本发明专利技术公开了一种海上结构的逻辑化支撑结构与防撞装置，其中，逻辑化支撑结构包括承载部、固定部、斜撑和线性弹簧；所述承载部和固定部平行设置；所述斜撑包括第一斜撑和第二斜撑，第一斜撑和第二斜撑均为成对设置，两个第一斜撑的一端分别铰接在承载部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，两个第二斜撑的一端分别铰接在固定部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，其另一端分别与对应的第一斜撑的另一端铰接；所述线性弹簧设置在承载部和固定部之间、且其两端分别铰接在第一斜撑和第二斜撑的交点；本申请在初始状态下具有高刚度，当本支撑结构承载达到一定阈值时，结构刚度降低，既可确保正常操作的实施，又可在撞击工况下，降低撞击接触力。
【技术实现步骤摘要】
海上结构的逻辑化支撑结构与防撞装置
本专利技术涉及海洋与船舶
，具体涉及一种海上结构的逻辑化支撑结构与防撞装置。
技术介绍
海洋与船舶工程结构可能承受失控船舶撞击等短时强载荷，有效实施防撞已成为保证海洋工程结构安全的重大需求。传统的防撞方法中，将空气囊、粘弹性材料(橡胶)、金属泡沫等引入被保护结构(例如海上风机)(如图1所示)，以上结构可降低撞击接触力，但其刚度很低，正常工况下(例如靠船)，该类低刚度材料(结构)也会产生较大变形，金属泡沫还可能出现塑性破坏，较大波浪等也可能造成这些低刚度材料(结构)产生较大变形乃至损坏。因此，亟需设计一种更优的防撞结构，使其在正常工况下具有高刚度，确保正常操作(例如靠船)的实施，而在撞击工况下具有低刚度，以降低撞击接触力。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种海上结构的逻辑化支撑结构，其能够兼顾正常工况下的承载和撞击工况下的防撞。进一步的，本申请还提供一种海上结构的逻辑化防撞装置。进一步的，本申请还提供一种海上风机的防撞结构。本专利技术所采用的技术方案是：海上结构的逻辑化支撑结构，包括承载部、固定部、斜撑和线性弹簧；所述承载部和固定部平行设置；所述斜撑包括第一斜撑和第二斜撑，第一斜撑和第二斜撑均为成对设置，两个第一斜撑的一端分别铰接在承载部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，两个第二斜撑的一端分别铰接在固定部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，其另一端分别与对应的第一斜撑的另一端铰接；所述线性弹簧设置在承载部和固定部之间、且其两端分别铰接在第一斜撑和第二斜撑的交点。进一步，所述承载部和固定部为平行设置的面板或梁。进一步，所述斜撑为高刚度斜撑。进一步，所述第一斜撑和第二斜撑对称设置。进一步，所述斜撑的初始角度为θ0，30°≦θ0≦50°。进一步，本申请还提供一种海上结构的逻辑化防撞装置，包括承载部、固定部和弹簧系统，所述承载部和固定部平行设置，所述弹簧系统包括多组连续设置的弹簧单元，每个弹簧单元均包括斜撑和线性弹簧，所述斜撑包括第一斜撑和第二斜撑，第一斜撑和第二斜撑均为成对设置，两个第一斜撑的一端间隔铰接在承载部上、且另一端朝相对的方向倾斜，两个第二斜撑的一端间隔铰接在固定部上、且另一端朝相对的方向倾斜，其另一端分别与对应的第一斜撑的另一端铰接；所述线性弹簧设置在承载部和固定部之间、且其两端分别铰接在第一斜撑和第二斜撑的交点。进一步，该防撞装置由高刚度转变为低刚度的位移阈值为：其中，y0为防撞装置最大刚度时承载部的位移，l为斜撑的长度，θ0为斜撑的初始角度。进一步，该防撞装置的最大刚度为：其中，Kmax为防撞装置的最大刚度，K(y0)为防撞装置在承载部位移为y0时的刚度，k为线性弹簧的弹簧刚度，n为弹簧单元的组数，l为斜撑的长度，θ0为斜撑的初始角度。进一步，该防撞装置的等效刚度为：其中，Kappro为防撞装置的等效刚度，Kmax为防撞装置的最大刚度，y为承载部的位移，l为斜撑的长度，θ0为斜撑的初始角度。进一步，本申请还提供一种海上风机的防撞结构，包括风机和防撞装置，该防撞装置采用上述的逻辑化防撞装置，该防撞装置竖向设置、且其固定部固定在风机塔筒的外周。采用如上技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本申请由于在承载部与固定部之间设置斜撑和线性弹簧，斜撑与承载部、固定部以及线性弹簧之间均为铰接，当外部载荷作用在承载部上时，承载部向固定部方向压缩，铰接在承载部和固定部之间的斜撑随之转动，设置在承载部和固定部之间、且与斜撑铰接的线性弹簧压缩；由于斜撑与承载部和固定部之间的夹角变化，斜撑对承载部和固定部的反力产生非线性变化，整体表现为结构的力-位移曲线为非线性，使本申请在初始状态下具有高刚度，有利于正常工况下结构承载，当支撑结构承载达到一定阈值时，结构刚度降低，表现为低刚度，可以降低反力；即可确保正常工况下的承载，又可在撞击工况下，降低撞击接触力，起到防撞效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1为现有技术中防撞结构示意图；图2为本申请实施例1所提供的逻辑化支撑结构示意图；图3为本申请实施例1所提供的斜撑在不同初始角度下的力-位移特性图；图4为图1和2中两类装置承受撞击情况下的撞击接触力；图5为本申请实施例1所提供的逻辑化支撑结构碰撞力随时间变化图；图6为本申请实施例2所提供的逻辑化防撞装置结构示意图；图7为本申请实施例2所提供的逻辑化防撞装置压缩状态结构示意图；图8为本申请实施例3所提供的海上风机防撞结构示意图；图9为本申请实施例3所提供的海上风机与船舶作用示意图；图10为图9的俯视图。