CN104369847A - 船用气囊式快速堵漏器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种船用气囊式快速堵漏器,其特征是：包括复合气囊、进气控制阀、气囊固定套管、操作手柄、微型高压储气钢瓶和导气支撑杆，所述复合气囊由内层密封囊体和外层高强度囊体构成薄壁双层复合结构，所述复合气囊底部通过气囊固定套管与操作手柄固接，所述操作手柄内腔置有微型高压储气钢瓶，所述微型高压储气钢瓶的瓶口固接进气控制阀，所述进气控制阀上端与导气支撑杆连接。有益效果：采用复合气囊的楔形结构，堵漏尺寸范围大，具有很强的破口适应能力；锥形套筒式密封设计，双螺柱锁紧，既保证密封性能，又便于拆卸；爆破筒式作业设计，通过拉绳操作，瞬间释放高压气体，实现快速充气，快速堵漏。

Description

船用气囊式快速堵漏器

技术领域

本发明属于船用堵漏器，尤其涉及一种船用气囊式快速堵漏器。

背景技术

船体破损是一种常见且可能带来较大危害的重要船舶损伤形式。产生破损后，大量海水灌入船体，若不能控制进水范围，海水任意流动和增加，将导致船舶倾斜、浮力减少，甚至倾覆或者沉没。船体堵漏是为了控制船体破损后的损害程度，利用各种器材和工具，堵塞破洞、漏洞和裂缝，阻止海水进入。国内外现有船舶堵漏器材可分为舷外堵漏器材和舱内堵漏器材两类。与舱内堵漏器材相比，舷外堵漏器材主要借助舷外海水压力将堵漏部件压紧在船壳上，破口封堵受舱内环境的影响小，堵漏效果好。舷外堵漏器材如果能在舱内实施作业，更有利于堵漏操作。

近年来出现的堵漏伞和堵漏袋，均为可在舱内操作的舷外堵漏器材，具有展收快速、封堵效果较好等特点，得到了较为广泛的应用。堵漏伞目前已形成系列产品，但存在的普遍问题是结构相对复杂，成本较高，且结构自重较大，操作费力；堵漏袋比较先进的是快速泡沫堵漏器，其利用袋内两种不同的高活性化学物质，经过接触混合，在短时间内产生化学反应迅速膨胀，以达到封堵破口的目的。该装置比较轻便，但由于内部化学物质占用一定空间，堵漏范围窄；使用时，需首先用力砸破袋中两种化学物品的包装物，抖动使其混合，并在化学物品化学反应之前及时塞入破口处，对操作时间有要求，且化学物品有效期一般为2～3年，需定期更换。充气气囊作为堵漏袋也常用于管道堵漏中，但由于充气时间长，且无法在舱内操作，因而不能有效应用于船体破损堵漏。

专利01139231.2“堵漏船体大型孔洞自动堵漏应急自救装置”描述了一种气囊式应急堵漏装置，用于对船体大型孔洞进行应急堵漏。该装置配备发动机、推进器、声制导系统等，通过引发器引爆气体发生器给气囊充气，利用膨胀后形成的哑铃状气囊对破洞进行堵漏。但该装置结构复杂，形体大，成本高，只能针对船体大型破洞进行堵漏。

专利申请号201220211373.X公开了一种气胀式舰船快速堵漏器，用于解决舰船破损口处的快速封堵问题，它包括气囊、手柄、加固支架和连接螺钉，所述气囊套装在手柄外面，所述加固支架为可折叠结构，通过连接螺钉与气囊及手柄的顶端固定装配，实现了堵漏器材的轻型化。其存在以下不足：一是采用的充气气囊是在内密封盘凸唇部位与手柄的外侧壁套装，不能很好地保证气囊的密封性能；二是该专利技术方案中优先选用了气体发生器作为气囊膨胀气源，购置成本及维护保养费用较高，且存在安全隐患；三是进气控制受限于市场购件，匹配性较差；四是受加固支架和外密封盘尺寸的限制，所堵漏破口尺寸下限偏高，导致堵漏破口尺寸范围过窄。

