CN105711770A - 应急备用浮力器 - Google Patents

Abstract

应急备用浮力器由火药筒、点火器、控制系统、火药气体冷却管、浮力气囊、承力贝板、连结绳索等组成。根据水上水下工作平台不同应急需求配置在相应位置，当平台因故遇有倾覆、沉没、深水被困威胁时，由人工或自动启动相应应急备用浮力器，火药燃烧产生的高压气体经降温进入并鼓起浮力气囊(主压载水舱)，产生足够浮力，由承力贝板和连结绳索传给平台，将倾斜平台扶正，将下沉平台托起，将深水被困平台浮到水面。为后续救助和自救提供充足时间和有利环境条件，防止倾覆、沉没、深水被困灾难发生。确保平台上人员生命安全和最大限度减少各种损失。应急备用浮力器适当改造可用于深水打捞重大物体，提高打捞速度，降低打捞成本。

Description

应急备用浮力器

一、技术领域

该发明系水上水下工作平台安全应急技术领域，即舰船和水上钻井平台等防倾覆、防沉没，潜艇防深水被困应急上浮和深水重物打捞领域。

二、背景技术

我国首艘万吨货轮“跃进号”首航日本途中触礁沉没事件，渤海钻井平台倾覆事件，360号常规潜艇事件，俄罗斯核潜艇“库尔斯克号”事件，韩国“岁月号”游轮事件，我国“东方之星”游轮事件以及全世界众多海难事件触目惊心。该发明就是解决类似事件发生发展中无计可施、无法可救问题，及时终止险况发展，使工作平台及时恢复正常状态，为自救、待援提供足够时间和有利环境，确保可生还人员安全，最大限度减少各种损失。用于深水重物打捞，可减少打捞时间、人力、物力成本。

三、发明内容

应急备用浮力器利用火药可控燃烧产生的高压气体充入密封容器，在水中产生足够浮力作用在有危险状态的水上、水下工作平台相应部位，纠正倾斜防倾覆，托起平台防沉没，浮出水面防深水被困，为自救、待援提供足够时间和有利环境。不同工作平台、不同状况应急备用浮力器大小、形状、配置位置和启动方式各不相同。

(一)原理构造及组成：

1、火药筒：筒体为耐高温高压钢管，一端封死，内装缓燃火药。根据需要确定装药量和筒体粗细长短。

2、点火器：采用电发，触发引信或复合引信。装在火药筒开口端紧贴火药端面，外由密封塞密封。

3、控制系统：该系统分人工启动和自动控制启动两种。

(1)人工控制启动系统：一般设置在控制室内。

A.人工电发控制启动系统由特种保险开关、特种应急按钮、电源和相应电路组成。

B.人工触发控制启动系统由保险插销、撞击器、撞击器控制把手等组成。

(2)自动电发控制启动系统：由摆锤式(阻尼)平台倾斜角度测量器、浮筒式(阻尼)吃水线测量器、分级危险报警器、保险开关、专用电源、点火触点及相应电路组成。该系统一般设置在平台中心附近。

4、火药气体冷却管：该管为浸入水中耐高温高压不锈钢管，一端接火药筒，一端接浮力气囊，用以降低进入气囊的火药气体温度，其长度和内经由火药单位时间产气量和散热效率决定。

5、浮力气囊：由高强度耐高温胶布做成圆筒形或其它形状，其容积由所需浮力大小决定，额定耐压1-2个大气压力，气囊是产生浮力的主体，平时折叠密封存放固定在承力贝板内，气囊下部装有内外压差调节阀门。上浮用气囊上部装有上浮速度调节阀门，防上浮速度过快影响安全。

6、承力贝板和连结绳索：它们是气囊产生的浮力传给平台的承力体和气囊的固定体，其形状大小强度由气囊决定。承力贝板分为单扇式和复合式，复合式由固定板和活动板组成。

(二)应急备用浮力器工作过程

1、舰船用应急备用浮力器对称配置在两侧，承力贝板为单扇式，上沿用轴固定在额定吃水线附近，其它沿用弹簧卡锁固定，连结绳索采用栓结式连结贝板和船体，贝板周沿和船进行密封处理。

<1>防倾覆工作过程。当舰船因故倾斜接近危险角度时，锤摆式倾斜角度测量器自动接通接近危险角度报警器，提醒操控手进行扶正操控。如果无效，倾斜角度继续加大达到危险角度时，测量器自动接通危险报警器，提醒操控手人工启动倾斜方向一侧应急备用浮力器。如果仍然无效，倾斜角度继续增大，一旦超过危险角度，倾斜角度测量器自动接通倾斜方向一侧应急备用浮力器点火线路，点火器点燃火药，火药气体产生强大压力推开密封塞经冷却管冷却后进入浮力气囊，使其鼓起，克服弹簧卡锁力和密封力推开承力贝板，当气囊充满气在水中产生足够的浮力经贝板上沿和连结绳索传给舰船，将舰船扶正，防止发生倾覆事故。当气囊内压力超过额定值时压差调节阀门自动放气减压防止鼓破气囊。

