CN109969364A - 一种水下高压气枪破冰系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下高压气枪破冰系统，属于破冰技术领域，是应用于极地海洋破冰的一种水下高压气枪破冰系统。主要包括：计算机控制系统、水下航行体、航行体支座、高压容器、充气电磁阀、储能室、触发电磁阀等。其计算机控制系统根据现场冰层情况，实时控制着高压气的输入、储能和高压气释放，调整储能室内高压气体的压强大小，通过充气电磁阀从高压容器向储能室内充入高压气体，由触发电磁阀将储能室内高压气体释放作用破冰，一次向高压容器内充入高压气，可进行多组破冰作业，本发明无需对破冰船和水下航行体进行更改，采用空气压缩，无污染，对极地海洋环境做到零污染，绿色环保，安全可靠，经济效应较好，并且可重复使用。

Description

一种水下高压气枪破冰系统

技术领域

本发明涉及一种水下高压气枪破冰系统，属于破冰技术领域。

背景技术

地球两极地区富含丰富的石油、天然气、可燃冰和矿石资源，以及在南极附近海域中丰富的渔业资源，具有重要的科学及经济价值。但是由于其特殊的地理位置以及恶劣的自然条件，使其勘探和科考研究成为科研调查的首要困难，但是随着全球气候变暖，两极地区冰层融化，为开发两极资源以及极地科学考察提供了有利条件。不少国家都在南极极地建立多个科考站，为科学家及研究团队提供科学考察研究基地，科考站绝大多数建立在南极大陆沿海岸，为了方便科学考察船向科考站提供补给，包括实验物资以及食物等，然而科考站建立的地点越接近极地其科学考察价值越高，因此这就需要科学考察船的航线越接近极地，这就加强了科学考察船在极地航行的能力，即其破冰能力的强弱。

传统破冰船其自身排水量巨大，船头外壳一般应用不少于5厘米厚的钢板制成，内部结构采用密集的型钢构件支撑，破冰船在破冰作业时利用螺旋桨的力量和船头把冰层撞碎，如果冰层较厚，采用自身重力将冰层压碎，但如果冰层足够厚则传统破冰船的破冰方式就不足以达到破冰的应用了，对破冰船的自身以及船头钢板的材质和厚度提出较高要求。因此迫切需要一种在现有破冰船的基础上，提出了以水下航行器为载体的一种水下高压气枪破冰系统，旨在以高压气枪释放出高压气作用于水下冰层区域，使冰层直接破碎或产生大的裂纹，为现有破冰船提供一种辅助破冰方法，且适用于各种环境下不同厚度的冰层。本发明以高压空气作为驱动，无污染，经济性和安全性得到充分保障。

发明内容

本发明的目的是提供以水下航行器为载体的一种水下高压气枪破冰系统，旨在辅助现有极地破冰船的破冰任务，本发明无需对船体进行更改，破冰过程安全可靠绿色环保无污染，应用范围广泛，可根据冰层厚度调整高压气的压强和航行体潜水深度，达到最佳的破冰效果。

本发明的目的是这样实现的：包括水下航下体、通过航行体支座设置在水下航行体上端的高压容器、设置在高压容器上端的顶座、设置在顶座上的顶座连接法兰、设置在顶座连接法兰上的充气电磁阀、与充气电磁阀连通的储能室、设置在储能室上端的储能室顶盖、设置在储能室顶盖上的触发电磁阀，储能室的侧面设置有压力变送器，压力变送器、充气电磁阀、触发电磁阀分别与控制系统连接，控制系统控制储能室内的高压气的输入、高压气储能、高压气的释放，并控制充气电磁阀和触发电磁阀。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述顶座有三个，对应设置的顶座连接法兰、充气电磁阀、储能室、触发电磁阀、压力变送器均分别有三个。

