辐条式吸能防撞圈.pdf

本发明涉及交通安全防撞领域，特别是一种用于桥墩、水上航标、交通运动器件及交通线路上其它易被碰撞须要保护的物体的辐条式吸能防撞圈。该防撞圈包括外圈、辐条式连接件，具有弹性的辐条式连接件一端固定在外圈内侧，另一端固定于内圈的外侧或被保护目标的外表面或外圈内侧的另一点，众多辐条式连接件呈辐条状分布在外圈的内侧。外圈受到撞击时各辐条式连接件发生直线伸缩式弹性形变，撞击能量被吸收转化为弹性能，弹性产生的反作用力将碰撞物推开，并可自动复原。优点是：将撞击力转化为众多辐条式连接件的直线伸缩式集合受力，发挥了材料效能；较好的柔韧性；防撞隔离距离大而用材少；结构简单、安装维护方便、造价低。

1.  一种辐条式吸能防撞圈，包括外圈(2)、辐条式连接件，其特征在于辐条式连接件一端固定在外圈内侧，另一端固定于内圈(3)的外侧或被保护目标(4)的外表面或外圈内侧的另一点，众多辐条式连接件呈辐条状分布在外圈的内侧。

2.  根据权利要求1所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述的辐条式连接件或为张力缆(1)，或为张力缆与弹性阻尼器(10)串接，或为长条弹性构件。

3.  根据权利要求1所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述的外圈的外侧有几种形状即椭圆形、长圆形、圆形、纺锤形、多边形或多种几何线条连接成的封闭形状，同一外圈其内侧与外侧形状是相同的或是不相同的，外圈外形为一封闭式整体结构或者外圈的一部分与被保护目标结合在一起。

4.  根据权利要求1所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述的外圈或内圈为钢结构件或钢材与非金属材料混合结构件，截面为空心或非空心截面。

5.  根据权利要求1所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述的外圈的外围或设柔性缓冲层(5)或设柔性滚子(7)或不设柔性部件。

6.  根据权利要求1所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述的内圈的内侧形状或为圆形或为外圈的内侧形状或为被保护目标的外表面形状。

7.  根据权利要求1所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述的内圈的内侧或设柔性缓冲层(6)或不设柔性部件。

8.  根据权利要求1所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述的防撞圈或为单独使用或为两个或两个以上组合使用，组合使用的方式或为上下叠合或为并列组合或为大尺寸外圈套小尺寸外圈方式组合。

9.  根据权利要求1或8所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述组合使用方式中，外圈之间或设连接缆(8)或不设连接缆。

