[实用新型]一种减小船舶系缆力装置

说明书

一种减小船舶系缆力装置，在不改变目前浮式系船柱情况下，在船舶钢缆绳与浮式系船柱的柱体间增加缓冲耗能装置，缓冲耗能装置由缆圈、套筒、弹簧、拉杆、挂钩组成，缓冲耗能装置的一端挂于浮式系船柱的柱体，当船舶停泊系缆时，船舶钢缆绳挂于缓冲耗能装置的另一端挂钩，船舶与浮式系船柱之间为钢缆绳与缓冲耗能装置的串联系统，当钢缆绳受拉时，拉杆一端的压板随拉杆一起压缩弹簧，弹簧发生位移做功，吸收耗散船舶的动能，采用弹性模量小于钢缆绳弹性模型的弹簧，串联系统的抗拉刚度即小于钢缆绳的抗拉刚度，即可减小系缆力。本实用新型一种减小船舶系缆力装置原理清晰、结构简单、易于实现、效果显著，为保障已建船闸大型化船舶通航安全提供技术支撑。

技术领域

本实用新型涉及一种装置，具体说是一种减小船舶系缆力装置，属于内河船舶通航领域。

背景技术

随着我国内河水运的快速发展，船舶大型化趋势日益明显，船舶的尺寸、载重吨、吃水等不断增大，如三峡、葛洲坝船闸设计的通航船舶为3000吨级，而如今申报过闸船舶中5000吨级及以上的大型船舶已超过全部过闸船舶的40％。船舶的大型化对通航建筑物提出了更高的要求，因为随着船舶排水量的大幅增加，船舶在上下游引航道导航墙、靠船墩、闸室内停泊时系缆力相应增大，船舶的最大系缆力通常为船舶排水量的1.5‰左右，因此，船舶排水量的增大将直接导致系缆力的增大，而船闸的系缆设施是按原设计船舶的排水量进行设计的，如三峡、葛洲坝船闸最大容许系缆力约为6吨(纵向4.6吨、横向2.3吨)，而目前5000吨级船舶总的排水量约7000吨，实测最大系缆力已超过20t，过闸船舶的实际系缆力的显著增大，远超出设计容许值，不仅影响了船舶的停泊安全，断缆现象频繁发生，也对系船柱及闸墙的安全造成很大的威胁，三峡船闸每年多次出现浮式系船柱损坏情况。为应对船舶吨位增大带来的影响，葛洲坝和三峡船闸更换了浮式系船柱，提高了浮式系船柱的设计承载力，努力保证浮式系船柱的安全，但实际应用情况不佳，在钢缆绳较大荷载摩擦作用下，浮式系船柱的柱体磨损严重，仍然会发生破坏。考虑如何有效减小系缆力应该是解决此问题更佳的思路。

目前，减小过闸船舶的系缆力主要有两种措施，一是改善船舶的停泊条件，从减小作用于船舶的水动力荷载考虑，提出有利于船舶停泊的船闸充泄水方式；二是采用合理的系缆方式，“系多缆、系紧缆”。对于第一种运行措施，已通过阀门开启方式优化，将充泄水过程的水流波动条件改善到最优，基本没有提升空间，若大幅减小输水流量、延长输水时间，将严重影响通航效率。对于第二种系缆措施，在多次原型观测中已经证实，采用多根缆绳很难实现受力的平均分配，多根缆绳中往往只有一根或两根缆绳同时受力，同样无法减小系缆力。因此，面对船舶的大型化、系缆力超标、船舶和系缆设施存在很大安全风险的现实问题，在目前既有措施无法应用的情况下，提出一种新的有效的减小船舶系缆力装置十分迫切。

发明内容

船舶在船闸闸室内停泊系缆，缆绳一般为钢缆绳，与浮式系船柱连接近似刚性连接，船舶受水流荷载作用后产生一定的动能并移动，钢缆绳受力阻止船舶运行，船舶的动能需要钢缆绳做功加以消耗，即W＝F·S，式中，W为船舶的动能，F为钢缆绳受力，S为钢缆绳变形伸长，由于钢缆绳的弹性模量较大，即钢缆绳抗拉刚度k较大，变形很小，S＝F/k，则W＝F²/k，可见，在动能一定的情况下，钢缆绳受力与其抗拉刚度呈反比。在钢缆绳抗拉刚度很大的情况下，在船舶移动的瞬间，钢缆绳绷紧，缆绳拉力迅速冲高，导致系缆力很大。

本实用新型即针对大型船舶系缆力过大问题，提出一种减小船舶系缆力装置，保证船舶及系泊设施安全。

本实用新型一种减小船舶系缆力装置，主要通过以下技术来达到上述目的：