一种利用变浮力消能锚的防撞设施的制作方法

本发明涉及一种保护桥梁的防撞船舶设施，尤其是一种保护桥墩系泊浮式防撞设施。

背景技术：

利用走锚消能的防撞设施，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防撞设施失效，限制了利用走锚消能的桥墩防撞设施应用。

技术实现要素：

发明目的：为克服走锚消能式防撞船舶设施的消能锚易陷入泥沙中而导致防撞设施失效的不足，本发明提供一种利用变浮力消能锚的防撞设施，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防撞设施，采用如下技术方案。

所述的一种利用变浮力消能锚的防撞设施，包括浮动平台、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，浮动平台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防撞设施，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。

所述的浮动平台，在浮动平台水线面的外边缘线围住水面范围内可见自由水面，波浪可透过所围住的自由水面。

所述的浮动平台，浮动平台面临船舶撞击的一侧凸向来船的方位。

所述的浮动平台，浮动平台面临船舶撞击的一侧凹向平台内。

所述的浮动平台，可由中间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防撞设施，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防撞设施，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陷入泥沙中。

所述的一种利用变浮力消能锚的防撞设施，为变浮力消能锚增加系泊锚后：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防撞设施，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。船撞导致系泊索链张力增大后，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，发挥防撞作用。

本发明的有益效果是：一种利用变浮力消能锚的防撞设施，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。

附图说明

图1为一种利用变浮力消能锚的防撞设施的立面图；

图2为一种利用变浮力消能锚的防撞设施的俯视图；

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为外凸浮动平台的示意图；

图6为内凹浮动平台的示意图；

图7为浮动平台由索链连接的浮体替代示意图

图8为单侧采用变浮力消能锚和张力阀的防撞设施的俯视图；

图9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和图2和图3所示，一种利用变浮力消能锚的防撞设施，包括浮动平台1、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，浮动平台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，在浮动平台1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。

如图5所示，浮动平台1面临来船方向的一侧外凸，受到船舶撞击后，既阻挡船舶，又改变船舶方向。

如图6所示，浮动平台1面临来船方向的一侧内凹，受到偏航船舶撞击后，船艏难以脱开。

如图7所示，浮动平台1由通过索链9连接的浮体8替代，利用浮体的浮力支撑索链9，防止船舶越过。受到偏航船舶撞击后，船艏难以脱开，有利于大距离走锚消能，在阻挡大型船舶时更有优势。

如图8所示，仅在防撞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；在防撞设施非面临船舶撞击的另一侧仅设置系泊锚2，系泊索链4的一端系于系泊锚2。

如图9所示，为变浮力消能锚3增加系泊锚2，通过索链连接变浮力消能锚3与系泊锚2，由于有系泊锚2供系泊，从而可以增加变浮力锚3的附加浮力部件2，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，有利于防止变浮力消能锚3陷入泥沙中。

如图9所示，张力阀5断开的拉力值<连接系泊锚2与变浮力消能3索链的破断拉力值<系泊锚2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2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2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。