CN101709575B - 一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列设备和辅助装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列装备和辅助装备，利用该系列装备快捷抗洪救灾阻止海难发生的方法以及该系列装备在快捷抗洪救灾阻止海难发生中的运用。该装置及方法克服了传统和现代费时费力之工具及方法，选用本系列的水纤坝或水刚纤坝或旱刚纤及辅助设备桁船、三角锚、五款气囊、各式伞状堵漏工具和输液气管道封堵阀，可省时省事地封堵堤坝决口、船舶潜艇、液气仓储、输液输气管道出现的漏洞。

Description

一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列设备和辅助装置及应用

所属技术领域

本发明涉及一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列设备及辅助装置，尤其是能快捷有效地即时封堵堤坝决口、船舶潜艇或液气仓储、输液输气管道出现的漏洞而使之不至于造成灾难的设备，其辅助装置还涉及在水上作业的广泛用途。

背景技术

据统计，八十年代以来，我国每年因洪涝灾害造成的损失占JDP的3％，日本占0.33％，美国占0.2％，渍堤决口是洪水期最为严重的险情。以1998年8月长江江西九江段4、5号闸门决口为例，决口宽60M，洪水以超过6M\S的流速冲出江岸，应急堵口的石块、土袋、石笼、水泥船等均被席卷而去，解放军某部采用了钢木石土组合坝封堵决口技术，动用船只263艘，官兵2.4万人，动用车辆200台，沉船3艘，堵口物资20万吨，历经88小时，

2003年9月6日黄河内蒙古自治区乌拉特前前旗大河湾段堤防决口；

2003年10月29日黄河河南考段生产决口；

2008年3月黄河内蒙古杭锦旗独贵塔拉素段决口；

2009年4月3日，美国北达科他州南部的红河水位上升至112年来的最高警戒线，部分河堤更已崩缺，受灾人数达十万人(参视背景技术辅说明资料)。

综上事例，到目前，较为实用的堵口方法还只是主要包括①立堵：堤防口门两端做好裹头，从口门两端同时抛投堵口材料。根据水深和流速采取不同方法，如流速不大或静水，可直接填土进堵，如流速较大，可打桩、抛枕、抛笼等进堵，最后集中抛投合龙；②平堵：沿口门选定堵口堤线，利用架桥或船平抛料物，如散石、混凝土块、柳石枕、铅丝笼或竹笼块石等到从河底开始逐层填高，直至高出水面，以堵截水流；③钢木土石混合堵：由口门两端进占，置若干排间距0.8-1.2米的钢管桩，用网管和管扣水平纵横相连接成框架，顶层塔上竹木为工作桥，然后在钢管桩之间置木桩，并在木桩之间回填砂石料袋，龙口窄小、流速大时，框架可加密并设斜撑，稳固框架，还可在口门上游设置挑流设施。④2005年从美国安快坝公司引进的‘安快坝‘堵水法等.这些方法都是只能待洪水势力减弱，而后作亡羊补牢式的堵截，皆因封口历时太长，还要耗费大量的人力物力，决口仍然造成了巨大的经济损失.达不到减灾消灾之目的。

上述说明，截至2009年4月为止，还没有一套真正能做到快捷有效地抗洪救灾、可以推广使用的堵口方法和设备，就其原因是：到目前为止都还只是立足于口门的两端，对水流作拦腰式地横向(即成90度角)操作，这些传统的筑坝堵截方法，都是造成有劲使不上，或抛投的物料很容易就被强大的洪流冲走掉，收效甚微。

发明内容

为了克服上述不足，本发明设所采用的技术方案是：找准着力点，借力使力，以夷治夷的策略，发明创造出一套应对流体作纵向(成0或180度角)操作的方法和技术设备。如在封堵堤坝决口的运用中，先在口门口的河床上设置辅助装置，为铺设抗洪的技术设备创造纵向操作的条件，然后将设备依托河床或仓壁，结合辅助装置，同时利用流体本身的质量，并借助流体的能量，把流体的动能转化成筑坝堵漏的动力，即筑即堵，修筑坝体，一直达到快捷有效地封堵堤坝决口、船舶潜艇仓室、输液输气管道漏洞，而后再作其他善后工作。

本发明的目的在于提供一种快速抗洪救灾阻止海难发生的系列设备和辅助装置及运用。

本发明的另一目的在于提供一套系统的治流方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术措施：设计制造出一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列设备及辅助装置，该系列设备包括水纤坝1-1、4-1、2，水钢纤坝2-1、2，旱钢纤坝2-17，各种伞状阻具，四款船舶堵漏囊5-1、2、4、5及纤坝的辅助装置桁船3-1、2、4-4和三脚锚3-1、4-5。