专利申请号201320035025.6公开了一种气囊式舰船快速堵漏器，用于解决舰船中、小型破损口的堵漏问题。它包括气囊、手柄和紧固螺栓组件，所述气囊是由外密封盘、气囊表层、气囊防刺层、气囊外周壁、气囊内周壁和内密封盘组成的一体式结构，所述外密封盘和内密封盘位于气囊两端，外密封盘通过紧固螺栓组件与手柄固定端装配，所述内密封盘上设有充气止回阀，在内密封盘中心部位设置与气囊内周壁相连的凸唇，所述凸唇通过环形箍固定在手柄上对专利201220211373.X进行了改进，将设置在内密封盘上的凸唇与气囊内周壁连为一体，并通过环形箍将凸唇固定在手柄上，提高了气囊的密封性能，并选用外接高压气瓶作为气囊膨胀气源。但该专利仍未能解决进气控制匹配性差和堵漏破口尺寸范围过窄问题，且改进的气囊密封结构不利于塑性成形和折叠收缩。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种船用气囊式快速堵漏器,船舶发生船体或舱壁破损时进行应急堵漏，可以实现在舱内实施舷外堵漏的作业，防止船舶因大量进水发生沉船事故。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种船用气囊式快速堵漏器,其特征是：包括复合气囊、进气控制阀、气囊固定套管、操作手柄、微型高压储气钢瓶和导气支撑杆，所述复合气囊由内层密封囊体和外层高强度囊体构成薄壁双层复合结构，所述复合气囊由锥台腔体和半球壳体构成的组合体形状，所述复合气囊底部通过气囊固定套管与操作手柄固接，所述操作手柄呈中空长圆管形状，操作手柄底端扣接有保险盖，所述保险盖内侧固接有拉绳，拉绳另一端与进气控制阀连接，所述操作手柄内腔置有微型高压储气钢瓶，所述微型高压储气钢瓶的瓶口固接进气控制阀，所述进气控制阀上端与导气支撑杆连接，所述导气支撑杆包括四壁圆周均布有若干出气孔的圆管和带通气孔的圆盘，所述圆管和圆盘构成整体。

所述进气控制阀包括主阀体、副阀体、钢针、回位弹簧、凸轮、凸轮轴、拉杆和密封垫，所述钢针、回位弹簧、凸轮及拉杆构成进气连动机构，所述副阀体中心设有阶梯圆孔，所述阶梯圆孔与微型高压储气钢瓶螺接，所述主阀体设有带L形气道的内腔，所述L形气道与导气支撑杆连通，所述内腔内置有回位弹簧，所述回位弹簧套装在钢针上，所述钢针呈阶梯轴形状，其下端头呈斜面刀口状，并与微型高压储气钢瓶瓶口处的金属膜触接，钢针上端头与凸轮触接，所述凸轮通过凸轮轴与主阀体连接，所述凸轮与拉杆固定成整体，拉杆一端与所述拉绳连接，所述钢针的阶梯轴凸台与主阀体内腔口之间设有密封圈；所述主阀体与副阀体螺纹连接，其之间置有密封垫，所述主阀体上端与导气支撑杆螺接。

所述气囊固定套管包括内套管、外套管、锁紧环和密封圈，所述内套管由大圆管、中空锥台和小圆管三部分共同构成多阶梯结构，所述内套管的小圆管外表面设有外螺纹，外套管呈中空锥台形状，并与内套管的中空锥台滑动配合，所述内套管的小圆管上螺接有锁紧环，所述复合气囊置于内套管和外套管之间，并通过锁紧环压紧固定。

所述操作手柄顶端设有内螺纹圆台，内螺纹圆台与气囊固定套管下部的外螺纹螺接。

所述导气支撑杆包括杆体、座体、进排气管和进排气调节阀，杆体为多孔圆管，座体为带凸起通气孔的圆盘，座体与杆体固接后横截面形状呈T形，所述座体通过螺钉与气囊固定套管上端连接，座体与气囊固定套管之间设有密封垫，座体上的凸起通气孔与进排气管套接，进排气管置于操作手柄内腔，进排气管尾端连接有进排气调节阀。

所述操作手柄外侧设有用于固定堵漏器的系固绳。

有益效果：与现有技术相比，本发明结构轻便、作业快速、堵漏效果良好。采用复合气囊作为堵漏体，材料软、强度高，使堵漏本体很容易收缩或折叠；气囊采用楔形结构，堵漏破口最小直径可为50mm，最大直径可为500mm，堵漏尺寸范围大，具有很强的破口适应能力；设计了锥形气囊固定套管对气囊进行固定密封，保证了良好的密封性；采用全新的进气阀体设计，进气通畅、易于控制、匹配性好；爆破筒式作业设计，通过拉绳操作，瞬间释放高压气体，实现快速充气，快速堵漏；利用内储高压二氧化碳气体的微型高压储气钢瓶作为气源，通过更换钢瓶即可实现重复使用，钢瓶可回收，经济实用，简便快捷；设计有辅助充放气装置，可根据海水压力情况调节楔形复合气囊的刚度，能更好的适应破口形状；组合式结构设计，结构材料轻质防锈，拆装便利，维护简单。