10.  根据权利要求1所述的辐条式吸能防撞圈，其特征在于所述的被保护目标(5)有几种类别即桥墩、柱梁、护栏、堤坝、航标、交通运动器件及其它需要保护的交通设施。

辐条式吸能防撞圈
技术领域
本发明涉及交通安全防撞领域，特别是一种用于桥墩、水上航标、交通运动器件及需要保护的其它交通设施的辐条式吸能防撞圈。
背景技术
现有交通安全防撞设施中，柔性防撞件有拱形橡胶、橡胶圈、内部充水橡胶圈等。专利号ZL 93224217.0“吸能防撞器”和专利号ZL 2005200422372“复合消能防撞圈”，均采用内置钢丝绳圈作为防撞吸能主体。以桥墩防撞为例，专利号ZL200520042238.7“长圈型防撞钢围”，技术方案中采用复合消能防撞圈作为防撞吸能元件：复合消能防撞圈由橡胶和多层钢丝绳圈组成，钢丝绳圈直径不能太大否则弹性不足，为了增加弹性采取多层钢丝绳圈层叠集束布置，这就增加了防撞圈重量，为了承受大能量的碰撞，要在桥墩外围大量多层铺设，重量非常大，而且要将防撞圈支撑在同一受力面上，还须较强力支撑设施，制造费用大；比桥墩外围尺寸还大的钢围通常刚性不够，靠钢围本身的刚性去推动众多的复合消能防撞圈，则钢围必须加大刚性，这将增加钢材用量；从技术方案来看，即使钢围强度足够，也是受到撞击的正面的防撞圈受压力较大，侧面、背面的防撞圈起的作用有限；消能原理只利用了钢丝绳圈的弹性特性，而未充分利用钢材的抗拉强度特性。
桥墩防撞技术方案还有在桥墩外围设置环状的钢质浮箱，内置柔性防撞元件与桥墩接触以提高防撞能力，如“浮式桥墩防撞装置”(专利号ZL95226699.7)，“浮式消浪型桥墩防撞装置”(专利号ZL200520095508.0)，“自动定位导向浮式桥墩防撞装置”(专利号ZL200420017659.X)，上述技术方案中，采用钢质浮箱虽具有足够强度，但柔性防撞元件数量有限，对大能量的碰撞，钢质浮箱与船舶均可能受损；为了承受大能量的碰撞，须增加钢质浮箱外围与桥墩之间的距离，这就要加大钢质浮箱断面宽度和总体尺寸，增加了钢材用量。
发明内容
发明目的：为克服现有防撞设施的不足，本发明提供一种结构简单、防撞隔离距离大而用材少、能将局部撞击能量迅速转化分散为众多辐条式连接件的弹性形变能的辐条式吸能防撞圈。
技术方案：本发明所述的辐条式吸能防撞圈，包括外圈2、辐条式连接件，辐条式连接件一端固定在外圈内侧，另一端固定于内圈3的外侧或被保护目标4的外表面或外圈内侧的另一点，众多辐条式连接件呈辐条状分布在外圈的内侧。
所述的辐条式连接件或为张力缆1，或为张力缆与弹性阻尼器10串接，或为长条弹性构件。
所述的外圈的外侧有几种形状即椭圆形、长圆形、圆形、纺锤形、多边形或多种几何线条连接成的封闭形状，同一外圈其内侧与外侧形状是相同的或是不相同的，外圈外形为一封闭式整体结构或者外圈的一部分与被保护目标结合在一起。
所述的外圈或内圈所述的外圈或内圈为钢结构件或钢材与非金属材料混合结构件，截面为空心或非空心截面。
所述的外圈的外围或设柔性缓冲层5或设柔性滚子7或不设柔性部件。
所述的内圈的内侧形状或为圆形或为外圈的内侧形状或为被保护目标的外表面形状。
所述的内圈的内侧或设柔性缓冲层6或不设柔性部件。
所述的辐条式吸能防撞圈或为单独使用或为两个或两个以上组合使用，组合使用的方式或为上下叠合或为并列组合或为大尺寸外圈套小尺寸外圈方式组合。组合使用方式中，外圈之间或设连接缆8或不设连接缆。
所述的被保护目标4有几种类别即桥墩、柱梁、护栏、堤坝、航标、交通运动器件及其它需要保护的交通设施。
工作原理：外圈通过全体辐条式连接件张紧后具有一定刚性和弹性，整体处于一种弹性平衡状态，当外圈受到局部撞击时会产生弹性退让，各辐条式连接件的弹性力产生变化，发生伸缩形变，外圈整体产生弹性形变，原来的弹性平衡状态被打破，撞击能量迅速转化分散为众多辐条式连接件的弹性形变能，产生的回弹力即反作用力将碰撞物推开。当外力消除后，各辐条式连接件在弹性力作用下复原，外圈形状随之恢复到原来弹性平衡状态。当撞击力超过辐条式连接件的设计允许极限值时，各辐条式连接件被逐个拉断，通过逐步分散断裂方式化解撞击能量的集中释放，以牺牲辐条式连接件来防止碰撞物与被保护目标的同时受损。根据被保护目标的不同，要求的防撞等级也不一样，不同的辐条式吸能防撞圈其辐条式连接件可采用不同的材质、弹性、直径的张力缆，为增大弹性、柔性可将张力缆与弹性阻尼器串接，或采用合适的长条弹性构件。
