專利名稱：自升降壓頭振子隔冰振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于海洋工程結(jié)構(gòu)物腿柱體系的隔冰振保護(hù)裝置的創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
有冰海區(qū)結(jié)構(gòu)物腿柱通常采用附加斜面(或正倒錐)破冰，其原理是利用冰排破碎特性，通過在腿柱冰作用段設(shè)置附加斜面或正倒錐，使冰排由局部擠壓破壞變?yōu)閺澢茐?，從而減小冰力、改變冰力頻率。盡管附加斜面會(huì)導(dǎo)致冰排與結(jié)構(gòu)的接觸面積增加，但是總冰載仍然可較大幅度地降低。為了克服潮差段較大的海區(qū)抗冰錐體過于龐大的缺點(diǎn)，同時(shí)減小冰與結(jié)構(gòu)的接觸面積，天津NOED公司開發(fā)了《自升降錐體破冰裝置》(發(fā)明申請(qǐng)?zhí)?0042002988.6)，在一定程度上解決了問題。但是由于增加了柱塞缸液壓系統(tǒng)和潮位傳感系統(tǒng)，使自升降錐體破冰裝置變得較為復(fù)雜，并相應(yīng)提高了造價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服自升降錐體破冰裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的是提供一種自升降壓頭振子隔冰振裝置，這種裝置不僅破冰和隔冰振的效果好，可隨潮差變化自行升降，而且結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單、造價(jià)低廉。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在有冰海區(qū)的腿柱上套裝自升降壓頭振子隔冰振裝置，該裝置由壓頭、彈性元件、阻尼器、剛性滑環(huán)和環(huán)形浮箱組成。其特征在于所說的壓頭上下兩端均通過若干均布的彈性元件和阻尼器分別與上、下兩個(gè)剛性滑環(huán)連接而共同組成一個(gè)彈性裝置——壓頭振子，壓頭振子直接受冰排撞擊產(chǎn)生自激振動(dòng)而吸收大部分冰撞擊能量，從而減小輸入結(jié)構(gòu)物的能量，達(dá)到良好的隔冰振效果。壓頭為中部內(nèi)凹構(gòu)造，如采用小頭結(jié)合的正倒錐形，其作用是直接承受冰排撞擊并使冰力作用點(diǎn)自調(diào)至壓頭中部內(nèi)凹處；壓頭套在腿柱上并與腿柱有較大間隙作為振動(dòng)區(qū)間，振動(dòng)區(qū)間大于壓頭振幅；彈性元件一般采用鋼絲彈簧，也可采用橡膠胎或其它橡膠元件，其作用是使壓頭成為有較大變形位移的柔性壓頭，吸收沖擊能量；阻尼器采用可調(diào)型，其作用是控制壓頭運(yùn)動(dòng)速度；剛性滑環(huán)的作用一是將同一截面上的彈性元件連為一體并使彈性元件保持預(yù)拉狀態(tài)，二是套在腿柱上并與腿柱間有較小間隙，使壓頭振子可沿腿柱升降并將冰力傳遞給腿柱；環(huán)形浮箱套在腿柱上并焊接于壓頭下緣，與腿柱有較大間隙作為振動(dòng)區(qū)間，其作用一是通過調(diào)節(jié)壓載使壓頭中部位于水面時(shí)保持壓頭振子隔冰振裝置的重力和浮力平衡，可隨潮位變化而沿腿柱自由升降；二是通過調(diào)節(jié)質(zhì)量使壓頭振子達(dá)到設(shè)計(jì)自振頻率。
本發(fā)明的有益效果是破冰和隔冰振的效果好，而且結(jié)構(gòu)尺寸較小、構(gòu)造相對(duì)簡單，造價(jià)低廉。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。


圖1是自升降壓頭振子隔冰振裝置正立面圖。
圖2是自升降壓頭振子隔冰振裝置A-A俯視圖。
圖3是自升降壓頭振子隔冰振裝置B-B剖視圖。
圖中1-壓頭；2-環(huán)形浮箱；3-彈性元件；4-阻尼器；5-剛性滑環(huán)；6-腿柱；7-振動(dòng)區(qū)間；8-水面；9-冰排。
具體實(shí)施方式
