CN1828254A - 可升降深井假底系统 - Google Patents
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Abstract
一种船舶与海洋工程领域的可升降深井假底系统。本发明包括：深井假底结构主体、位置锁紧装置、浮力调节装置、起吊装置、实验用系泊装置。深井假底结构主体作为整个深井假底的主框架，共六套位置锁紧装置布置在深井假底结构主体底部的四周，浮力调节装置布置深井假底结构主体底部的中心处，在深井假底主架上表面正中安装实验用系泊装置，四周安装有起吊装置。本发明在水深较深的深井中自由升降，并能按照要求自由上浮下沉，从而使其能够满足模拟深海海底水深的能力，提供深海试验的能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶与海洋工程领域的设备，具体的说，涉及的是一种可升降深井假底系统。
背景技术
海洋各处的水深随着地点的不同而不同，从近海几米水深到深海中的万米水深，深度变化范围很大。在船舶与海洋工程模型试验中，为模拟不同海域的水深，需要在水池中方便的调节试验时的水深。由于海洋工程试验多采用大缩尺比的模型来进行试验，因此对水池水深的精度要求很高。海洋工程水池水深一般依靠调节安装在水池中的大面积浮动假底的位置来调节。假底是一个浮动在水池中的大型浮体结构，其浮力由锁紧装置的力相抗衡。通过调节牵拉假底的钢索的长度使假底浮在水中所要求的位置上。随着人类开发海洋资源的能力和海洋工程技术的不断提升，开发活动日益向深海发展，各种海洋工程结构物的工作水深也愈来愈深。因而海洋工程模型试验需要模拟的水深随之不断加深。但海洋工程试验水池的体量很大，若将整个水池的池深都加深至数十米，将导致工程结构十分复杂，造价将大大增加。因此为在满足试验中模拟深海要求的同时降低工程造价，深井这一形式应运而生。所谓深井，就是在大面积水池的池底上，设置一个水深比其他部分深得多的较小的区域，深海的试验可在该区域进行。由于同样需要调节水深，因此深井中也需要布置深井假底。深井区域由于比整个水池的面积小很多，深度深数倍，各种锁紧和牵拉装置布置困难，造成深井假底的结构和大面积浮动假底相差甚远。
经对现有技术的文献检索发现，季春群等发表在《中国海洋平台》1996年04期191-193页上的“海洋工程环境条件模拟”一文中，介绍了上海交通大学海洋工程水池的假底系统，该假底系统的面积达数百平方米，采用浮力来保证假底的上浮，利用钢缆牵拉克服浮力使假底下降，升降范围0-5m，采用气压式抱紧装置抱紧安装在假底下方的钢柱来锁紧假底的位置。而在数十米深的深井中的深井假底上下升降范围达到40米，若采用以上装置，牵拉钢索将长达数百米，布置在狭小的深井内，将不可避免的发生缠绕、扭紧等各种问题。单靠深井假底的自身的浮力，要克服各种摩擦力和钢索的重力，自主上浮，难度和速度都很大。同时，采用简单的气压式抱紧装置抱紧安装在假底下方的钢柱来锁紧假底的位置将使假底下方的钢柱达到数十米长，如何保证它的刚度和加工精度都是很大的技术难题。在进一步的检索中，尚未与本发明主题相同或者类似的文献报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有假底技术中的不足，提供一种可升降深井假底系统，使其在水深较深的深井中自由升降，并能按照要求自由上浮下沉，从而使其能够满足模拟深海海底水深的能力，提供深海试验的能力。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：深井假底结构主体、位置锁紧装置、浮力调节装置、起吊装置、实验用系泊装置。深井假底结构主体作为整个深井假底的主框架，共六套位置锁紧装置布置在深井假底结构主体底部的四周，浮力调节装置布置深井假底结构主体底部的中心处，在深井假底主架上表面正中安装实验用系泊装置，四周安装有起吊装置。