有益效果：与现有技术相比，优点是，当外力撞击外圈时，能即时将局部撞击力转化为众多辐条式连接件的集合受力，很快化解冲击能量，并可自行回复原状；可设置辐条式连接件极限拉断力，最大限度减少两败俱伤；辐条式连接件均是直线受力，充分发挥了材料物理特性，即用较少的材料取得最大的效能；辐条式连接件既是吸能构件又是外圈定形和承重构件，优化了设计；各辐条式连接件之间空间很大，防撞隔离范围大而用材少，大幅减轻了重量；外圈依靠辐条式连接件张紧定形，外圈本体不需要很大刚性，节约了钢材，减轻了重量；便于受力分析计算与结构设计；结构简单、安装维护方便、造价低。
附图说明
图1是本发明的外圈为椭圆形、辐条式连接件为张力缆与弹性阻尼器串接的外形结构示意图。
图2是图1的“S—S”的剖面结构示意图。
图3是本发明的张力缆带有交叉分布的连接方式的剖面结构示意图。
图4是本发明的外圈表面为球面的剖面结构示意图。
图5是两个不同尺寸的辐条式吸能防撞圈上下两层叠合、两外圈通过带倾角的连接缆相连成网状的剖面结构示意图。
图6是图5的“P向”外形结构示意图。
图7是两个相同尺寸的辐条式吸能防撞圈上下两层叠合在一起、两外圈通过连接缆相连成网格状的外形结构示意图。
图8是本发明的辐条式连接件为张力缆与弹性阻尼器串接、外圈的外围设柔性滚子、外圈外侧为纺锤形的外形结构示意图。
图9是本发明的外圈的一部分与被保护目标结合在一起的外形结构示意图。
图10是本发明的外圈为圆形的外形结构示意图。
图11是本发明的多个辐条式吸能防撞圈并列组合安装、外圈通过连接缆连接在一起的外形结构示意图。
图12是本发明的多个辐条式吸能防撞圈并列安装于被保护目标外侧的外形结构示意图。
图13是本发明的大尺寸外圈套小尺寸外圈方式组合的外形结构示意图。
图14是图13的“R—R”剖面结构示意图。
图15是本发明的大尺寸外圈套小尺寸外圈方式组合，外圈之间通过张力缆连接的剖面结构示意图。
图中标记：1—张力缆  2—外圈  3—内圈  4—被保护目标  5—柔性缓冲层  6—柔性缓冲层  7—柔性滚子  8—连接缆  9—连接套  10—弹性阻尼器
具体实施方式
下面结合附图对具体实施方式作进一步说明：
图1、图2所示：本发明的外圈2呈椭圆形，辐条式连接件为张力缆1与弹性阻尼器10串接，一端固定在外圈内侧，另一端固定于内圈3的外侧，众多辐条式连接件呈辐条状分布在外圈的内侧，内圈的内侧形状为被保护目标4的外表面形状，被保护目标置于内圈中。图2是图1的“S—S”的剖面结构示意图。
图3所示：本发明的辐条式连接件为张力缆1并带有交叉连接方式分布于外圈2与内圈3之间。
图4所示：外圈2表面为球面、外圈高度比内圈3高度大、张力缆1呈不同倾角的放射状分布于外圈与内圈之间。
图5、图6所示：上下两层辐条式吸能防撞圈叠合连接在一起，两外圈通过连接缆8连接在一起，两内圈由连接套9相连，外圈的外围设柔性缓冲层5，内圈的内侧设柔性缓冲层6，两外圈通过一组带倾斜角度的连接缆8相连。图6是图5的“P向”外形结构示意图。
图7所示：两个相同尺寸的辐条式吸能防撞圈上下两层叠合连接在一起、两外圈通过连接缆8相连，不同倾斜方向的连接缆结成网状。
图8所示：外圈2的外侧为纺锤形、外圈的内侧为长圆形，外圈的外围设有一层柔性滚子7，被保护目标4的外表面形状为圆角长方形，内圈3的内侧形状为被保护目标的外表面形状，被保护目标置于内圈中，辐条式连接件为张力缆1与弹性阻尼器10串接。
图9所示：辐条式连接件为张力缆1、其一端固定在外圈2内侧、另一端固定于被保护目标4的外表面，外圈为椭圆形，外圈的外围设柔性缓冲层5，外圈的一部分与被保护目标4结合在一起。
图10所示：外圈2为圆形，辐条式连接件为张力缆1、其一端固定在外圈内侧、另一端固定于外圈内侧相对应的另一点，众多张力缆呈辐条状分布。
图11所示：多个辐条式吸能防撞圈之间相隔一定间距并列组合安装，其外圈通过连接缆8连接在一起，构成组合式防撞结构。
图12所示：多个辐条式吸能防撞圈并列安装于被保护目标4外围，组成吸能防撞隔离带。
图13是本发明的大尺寸外圈套小尺寸外圈方式组合，外圈为椭圆形，辐条式连接件为张力缆，被保护目标置于内圈中的外形结构示意图。
图14是图13的“R—R”剖面结构示意图。
图15是本发明的大尺寸外圈套小尺寸外圈方式组合，大尺寸外圈通过张力缆与小尺寸外圈连接，小尺寸外圈通过张力缆与内圈连接的剖面结构示意图。