2.所述航行体支座包括圆轴、设置在圆轴上下两端的上端面法兰盘和下端面法兰盘，在上端面法兰盘与圆轴之间、下端面法兰盘和圆周之间分别设置有三角肘板。

3.所述高压容器底部设置有高压容器底座，高压容器底座上设置有底座连接法兰，底座连接法兰和上端面法兰连接。

4.所述航行体支座有两个。

5.储能室与储能室顶盖之间、储能室与充气电磁阀之间分别设置有密封结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将气枪破冰装置安装于航行体上，无需针对本发明系统特殊设计专用航行体，可操作性较高，根据实际极地冰况可自由调整航行体下潜深度和姿态。本发明可在主船上向高压容器内充入高压气，随后与航行体一起潜水作业，冲压一次可进行多组破冰作业。本发明可根据现场极地冰层情况，更改计算机控制程序，调整储能室内的高压气体压强，适用于不同厚度的冰层。本发明可自由调整高压气枪的排列方式，使其同时作用或按照特殊的顺序进行作用，起到共同作业的优点。本发明采用空气压缩，无污染，对极地海洋环境做到零污染，绿色环保，安全可靠，经济效应较好，并且可重复使用。

附图说明

图1是本发明专利的整体示意图。

图2是本发明专利的高压容器及其连接件示意图。

图3是本发明专利的高压气枪装置示意图。

图4是本发明专利的航行体支座装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1，图1是本发明专利的整体结构示意图。主要由水下航行器或潜水艇1、航行体支座38、高压容器23、充气电磁阀61、储能室59、压力变送器18、触发电磁阀12以及控制系统组成。其中控制系统分别控制着高压气的输入、储能和高压气释放，在储能室侧面安装有压力变送器18将储能室59内的气体压强实时传输给计算机控制中心，由计算机控制中心输出命令控制高压气的输入与释放，2表示水面。

图2是本发明专利的高压容器及其连接件示意图。高压容器23顶部焊接有三个高压容器顶座32，顶座上焊接有顶座连接法兰31，高压容器23底部焊接有两个高压容器底座33，底座上焊接有底座连接法兰34。

请参阅图3，图3是本发明专利的高压气枪装置示意图。充气电磁阀61和储能室59采用螺栓连接，储能室59顶部与储能室顶盖44螺栓连接，储能室顶盖44与触发电磁阀12螺纹连接，在储能室59侧面压力变送器18与其螺纹连接固定，储能室59底部与充气电磁阀61采用螺栓连接，其中储能室59顶部与底部内耳端面均有两道O型圈密封槽口。

请参阅图4，图4是本发明专利的航行体支座装配示意图。其上下两端分别与航行体和高压容器连接，圆轴9与上端面法兰盘8和下端面法兰盘11焊接固定，支座环形加固三角肘板10加强结构强度。

开始作业前，关闭充气电磁阀61和触发电磁阀12，向高压容器23内充入高压气，使高压容器23内压强达到预定目标，随后将水下航行器1潜入水下，达到目标区域冰层下方，随后启动计算机控制程序，根据现场冰层情况，控制储能室59内充入高压气的压强大小，储能室59内的压强大小由压力变送器18传输给控制计算机，当储能室59内的气体压强小于设定目标值，充气电磁阀61打开，高压容器23内的高压气向储能室59内充入，当达到目标数值后，充气电磁阀61关闭，值得指出的是本发明控制程序可同时单向控制每套高压气枪装置，使每套高压气枪储能室59内的空气压强均达到目标数值，随后控制触发电磁阀12释放储能室59内的高压气体，由于触发电磁阀12为单向阀，因此在触发过程中，水不会流入储能室59内，当高压气释放后，储能室59内气体压强减小，当压强小于另一个设定数值后，系统控制触发电磁阀12关闭，至此，为一套完整的破冰操作，可以重复此操作进行多次高压气枪破冰任务

本发明包括计算机控制系统、水下航行体、航行体支座、高压容器、充气电磁阀、储能室、触发电磁阀；所述的水下航行体1，用于承载高压气枪装置，可在极地水下自由运动，无需应对本套装置特殊设计，仅需在其航行体顶部添加两个连接法兰盘即可；

