全文摘要
本实用新型公开了一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统，包括滚筒、缓冲垫、导向装置和缓冲液压缸，以及在缓冲液压缸的管路上安装的溢流阀、三位四通换向阀和补油单向阀。本实用新型通过对系统元件的选型，建立了船舶撞击防撞装置的数学模型，并进行了系统仿真研究，最后得出了溢流阀预压缩量和船舶等效质量对系统缓冲性能的影响，结果表明：溢流阀弹簧预压缩量增大，船舶位移和缓冲时间均减小，缓冲油缸工作腔压力增大，弹簧预压缩量对工作腔流量没有影响；船舶等效质量增大，船舶位移和缓冲时间均增大，船舶等效质量对缓冲油缸工作腔最大压力和最大流量也没有影响，从而为完善船舶靠泊减震吸能技术提供一定的理论指导。
主设计要求
1.一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统，其特征在于，包括滚筒(1)、缓冲垫(2)、导向装置(3)和缓冲液压缸(4)；所述滚筒(1)并排设置在钢结构框架(5)内，钢结构框架(5)的下方设置有缓冲垫(2)，缓冲垫(2)的下方安装缓冲液压缸(4)，在所述的钢结构框架(5)的四个端角处还对称设置有导向装置(3)。
设计方案
1.一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统，其特征在于，包括滚筒(1)、缓冲垫(2)、导向装置(3)和缓冲液压缸(4)；所述滚筒(1)并排设置在钢结构框架(5)内，钢结构框架(5)的下方设置有缓冲垫(2)，缓冲垫(2)的下方安装缓冲液压缸(4)，在所述的钢结构框架(5)的四个端角处还对称设置有导向装置(3)。
2.根据权利要求1所述的一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统，其特征在于：包括与钢结构框架(5)连接的缓冲液压缸(4)，缓冲液压缸(4)的管路上安装有溢流阀(6)、三位四通换向阀(7)和补油单向阀(8)；所述溢流阀(6)的另一端口还与三位四通换向阀(7)接通，三位四通换向阀(7)的管路上还连接有油泵(9)，油泵(9)上安装有电机(10)，且油泵(9)的进油端口处连接有油箱(11)，油箱(11)的供油管路上连通有补油单向阀(8)。
3.根据权利要求2所述的一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统，其特征在于：所述缓冲液压缸(4)设置有四个，行程选用l＝1000mm，缸筒内径D＝220mm，活塞杆直径d＝160mm。
4.根据权利要求2所述的一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统，其特征在于：所述溢流阀(6)的通径选择根据缓冲液压缸(4)瞬时流量确定，其通径选用60mm。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及大型船舶靠泊技术领域，具体为一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统。
背景技术
在高速大型船舶靠泊过程中，船舶对码头的撞击力较大，极易对码头和靠泊装置造成破坏，因此对船舶防撞装置的研究至关重要。护舷作为主要的船舶防撞装置，有木材护舷和橡胶护舷，橡胶比木材耐久性强，不易腐烂，使用周期长，普遍应用于码头。
近几年，被动防撞设施同样取得了较大发展，应用较多的有附着式防护系统、薄壳筑沙围堰防护系统和漂浮网状防护系统，而前景较好的是柔性吸能防撞设施，柔性吸能防撞依靠船舶撞击力的作用使桩头水平变位从而消耗靠泊动能，要求高等级钢材和高质量焊接。
针对传统船舶靠泊防撞设施的不足，液压缓冲式防撞装置得到应用，国内涌现出多种液压缓冲减震护舷装置，主要使用液压缸和缓冲阀作为缓冲元件对船舶靠泊前的能量进行吸收。现有的技术方案中，考虑了船舶靠泊时的撞击力和风浪对护舷的作用力，设计研究了一种借液压阻尼使船舶靠泊时缓慢减速的液压缓冲护舷装置。还有利用液压卸荷耗能理论设计了船舶靠泊液压防撞装置，基于ANSYS对液压缸进行了强度校核；以及通过配置液压防撞系统，有效解决了多用途船在大风浪海况下难以与钻井平台对接的难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统，主要进行了撞击力的计算和液压缓冲系统元件的选型，建立了缓冲系统数学模型，基于Simulink求解了系统方程并进行仿真研究，分析了防撞液压缓冲系统动态性能，研究了不同溢流阀参数下和不同船舶等效质量下的系统动态特性，为完善船舶靠泊减震吸能技术提供一定的理论指导，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种船舶靠泊防撞装置，包括滚筒、缓冲垫、导向装置和缓冲液压缸；所述滚筒并排设置在钢结构框架内，钢结构框架的下方设置有缓冲垫，缓冲垫的下方安装缓冲液压缸，在所述的钢结构框架的四个端角处还对称设置有导向装置。
本实用新型提供另一种技术方案：一种船舶靠泊防撞的液压缓冲系统，包括与钢结构框架连接的缓冲液压缸，缓冲液压缸的管路上安装有溢流阀、三位四通换向阀和补油单向阀；所述溢流阀的另一端口还与三位四通换向阀接通，三位四通换向阀的管路上还连接有油泵，油泵上安装有电机，且油泵的进油端口处连接有油箱，油箱的供油管路上连通有补油单向阀。
优选的，所述缓冲液压缸设置有四个，行程选用l＝1000mm，缸筒内径D＝220mm，活塞杆直径d＝160mm。
