[发明专利]一种防撞装置

说明书

本发明公开了一种利用水介质耗能的防撞装置，所述防撞装置主要包含有传力组件和水仓，此外在传力组件底部设置轻质透水箱等相关辅助耗能措施。所述传力组件的外侧设置有迎撞面板，传力组件包含有轻质耗能材料和耗能骨架等协同耗能；水仓为超高弹性的材料制成，水仓上设置有带阻尼效果的泄水孔，还设置有进水孔。与传统防撞装置相比，本装置最大的特点在于利用水介质进行耗能，且在撞击后可自复位，无需人为措施维护防撞装置，耗能方式环保，参与耗能的水质介质可源源不断获取，耗能能力强，可保证防护物和撞击物的安全；解决了传统防撞装置在撞击后需要大量人力物力进行维修、更换的问题。

技术领域

本发明属于防撞技术领域，具体涉及一种利用水介质耗能的防撞装置。

背景技术

涉水的桥梁、码头、船舶的设计中，常常需要防撞设计，常规的防撞装置有钢结构防撞设施、复合(FRP等)材料防撞设施以及一些组合结构防撞设施等，主要利用防护装置的塑性变形、材料断裂等耗散能量。如：钢结构护舷，其主要是由竖向的外板、水平及竖向加劲等钢板或其他钢构件通过焊接等组成；碰撞过程中主要依靠钢构件的变形和断裂耗散撞击的动能。

这类钢结构护舷曾广泛适用于桥梁中的防撞装置，但在使用过程中暴露了一系列的问题：(1)钢结构护舷的外侧面板一般较薄，碰撞过程中容易过早破坏，使得内部参与变形耗能构件十分有限，耗能效率低下。(2)因内部耗能构件主要是各向同性的格构式钢板，水平、竖直刚度接近，在碰撞下结构的失效模式难以控制，无法准确的估计和设计结构的耗能能力；(3)钢结构在水面交界处时容易腐蚀，耐久性较差，在桥梁的全寿命周期设计中甚至可能为易损构件；(4)船舶与钢结构护舷碰撞时易产生火花，当船舶载有易燃、易爆货物时，发生碰撞后可能造成严重的火灾、爆炸等事故。

虽然给钢结构护舷增加水平加劲等措施可以在一定程度上增加外面板的刚度，但钢结构护舷存在的其他缺陷始终无法解决。而目前较为新型的防撞装置是FRP柔性防撞浮箱，这类防撞设施因为FRP自身的材料特性，存在先天的短板缺陷，如：(1)FRP材料各项异性，垂直纤维方向的强度、弹性模量太低；(2)FRP的层间拉伸强度、层间剪切强度很低，多层FRP连接困难(3)FRP材料的弹模小，约为钢的1/20-1/2，需要依靠构件的几何刚度来弥补刚度的不足；(4)FRP材料的防火性能差，临界温度仅为300℃左右，尽管可通过添加阻燃剂改善，这使得本身价格就高昂的FRP更加不具经济性；(5)FRP柔性防撞浮箱制作工艺较为复杂，因为采用手糊工艺成型，难以保证产品质量。此外，船舶与防撞装置发生碰撞时候，因为其耗能方式的缘故，大部分的耗能装置往往会出现相当程度的损伤，事故发生后，需要对防护装置进行及时维修或更换。

这类利用塑性变形及断裂耗能等耗能方式的防护装置在使用过程往往需要进行多次维护及更换等问题，尤其在撞击事故频发的航段内的桥梁、码头等区域，防撞装置的维护成本就更高。从装置的全寿命周期考虑，传统耗能形式的防撞设施难以降低防护方面的成本。能够减少防护装置的维修频次，最大限度发挥现有防撞设施工作年限，避免每次事故后需要更换防撞装置，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于克服背景技术中传统防撞装置的不足和缺陷，提供一种利用水介质耗能的桥梁防撞装置。

本发明解决技术问题采用的技术方案为：

一种防撞装置，包括传力组件和内部容纳有水介质的水仓；所述水仓上设置有泄水孔；所述传力组件连接在水仓迎受撞击的一侧，且所述传力组件在受到撞击时将力传递至水仓，使水仓由泄水孔排出水介质。

当所述的防撞装置在发生碰撞时，随着传力组件挤压水仓，仓内水介质将由泄水孔排出，撞击的能量进一步转换为水介质的动能和势能，从而吸收碰撞的能量。水介质被挤压逐步排出，利用带有阻尼的泄水孔缓慢泄水，将碰撞作用的能量逐步耗散。