CN115045246A - 适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，包括呈U形布置的围油栏总体，U形两臂间排列设有多个中间网栅单元，中间网栅单元的两端分别与围油栏本体结构相连接；相邻两个中间网栅单元之间和围油栏总体开口处均设置有多个筏式气幕单元，筏式气幕单元的两端分别与围油栏本体结构底部连接；围油栏总体的两个端部通过拖拽缆绳与溢油应急反应船舶连接；筏式气幕单元的输入端通过供气总管与溢油应急反应船舶的供气装置连接，筏式气幕单元的输出端向上喷气形成气幕。本发明能有效利用面源气幕产生的表面涌流进行消波抗流从而大大提高传统结构围油栏滞油性能及复杂波流环境适用性。

Description

适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置

技术领域

本发明涉及适用于波流工况下高效溢油围控装置技术领域，具体而言是 一种适用于波流工况下的滞油筏式气幕强化网栅围油栏装置。

背景技术

为减轻溢油对环境造成的损害，快速有效的溢油应急反应显得尤为重 要。当前最为广泛使用的溢油应急办法是使用围油栏对溢油进行初步围控 集中，随后使用溢油回收船、撇油器等回收装置进行回收。但是由于受风、 波浪和水流等因素的影响，经常会发生拦油失效。尽管这些年传统结构围 油栏技术进行了不断的改进和提升，实际溢油事故中围油栏的应用还是受 拖拽速度和水文环境等严格限制，而且在近海浅水区和海工结构物例如防 波堤、桥墩等附近由于存在强水流及非线性表面波使得围油栏部署非常受 限。研究结果表明就算不考虑风、浪作用，当水流速度大于1knot(0.5m/s) 时所有传统围油栏不管有多大的栏深都失效，纯气幕围油栏只能在极低水 流环境下有效滞油，当存在风、浪作用时，传统结构围油栏滞油性能更是 被大大削弱而纯气幕围油栏几乎完全失效。而实际海上大规模溢油尤其是 船舶事故性溢油都是发生在大风浪工况，因此，迫切需要开发适合波流工况应用的新一代围油栏，提高现有围油栏拦油效果及性能。

发明内容

根据上述技术问题，而提供一种适用于波流工况下的高效滞油新型筏式 气幕强化网栅围油栏装置。

本发明采用的技术手段如下：

适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，包括呈U形的围油 栏总体，在朝着围油栏总体的开口的方向上排列有多个中间网栅单元，中间 网栅单元的两端分别与围油栏总体的两侧壁连接；相邻两个中间网栅单元之 间和围油栏总体的开口处均设置有多个筏式气幕单元，筏式气幕单元的两端 分别与围油栏总体的底部连接；

围油栏总体的两个端部通过拖拽缆绳与溢油应急反应船舶连接；

筏式气幕单元的输入端通过供气总管与溢油应急反应船舶的供气装置连 接，筏式气幕单元的输出端向上喷气形成气幕。

优选地，筏式气幕单元包括供气不锈钢钢管，供气不锈钢钢管的延伸方 向垂直于围油栏总体的开口朝向方向，并安装在围油栏总体的底部；供气不 锈钢钢管的顶部设置有多个气孔，且气孔处安装有喷嘴。供气不锈钢钢管通 过流量调节阀与供气支管的一端连接，供气支管的另一端与供气总管连接。

优选地，喷嘴通过单向截止球阀与气孔连接，单向截止球阀可以防止海 水倒灌。

供气不锈钢钢管的两端通过挂耳与围油栏总体的底部连接，通过挂耳的 设置可以实现供气不锈钢钢管的方便拆卸和安装。

围油栏总体由多个围油栏分体依次连接形成，且相邻两个围油栏分体之 间通过连接机构连接，优选地连接方式为铰接。

优选地，围油栏分体包括浮子、裙体和配重链；裙体的顶部和浮子连接， 底部与配重链连接，配重链由底部套管包裹，且供气总管包裹在底部套管内。

优选地，中间网栅单元的孔隙率为75％，其两端分别与连接机构连接。

优选地，供气装置为空压机，且空压机上布置有数字压力表、气体流量 计、压力变送器、压力调节阀，且其底部设有排污口及安全阀，可根据实际 工况需求调节供气压力及供气流量。

供气总管为软管，空压机通过橡胶法兰与供气总管连接。的橡胶法兰连 接软管可任意调整长度及弯曲程度。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提出一种适用于波流工况下安全环保、高效消波抗流滞油的筏式 气幕强化网栅围油栏装置来进行复杂波流海况下溢油围控，提供了一种简易 的耦合传统网栅结构围油栏及气幕围油栏于一体的组合方法，能有效利用面 源气幕产生的表面涌流进行消波抗流从而大大提高传统结构围油栏滞油性能 及复杂波流环境适用性。本发明无需对围油栏主体结构进行改造，通过软管 连接可将筏式筏式气幕单元放置于任意合适位置，将主要气幕生成设备空压 机安装在应急船适当位置，可操作性高，可根据实际海况需求调整供气管根 数、长度、及排列方式，达到最优消波抗流滞油效果。同时本发明筏式气幕 单元具有一定重量满足整体装置一定浮重比要求可节省甚至优化整体结构配 重设计，喷嘴结构及喷嘴尺寸可根据实际需要进行拆装更换，供气装置中安 装有压力调节阀和气体流量计对不同海域环境所需供气量进行实时调节。本 发明结构简单、拆装灵活方便，可提高溢油围控效率，具有很好的实用性。