优选的，所述溢流阀的通径选择根据缓冲液压缸瞬时流量确定，其通径选用60mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的一种船舶靠泊防撞装置及液压缓冲系统，通过详细阐述其工作原理，对系统元件进行了选型，建立了船舶撞击防撞装置的数学模型，基于Simulink进行了系统仿真研究，得到了船舶位移速度变化曲线和缓冲油缸工作腔压力-流量变化曲线，最后得出了溢流阀预压缩量和船舶等效质量对系统缓冲性能的影响，仿真结果表明：溢流阀弹簧预压缩量增大，船舶位移和缓冲时间均减小，缓冲油缸工作腔压力增大，弹簧预压缩量对工作腔流量没有影响；船舶等效质量增大，船舶位移和缓冲时间均增大，船舶等效质量对缓冲油缸工作腔最大压力和最大流量也没有影响，从而为完善船舶靠泊减震吸能技术提供一定的理论指导。
附图说明
图1为本实用新型的防撞缓冲结构图；
图2为本实用新型的液压缓冲原理图；
图3为本实用新型的船舶靠泊工况简化图；
图4为本实用新型的活塞受力分析示意图；
图5为本实用新型的缓冲液压缸活塞杆力平衡模型图；
图6为本实用新型的缓冲液压缸流量连续性模型图；
图7为本实用新型的直动式溢流阀流量模型图；
图8为本实用新型的直动式溢流阀阀芯力平衡模型图；
图9为本实用新型的缓冲油缸工作腔压力流量曲线图；
图10为本实用新型的船舶位移速度曲线图；
图11为本实用新型的溢流阀预压缩量对工作腔压力的影响曲线图；
图12为本实用新型的溢流阀预压缩量对工作腔流量的影响曲线图；
图13为本实用新型的溢流阀预压缩量对船舶位移的影响曲线图；
图14为本实用新型的溢流阀预压缩量对船舶速度的影响曲线图；
图15为本实用新型的船舶等效质量对工作腔压力的影响曲线图；
图16为本实用新型的船舶等效质量对工作腔流量的影响曲线图；
图17为本实用新型的船舶等效质量对船舶位移的影响曲线图；
图18为本实用新型的船舶等效质量对船舶速度的影响曲线图。
图中：1滚筒、2缓冲垫、3导向装置、4缓冲液压缸、5钢结构框架、6溢流阀、7三位四通换向阀、8补油单向阀、9油泵、10电机、11油箱。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型实施例中：提供一种船舶靠泊防撞装置，包括滚筒1、缓冲垫2、导向装置3和缓冲液压缸4；滚筒1并排设置在钢结构框架5内，钢结构框架5的下方设置有缓冲垫2，缓冲垫2的下方安装缓冲液压缸4，在钢结构框架5的四个端角处还对称设置有导向装置3，导向装置3可以提高靠泊防撞缓冲结构的稳定性、受力均匀及安装布置等；其中，滚筒1是为了靠泊时避免损害船舶表面，缓冲垫2下设缓冲液压缸4吸收船舶靠泊时产生的冲击动能。
请参阅图2，本实用新型实施例中：还提供一种船舶靠泊防撞的液压缓冲系统，包括与钢结构框架5连接的缓冲液压缸4，缓冲液压缸4的管路上安装有溢流阀6、三位四通换向阀7和补油单向阀8；溢流阀6的另一端口还与三位四通换向阀7接通，三位四通换向阀7的管路上还连接有油泵9，油泵9上安装有电机10，且油泵9的进油端口处连接有油箱11，油箱11的供油管路上连通有补油单向阀8。
工作原理为：1)船舶靠泊前，三位四通换向阀7-1DT得电处于左位，油泵9输出的液压油进入缓冲液压缸4无杆腔，待缓冲液压缸4活塞完全伸出后，三位四通换向阀7-1DT失电处于中位，此时缓冲系统处于待命状态；2)船舶靠泊碰撞到防滑装置时，船舶动能间接作用于缓冲液压缸4活塞杆，推动活塞杆压缩无杆腔油液，当无杆腔压力达到溢流阀6设定的开启压力值后，无杆腔油液经溢流阀6溢流，无杆腔压力反作用于活塞进而产生阻尼力，使得船舶缓冲减速直至稳定停泊，待船舶离港后，控制三位四通换向阀7调节缓冲液压缸4复位。
在上述实施例中，缓冲液压缸4设置有四个，并对该缓冲液压缸4进行尺寸选型：在船舶靠泊码头的过程中仅考虑船舶速度的法向速度v0<\/sub>，不考虑其水平速度，图3为船舶靠泊时的一种工况简化图(切斜靠泊角度为10°)，船舶主要参数：游轮质量5×107<\/sup>kg，船长220m，船宽30m，型深20m，吃水10m；根据《港口工程荷载规范》，靠泊法向速度暂取0.1m\/s；
在船舶靠泊时，定义被防撞装置吸收的能量为有效动能，根据《港口工程荷载规范》，船舶有效动能E0<\/sub>为：
式中，ρ0<\/sub>为有效动能系数，通常取0.7～0.8，暂取0.8计算；M为游轮质量，kg；v0<\/sub>为靠泊法向速度，m\/s；
由公式(1)可计算得：E0<\/sub>＝2×105<\/sup>J；
根据能量转换原理，有效动能满足
式中，设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920309272.8
申请日:2019-03-12
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:32(江苏)
授权编号:CN209686341U
授权时间:20191126
主分类号:E02B3/26
专利分类号:E02B3/26
范畴分类:36B;36E;
申请人:江苏航运职业技术学院
第一申请人:江苏航运职业技术学院
申请人地址:226000 江苏省南通市开发区通盛大道185号
发明人:李胜永;何翠芳;周春熙;房世龙
第一发明人:李胜永
当前权利人:江苏航运职业技术学院
代理人:谈杰
代理机构:11212
代理机构编号:北京轻创知识产权代理有限公司 11212
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计