附图说明

图1是船用气囊式快速堵漏器材整体结构部面图；

图2是进气控制阀结构示意图；

图3是气囊固定套管结构示意图；

图4是充气前进气控制阀钢针下行状态示意图；

图5是充气后进气控制阀钢针回位状态示意图。

图中：1、复合气囊，1-1、内层密封囊体，1-2、外层高强度囊体，1-3、锥台腔体，1-4、半球壳体，2、进气控制阀，2-1、主阀体，2-2、副阀体，2-3、钢针，2-4、回位弹簧，2-5、凸轮，2-6、凸轮轴，2-7、拉杆，2-8、密封垫，2-9、L形气道，2-10、密封圈，3、气囊固定套管，3-1、内套管，3-2、外套管，3-3、锁紧环，3-4、密封圈，4、操作手柄，4-1、内螺纹圆台，4-2、保险盖，4-3、拉绳，4-4、系固绳，5、微型高压储气钢瓶，6、导气支撑杆，6-1、出气孔，6-2、杆体，6-3、座体，6-4、进排气管，6-5、进排气调节阀。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例

详见附图1-5，与现有技术相比，本发明提供了一种船用气囊式快速堵漏器,包括复合气囊1、进气控制阀2、气囊固定套管3、操作手柄4、微型高压储气钢瓶5和导气支撑杆6，所述复合气囊由内层密封囊体1-1和外层高强度囊体1-2构成薄壁双层复合结构，所述复合气囊由锥台腔体1-3和半球壳体1-4构成的组合体形状，所述复合气囊底部通过气囊固定套管与操作手柄固接，所述操作手柄呈中空长圆管形状，操作手柄底端扣接有保险盖4-2，所述保险盖内侧固接有拉绳4-3，拉绳另一端与进气控制阀连接，所述操作手柄内腔置有微型高压储气钢瓶，所述微型高压储气钢瓶的瓶口固接进气控制阀，所述进气控制阀上端与导气支撑杆连接，所述导气支撑杆为四壁圆周均布有若干出气孔6-1的圆管和带通气孔的圆盘的组合体。所述进气控制阀包括主阀体2-1、副阀体2-2、钢针2-3、回位弹簧2-4、凸轮2-5、凸轮轴2-6、拉杆2-7和密封垫2-8，所述钢针、回位弹簧、凸轮及拉杆构成进气连动机构，所述副阀体中心设有阶梯圆孔，所述阶梯圆孔与微型高压储气钢瓶螺接，所述主阀体设有带L形气道2-9的内腔，所述L形气道与导气支撑杆连通，所述内腔内置有回位弹簧，所述回位弹簧套装在钢针上，所述钢针呈阶梯轴形状，其下端头呈斜面刀口状，并与微型高压储气钢瓶瓶口处的金属膜触接，钢针上端头与凸轮触接，所述凸轮通过凸轮轴与主阀体连接，所述凸轮与拉杆固定成整体，拉杆一端与所述拉绳4-3连接，所述钢针的阶梯轴凸台与主阀体内腔口之间设有密封圈2-10；所述主阀体与副阀体螺纹连接，其之间置有密封垫2-8，所述主阀体上端与导气支撑杆螺接。所述气囊固定套管包括内套管3-1、外套管3-2、锁紧环3-3和密封圈3-4，所述内套管由大圆管、中空锥台和小圆管三部分共同构成多阶梯结构，所述内套管的小圆管外表面设有外螺纹，外套管呈中空锥台形状，并与内套管的中空锥台滑动配合，所述内套管的小圆管上螺接有锁紧环，所述复合气囊置于内套管和外套管之间，并通过锁紧环压紧固定。所述操作手柄顶端设有内螺纹圆台4-1，内螺纹圆台与气囊固定套管下部的外螺纹螺接。所述导气支撑杆包括杆体6-2、座体6-3、进排气管6-4和进排气调节阀6-5，杆体为多孔圆管，座体为带凸起通气孔的圆盘，座体与杆体固接后横截面形状呈T形，所述座体通过螺钉与气囊固定套管上端连接，座体与气囊固定套管之间设有密封垫，座体上的凸起通气孔与进排气管套接，进排气管置于操作手柄内腔，进排气管尾端连接有进排气调节阀。所述操作手柄外侧设有用于固定堵漏器的系固绳4-4。