本发明的系列抗洪救灾方法和技术设备与现有的方法和技术设备相比，有益效果是：

1.使强堵或合龙不再成为难高难度工程，不再任由强大的洪水泛滥成灾，改变面对在灾难发生的第一时间里而束手无策的现状。

2.可阻止如泰坦尼克号那样的海难发生，增强船舶或潜艇的自救生存能力；

3.安装这些封堵船舶潜艇或其他仓室漏洞的设备，可在仓内或水上自行操作完成；缩小了抢险救灾的难度；

4.直接‘站‘在口门的水面上操作，以绳索的平行拉力取代重力坝的支撑力对抗流水冲击力，找到了筑坝堵口的用力点；

5.因皆以布、金属和钢丝绳做材料，用本方法而设制出来的堵口设备，结构简单规范，容易制作，操作简便，工作效率高，若用彩条布加塑料薄膜或其他纺织品做布，竹木为材作桩，塑料棉麻等材质的绳索代替钢丝绳筑成的坝体，取代以沙石土筑重力坝，使造价更经济，且都是可以重复使用的构件，避免了人力物力的浪费。

6.克服传统和现代方法中的不足——费时费力，如堵1998年8月长江江西九江段4、5号闸门那样的决口，用不作再用那么多的人力物力，最迟可在一天之内做到封口闭气，十几分钟之内封堵船舶潜艇、液气仓储、输液输气管道的漏洞。应当理解，要做到这样快的程度，不但配合操作的机械化和自动化程度要高，还得由训练有素的人员操作能做得到。

7.本辅助装置，除了在构筑水纤坝和水钢纤坝是必需的装备外，还是运载抗洪抢险装备和所需材料的运载工具，在其他的水上作业方面也具有更广泛用途，如建水上工作场地、临时码头，棧桥、锚泊等。

附图说明

图1是水纤坝1-1、全自动封口水囊1-2、全自动封口锁1-4、自动排气阀1-5、绳锁1-25、绳锁锁芯1-26的组成、结构、原理、安装和运用说明图。

图2是水钢纤坝2-1、2、旱钢纤坝2-17的组成、结构、原理、安装和运用说明图。

图3是桁船3-1、2、三脚锚3-11、气囊阀3-10的组成、结构、原理、安装和运用说明图。

图4是水纤坝和桁船4-1、4组合运用、定位于A、B、C、三脚锚和水囊4-3的运用说明图。

图5是球体气囊5-1、圆形气垫5-2、圆柱体气囊5-5、长方体气垫5-4的组成、结构、原理、安装和运用说明图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步阐述本发明。这些附图不仅用于说明本发明，也用于标明本发明要求保护的范围。

水纤坝

以布和水在口门中修筑成的坝体称之为水纤坝1-1，其特征在于本发明的这种水纤坝由N个单体全自动封口水囊1-2堆积而成，它专堵水流速快、流量大或被称为龙口之类的决口，克服已往因口门流量大流速高而等待、任由洪水泛滥成灾的消极方式，取代沉船、抛石笼，等各种耗时损力的强堵方法，以灵活的单体做笨重的安快坝做不到的事，成为龙口的克星，真正达到了借力使力、以水治水之目的。

本发明的全自动封口水囊1-2是一个利用口门中之急流，以水为填充物，当吞量达到设计标准就会自动封口、形成堵口单体的装置，系由布制成直径1M、长3-5M(或更大)的圆柱体口袋1-3、全自动封口锁1-4，自动漂浮捧气阀1-5和闭气圈1-6这四个部件组成，口袋的一端设制成蛇嘴形状1-7、8、9，开口边用尼龙丝扣1-10连接包裹住封口锁内环1-11、12，当封口锁锁住时，袋子口就被设置在封口锁上的橡胶圈1-12挤压而密闭起来。袋子另一端设制成捧水排气或充水充气管道1-20，袋身设计四条集力带1-13，集力带一端分别与封口锁相连接，集中水囊受力，集力带上再设置些系带，以备做其他用途。