基于上述理由本发明可在围油栏等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下 面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在 不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种适用于波流工况下的筏式气幕强化网 栅围油栏装置平面示意图。

图2为本发明具体实施方式中围油栏分体结构示意图。

图3为图1中的A-A向剖视图。

图4为图1中的B-B向剖视图。

图5为本发明具体实施方式中供气不锈钢钢管连接示意图。

图6为本发明具体实施方式中喷嘴结构示意图。

图7为图1中的C-C向剖视图；

图8为图1中D部局部图。

图中：1、围油栏总体；2、围油栏分体；21、连接机构；22、浮子；23、 裙体；24、配重链；25、底部套管；3、中间网栅单元；4、筏式气幕单元； 41、供气不锈钢钢管；42、挂耳；43、流量调节阀；44、供气支管；45、供 气总管；5、拖拽缆绳；6、喷嘴；61、气体通道；62、防水防腐保护衬套； 63、阀座；7、溢油应急反应船舶。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特 征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发 明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本 发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术 人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明 保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意 图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外 明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当 在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步 骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布 置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描 述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对 于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在 适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这 里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不 是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意 到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一 个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、 右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关 系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化 描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、 “在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所 示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空 间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的 不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造 上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或 构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上 方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其 他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相 对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件， 仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有 特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1～8所示，一种适用于波流工况下的滞油筏式气幕强化网栅围油栏 装置，包括呈U形的围油栏总体1、多个筏式气幕单元4和多个中间网栅单 元3；如图1和7所示，本具体实施方式中具有三个中间网栅单元3，且相邻 两个中间网栅单元3之间具有四个筏式气幕单元4，以及围油栏总体1的U 口处设置有两个筏式气幕单元4；

围油栏总体1的两个端部通过拖拽缆绳5与溢油应急反应船舶7连接(如 图1)。

围油栏总体1由多个围油栏分体2依次连接形成，且相邻两个围油栏分 体2之间通过连接机构21连接，优选地连接方式为铰接，本具体实施方式中 连接机构为市面常见连接器，为不锈钢材料制备，其上面具有多个通孔，通 过固定绳和通孔的配合将两个围油栏分体2结合在一起。

如图2所示，围油栏分体2包括浮子22、裙体23和配重链24；裙体23 的顶部和浮子22连接，底部与配重链24连接，配重链24由底部套管25包 裹；底部套管25可以是裙体23延伸。浮子22由裙体23包裹，浮子22内填 充物可以是浮筒、海绵填充物、气囊。裙体23及浮子22外包裹层材质可以 为PVC材质、氯丁橡胶材质、PU材质(超细纤维增强皮革)等亲油疏水性 材质。裙体23及浮子22外包裹层最外表层还可加装高硅氧布耐热层，还可 加装粘结性、抗水性、耐久性、弹塑性良好且轻便的聚氨酯材料包裹层。浮 子22顶部固定连接有荧光警示带，警示带上荧光标识为具有抗腐蚀，防水性 能强的聚乙烯荧光贴条，方便标记围油栏在弱光环境中作业时布放位置。配 重链24通过自身重力作用将围油栏维持在一定吃水位置，是满足波浪作用下 围油栏整体浮重比进而维持围油栏结构的有效栏深，可以减少风、波浪对围 油栏扰动。

如图3所示，中间网栅单元3可降低表面流速进而提高滞油效果，中间 网栅单元3采用聚乙烯、聚酯、聚偏氯乙烯等纤维材料制作，垂直于来流方 向或溢油应急反应船舶拖曳方向安装，采用尼龙绳与连接机构21相连，中间 网栅单元3的整体孔隙率75％左右，本实施方式中中间网栅单元数量为3排， 每相邻两排中间网栅单元3的间隔均匀且整体靠近围油栏总体1的U口处。

筏式气幕单元4包括供气不锈钢钢管41，供气不锈钢钢管41的延伸方 向垂直于围油栏总体1的开口朝向方向(如图1，开口朝向方向为左右方向， 供气不锈钢钢管41的延伸方向为上下方向)，其两端通过挂耳42与配重链 24连接。实际使用过程中供气不锈钢钢管41可选择多段拼接方式满足不同 工况下所需长度。而且使用过程中供气不锈钢钢管41具有一定重量可一定程 度减少围油栏配重链所需量。