所述的深井假底结构主体包括：纵横梁系、圆形框架、压缩空气供气管道、吊点。纵横梁系作为整个假底的主承载结构，圆形框架安装在纵横梁系的下方，四个吊点安装在纵横梁系的边缘上，压缩空气供气管道由深井井壁接到圆形框架上。
所述的位置锁紧装置包括：摩擦支撑臂、伸缩气缸、压缩空气管道。压缩空气管道由压缩空气供气管道接入，连接在伸缩气缸上，摩擦支撑臂安装在伸缩气缸的顶端。
所述的浮力调节装置包括：浮力调节腔、排气阀、排水阀、压缩空气管道、紧急吹除压缩气瓶。浮力调节腔安装在纵横梁系下方，圆形框架中央。其上连着压缩空气管道，紧急吹除压缩气瓶。其中压缩空气管道连接在压缩空气供气管道上。浮力腔顶端安装有排气阀，底部安装有排水阀。
所述的起吊装置包括：起吊钢缆、压力深度计。起吊钢缆安装在纵横梁系的周边的四个吊点上，压力深度计安装在起吊钢缆的吊点附近的纵横梁系上。
所述的实验用系泊装置包括：深度微调装置、螺栓、系泊板，监视摄像机。深度微调装置通过四个螺栓安装在纵横梁系的正中，系泊板安装在深度微调装置上，监视摄像机安装在系泊板的边缘上，朝向系泊板中心。
工作中，当要求深井假底下沉时，首先根据深度调整起吊钢缆的长度，再将浮力调节腔上的排气阀打开，将腔中的空气排净。深井假底就靠自身自重下沉。由压力深度计实时监测深井假底的深度。当达到要求深度时，通过压缩空气管道向伸缩气缸中供气，摩擦支撑臂伸出，顶在深井的井壁上，依靠静摩擦力将假底固定在要求的深度上。实验模型就系泊在深井假底上的系泊板上进行实验。当要求深井假底上浮时，首先打开浮力调节腔中的排水阀，关闭排气阀，通过压缩空气管道向浮力调节腔中供气，使整个系统的浮力大于自重。再从压缩空气管道将伸缩气缸中的气体排出，摩擦支撑臂收回，深井假底靠自身浮力上浮至水面。当压缩空气供气管道故障无法提供浮力上浮时，由起吊钢缆将深井假底吊出深井，或者启用紧急吹除压缩气瓶中的压缩空气紧急排出浮力腔中的水，将假底浮出。当假底深度出现小幅度误差或者水平度出现小幅度误差时，调节深度微调装置的四个安装螺栓，保证系泊板的深度和水平度符合要求。实验中通过监视摄像机监视系泊板和整个假底是否正常工作。
本发明首次提出了一种用于深水试验的可自由上浮下沉的深井假底系统。该系统设计了包括摩擦支撑臂、伸缩气缸等的位置锁紧装置作为固定深井深度的构件，设计了包括浮力调节腔等的浮力调节装置作为调节深井假底的浮力的部件，从而可使深井假底在深井中自由上浮下沉，设计了起吊钢缆作为调整深井假底位置和紧急情况下上浮的主要手段，并同时设置紧急吹除气瓶保证假底失效情况下的安全上浮。通过以上设计，深井假底可在深井中任意上升下降，并固定在任意位置上，这种能力为深海海洋工程试验研究提供了关键的技术支持和试验手段。
附图说明
图1本发明结构侧视图
图2本发明结构俯视图
图3本发明结构仰视图
图4本发明锁紧示意图
图5本发明解除锁定示意图
具体实施方式
如图1-3所示，本发明包括：深井假底结构主体1、位置锁紧装置2、浮力调节装置3、起吊装置4、实验用系泊装置5。深井假底结构主体1作为整个深井假底的主框架，共六套位置锁紧装置2布置在深井假底结构主体1底部的四周，浮力调节装置3布置深井假底结构主体1底部的中心处，在深井假底主架上表面正中安装实验用系泊装置5，四周安装有起吊装置4。
所述的深井假底结构主体1包括：纵横梁系6、圆形框架7、压缩空气供气管道8、吊点9。纵横梁系6作为整个假底的主承载结构，圆形框架7安装在纵横梁系6的下方，四个吊点9安装在纵横梁系的边缘上，压缩空气供气管道8由深井井壁接到圆形框架7上。
所述的位置锁紧装置2包括：摩擦支撑臂10、伸缩气缸11、压缩空气管道12。压缩空气管道12由压缩空气供气管道8接入，连接在伸缩气缸11上，摩擦支撑臂10安装在伸缩气缸11的顶端。伸缩气缸11安装在圆形框架7上。
所述的浮力调节装置3包括：浮力调节腔13、排气阀14、排水阀15、压缩空气管道16、紧急吹除压缩气瓶17。浮力调节腔13安装在纵横梁系6下方、圆形框架7中央。其上连着压缩空气管道16，紧急吹除压缩气瓶17。其中压缩空气管道16连接在压缩空气供气管道8上。浮力调节腔13顶端安装有排气阀14，底部安装有排水阀15。采用压缩空气吹除浮力调节腔13中的水，增大整个假底浮力，使假底上升，并配以紧急吹除压缩气瓶17解决紧急情况下的上浮操作。
