1、毕业论文开题报告机械设计制造及其自动化基于圆柱橡胶密封气垫双箱体结构防船撞击装置设计1选题的背景与意义桥墩是水中新建的障碍物，桥位、桥型和净宽选择不当时，船撞桥事故便会增加正确地选择桥位、桥型和净宽，采用足够的海事设施和管理，提高海员素质做到安全驾驶，便有可能大幅度减少船撞桥事故的发生除了减少船撞桥事故的发生之外，在万一发生船撞桥事故时，将损失减到最少，这就需要在桥墩设置柔性防撞装置12桥墩柔性防撞的装置和过程是桥墩的防撞装置要柔软，当船万一撞上桥墩时，防撞装置稍为后退一点，同时给船头一个侧向力，拨开船头，使船的动能大部分保留在船上；同时防撞装置消耗掉一部分能量消耗掉的这部分能量是不对船作功的
2、,如果它占的比例大，便减轻了对船的破坏1钢丝绳复合耗能防撞圈是一种专门为防御船撞桥而研制出来的固体摩擦和变形耗能的元件，具有大的耗能比，众多的耗能防撞圈外面再加上能够使多圈同期作用的钢围，尖形的外钢围能够滑开船头，使大部分动能保留在船上而不参与交换，便可实现桥墩柔性防撞柔性防撞的物理意义3桥墩柔性防撞的物理意义是指初撞时反力小位移大、吸能大、反力作功小其中初撞时反力小位移大是容易实现的，用中空的管状或圈状的防撞元件便可以了，它的“力一位移”曲线FAL曲线的数学特征是凹曲线，即二阶导数大于零Y0但要同时吸能大，就不能用橡皮管、橡皮圈，因为橡皮弹性好、吸能少，基本上没有能量耗散图1A为橡胶厂给用户
3、提供的碰垫的“力一位移”曲线只有上升段，而且是用静载荷作出的，凸曲线为鼓形碰垫，凹曲线为管形碰垫可以看出中空的管状或圈状的防撞元件已经实现初撞时反力小位移大图1是笔者研制的钢丝绳复合耗能防撞圈的“力位移”曲线，包括吸能上升段和放能下降段两个部分图1橡胶碰垫和耗能防撞圈的“力位移”曲线图2是动态的“力位移”曲线，图中的曲线上升和下降段包络的面积代表消耗的能，图2A是橡胶鼓形碰垫，可以看出橡胶元件消耗的能很少于是研究出钢丝绳复合耗能防撞圈，其“力一位移”曲线见图2B，它上升和下降段包络的面积很大，能消耗7085左右的能回程曲线与横坐标包络的面积代表回程时作用到船上的功可以看出鼓形碰垫这部分比例很大
4、；钢丝绳复合耗能防撞圈与鼓形碰垫相反，回程作用到船上的功很少图2动态“力位移”曲线围着的面积代表耗能从单个吸能圈到防撞装置47现在生产的钢丝绳复合耗能防撞圈，大号的每个吸能10，000J50，000J，要成百上千个才能实现桥墩防撞，于是在防撞圈之外作一钢围，一方面将船撞上来的力及时分布到各个防撞圈，另一方面将船头滑开因此，这一外钢围必须强度大、刚性好图3是一段外钢围连同4个和8个防撞圈组成的11分段的动态“力一位移”图，4个圈的是单层，8个圈的是双层单层的后退400MM左右，双层的后退800MM左右说明4个圈在单层钢围的作用下得到联动，双层的分段在双层钢围的作用下也得到联动图3防撞装置分段的“
5、力一位移”图有外钢围充气护舷的应用810随着运输船舶日趋大型化，对海上靠泊安全性的关注也提高到一个新的高度。原先使用的压缩型橡胶护舷已不能满足高冲撞能量吸收的需要，于是充气护舷应运而生。充气护舷利用压缩空气作缓冲介质。当船舶冲撞挤压时，它会柔和地变形，不仅吸收能量大，而且作用于船舶的反压力很均匀，不会损伤船体及其涂层。所以它比起单纯依靠压缩弹性的橡胶护舷来说具有显著的优点。1112（1）高吸收能量吸收能量的大小是护舷器具的主要技术性能指标。随着船舶吨位的增长，靠泊作业时，船舶接触岸壁或其它船只的冲撞能量也成倍地增长。巨大的冲撞能量必须依赖于护舷的充分变形及足够的接触面积来吸收。充气护舷的压缩变