一種自升降壓頭振子隔冰振裝置，由壓頭1、環(huán)形浮箱2、彈性元件3、阻尼器4和剛性滑環(huán)5組成。壓頭1上下兩端均通過若干均布的彈性元件3和阻尼器4分別與上、下兩個(gè)剛性滑環(huán)5連接共同組成壓頭振子；壓頭1下緣與環(huán)形浮箱2焊接為一體；以上結(jié)構(gòu)組裝完成后即可整體套在腿柱6上并下放入水中。通過對(duì)環(huán)形浮箱2調(diào)載使壓頭1的中部正好位于水面8，此時(shí)壓頭振子隔冰振裝置的重力和浮力平衡，并可隨潮位變化而沿腿柱自由升降，同時(shí)由于壓頭1采用了中部內(nèi)凹構(gòu)造，使冰作用點(diǎn)會(huì)自適調(diào)至壓頭1中部。因此壓頭振子隔冰振裝置適用于任何潮差海區(qū)的結(jié)構(gòu)物腿柱隔冰振，而且結(jié)構(gòu)尺寸相對(duì)較小，造價(jià)低廉。
當(dāng)冰排9作用在壓頭1時(shí)，壓頭1位移逐漸增大，彈性元件3的彈性能逐漸積聚，同時(shí)反力也逐漸增大。當(dāng)壓頭1反力使得冰達(dá)到抗壓強(qiáng)度，冰排9破壞，彈性元件3的彈性能釋放，壓頭1反彈；壓頭1反彈過程會(huì)破壞、消除較長一段冰排9，反彈后經(jīng)過較長一段時(shí)間，冰排9才能重新接觸壓頭1。由此可見冰排9與壓頭振子的相互作用可分為三個(gè)階段擠壓階段、破碎——清除階段和非接觸階段。擠壓階段為彈性變形階段(荷載逐漸增加階段)，柔度越大的壓頭振子這一階段的歷時(shí)越長；破碎——清除階段(突發(fā)卸載階段)，這一階段的歷時(shí)很短；非接觸階段(荷載為0階段)，這一階段的歷時(shí)較長；以上過程中壓頭振子吸收大部分冰撞擊能量，從而減小輸入結(jié)構(gòu)物的能量，達(dá)到良好的隔冰振效果；施加于壓頭振子的荷載具有長周期和脈沖特性，這種荷載傳遞給結(jié)構(gòu)物腿柱6，不會(huì)產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種自升降壓頭振子隔冰振裝置，安裝于有冰海區(qū)結(jié)構(gòu)物的腿柱上，由壓頭、彈性元件、阻尼器、剛性滑環(huán)和環(huán)形浮箱組成，其特征是兩個(gè)剛性滑環(huán)與壓頭上下端之間分別通過若干均布的彈性元件和阻尼器連接而組成直接受冰排撞擊吸收撞擊能量的壓頭振子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特征是壓頭下緣焊接一個(gè)可使壓頭振子浮于水面上的環(huán)形浮箱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特征是壓頭振子及環(huán)形浮箱套在腿柱上并與腿柱有較大間隙作為振動(dòng)區(qū)間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特征是壓頭采用了中部內(nèi)凹構(gòu)造，如采用小頭結(jié)合的正倒錐形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特征是彈性元件一般采用處于預(yù)拉狀態(tài)鋼絲彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的自升降壓頭振子隔冰振裝置，其特征是阻尼器采用可調(diào)型阻尼器。
專利摘要一種自升降壓頭振子隔冰振裝置，安裝在冰區(qū)海域結(jié)構(gòu)物的腿柱6上，能夠隨潮位的漲落而自動(dòng)升降發(fā)揮隔冰振作用。它由套在腿柱6上的中部內(nèi)凹的壓頭1，分別與壓頭1上下兩端通過若干彈性元件3和阻尼器4連接的上下兩個(gè)剛性滑環(huán)5組成的壓頭振子及與壓頭1下緣焊接為一體的環(huán)形浮箱2組成。壓頭振子直接受冰排9撞擊時(shí)產(chǎn)生自激振動(dòng)而吸收大部分冰撞擊能量，從而減小輸入結(jié)構(gòu)物的能量，達(dá)到良好的隔冰振效果。壓頭振子依靠環(huán)形浮箱2處于水面8位置時(shí)保持重力和浮力平衡，并可隨潮差沿腿柱1自升降。壓頭振子隔冰振裝置隨潮位自升降，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸相對(duì)較小，造價(jià)低廉，適合潮差海域應(yīng)用。
文檔編號(hào)E02B15/00GK2797440SQ20042005667
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者王翎羽 申請(qǐng)人:天津市海王星海上工程技術(shù)有限公司