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        關(guān)于碼頭新型抗疲勞靠船設(shè)施的探討

        2016-07-05 16:22:06李金強(qiáng)重慶交通大學(xué)河海學(xué)院重慶400047
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年14期
        關(guān)鍵詞:護(hù)舷撞擊力抗疲勞

        李金強(qiáng)(重慶交通大學(xué)河海學(xué)院,重慶 400047)

        關(guān)于碼頭新型抗疲勞靠船設(shè)施的探討

        李金強(qiáng)
        (重慶交通大學(xué)河海學(xué)院,重慶 400047)

        在現(xiàn)代碼頭結(jié)構(gòu)中,碼頭靠船設(shè)施一般是由靠船樁、橡膠護(hù)舷等共同組成,設(shè)置在碼頭的前沿地帶。在船舶停泊時(shí),靠船設(shè)施會(huì)減小船舶對(duì)碼頭的撞擊力。船舶撞擊產(chǎn)生的能量巨大,靠船樁或者橡膠護(hù)舷并不能完全的消除船舶對(duì)碼頭的撞擊力,一部分撞擊力還會(huì)作用在碼頭結(jié)構(gòu)上。如果通過(guò)一定的設(shè)施減小撞擊,將會(huì)大大減小船舶靠泊時(shí)對(duì)碼頭的威脅,撞擊產(chǎn)生的能量又可以作為一種資源儲(chǔ)備起來(lái)。于是,提出新型抗疲勞靠船設(shè)施的想法。該設(shè)施一方面在船舶靠泊時(shí)對(duì)碼頭起到保護(hù)的作用;另一方面,還可以將撞擊產(chǎn)生的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)。

        船舶撞擊;橡膠護(hù)舷;靠船樁;儲(chǔ)能;放能

        靠船樁即樁式防沖設(shè)施,一般為下端嵌固在地基中的懸臂梁,當(dāng)上端受到船舶撞擊后發(fā)生較大的變形來(lái)吸收船舶撞擊能量,目前國(guó)內(nèi)外的靠船樁一般為鋼筋混凝土樁或者鋼管樁;橡膠護(hù)舷又稱為護(hù)木,安裝在碼頭上,用來(lái)吸收船舶撞擊碼頭時(shí)的能量,對(duì)碼頭起保護(hù)作用。橡膠護(hù)舷可分為實(shí)心橡膠護(hù)舷和漂浮型橡膠護(hù)舷,材料一般為橡膠制品。隨著新材料的不斷發(fā)展,新材料護(hù)舷也在不斷的發(fā)展中。靠船樁與橡膠護(hù)舷結(jié)合在一起,極大的減小了撞擊的能量,有效的保護(hù)了碼頭安全。

        1 靠船設(shè)施應(yīng)用現(xiàn)狀

        目前,國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的靠船設(shè)施基本是以靠船樁為基礎(chǔ),利用靠船樁的變形來(lái)吸收船舶撞擊力,但是船舶撞擊產(chǎn)生的能量是非常大的,同時(shí),在船舶重復(fù)撞擊下,靠船樁不能及時(shí)的恢復(fù)原位,從而慢慢的失去吸收能量的能力。與此同時(shí),橡膠護(hù)舷在反復(fù)撞擊下,也會(huì)產(chǎn)生疲勞,消能作用不明顯。如果更換靠船樁或者橡膠護(hù)舷不及時(shí),將會(huì)大大增加船舶靠泊時(shí)的不可靠度,對(duì)碼頭安全造成威脅。

        2 新型抗疲勞靠船設(shè)施設(shè)計(jì)

        2.1整體設(shè)計(jì)

        通過(guò)分析碼頭的結(jié)構(gòu)與受力特點(diǎn),通過(guò)改進(jìn)碼頭的結(jié)構(gòu),提出新型抗疲勞靠船設(shè)施的想法。當(dāng)船舶撞擊靠船樁時(shí),通過(guò)一定的儲(chǔ)能裝置將撞擊能量收集起來(lái);儲(chǔ)存起來(lái)的能量,再通過(guò)一定的放能裝置釋放??傊?,該裝置可以基本上使碼頭結(jié)構(gòu)不受力的作用,同時(shí)儲(chǔ)存起來(lái)的能量又可以作為一種資源,用于各個(gè)方面。

        2.2設(shè)計(jì)模塊

        新型抗疲勞靠船設(shè)施分為接觸裝置、儲(chǔ)能裝置、放能裝置和監(jiān)控裝置四部分。各個(gè)裝置的具體布置情況如下:

        接觸裝置是整個(gè)設(shè)施的觸發(fā)點(diǎn),該裝置布置在靠船樁上或者碼頭的前沿結(jié)構(gòu)中。接觸裝置前沿為外伸的探頭,用于接觸船體,類似于千斤頂?shù)纳喜糠?,具有伸縮性質(zhì),與后面的裝置相連接。接觸裝置的材質(zhì)要根據(jù)實(shí)驗(yàn)選擇。

        儲(chǔ)能裝置用來(lái)連接接觸裝置和放能裝置,同時(shí)還具有儲(chǔ)存能量的作用。連接裝置內(nèi)部為真空的狀態(tài),與外界隔絕,內(nèi)部空氣經(jīng)過(guò)壓縮具有極高的能量,從而將能量?jī)?chǔ)存起來(lái)。因?yàn)閮?chǔ)能裝置的內(nèi)部壓力巨大,如果選用的材質(zhì)不符合要求,會(huì)造成的裝置的破壞和系統(tǒng)的癱瘓,因此需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)確定。