如图5所示，供气不锈钢钢管41的顶部设置有多个气孔，气孔处具有快 速接头，通过快速接头安装有喷嘴6，供气不锈钢钢管41通过流量调节阀43 与供气支管44的一端连接，供气支管44的另一端通过橡胶法兰与供气总管 45连接，供气总管设置在底部套管25内部，且其与拖拽缆绳5一起与溢油 应急反应船舶7连接，并与溢油应急反应船舶7上的供气装置通过橡胶法兰 连接，供气总管45采用PVC软管。供气装置向供气总管供气，之后通过供气支管44进入各个供气不锈钢管钢管41内后由喷嘴6喷出形成气幕。

供气装置采用空压机，且空压机上布置有数字压力表、气体流量计、压 力变送器、压力调节阀，且其底部设有排污口及安全阀，可根据实际工况需 求调节供气压力及供气流量。

如图6所示，为喷嘴结构示意图，喷嘴6的主体结构为带有快速接头的 中空螺栓，包括气体通道61、防水防腐保护衬套62、阀座63。的气体通道 61根据实际工况不同选择不同喷嘴直径，优选的对于围油栏气幕系统单元产 生的近表面气泡羽流适用喷嘴直径范围为2mm左右，产生的气泡羽流能转换 成相对更厚也更少湍流的表面涌流，实际使用中还需根据实际海况进行喷嘴 更换。防水防腐保护衬套62优选材质为橡胶、聚氨酯材料等。阀座63与快 速接头相适配。的阀座63中安装有单向截止球阀，当外部水压大于供气压力 时或供气压力为0时，在自身重力作用下自动关闭外部与供气支管通道，当 供气管内气压大于外部水压时打开气体通道进行气泡生成及排放。

流量调节阀43可满足最低供气流量需求，当意外地出现供气压力低于水 压可自动关闭管路防止外部海水进入供气总管。流量调节阀43可实现不同工 况下各供气支管所需供气流量，实际使用中上游端供气支管44供气流量选择 较大，沿来流方向供气支管44流量逐渐降低。

如图8所示，拖拽缆绳5与连接锚链51连接，供气总管45通过尼龙绳 与连接锚链51、拖曳缆绳5相捆扎，且穿入过连接套管52后，穿入底部套 管25内，且连接锚链51与配重链24连接；连接套管52与固定在连接机构 21上的挂带53连接；供气总管45通过尼龙绳与连接锚链51、拖曳缆绳5相 捆扎可以防止供气总管45脱落避免产生过大拖拽力而断裂；采用连接套管 52可以保护连接锚链51产生过大局部多变拉力而产生脱落、破坏。挂带53 上可根据实际工况需求额外加载连接器挂载配重满足整体系统浮重比要求。 通过调整拖曳缆绳5连接形状及长度可调整连接锚链51在底部套管内的长 度，进而调整围油栏整体系统配重锚链重心满足整体系统浮重比需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对 其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替 换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，包括呈U形布置的围油栏总体，在朝着所述围油栏总体的开口的方向上排列有多个中间网栅单元，所述中间网栅单元的两端分别与所述围油栏总体的两侧壁连接；相邻两个所述中间网栅单元之间和所述围油栏总体的开口处均设置有多个筏式气幕单元，所述筏式气幕单元的两端分别与所述围油栏总体的底部连接；

所述围油栏总体的两个端部通过拖拽缆绳与溢油应急反应船舶连接；

所述筏式气幕单元的输入端通过供气总管与所述溢油应急反应船舶的供气装置连接，所述筏式气幕单元的输出端向上喷气形成气幕。

2.根据权利要求1所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述筏式气幕单元包括供气不锈钢钢管，所述供气不锈钢钢管的延伸方向垂直于所述围油栏总体的开口朝向方向，并安装在所述围油栏总体的底部；所述供气不锈钢钢管的顶部设置有多个气孔，且所述气孔处安装有喷嘴。

3.根据权利要求2所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述供气不锈钢钢管通过流量调节阀与供气支管的一端连接，所述供气支管的另一端与所述供气总管连接。

4.根据权利要求2所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述喷嘴通过单向截止球阀与所述气孔连接。

5.根据权利要求2所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述供气不锈钢钢管的两端通过挂耳与所述围油栏总体的底部连接。

6.根据权利要求1所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述围油栏总体由多个围油栏分体依次连接形成，且相邻两个所述围油栏分体之间通过连接机构连接。

7.根据权利要求6所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述围油栏分体包括浮子、裙体和配重链；

所述裙体的顶部和所述浮子连接，底部与配重链连接，所述配重链由底部套管包裹，且所述供气总管包裹在所述底部套管内。

8.根据权利要求6所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述中间网栅单元的孔隙率为75％，其两端分别与所述连接机构连接。

9.根据权利要求1所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述供气装置为空压机，且所述空压机上布置有数字压力表、气体流量计、压力变送器、压力调节阀，且其底部设有排污口及安全阀。

10.根据权利要求9所述的适用于波流工况下的筏式气幕强化网栅围油栏装置，其特征在于，所述供气总管为软管，所述空压机通过橡胶法兰与所述供气总管连接。

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