实施例使用过程

1)破洞口堵塞

破洞口靠堵漏体塞紧，堵漏体采用楔形复合气囊，平时处于收缩状态，工作时充气膨胀后用于堵塞船体破洞。气囊外形为由锥台腔体和半球壳体组成的组合体，锥台腔体用于堵塞大小不同的船体破洞，并产生预紧力，半球壳体用于承受外部海水压力，并实现对破洞的锁止。气囊采用内、外不同材质的薄壁双层结构，既保证了气密性，又保证了承压能力和抗磨损能力，还能够使气囊具有很好的柔软性，便于折叠存放和快速展开撤收。内层密封囊体采用乳胶材料，为整体成形，用于密封囊内气体；外层高强度囊体采用高强玻璃纤维材料，经缝纫而成，用于承受海水压力和防止囊体被不规则的破洞口划破。

2)快速充气控制

详见附图2，4、5，进气控制阀用于快速充气控制，能够在瞬间释放微型高压储气钢瓶内的二氧化碳高压气体，使气囊快速膨胀。主阀体内部设计腔体和气体通道，用于装配并固定钢针、弹簧、凸轮、凸轮轴、拉杆等进气连动机构；副阀体内部设计有内螺纹和气体通道，用于固定微型高压储气钢瓶，跟主阀体通过螺栓连接，中间夹有密封垫，形成密封进气道；拉杆在拉绳作用下通过凸轮轴带动凸轮旋转，以驱动钢针向下运动，用于刺破微型高压储气钢瓶的金属膜以释放高压气体；钢针带有凸台，用于限位，并可在弹簧作用下恢复至原位，压缩密封圈以密封进气腔体。

3)气囊固定

详见附图3，气囊固定利用气囊固定套管实现。气囊固定套管由内套管、外套管、锁紧环和密封圈组成。内套管为由大圆管、空心锥台和小圆管组成的一体结构。大圆管顶端厚壁部分与导气支撑杆的座体通过螺栓连接，中间夹有密封垫。锥台外表面设计防滑纹，并刻有两道凹槽，用于固定两道密封气囊内气体的密封圈；小圆柱设计有外螺纹，用于跟锁紧环的内螺纹配合。外套管为空心锥台，内表面设计有防滑纹，跟内套管防滑纹相配合，固定复合气囊。锁紧环为一带内螺纹的圆管，用于将内、外套管锁紧，以固定复合气囊的楔形端头。密封圈由大密封圈和小密封圈组成，横截面为圆形，材料为橡胶，用于囊内气体密封。

4)进排气调节

详见附图1，进排气调节通过导气支撑杆来实现，导气支撑杆由杆体、座体、进排气管、进排气调节阀组成。杆体为多孔圆管，用于将高压气体快速导入气囊，同时可将柔软囊体塞出舱外；座体为带凸起通气孔的圆盘，与杆体焊接在一起，并通过螺钉与气囊固定套管上端厚壁部分连接；座体与气囊固定套管之间夹有密封垫，以密封囊内气体；进排气管为软管，可伸出操作手柄内腔，上端与座体通气孔套接，尾端连接进排气调节阀；进排气调节阀可通过手动或电动打动泵充气，也可放气，用于调整囊内气体压力，使复合气囊外形更好的适应船体破洞形状，提高堵漏效果。进排气调节阀可以选购例如自行车的气嘴类的单向阀即可。与座体通气孔套接的进排气管及尾端连接的进排气调节阀共同辅助充放气装置，可根据海水压力情况调节楔形复合气囊的刚度，能更好的适应破口形状。

5)堵漏操作

详见附图1，堵漏操作使用操作手柄实施。操作手柄由手柄体、保险盖、系固绳组成。手柄体为带有内螺纹圆台的长圆管，内螺纹圆台用于跟气囊固定套管下部的外螺纹配合，实现对锁紧环的锁紧；保险盖位于手柄底端，用于固定拉绳，并防止对拉绳误操作；操作手柄外侧栓有系固绳，用于堵漏完成后固定堵漏器；操作手柄内部可存放微型高压储气钢瓶、拉绳、进排气管、进排气调节阀等。