        放能裝置將儲(chǔ)能裝置中儲(chǔ)存的能量釋放出來(lái),由于船舶的擠壓,使得儲(chǔ)能裝置內(nèi)部的空氣具有極高的壓力,儲(chǔ)存了巨大的能量。空氣經(jīng)過(guò)壓縮后,變成高壓空氣,高壓空氣用途廣泛,可以用作動(dòng)力,比如機(jī)械與風(fēng)動(dòng)工具、自動(dòng)化裝置等,此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的扮演著高壓空氣壓縮機(jī)的角色。

        監(jiān)控裝置會(huì)時(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)設(shè)施內(nèi)部的壓力,保證接觸裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),儲(chǔ)能裝置內(nèi)空氣能夠得到足夠的壓縮;同時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的封閉情況,保證系統(tǒng)與外界的絕對(duì)隔離狀態(tài),當(dāng)內(nèi)部壓力很小,就要通過(guò)必要的措施加強(qiáng)內(nèi)部的壓力,保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此監(jiān)控裝置需要嚴(yán)格監(jiān)控各個(gè)裝置的運(yùn)行情況,遇到問(wèn)題需要及時(shí)的處理。

        整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程為:船舶在靠泊時(shí),會(huì)首先觸碰接觸裝置,接觸裝置上的外伸探頭會(huì)由于船舶的撞擊后移,由于后面的儲(chǔ)能裝置是封閉的狀態(tài),裝置內(nèi)部具有一定的壓力,探頭的后移就會(huì)造成空氣的壓縮,空氣經(jīng)過(guò)壓縮之后具有極高的能量,然后放能裝置開始運(yùn)作,將壓縮的空氣用于發(fā)電等方面。整個(gè)過(guò)程接觸裝置的探頭一直處于后移的狀態(tài),當(dāng)船舶離港時(shí),探頭經(jīng)過(guò)事先設(shè)定的程序恢復(fù)的初始的狀態(tài),等待下一艘船舶的到來(lái)。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí),監(jiān)控裝置也在時(shí)時(shí)監(jiān)控,保證內(nèi)部具有一定的壓力,保證系統(tǒng)的封閉狀態(tài),檢測(cè)探頭的回移情況,必要時(shí)發(fā)出警報(bào)。放能裝置同時(shí)將壓縮的空氣儲(chǔ)存起來(lái),壓縮的空氣作為一種重要的動(dòng)力源,應(yīng)用十分廣泛。各種材質(zhì)都具有一定的使用期限,因此需要進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)。定期檢查系統(tǒng)的各個(gè)部分的連接情況,接觸裝置的探頭是重要部分,要定期維護(hù),避免出現(xiàn)只壓縮不會(huì)彈的情況,維護(hù)過(guò)程中出現(xiàn)任何情況都要及時(shí)處理,避免影響后續(xù)的使用。

        2.3設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

        本系統(tǒng)與傳統(tǒng)的靠船樁等靠船措施相比較,具有很大的優(yōu)勢(shì)。受力方面,傳統(tǒng)的靠船樁等靠船設(shè)施不能完全消除船舶靠泊的撞擊力,一部分撞擊力作用在碼頭結(jié)構(gòu)上,對(duì)碼頭的安全也造成了一定的威脅,而此裝置完全將撞擊力轉(zhuǎn)化為壓縮的空氣,碼頭結(jié)構(gòu)幾乎不受撞擊力的作用;同時(shí),該系統(tǒng)可以多次利用,具有抗疲勞的特點(diǎn),這是該系統(tǒng)的一大亮點(diǎn);成本方面,組成系統(tǒng)的各個(gè)構(gòu)件都是現(xiàn)有的材料,造價(jià)低,與靠船樁的造價(jià)比較,本系統(tǒng)造價(jià)更容易接受;操作方面,該系統(tǒng)完全是自動(dòng)化控制,不需要人工;其次,壓縮的空氣可以作為新的能源,可以應(yīng)用在化工、冶金等方面,這樣,將撞擊產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為壓縮的空氣的能量,達(dá)到了對(duì)資源的重復(fù)利用,在現(xiàn)在資源緊張的社會(huì),是比較受歡迎的。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        新型碼頭抗疲勞靠船設(shè)施是以靠船樁為基礎(chǔ),加以適當(dāng)?shù)难b置設(shè)置而成,在理論上分析是具有可行性的。雖然,現(xiàn)在的靠船設(shè)施種類很多,但是類似于本系統(tǒng)的靠船設(shè)施幾乎沒(méi)出現(xiàn),具有良好的市場(chǎng),當(dāng)然,該系統(tǒng)并不完善,缺少十足的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作支撐,這是以后研究的重點(diǎn)。

        [1]鄧夕貴.柔性靠船樁的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)[J].水運(yùn)工程,2006(12).

        [2]楊世殊,范焱斌.靠船樁船舶撞擊力的計(jì)算[J].湖南交通科技,2003.

        [3]劉守宇.預(yù)應(yīng)力混凝土靠船樁優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2014.

        10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.223

        李金強(qiáng)(1994-),男,山東德州人,本科在讀,研究方向:港口航道與海岸工程。

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