图2为一种利用变浮力消能锚的拦阻设施的俯视图；

图3为变浮力消能锚示意图；

图4为系泊索链与张力阀和变浮力消能锚的连接示意图；

图5为浮基的水线面示意图；

图6为拦阻网安装示意图；

图7为悬挂索端部加装锚链的示意图；

图8为拦阻网被系有浮体索链替代的示意图

图9为单侧采用变浮力消能锚和张力阀的拦阻设施的俯视图；

图10为变浮力消能锚加装系泊锚的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

如图1、图2和图3所示，一种利用变浮力消能锚的拦阻设施，包括浮基1、拦阻网2、变浮力消能锚3、系泊索链4、张力阀5，变浮力消能锚3包括锚体6和附加浮力部件7，若干个浮基1间隔排列，相邻的浮基1由拦阻网2连接，浮基1通过系泊索链4系于变浮力消能锚3。

如图4所示，张力阀5并联于一段长度大于张力阀长度的系泊索链段，与张力阀5相并联的系泊索链段直接或间接作用到附加浮力部件7。

如图3所示，附加浮力部件7的重力小于附加浮力部件7在水中的浮力，锚体6的重力大于锚体6在水中的浮力，利用附加浮力，防止锚体6深陷泥沙中。

如图4所示，在船撞导致系泊索链的张力增大后，首先拉断张力阀，然后由与张力阀5相并联的系泊索链段作用到变浮力消能锚3的附加浮力部件7，去除变浮力消能锚3的附加浮力。

如图4所示，环境载荷引起的系泊索链4张力值<张力阀5断开的拉力值<系泊索链4的破断拉力值；环境载荷引起的系泊索链4张力值<去除附加浮力前变浮力消能锚3开始走锚的阻力值；去除附加浮力后变浮力消能锚3的走锚阻力值<系泊索链4的破断拉力值。

如图5所示，浮基1水线面外边缘线围住的水面范围内可见自由水面，波浪可透过所围住的自由水面。

如图6所示，拦阻网2包括悬挂索8、主拦阻索9、辅助拦阻索10和连接索11，从上方向下方依次为悬挂索8、主拦阻索9和辅助拦阻索10，并由连接索11连接形成网格，主拦阻索9为拦阻网2中破断拉力最大的拦阻索。

如图6所示，在浮基1上有高出浮基1甲板面的支撑架12，由支撑架11支撑拦阻网2，使主拦阻索9高于无球鼻艏船舶的船艏或有球鼻艏船舶的球鼻艏。

如图7所示，悬挂索8的一端或两端系有锚链13，并通过锚链13安装于支撑架12。

如图8所示，拦阻网2由系有浮体15的索链14替代，利用浮体的浮力支撑索链，防止船舶越过。

如图9所示，仅在拦阻设施面临船舶撞击的一侧安装变浮力消能锚3和张力阀5；在拦阻设施非面临船舶撞击的另一侧仅设置系泊锚16，系泊索链4的一端系于系泊锚16。

如图10所示，为变浮力消能锚3增加系泊锚16，通过索链连接变浮力消能锚3与系泊锚16，由于有系泊锚16供系泊，从而可以增加变浮力消能锚3的附加浮力部件7，增大附加浮力，减小变浮力消能锚3作用于泥面的压力，甚至可达到变浮力消能锚3的重力小于变浮力消能锚3在水中的浮力，有利于防止消变浮力消能锚深陷泥沙中。

如图10所示，张力阀5断开的拉力值<连接系泊锚16与变浮力消能3索链的破断拉力值<系泊锚开始走锚的阻力值；环境载荷引起的系泊索链4张力值<张力阀5断开的拉力值<系泊索链4的破断拉力值；环境载荷引起的系泊索链4张力值<去除附加浮力前变浮力消能锚3走锚的阻力值+连接系泊锚16与变浮力消能3索链的破断拉力值<系泊索链4的破断拉力值；去除附加浮力后变浮力消能锚3的走锚阻力+连接系泊锚16与变浮力消能3索链的破断拉力值<系泊索链4的破断拉力值。