工作原理

本发明主要解决了三个技术问题：一是堵漏器材实现了轻型化，二是保证了气囊内气体的密封性，三是提高了堵漏速度和堵漏效果。

将本发明的气囊部位利用导气支撑杆通过船体破洞塞出船舱，打开保险盖，拉动拉绳，拉绳带动拉杆顺时针旋转，凸轮轴和凸轮随之连动；凸轮通过曲面驱动钢针沿着导槽压缩弹簧下行，刺破钢瓶口处的金属膜；松开拉绳，钢针在回位弹簧作用下回归原位，压缩密封圈，形成密封腔体；瓶内高压气体被瞬间释放，在气体压力作用下经过进气控制阀腔内的进气通道进入导气支撑杆，并被分流至复合气囊内，使气囊快速膨胀，堵塞船体破洞；高压气体同时也作用于钢针中部的凸台下沿，向上压紧钢针，使钢针凸台上沿与密封圈紧密配合，进一步增强密封效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种船用气囊式快速堵漏器,其特征是：包括复合气囊、进气控制阀、气囊固定套管、操作手柄、微型高压储气钢瓶和导气支撑杆，所述复合气囊由内层密封囊体和外层高强度囊体构成薄壁双层复合结构，所述复合气囊由锥台腔体和半球壳体构成的组合体形状，所述复合气囊底部通过气囊固定套管与操作手柄固接，所述操作手柄呈中空长圆管形状，操作手柄底端扣接有保险盖，所述保险盖内侧固接有拉绳，拉绳另一端与进气控制阀连接，所述操作手柄内腔置有微型高压储气钢瓶，所述微型高压储气钢瓶的瓶口固接进气控制阀，所述进气控制阀上端与导气支撑杆连接，所述导气支撑杆包括四壁圆周均布有若干出气孔的圆管和带通气孔的圆盘，所述圆管和圆盘构成整体。

2.根据权利要求1所述的船用气囊式快速堵漏器,其特征是：所述进气控制阀包括主阀体、副阀体、钢针、回位弹簧、凸轮、凸轮轴、拉杆和密封垫，所述钢针、回位弹簧、凸轮及拉杆构成进气连动机构，所述副阀体中心设有阶梯圆孔，所述阶梯圆孔与微型高压储气钢瓶螺接，所述主阀体设有带L形气道的内腔，所述L形气道与导气支撑杆连通，所述内腔内置有回位弹簧，所述回位弹簧套装在钢针上，所述钢针呈阶梯轴形状，其下端头呈斜面刀口状，并与微型高压储气钢瓶瓶口处的金属膜触接，钢针上端头与凸轮触接，所述凸轮通过凸轮轴与主阀体连接，所述凸轮与拉杆固定成整体，拉杆一端与所述拉绳连接，所述钢针的阶梯轴凸台与主阀体内腔口之间设有密封圈；所述主阀体与副阀体螺纹连接，其之间置有密封垫，所述主阀体上端与导气支撑杆螺接。

3.根据权利要求1或2所述的船用气囊式快速堵漏器,其特征是：所述气囊固定套管包括内套管、外套管、锁紧环和密封圈，所述内套管由大圆管、中空锥台和小圆管三部分共同构成多阶梯结构，所述内套管的小圆管外表面设有外螺纹，外套管呈中空锥台形状，并与内套管的中空锥台滑动配合，所述内套管的小圆管上螺接有锁紧环，所述复合气囊置于内套管和外套管之间，并通过锁紧环压紧固定。

4.根据权利要求1所述的船用气囊式快速堵漏器,其特征是：所述操作手柄顶端设有内螺纹圆台，内螺纹圆台与气囊固定套管下部的外螺纹螺接。

5.根据权利要求1所述的船用气囊式快速堵漏器,其特征是：所述导气支撑杆包括杆体、座体、进排气管和进排气调节阀，杆体为多孔圆管，座体为带凸起通气孔的圆盘，座体与杆体固接后横截面形状呈T形，所述座体通过螺钉与气囊固定套管上端连接，座体与气囊固定套管之间设有密封垫，座体上的凸起通气孔与进排气管套接，进排气管置于操作手柄内腔，进排气管尾端连接有进排气调节阀。

6.根据权利要求1或4所述的船用气囊式快速堵漏器,其特征是：所述操作手柄外侧设有用于固定堵漏器的系固绳。