自动漂浮捧气阀1-5，系由泡沫塑料制成的椭圆体1-14，空心胶塞1-15、漏斗1-16和网1-17组成，通过塑料软管1-18跟囊体相连接，其特征在于椭圆体载着塞子漏斗漂浮在水囊内部充水时有空气的水面上，让囊中空气捧出囊体外，当囊内捧没了空气时，囊内外水的压力差便使塞子堵塞住漏斗口。

水囊的全自动封口锁1-4、7、8、9，系由封口锁内环1-11和套在内环上的橡胶管1-12、外环1-19、弹簧1-21、组合卡1-22、栓绳片1-23，轴螺丝1-24、绳锁1-25、锁芯1-26这八个零部件组成；绳锁1-25系由两片外壳1-25、三颗螺丝1-28、槽齿1-29、弹横1-30、滑轮1-27、定绳1-31组成；锁芯系由钢管1-32、卡齿1-33、弹片1-34和调节镙丝1-35组成，形成一个可调节的脱发机关与月牙外环相连、卡齿通过连线与水囊集力带相连，用二个锁芯更可以提高双倍的分离灵敏度；闭气圈1-6用中密度的海棉材料环于封口锁一端，起三重作用：①对重叠的水囊之间的缝隙起闭气的作用，②起保护水囊与水囊之间不受封口锁损伤的作用，起保证使水流填充水囊的作用。水囊全自动封口锁的特征是：囊口利用流水的冲击力，吞咽足水时，流水对水囊的冲击力大于锁芯与卡齿分离的力度而迫使一个锁芯分离，另一个锁芯更承受不住双倍的拉力而立即分开，让绳锁的钢丝绳拉动两半月牙环合并，这时绳锁受定绳和槽齿的限制，连接月牙环的绳索只能逆水流方向牵动而不能缩回放松绳锁锁口，从而使内环牢牢封锁住水囊口。外环上的齿钩1-36也起和绳锁一样的封口作用，在做水纤坝时取双重保证水囊封口的作用，气囊装水或充气时，只用齿钩就能封固囊口。

水钢纤坝

以布、钢构件和绳索在口门口修筑成的坝体叫水钢纤坝2-1、2，水钢纤坝适用于堵水流较缓、较宽的口门。系由钢管桩2-3，边连管2-4，连管2-5，布2-6和撑布用的撑管2-7跟经粗纬细的网2-8(缝合在一起称为挡水布)组成。钢管桩把连管串接起来，桩的一头钉入地里面，另一头用钢丝绳与桁船相连，口门口水深时连管可以多加层连管，这样就组成了钢纤坝坝体受力的龙骨层；安装挡水布时，先将其捲起来，由桁船上的吊车吊装(必要时还可动用气囊筏协助安装)，靠着龙骨层一边展开，一边将撑管连同布脚一起插入泥土里2-9，这样起到闭气作用。在水中需要把档水布连接起来时，一捲头与另一卷尾预先穿好绳子2-10，收绳，当捲头与卷尾合并后卷二圈，就可以在水中把挡水布相连接起来，运作时可一边架设龙骨，一边展开挡水布，水钢纤坝筑成，口门也封阻住了。挡水布的另一重要用途是作为阻止口门扩宽而做口门两端的裹头工具，是到达决口现场第一件要用的设备。

旱钢纤坝

以布2-14、桩2-11、12、铁丝网2-13、拉绳2-15在陆地上修筑成的坝体叫旱钢纤坝2-17，如对付像2009年4月3日，美国北达科他州南部的红河水位上升那种灾情最经济实用，它可以取代安快坝、橡胶坝或重力坝，在陆地上修筑围堰或临时坝体，其特征在于布的脚边2-16埋入土中，遇水时起闭气作用，在不能挖坑埋布脚的地面，可在布脚布的上下面摊些土，然后压上沙袋等，在遇水时同样起闭气的作用；修筑需要合龙的临时堰坝时，其特征还在于预先将龙骨部件安装固定在地上、埋布脚，待到封堵龙口时，只需将布卷向水面上余余展开即可，然后用土石料从容填堵龙口。

桁船三脚锚

安装建立水纤坝或水钢纤坝都必须用本发明中的辅助设备一桁船或三脚锚牵制住水囊、钢桩。

桁船3-1、2、4-4、5是桁架和船的组合设备，故名桁船；系由葫芦吊3-3、锚柱3-4、联杆3-5、六通联角3-6、四通联角3-7、脚凳3-8这六个零部件组成桁架，再用一只或多只驳船3-9和N根钢丝绳组成，若无船，也可以用本发明中的纤坝零部件组成气囊筏3-10代之。其特征在于六通联角和四通联角把联杆、锚柱连接起来，联杆锚柱的结构都是钢管为材料，杆、柱的两端分别制成镙钉和镙母3-13，需加长时连接即可，锚柱的直径需在20CM左右，葫芦吊的主要作用主要是通过锚柱把桁船向水面提升，其次是紧固桁船上的钢丝绳，锚柱在桁船的重力作用下则深入到河床，使桁船连接纤坝时具有强大的拉力；锚柱底的脚凳是为了不让锚柱无限制下沉而设置的；其特征还在于联杆和联角加上滑轮，就能在桁船上组成便于安装纤坝用的简易吊车4-6.