<2>防沉没工作过程。当舰船因故下沉接近额定危险量时，浮筒式吃水线测量器自动接通下沉报警器，提醒操作手进行防沉没操控。如果操控无效继续下沉达到额定危险下沉量，测量器发出危险报警，提醒操控手人工启动全部应急备用浮力器，如果人工操控失败，舰船下沉超过危险额定值，测量器自动接通所有应急备用浮力器点火电路，各点火器自动点火，引燃火药，高压火药气体推开密封塞，经冷却管降温进入浮力气囊，气囊鼓起克服弹簧卡锁和密封阻力，承力贝板张开，所有气囊充满气产生足够浮力，经贝板上沿和连结绳索将舰船托起，恢复到安全状态。为自救和待援提供充裕时间和条件。如果气囊内应力过大，压差调节阀门自动打开放气，当内外压差小于额定值时，阀门自动关闭，保持浮力稳定。

2、潜艇(及所有潜水平台)用应急备用浮力器：一般在背部或其它适当部位平衡配置，带点火系统的火药筒也可单独和潜艇主压载水舱结合，做应急备用上浮气源。点火控制系统配置在操控室或多点分散配置，一般采用人工启动。

<1>利用潜艇主压载水舱应急上浮工作过程。当潜艇上浮气源缺失，主压载水舱完好应急上浮时，人工打开保险开关，打开特种按钮保险盖，按下按钮，火药筒点火，产生高压气体冲开密封塞进入主压载水舱，将舱内海水排出，艇重减轻，浮力大于艇重而上浮到水面，上浮过程和正常紧急上浮基本相同。

<2>利用应急备用浮力器上浮工作过程。当潜艇主压载水舱损坏不能上浮，被困深水时，艇上乘员首先打开保险开关，再打开特种按钮保险盖，按下按钮，点燃火药筒火药，火药气体冲开密封塞，经冷却管降温进入浮力气囊，气囊鼓起，克服弹簧卡锁和密封力以及海水压力推开承力贝板，气囊充满气产生足够浮力，经承力贝板连结绳索传给潜艇，使其上浮到水面，进行自救和救援。潜艇上浮中随着深度减少水压也逐步降低，当气囊中压力大于水压，超过额定值时，压差调节阀门自动打开放气，防止气囊鼓破，当压差等于额定值时阀门会自动关闭，潜艇上浮过程中水压不断降低，压差调节阀门也不断地自动打开放气直到浮出水面。潜艇上浮过程中上浮速度过大时，上浮速度调节阀门会自动打开放气，在外部水压下气囊体积变小，浮力降低，使上浮速度降到额定安全值以内。

3、水上钻井平台用应急备用浮力器：对称配置固定在平台离重心最远边角处，略浸入水中，承力贝板一般采用复合式，中间为固定贝板，两侧活动贝板用轴和固定贝板连结，活动贝板下沿间用连结绳索连结用以固定浮力气囊防止位移。水上钻井平台应急备用浮力器工作过程分为防倾覆过程和防沉没过程，基本和舰船用应急备用浮力器工作过程相同。

4、深水重物打捞用浮力器：是对应急备用浮力器改装产生。去掉了测量器，新增了有线操控系统，平时各组成部分分开保存放置，需要时再组装。承力贝板采用两块共轴连结，火药筒、冷却管、浮力气囊等都固定在贝板内，两贝板外沿对接由弹簧卡锁连结，贝板周边拴有连结绳索(钩)，用以连结被打捞体。打捞前期准备工作完成后，将组装好且浮力适当的浮力器，通过遥控沉放在被打捞体上，由潜水员或水下机器人将连结绳索(钩)和被打捞体连结固定牢固，通过有线操控点火器点火，高压火药气体冲开密封塞经冷却管降温后进入浮力气囊，气囊鼓起克服弹簧卡锁阻力和海水压力使两贝板张开，浮力气囊充满气后产生足够浮力经连结绳索(钩)将被打捞体上浮到水面，为后续打捞创造适合环境条件。浮力器带被打捞体上浮过程和潜艇用应急备用浮力器工作过程相同。

四、具体实施方式

应急备用浮力器是原理结构发明，系水上水下工作平台的附属设备，需要和具体的工作平台实际结构相结合，设计研发适合不同工作平台需要的应急备用浮力器。

(一)该发明所涉及技术都是其它技术领域的成熟技术，是这些成熟技术组合的产物。

(二)根据具体工作平台具体情况和需要，匹配设计应急备用浮力器的具体构造和参数。

(三)遵从通用科技项目研制所需的通用程序和规范进行研发。

(四)发明人愿无偿参加具体实施全过程。

五、特点

(一)技术成熟，容易实现。

(二)应急使用时动作迅速，及时可靠。

(三)便于现有平台加装和新平台设计使用，因为该发明结构简单、体积小、重量轻，估计使用前后体积比和重量浮力比都在1∶100左右。

(四)成本较低，估计浮力成本100～1000元/吨以内。

Claims (5)

1. 应急备用浮力器是解决水上和水下工作平台因浮力失去平衡和浮力不足酿成倾覆、沉没、深水被困等极端海难事件的特效技术设备。涉及国家、军事、航运、渔业等有关安全利益，应及时推广。

   1.利用火药可控燃烧产生的高压气体作为浮力气源。
2. 2.利用高强度耐高温胶布浮力气囊作为应急浮力封闭容器。
3. 3.单扇式和复合式承力贝板。
4. 4.带阻尼的摆锤式水上平台倾斜角度及分级报警测量器。
5. 5.带阻尼的浮筒式水上平台吃水线及分级报警测量器。