所述的航行体支座38，其上下两端分别与航行体和高压容器连接，圆轴9与上端面法兰盘8和下端面法兰盘11焊接固定，支座环形加固三角肘板10加强结构强度。所述的高压容器23，内部空间可存储大容量的高压气，其顶端有两个螺纹孔，分别连接高压容器充气管和高压容器压力变送器，高压容器顶部和底部分别焊接有高压容器底座和顶座。所述的充气电磁阀61，其流通口径小，防止高压容器内高压瞬间充入储能室内，电磁阀为深水电磁阀，线圈和电线均为防水线圈，拥有大承压强度，满足多种工况使用，其上端与储能室底盖螺栓连接，下端与航行体支座螺栓连接。所述的触发电磁阀12为深水电磁阀，线圈和电线均为防水线圈，拥有大承压强度，满足多种工况使用，其下端与储能室顶盖螺纹连接，为了实现大尺寸气泡脉动其流通口径较大，并且其喷口特殊设置为单向阀，水无法流入阀体和储能室59内。计算机控制系统，控制系统分别控制着高压气的输入、储能和高压气释放，在储能室59侧面安装有压力变送器18将储能室59内的气体压强实时传输给计算机控制中心，根据需求由计算机控制中心输出命令控制高压气的输入与释放。高压容器23顶部焊接有三个高压容器顶座32，顶座上焊接有顶座连接法兰31，高压容器23底部焊接有两个高压容器底座33，底座上焊接有底座连接法兰34。充气电磁阀61和储能室59采用螺栓连接，储能室59顶部与储能室顶盖44螺栓连接，储能室顶盖44与触发电磁阀12螺纹连接，在储能室59侧面压力变送器18与其螺纹连接固定，储能室59底部与充气电磁阀61采用螺栓连接，其中储能室59顶部与底部内耳端面均有两道O型圈密封槽口51、56。所述的储能室的结构形式与结构强度，其两端均为内耳端带有O型圈密封槽口，其上下两端均与储能室顶盖和底盖螺栓连接，侧面带有螺纹孔与压力变送器螺纹连接固定。所述的计算机控制系统可根据预先设定的程序控制高压气的输入、高压气储能、高压气的释放，并根据高压气储能信息的反馈可以控制高压气输入电磁阀的开关，同时可以控制高压气释放电磁阀的开关。

本发明属于破冰技术领域，特别涉及应用于极地海洋破冰的一种水下高压气枪破冰系统。主要包括：计算机控制系统、水下航行体、航行体支座、高压容器、充气电磁阀、储能室、触发电磁阀等。其计算机控制系统根据现场冰层情况，实时控制着高压气的输入、储能和高压气释放，调整储能室内高压气体的压强大小，通过充气电磁阀从高压容器向储能室内充入高压气体，由触发电磁阀将储能室内高压气体释放作用破冰，一次向高压容器内充入高压气，可进行多组破冰作业，本发明无需对破冰船和水下航行体进行更改，本发明采用空气压缩，无污染，对极地海洋环境做到零污染，绿色环保，安全可靠，经济效应较好，并且可重复使用。

Claims (9)

1.一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：包括水下航下体、通过航行体支座设置在水下航行体上端的高压容器、设置在高压容器上端的顶座、设置在顶座上的顶座连接法兰、设置在顶座连接法兰上的充气电磁阀、与充气电磁阀连通的储能室、设置在储能室上端的储能室顶盖、设置在储能室顶盖上的触发电磁阀，储能室的侧面设置有压力变送器，压力变送器、充气电磁阀、触发电磁阀分别与控制系统连接，控制系统控制储能室内的高压气的输入、高压气储能、高压气的释放，并控制充气电磁阀和触发电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：所述顶座有三个，对应设置的顶座连接法兰、充气电磁阀、储能室、触发电磁阀、压力变送器均分别有三个。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：所述航行体支座包括圆轴、设置在圆轴上下两端的上端面法兰盘和下端面法兰盘，在上端面法兰盘与圆轴之间、下端面法兰盘和圆周之间分别设置有三角肘板。

4.根据权利要求3所述的一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：所述高压容器底部设置有高压容器底座，高压容器底座上设置有底座连接法兰，底座连接法兰和上端面法兰连接。

5.根据权利要求3所述的一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：所述航行体支座有两个。

6.根据权利要求1或2所述的一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：储能室与储能室顶盖之间、储能室与充气电磁阀之间分别设置有密封结构。

7.根据权利要求3所述的一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：储能室与储能室顶盖之间、储能室与充气电磁阀之间分别设置有密封结构。

8.根据权利要求4所述的一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：储能室与储能室顶盖之间、储能室与充气电磁阀之间分别设置有密封结构。

9.根据权利要求5所述的一种水下高压气枪破冰系统，其特征在于：储能室与储能室顶盖之间、储能室与充气电磁阀之间分别设置有密封结构。