[发明专利]可分离式附加甲板吸能结构及其尺寸设计方法

说明书

本发明提供一种可分离式附加甲板吸能结构，包括附加甲板、滑道、控制系统和抬升机构；其中，滑道设置在船首甲板上，滑道的最前端铰接固定；附加甲板由吸能材料制成，可拆卸的连接在滑道上；抬升机构与滑道的后端连接，使得滑道能够在抬升机构的驱动下向上升起而倾斜；控制系统用于受控解开附加甲板与滑道之间的连接并驱动抬升机构抬起滑道，从而使附加甲板在倾斜的滑道上受重力作用滑出船首。本发明采用附加甲板的设计，平时可作为正常船首使用，不影响船舶作业，在发生船‑船碰撞、船‑桥碰撞在内的多种碰撞事故时，附加甲板伸出船首吸收碰撞能量，减少碰撞事故带来的损失。

技术领域

本发明属于船舶航行安全领域，具体涉及一种可分离式附加甲板吸能结构及其尺寸设计方法。

背景技术

船舶碰撞往往会引起人员伤亡，船只沉没，甚至环境污染等灾难性的后果，许多国家的研究者都试图寻找可以避免船舶发生碰撞事故的方法。目前，由于人为等诸多方面因素的影响，船舶碰撞事故还不可能完全杜绝。研究船舶碰撞问题的目的之一是增强船体结构的耐撞性，从而能够有效抵御各种偶然性载荷(碰撞、搁浅或爆炸等)。在大部分船舶碰撞事故中，船首通常会参与接触变形和能量吸收，因此船首碰撞及其结构改进问题是船舶碰撞的研究重点。

当船首-船侧正向垂直碰撞时，由于首部结构的刚度通常远远大于舷侧结构，舷侧结构的损伤明显严重于船首结构。目前国内外对首部结构进行“弱化”的缓冲船首设计是比较流行的设计理念。此外，纵观这些结构改进思想，它们都是以船-船碰撞事故为设计背景，当船舶与桥梁等大型水上结构物发生碰撞或船舶搁浅、撞底时，缓冲船首设计反而会增加首部结构的损伤变形程度，引起船舱进水、船体倾斜等严重后果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可分离式附加甲板吸能结构及其尺寸设计方法，能够减少船体碰撞时的损失。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种可分离式附加甲板吸能结构，其特征在于：它包括附加甲板、滑道、控制系统和抬升机构；其中，

滑道设置在船首甲板上，滑道的最前端铰接固定；

附加甲板由吸能材料制成，可拆卸的连接在滑道上；

抬升机构与滑道的后端连接，使得滑道能够在抬升机构的驱动下向上升起而倾斜；

控制系统用于受控解开附加甲板与滑道之间的连接并驱动抬升机构抬起滑道，从而使附加甲板在倾斜的滑道上受重力作用滑出船首。

按上述方案，本结构还包括与附加甲板连接的限位机构，用于在附加甲板滑出船首后到达预定位置。

按上述方案，所述的限位机构包括钢缆和卷扬机，钢缆的一端绕在卷扬机上，另一端与所述的附加甲板连接。

按上述方案，所述的附加甲板通过轮锁固定在滑道上，轮锁由所述的控制系统控制。

按上述方案，所述的附加甲板由正六边形薄壁管竖向放置、铺在夹板内构成，其中薄壁管的首尾端部与夹板上下层链接。

按上述方案，所述的附加甲板的临界厚度t_cr按以下公式计算：

式中，F_max为碰撞力最大值，σ₀为材料的屈服应力，b为附加甲板的宽度。

按上述方案，所述的抬升机构为液压推动系统，包括主推杆、液压缸、液压泵和电机；主推杆在液压缸中滑动，主推杆的末端与滑道后端连接；

电机带动液压泵从油箱吸取液压介质，液压介质通过管道经节流阀和换向阀进入液压缸，推动活塞带动主推杆升起，液压缸排出的液压介质经换向阀流回油箱；所述的节流阀和换向阀分别由控制系统控制速度和方向。