[實用新型]一種增強型單面擋檐系船柱

有效

• 申請號: 201320299869.1
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN203270517U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 方向明;陳緒宇
• 申請（專利權）人: 黃石昂泰機電有限公司
• 主分類號: E02B3/24
• 分類號: E02B3/24
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 饒建華

技術領域

本實用新型涉及碼頭、船閘用的一種增強型單面擋檐系船柱。

背景技術

單面擋檐系船柱主要用于碼頭、船閘等地船只系纜，其強度直接涉及到船只的安全性。現有的單面擋檐系船柱參見圖1，它具有底盤、柱身及頂部的單面擋檐構成，單面擋檐頂部開有頂孔，底盤上開有6個錨栓沉孔，所述柱身及單面擋檐部份為空腔結構，在現有標準設計中，柱身為等壁厚的筒體結構，其壁厚為標準值t（根據標準GJ-33系船柱通用圓集選定，一般有20、30、35、45、55、60、70、100、125mm等規格）,底盤厚度大于柱身壁厚t,而單面擋檐部份的壁厚為0.75t，現有單面系船柱存在的問題是：1.柱身壁厚與底盤厚度相差太大，比值在1:1.3至1:2.8之間，鑄造凝固時，易在柱身與底盤結合部的熱結產生裂紋，不符合鑄造件“應盡量設計成等壁厚件、以減少熱結、降低產生裂紋可能性”的鑄造原理；2.底厚上薄結構形式的鑄件在結晶凝固時，會在鑄件中上部位產生縮松、縮孔等鑄造缺陷；3.柱身與底盤結合部是系船柱的最大受力部位，此處的鑄造熱結裂紋是產品的嚴重隱患，會使系船柱的設計系纜力大打折扣；4.底盤設計較厚，無謂地增大了產品重量，實屬浪費；5.柱身與單面擋檐同樣存在厚度差，設計不合理。

發明內容

本實用新型的目的就是要解決現有單面擋檐系船柱結構設計不合理、容易產生縮松、縮孔、裂紋等鑄造缺陷，材料浪費大等問題，提供一種增強型單面擋檐系船柱。

本實用新型的具體方案是：針對現有的單面擋檐系船柱進行改進，它具有底盤、柱身及單面擋檐，在底盤上開有若干個錨栓沉孔，單面擋檐頂部開有頂孔，所述柱身及單面擋檐為空腔結構，柱身設計標準壁厚為t,則單面擋檐壁厚為0.75t，其特征是：所述柱身空腔為錐形腔，柱身空腔下端口內徑D1=柱身外徑D-2t，柱身空腔上端口內徑D2=柱身外徑D-1.5t；在底盤上開設有空腔，保持底盤空腔的頂面壁厚=t,側壁厚≥t；底盤空腔與柱身空腔的結合處采用大圓弧角過渡，底盤空腔的頂面與側面采用小圓弧角過渡；且在底盤空腔中位于每個錨栓沉孔處設有加強臺。

本實用新型中所述底盤空腔的側壁厚為t—t+5mm，當然適當增厚也是可行的。

本實用新型中所述底盤與柱身結合處的圓弧段壁厚為t。

本實用新型中系船柱是采用HT250或ZG270—500鑄造而成。

本實用新型中所述底盤是圓形或方形結構。

本實用新型的強度分析如下：

1.原水運規劃設計院技術研究室于1978年編制有《系船柱構件通用設計編制說明》，其中有對系船柱殼體的強度驗算；對柱身的強度驗算如下：

柱身強度按普通材料力學公式計算。

一般港口水流速度不大（3-4海里/小時），浪高有限（≤1米），故系纜力可視為靜力。

系纜角取最不利角，即在此情況下，柱頭產生最在拉應力，柱底產生最大彎曲應力，彎曲點為M。最不利角θ值的推算（計算圖式如圖6）：

M=PcosθH?????P_V=Pcosθ

σ=?P_V/F?+?M/W?=?Psinθ/F?+?PcosθH/W

將上式對θ進行一次微分：

f’(θ)?=?Pcosθ/F?-?PsinθH/W

令?f’(θ)?=?0，即得：

θ=?arc?tg(W/FH)

上式中：θ—最不利角；W—柱身截面系數；F—柱身下部截面積；H—柱身高度。

由上式計算可知，θ角僅與結構尺寸（W柱身截面系數、F柱身下部截面積、H柱身高度）有關而與系纜力大小無關。據計算，各種系船柱殼體的θ值均小于載荷規范規定的垂直角β=15°(見表一)。實測數據表明，艏艉纜及倒纜的垂直角β在0°～10°范圍內出現的概率最多。因此，柱身強度按θ角計算是合理的。

表一：

2.新型系船柱殼體相對于老式系船柱殼體，未改變柱身高度H，殼體最大彎曲應力點M處的有效壁厚t亦未改變，即柱身下部截面積F也未改變；因此，新型系船柱殼體的系纜力不小于老式殼體的系纜力。

本實用新型的優點是:

1.幾何結構更合理

如圖6所示，整個柱體基本是一個近似等壁厚結構，稍有差別處采用逐變過渡連接，符合鑄造件“應盡量設計成等壁厚件、以減少熱結、降低產生裂紋可能性”的原理。

雖然底盤安裝錨栓的螺孔處和靠近底盤最外徑處的厚度比基本壁厚t多了5mm，但僅多5mm由此引起產生鑄造熱結的可能性較小。