[实用新型]汽车渡轮的曲面跳板

说明书

本实用新型属船舶甲板机械。

汽车渡轮是大家很熟悉的交通工具，人们称它为连接江河湖泊及海峡两岸公路的“活动大桥”，並把渡轮上的跳板作为它与公路末端的码头衔接的“引桥”。跳板作为“引桥”是渡轮引渡汽车，使其发挥大桥功能的关键机械。

跳板一般均做成有足够强度与刚度的平面板架，一端以铰链与船体主甲板相连接；另一端为自由端，以钢索与固定在船体主甲板的提升机械相连接。图1为跳板与船体主甲板连接的结构示意图。1为跳板，2为船体主甲板，3为提升机械，4为钢索，5为吊架，6为副跳板。当渡轮停靠码头，上下汽车时，提升机械将跳板放到水平位置（而实际上是放到水平面之下有一定俯角的位置），副跳板自由搭接在码头上与码头平面相重合，当汽车渡轮航渡时，提升机械将跳板提拉起来，如图1的虚线位置，跳板平面与水平面成一个仰角。

对于平面板架做成的跳板，在汽车上下渡轮的过程中，汽车车轮处於跳板与码头搭接位置时，有可能出现汽车车箱的前后部与跳板或码头相碰，造成车箱或车上机械损坏的情况，图2和图3分别是汽车从码头驶上渡轮，其前缘与跳板及后缘与码头相碰的示意图。

图4为汽车的侧示图，若在该图上，从汽车的最前下缘向前车轮外径园引切线，定义该切线与水平线的夹角α为汽车的前进角；再从汽车的最后下缘向后车轮外径园引切线，定义该切线与水平线的夹角β为离去角；最后定义码头的坡度角为γ。图4中8为前进角α，9为离去角β，10为码头坡度角γ。很显然只有当α与β均大於γ时，汽车才能无碰地通过跳板上下渡轮。现在一般码头的坡度角均做成为γ＝arctg12％左右，近似地为6°，这就要求α与β均大於6°，汽车才能顺利上下渡轮。实际上跳板与码头搭接时，常常不是水平放置，而是成一个θ＝1°～2°的俯角，如图5所示，11为跳板搭接码头时，跳板平面与水平面形成的俯角θ。如果再深入一步考虑问题，汽车上下渡轮时，船体还有吃水和纵倾的变化，它们会影响θ值，其中会使θ值增大的情况有：汽车刚刚从靠近码头的一端部分地下了渡轮；汽车刚刚装上渡轮远离码头的一端；汽车全部下了渡轮，渡轮处於轻载状态，干舷增大，此时θ值均会大于渡轮满载停靠码头时的静态θ值，所以若设φ＝γ＋θ，则汽车顺利    通过跳板，上下渡轮的条件就变为要求α与β均大於φ＝（γ＋θ）。用数值概念来说，如果考虑因吃水和纵倾的变化值为1°，则要求α与β均大於9°。许多装有后发动机或空调机的大客车和小轿车，其α与β值均在7°以下，长期以来它们就不能顺利通过汽车渡轮这座“活动大桥”。为了解决这一类具有小前进角、小离去角的汽车顺利通过渡轮，跨越江河湖泊及海峡的问题，人们做过多种探索，其中有典型意义的方案是延长跳板长度，让跳板与码头成仰角搭接，使相对於俯角搭接的情况θ值变为负值，汽车无碰通过的条件变为α与β大於φ＝（γ－θ），但是这就要求跳板增长原跳板长的两倍才有实效。如此长的跳板，渡轮航行时，被提拉起来形成很大的倾覆力矩，若再遇有风浪，则可能带来危涉渡轮生命的事故，所以不足可取。国外采用活动码头、渡轮横靠码头让汽车上下及使用陆上起重机械吊运汽车上下渡轮的做法，以避免上述问题的产生，显然这样不仅带来使用不便，而且还要增加设备投资，因此，也非易行方案。

本实用新型的目的是在不改变现行码头形式，不增加跳板长度的前提下，用曲面跳板取代平面跳板，使码头与跳板的纵剖面线光顺连接，平缓过渡，并在局部范围内形成跳板与码头仰角搭接，让汽车无碰通过的条件变为α与β均大于φ＝（γ－θ），汽车的行驶轨跡近似地为一直线，这样就对汽车前进角、离去角的限制条件较为宽松。

我们来考察汽车驶上渡轮，车箱后下缘与码头相碰的情况（汽车从渡轮驶下码头，车箱后下缘与跳板相碰的情况相同），这是汽车车箱与码头跳板相碰事件中最常见的一种，因为现在汽车大都有较长的后悬车箱（即后车轮之后的车箱），并且它比前悬车箱为长，所以相应地β角均较α为小，一般说来能保证后缘车箱避碰，则可保证全车箱的避碰。图6为汽车前轮位置下移使车箱后下缘避与码头相碰的示意图。若以跳板与码头纵剖面线的搭接点为坐标原点，平面跳板纵剖线为X轴，汽车高度线为y轴，从图中看出，若使xoy坐标转过（φ－β）角，则可避免后下缘车箱与码头的碰撞。若令前后车轮轮距为A，相当于前车轮的纵坐标位置下移到y_a＝Asin（φ－β）。如何在实际上作到这一点呢？唯一的办法是使平面跳板凹陷下去，形成二次曲面。如果我们逐一算出可能出现的汽车车箱与码头跳板相碰撞的各点坐标，以这些点的包络线为二次曲面纵剖面线，作成曲面跳板，则可保证汽车通过此跳板上下渡轮为无碰通过，这些点可以是：