其中，1为承载部、2为斜撑、21为第一斜撑、22为第二斜撑、3为固定部、4为线性弹簧、5为质量块、6为防撞装置、7为风机塔筒、8为船舶。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。本申请中，逻辑化支撑指的是，结构刚度随载荷被动变化，当载荷小时，结构刚度较大，当载荷增大到一定阈值时，结构刚度变小。例如在本申请中，低速靠船时，因系统动能比较小，防撞装置为高刚度；高速靠船时，因系统动能大，防撞装置变形达到一定阈值，就转变为低刚度。实施例1：参见图2，本申请一种海上结构的逻辑化支撑结构，包括承载部1、固定部3、斜撑2和线性弹簧4；所述承载部1和固定部3平行设置；所述斜撑2包括第一斜撑21和第二斜撑22，第一斜撑21和第二斜撑22均为成对设置，两个第一斜撑21的一端分别铰接在承载部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，两个第二斜撑22的一端分别铰接在固定部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，其另一端分别与对应的第一斜撑的另一端铰接；所述线性弹簧4设置在承载部和固定部之间、且其两端分别铰接在第一斜撑和第二斜撑的交点。承载部和固定部可以为平行设置的两个面板，也可以为平行设置的两根梁，也可以依照工程需要进行设置。在使用时，固定部为固定状态，承载部用于承载外部载荷，并在外部载荷作用下，可朝固定部方向移动。斜撑为高刚度斜撑，其采用高刚度材料制成，其可以为条状，也可以为板状。第一斜撑和第二斜撑对称设置，且其相对的一端铰接。斜撑的初始角度为θ0，θ0为锐角，具体的，θ0的取值范围为：30°≦θ0≦50°。具体的，第一斜撑与承载部之间的夹角、第二斜本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.海上结构的逻辑化支撑结构，其特征在于，包括承载部、固定部、斜撑和线性弹簧；所述承载部和固定部平行设置；所述斜撑包括第一斜撑和第二斜撑，第一斜撑和第二斜撑均为成对设置，两个第一斜撑的一端分别铰接在承载部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，两个第二斜撑的一端分别铰接在固定部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，其另一端分别与对应的第一斜撑的另一端铰接；所述线性弹簧设置在承载部和固定部之间、且其两端分别铰接在第一斜撑和第二斜撑的交点。/n
【技术特征摘要】
1.海上结构的逻辑化支撑结构，其特征在于，包括承载部、固定部、斜撑和线性弹簧；所述承载部和固定部平行设置；所述斜撑包括第一斜撑和第二斜撑，第一斜撑和第二斜撑均为成对设置，两个第一斜撑的一端分别铰接在承载部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，两个第二斜撑的一端分别铰接在固定部的两端、且另一端朝相对的方向倾斜，其另一端分别与对应的第一斜撑的另一端铰接；所述线性弹簧设置在承载部和固定部之间、且其两端分别铰接在第一斜撑和第二斜撑的交点。
2.根据权利要求1所述的海上结构的逻辑化支撑结构，其特征在于，所述承载部和固定部为平行设置的面板或梁。
3.根据权利要求1所述的海上结构的逻辑化支撑结构，其特征在于，所述斜撑为高刚度斜撑。
4.根据权利要求1所述的海上结构的逻辑化支撑结构，其特征在于，所述第一斜撑和第二斜撑对称设置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的海上结构的逻辑化支撑结构，其特征在于，所述斜撑的初始角度为θ0，30°≦θ0≦50°。
6.海上结构的逻辑化防撞装置，其特征在于，包括承载部、固定部和弹簧系统，所述承载部和固定部平行设置，所述弹簧系统包括多组连续设置的弹簧单元，每个弹簧单元均包括斜撑和线性弹簧，所述斜撑包括第一斜撑和第二斜撑，第一斜撑和第二斜撑均为成对设置，两个第一斜撑的一端间隔铰接在承载部上、...
【专利技术属性】
技术研发人员：方辉，孟祥剑，李德鉴，段利亚，李华军，刘勇，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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