所述的起吊装置4包括：起吊钢缆18、压力深度计19。起吊钢缆18安装在纵横梁系6的周边的四个吊点9上，压力深度计19安装在吊点9附近的纵横梁系6上。起吊装置4依靠压力深度计19监视整个深井假底的深度位置和水平度。
所述的实验用系泊装置5包括：深度微调装置20、螺栓21、系泊板22、监视摄像机23。深度微调装置20通过四个螺栓21安装在纵横梁系6的正中，系泊板22安装在深度微调装置20上，监视摄像机23安装在系泊板22的边缘上，朝向系泊板22中心。当假底深度出现小幅度误差或者水平度出现小幅度误差时，调节深度微调装置20的四个安装螺栓21，保证系泊板22的深度和水平度符合要求。
如图4所示，本发明锁紧示意图。当达到所需深度时，通过压缩空气管道12采用压缩空气驱动伸缩气缸11伸出，将摩擦支撑臂10顶在深井井壁上，依靠摩擦力将深井假底锁定在相应的深度上。
如图5所示，本发明解除锁定示意图。解除锁定时，通过压缩空气管道12将伸缩气缸11中的压缩空气排出，摩擦支撑臂10缩回，解除锁定。
Claims (8)
1、一种可升降深井假底系统，包括：深井假底结构主体(1)，位置锁紧装置(2)，浮力调节装置(3)，起吊装置(4)，实验用系泊装置(5)，其特征在于，深井假底结构主体(1)作为整个深井假底的主框架，共六套位置锁紧装置(2)布置在深井假底结构主体(1)底部的四周，浮力调节装置(3)布置深井假底结构主体(1)底部的中心处，在深井假底结构主体(1)上表面正中设置实验用系泊装置(5)，四周设有起吊装置(4)。
2、根据权利要求1所述的可升降深井假底系统，其特征是，所述的深井假底结构主体(1)包括：纵横梁系(6)、圆形框架(7)、压缩空气供气管道(8)、吊点(9)，纵横梁系(6)作为整个假底的主承载结构，圆形框架(7)设置在纵横梁系(6)的下方，四个吊点(9)设在纵横梁系的边缘上，压缩空气供气管道(8)由深井井壁接到圆形框架(7)上。
3、根据权利要求1所述的可升降深井假底系统，其特征是，所述的位置锁紧装置(2)包括：摩擦支撑臂(10)、伸缩气缸(11)、压缩空气管道(12)，压缩空气管道(12)由压缩空气供气管道(8)接入，连接在伸缩气缸(11)上，摩擦支撑臂(10)安装在伸缩气缸(11)的顶端。
4、根据权利要求3所述的可升降深井假底系统，其特征是，伸缩气缸(11)设置在圆形框架(7)上。
5、根据权利要求1所述的可升降深井假底系统，其特征是，所述的浮力调节装置(3)包括：浮力调节腔(13)、排气阀(14)、排水阀(15)、压缩空气管道(16)、紧急吹除压缩气瓶(17)，浮力调节腔(13)上连着压缩空气管道(16)、紧急吹除压缩气瓶(17)，其中压缩空气管道(16)连接在压缩空气供气管道(8)上，浮力调节腔(13)顶端设有排气阀(14)，底部设有排水阀(15)。
6、根据权利要求5所述的可升降深井假底系统，其特征是，浮力调节腔(13)设在纵横梁系(6)下方、圆形框架(7)中央。
7、根据权利要求1所述的可升降深井假底系统，其特征是，所述的起吊装置(4)包括：起吊钢缆(18)、压力深度计(19)，起吊钢缆(18)设在纵横梁系(6)的周边的四个吊点(9)上，压力深度计(19)在吊点(9)附近的纵横梁系(6)上。
8、根据权利要求1所述的可升降深井假底系统，其特征是，所述的实验用系泊装置(5)包括：深度微调装置(20)、螺栓(21)、系泊板(22)、监视摄像机(23)，深度微调装置(20)通过四个螺栓(21)设在纵横梁系(6)的正中，系泊板(22)设在深度微调装置(20)上，监视摄像机(23)设置在系泊板(22)的边缘上，朝向系泊板(22)中心。
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