6、形量可达到60以上，而且接触面积随着变形而迅速扩大，其吸收能量的能力远较其它护舷大得多。（2）超低反压力充气护舷中充的是低压气体，在压缩变形中内压的提高很有限。由于接触面积大，作用于船体表面的单位压力很低每平方米只有120KN，与其它护舷器具相比较，就不是一般的低反压力了。（3）倾斜接触的适应性好对船舶来说，必须要有一定角度接岸、接舷的可能性。充气护舷对倾斜接触来说，其适应性要比其它护舷高得多。（4）浮于水面，船舶摇摆都能适用充气护舷浮于水面，随着海潮涨落相对于船舷的位置不会改变。尤其是船舶随着海浪起伏摇摆时，圆筒形的充气护舷随着滚动，磨擦力很小。因而不会伤船体表面的涂层，而且还能起到减摇减振
7、的作用。我要研究的课题是基于圆柱橡胶密封气垫双箱体结构防船撞击装置设计。该课题主要研究方向就是用圆柱橡胶密封气垫来代替钢丝绳复合耗能防撞圈。由于大型船舶的撞击能量非常大，而充气气垫最大的特点就是可以吸收巨大的能量，同时对船舶的反压力均匀。因此，圆柱橡胶密封气垫在桥梁防撞装置的设计中会有不错的应用前景。2研究的基本内容和选题的意义研究的基本内容1收集、了解桥梁柔性耗能防撞装置研究的最新进展和成果。2了解各种现有橡胶护舷的原理及双箱体结构防船撞击的相关背景知识。3根据橡胶防撞圈所要求达到的技术参数进行圆柱橡胶密封气垫的设计。4双箱体防撞装置的整体安装方案确定。以桥梁的实际尺寸为基础确定整体方案。5
8、用PRO/E等软件设计装配装置的三维实体模型，完成二维装配图和主要部件工程图。6完整的毕业设计说明书一份。拟解决的主要问题1圆柱橡胶密封气垫的结构设计。2双箱体防撞装置的总体方案设计。3建立三维实体模型。3研究的方法与技术路线研究方法参考现有的双箱体桥梁防撞装置，分析其基本原理和橡胶防撞圈的工作原理。1分析目前橡胶护舷特别是充气橡胶护舷的工作特点。2将充气橡胶护舷的优点融入到橡胶防撞圈中，制定圆柱橡胶密封气垫设计方案。技术路线1根据所收集到的文献资料，对比各种桥梁防撞的工作原理和技术参数，总结桥梁防撞装置特别是双箱体防撞装置的优点。2分析双箱体防撞装置中橡胶防装权的工作原理和特点。3在原有橡胶
9、防撞圈的基础上，进一步提出圆柱橡胶密封气垫的设计方案。通过各项参数对比，进行可行性论证，并且分析后者相对与原有方案的优势。4根据实际所需尺寸制定整体方案。4研究的总体安排与进度1收集有关文献资料、完成开题报告等（4周）；2分析橡胶护舷（垫）的原理及特点，制定独特的圆柱橡胶密封气垫设计方案（2周）；3完成结构设计和建立三维实体模型。（3周）；4设计双箱体装置的装配图和主要零件的工程图（3周）；5整理、撰写毕业论文（2周）；参考文献1陈国虞防御船撞桥的新装置及其机理研究A上海海洋钢结构研究所20072陈国虞防御船撞桥的桥墩防撞装置上海海洋钢结构研究所20013张巍，严少波，张文明薄壁桥墩防撞浮箱的
10、设计与仿真A世界桥梁200724陈国虞，张政“柔性耗能防撞”项目技术的沿革城市道桥与防洪200855陈国虞，张政柔性耗能防撞装置中采用的新技术城市道桥与防洪200876岳磊，黄翔。浮箱式桥墩防撞设施设计中外公路200947陈国虞，张政权柔性耗能防撞装置的应用城市道桥与防洪200888于波充气护舷系统的设计方法A船舶201019李干华，王大展各种橡胶护舷防撞装置在修船码头的应用分析建造工艺200710孙菊香,朱珉虎充气护舷当今世界流行的船舶防撞装备A船舶2010411张海涛，张琪，李万富大型橡胶护舷的研制B橡胶工业20045112HOLGERSVENSSONPROTECTIONOFBRIDGEPIERSAGAINSTSHIPCOLLISIONSTEELCONSTRUCTION22009,NO113ZHIYUJIANG,MINTONGGUOPTIMIZATIONOFAFENDERSTRUCTUREFORTHECRASHWORTHINESSDESIGNMATERIALSANDDESIGN3120101085109514GOKDENIZNESER_,DENIZUNSALANDYNAMICSOFSHIPSANDFENDERSDURINGBERTHINGINATIMEDOMAINOCEANENGINEERING33200619191934
