关于码头新型抗疲劳靠船设施的探讨

2016-07-05李金强重庆交通大学河海学院重庆400047

山东工业技术 2016年14期

李金强（重庆交通大学河海学院，重庆 400047）

关于码头新型抗疲劳靠船设施的探讨

李金强
（重庆交通大学河海学院，重庆 400047）

在现代码头结构中，码头靠船设施一般是由靠船桩、橡胶护舷等共同组成，设置在码头的前沿地带。在船舶停泊时，靠船设施会减小船舶对码头的撞击力。船舶撞击产生的能量巨大，靠船桩或者橡胶护舷并不能完全的消除船舶对码头的撞击力，一部分撞击力还会作用在码头结构上。如果通过一定的设施减小撞击，将会大大减小船舶靠泊时对码头的威胁，撞击产生的能量又可以作为一种资源储备起来。于是，提出新型抗疲劳靠船设施的想法。该设施一方面在船舶靠泊时对码头起到保护的作用；另一方面，还可以将撞击产生的能量储存起来。

船舶撞击；橡胶护舷；靠船桩；储能；放能

靠船桩即桩式防冲设施，一般为下端嵌固在地基中的悬臂梁，当上端受到船舶撞击后发生较大的变形来吸收船舶撞击能量，目前国内外的靠船桩一般为钢筋混凝土桩或者钢管桩；橡胶护舷又称为护木，安装在码头上，用来吸收船舶撞击码头时的能量，对码头起保护作用。橡胶护舷可分为实心橡胶护舷和漂浮型橡胶护舷，材料一般为橡胶制品。随着新材料的不断发展，新材料护舷也在不断的发展中。靠船桩与橡胶护舷结合在一起，极大的减小了撞击的能量，有效的保护了码头安全。

1　靠船设施应用现状

目前，国内外现有的靠船设施基本是以靠船桩为基础，利用靠船桩的变形来吸收船舶撞击力，但是船舶撞击产生的能量是非常大的，同时，在船舶重复撞击下，靠船桩不能及时的恢复原位，从而慢慢的失去吸收能量的能力。与此同时，橡胶护舷在反复撞击下，也会产生疲劳，消能作用不明显。如果更换靠船桩或者橡胶护舷不及时，将会大大增加船舶靠泊时的不可靠度，对码头安全造成威胁。

2　新型抗疲劳靠船设施设计

2.1整体设计

通过分析码头的结构与受力特点，通过改进码头的结构，提出新型抗疲劳靠船设施的想法。当船舶撞击靠船桩时，通过一定的储能装置将撞击能量收集起来；储存起来的能量，再通过一定的放能装置释放。总之，该装置可以基本上使码头结构不受力的作用，同时储存起来的能量又可以作为一种资源，用于各个方面。

2.2设计模块

新型抗疲劳靠船设施分为接触装置、储能装置、放能装置和监控装置四部分。各个装置的具体布置情况如下：

接触装置是整个设施的触发点，该装置布置在靠船桩上或者码头的前沿结构中。接触装置前沿为外伸的探头，用于接触船体，类似于千斤顶的上部分，具有伸缩性质，与后面的装置相连接。接触装置的材质要根据实验选择。

储能装置用来连接接触装置和放能装置，同时还具有储存能量的作用。连接装置内部为真空的状态，与外界隔绝，内部空气经过压缩具有极高的能量，从而将能量储存起来。因为储能装置的内部压力巨大，如果选用的材质不符合要求，会造成的装置的破坏和系统的瘫痪，因此需要经过严格的实验确定。

放能装置将储能装置中储存的能量释放出来，由于船舶的挤压，使得储能装置内部的空气具有极高的压力，储存了巨大的能量。空气经过压缩后，变成高压空气，高压空气用途广泛，可以用作动力，比如机械与风动工具、自动化装置等，此时整个系统的扮演着高压空气压缩机的角色。

监控装置会时时监控整个设施内部的压力，保证接触装置运转时，储能装置内空气能够得到足够的压缩；同时检测系统的封闭情况，保证系统与外界的绝对隔离状态，当内部压力很小，就要通过必要的措施加强内部的压力，保证系统的正常运行。因此监控装置需要严格监控各个装置的运行情况，遇到问题需要及时的处理。

整个系统的工作过程为：船舶在靠泊时，会首先触碰接触装置，接触装置上的外伸探头会由于船舶的撞击后移，由于后面的储能装置是封闭的状态，装置内部具有一定的压力，探头的后移就会造成空气的压缩，空气经过压缩之后具有极高的能量，然后放能装置开始运作，将压缩的空气用于发电等方面。整个过程接触装置的探头一直处于后移的状态，当船舶离港时，探头经过事先设定的程序恢复的初始的状态，等待下一艘船舶的到来。整个系统运行的同时，监控装置也在时时监控，保证内部具有一定的压力，保证系统的封闭状态，检测探头的回移情况，必要时发出警报。放能装置同时将压缩的空气储存起来，压缩的空气作为一种重要的动力源，应用十分广泛。各种材质都具有一定的使用期限，因此需要进行系统的维护。定期检查系统的各个部分的连接情况，接触装置的探头是重要部分，要定期维护，避免出现只压缩不会弹的情况，维护过程中出现任何情况都要及时处理，避免影响后续的使用。

2.3设计优势

本系统与传统的靠船桩等靠船措施相比较，具有很大的优势。受力方面，传统的靠船桩等靠船设施不能完全消除船舶靠泊的撞击力，一部分撞击力作用在码头结构上，对码头的安全也造成了一定的威胁，而此装置完全将撞击力转化为压缩的空气，码头结构几乎不受撞击力的作用；同时，该系统可以多次利用，具有抗疲劳的特点，这是该系统的一大亮点；成本方面，组成系统的各个构件都是现有的材料，造价低，与靠船桩的造价比较，本系统造价更容易接受；操作方面，该系统完全是自动化控制，不需要人工；其次，压缩的空气可以作为新的能源，可以应用在化工、冶金等方面，这样，将撞击产生的能量转化为压缩的空气的能量，达到了对资源的重复利用，在现在资源紧张的社会，是比较受欢迎的。