三脚锚3-11的系由两根联杆、一根锚柱、一个六通联角加上树叶形犁耙4-12和两根钢丝绳组成，其特征在于调节锚柱的长度，就可以调节犁耙与地面的最佳角度，使三脚锚产生最大的锚定力，构成具有大定力的可移动桩；

在没有桁船，又要用全自动封口水囊紧急封堵决口时，可用三脚锚和全自动封口水囊组成一个组合体联合使用，以空投方式4-3运作堵口，这种方式的堵口速度最快，效率最高。

安置桁船

由于驳船跟桁架组合而成的桁船是没有动力的，如是车辆或拖轮带至目的地时。安置桁船的步骤是：用拖轮或操纵4-7L1、L2，将桁船分别移至水上A、B处，置放三角锚A和三角锚B，然后将桁船漂移至靠近口门C处，再将桁船安定下来。本发明的桁船，除了与纤坝联合筑成坝这一主要功能外，不但是一个非常有用的多功能水上工作平台4-5，运用时再带上一个机动灵活的气囊筏4-10，在急流中组建水纤坝、钢纤坝就更轻而易举了，如果是决口很宽，增加桁船数量即可。

伞状堵具

本发明中的伞状堵具即雨伞一样的堵漏工具，其形状、结构、原理、用料与平常雨伞诸多相同，皆能张能合、与布为档水面、金属构件做龙骨，其特征在于选用的材料强度一定要大，做龙骨的骨架根数一般只3根或4根，伞布为双层，充气即成气垫，其他的伞状堵具边沿一定要有起闭气作用的气垫或橡胶之内的软物，制成大小不等、款式各异的伞状堵具，其中心轴加工成镙丝杆，可拆短或加长，可穿过另一片伞帽后上镙丝帽固定，例如：阻一艘油轮出现直径1M多大的破洞，安装步骤是：先选择大小合适的伞状阻具——加长中心轴——闭合——穿过破洞——撑开——充气——回抽拉紧中心轴——用另一片伞帽穿过中心轴——上镙丝帽固定——拆掉多余的中心轴——完成阻漏作业。封阻其他如人能到达的仓室、罐、输液输气管道出现的漏洞处，也似这般作业。

四种船舶堵漏囊

用高强度纤维织物加金属管件制成的4种几何体气囊：系由①球体气囊5-1，专用于即时封堵船头船尾或创口壁为曲面的小漏洞；②圆形气垫5-2专用于堵不太规则的稍大些且创口面较平整的较大漏洞，其特征是在于气垫里设置一道钢管5-3做龙骨来承受水流对气垫产生的张力，凸出高过钢管的一圈圈气囊壁起闭气作用；③长方形气垫5-4之特征和圆形气垫一样，则专用于封堵大且长的漏洞，④长形创口则用圆柱体气囊5-5。

这些堵漏囊的安置方式一种是将气囊预先设置在船底部的可移动储存仓室里5-8，充气的气囊在浮力的作用下撑出储存室，在储存柜的操纵下移体到创口处5-9，由船仓外水的压力使气囊堵在创口处。然后再用气囊上设置的扣、带从仓内加固，关于储存仓在船底移动的设计，可以是靠磁性行走的机器人5-6，或由沿船底轨道移动；另一种方式是由储绳柜释放出带有漂浮物的绳索，绳头由漂浮物带至水面，在船上将气囊与绳索联接、充气，储绳柜回收绳索，将气囊带至漏洞处堵住漏洞；对于飞机仓、太空仓堵漏是采用内释放式的方式，即用压缩空气充涨气囊，然后将气囊由仓内释放至漏洞处即可。

Claims (11)

1.一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列设备及辅助装置，该系列设备及辅助装置包括：由化纤织物、钢管构件、钢丝绳为主件组合而成的水纤坝、水钢纤坝及其辅助设备桁船、三脚锚、旱钢纤坝，专堵船舶、储存仓室、输液输气管道裂口漏洞用的五款气囊(球体气囊、圆形气垫、圆柱体气囊、长方形气垫)和各式伞状堵漏工具，其特征在于：本发明的系列设备都源于以流体治其流体这一总的技术构思，都是以布、杆、绳为材料制成装置，利用流体自身的能量和质量，即筑即堵，最终达到快捷有效地封堵堤坝决口、仓室管道漏洞之目的。

2.如权利要求1所述的一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列装置及辅助装置，其特征在于所述的水纤坝1-1，设置在决口中，由N个全制动封口囊在连接于桁船或三脚锚的绳索牵制下，吞水为填充物质，形成一个个单体、从水底逐个堆积，直至水面，形成水纤坝，全制动封口囊系由高强度纤维织物加防渗材料造成的布缝制而成直径1M、长3-5M的圆柱体口袋1-3、全自动封口锁1-4、自动漂浮排气阀1-5、闭气圈1-6这四个主要部件组合而成。

3.如权利要求1所述的一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列装置及辅助装置，其特征在于所述的水钢纤坝1-1、2，设置在水流的入口处，布2-6、撑杆2-7和网2-8做成的挡水布依托龙骨、龙骨连接于桁船上的绳索，系由钢管桩2-3、边连管2-4、连管2-5、挡水布组建而成。

4.如权利要求1所述的一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列装置及辅助装置，其特征在于所述的旱钢纤坝2-17，设置在陆地上，坝体下边的布脚埋于土里。坝体上边桩2-12栓绳2-15拉住，系由布2-14依托网2-13和桩构成，也可以完全用筑水纤坝的构件筑成。

5.如权利要求1所述的一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列装置及辅助装置，其特征在于所述的伞状堵具，选用的材料强度一定要大，做龙骨的骨架根数较少，伞的边沿要有起闭气作用的气垫或橡胶之内的软物，制成大小不等、款式一样的伞状堵具，其中心轴加工成镙丝杆，并且可拆短或加长，可穿过另一片伞帽后上镙丝帽固定。

6.如权利要求1所述的一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列装置及辅助装置，其特征在于所述的四种船舶仓室堵漏囊，充气后，在水中使用时，设置在水流的入口处，在空气中使用时，设置在气流的出口处，系由布制作而成的球体气囊5-1、圆柱体气囊5-5，布和金属管做龙骨制作而成的圆形气垫5-2、长方形气垫5-4。

7.如实现权利要求1所述的一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列装置及辅助装置，其特征在于所述的辅助装置桁船，是修筑纤坝的必须装备，定位于口门口处的河床上，还可做水上运输工具、水上定位作业的多功能工作平台、码头、栈桥。系由葫芦吊3-3、锚柱3-4、联杆3-5、六通联角3-6、四通联角3-7、脚凳3-8，组成桁架，桁架再与一只或多只船3-9、若干钢丝绳组合而成。

8.如实现权利要求1所述的一种快捷抗洪救灾阻止海难发生的系列装置及辅助装置，其特征在于所述的辅助装置三脚锚，设置在河底，是利用桁船上的部分零部件构成具有大定力的可移动桩，系由六通连角3-6，锚柱3-4，联杆3-5，树叶形犁耙3-12组成。

9.一种制造权利要求2所述快速抗洪救灾阻止海难发生的系列设备的制造方法，其特征在于构成全自动封口囊的的关键部件——全自动封口锁，设置在囊的一端，水囊在洪水冲击下，连接于囊的两个可调节的脱发装置通过钢丝绳策动绳锁，绳锁拉合两个附有胶管的月牙环封锁住囊口，使囊形成一个个充实的堵口物体，系由封口锁内环1-11和套在内环上的橡胶管1-12、外环1-19、弹簧1-21、组合卡1-22、栓绳片1-23，轴螺丝1-24、绳锁1-25、镁芯1-26这八个零部件组成。

10.一种制造权利要求2所述快速抗洪救灾阻止海难发生的系列设备的制造方法，其特征在于构成全自动封口囊的的关键部件——自动漂浮排气阀，设置在囊体内的后半部，自动排除水囊中的空气，系由泡沫塑料制成的椭圆体1-14、塞子1-15、漏斗1-16、塑料软管1-18组成。

11.权利要求1所述的系列装置及辅助装置在快速抗洪救灾阻止海难发生中的应用。