CN206205025U - 绞吸式挖泥船的管线连接结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构涉及疏浚工程技术领域。本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，包括水上管、水下管、以及连接所述水上管和所述水下管的爬坡管，所述水下管靠近所述爬坡管的一端连接有水下胶管，所述爬坡管一端与所述水下胶管法兰连接，所述水上管靠近所述爬坡管的一端连接有水上胶管，所述爬坡管的另一端与所述水上胶管法兰连接，所述水上管包括排泥钢管和浮筒，所述排泥钢管上连接有呼吸阀。其目的是为了提供一种结构简单、成本低、连接稳定、抗破坏能力强的绞吸式挖泥船的管线连接结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及疏浚工程技术领域，特别是涉及一种绞吸式挖泥船的管线连接结构。
背景技术
管线架设及维护为绞吸船工前准备及施工中的重要辅助部分，管线运行质量的好坏直接影响船舶的生产效率。随着施工环境不断多元化，施工干扰增多，离岸施工距离不断增大，自然条件及施工环境对管线架设造成的影响也随之增大。
绞吸船管线一般由船体管线、水下管、水上管和陆地管组成，其中水下管线的主要作用：在水上输泥距离较远时可以节约成本，减少风浪影响，减少和消除施工对过往船舶航行的干扰。
水上水下管线连接处(以下简称连接处)上接水上管，下接水下管，为管线整体线路中重要一环，因部位特殊，连接处容易受损。绞吸船施工过程中，受潮汐、风浪影响，水上管起伏较大，如果连接处连接形式或连接材料选取不当，常会造成连接处端部胶管受力过大过早磨损报废、螺栓松动漏水、胶垫损坏、水上浮筒翻沉等情况，对船舶施工造成影响。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、连接稳定、抗破坏能力强的绞吸式挖泥船的管线连接结构。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，包括水上管、水下管、以及连接所述水上管和所述水下管的爬坡管，所述水下管靠近所述爬坡管的一端连接有水下胶管，所述爬坡管一端与所述水下胶管法兰连接，所述水上管靠近所述爬坡管的一端连接有水上胶管，所述爬坡管的另一端与所述水上胶管法兰连接，所述水上管包括排泥钢管和浮筒，所述排泥钢管上连接有呼吸阀。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中所述水上胶管和所述水下胶管均设有筒体，所述筒体上固定连接有连接法兰，所述连接法兰远离法兰盘接触面一侧设有加强筋，所述加强筋在法兰盘的圆周方向均匀分布。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中所述筒体包括外胶层、帘线层和内胶层，所述筒体与所述连接法兰一体成型，所述外胶层在所述连接法兰的外侧固定成型，所述内胶层在所述连接法兰的内侧固定成型；所述外胶层和所述内胶层夹固所述帘线层，所述帘线层包括加强线和浇筑材料，所述加强线经纬交错固定在浇筑材料内，所述加强线铺设有多层。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中所述筒体靠近所述连接法兰的位置设有凸起的加强部，所述加强部设为弧形凸起，所述加强部内设有紧固层，所述紧固层固定在所述帘线层内，所述帘线层内还间隔设置有紧固加强件。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中所述爬坡管的倾斜角度为25°-35°，当所述爬坡管的长度小于6m时，所述爬坡管下沉水深0-3m；当所述爬坡管的长度为6-12m时，所述爬坡管下沉水深3-6m；当所述爬坡管的长度为12-18m时，所述爬坡管下沉水深6-9m。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中当所述爬坡管的长度为18-24m时，所述爬坡管下沉水深9-12m，且加设塑料浮体或增加所述水上管安装所述浮筒的数量。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中所述浮筒露出水面的横截面积不小于0.39m2。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中所述浮筒露出水面的横截面积不小于0.49m2。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中法兰连接处设有橡胶密封圈。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，其中所述水上管的相邻两段所述排泥钢管之间连接有所述水上胶管。
本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构与现有技术不同之处在于：本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构中爬坡管的两端分别连接有水上胶管和水下胶管，爬坡管的两端连接处结构为软连接，有助于缓解连接处受到的挤压作用，保证连接处的结构稳定和使用寿命；水上管上连接有呼吸阀，能够适时地缓解管路内压力，防止管路受内压作用而爆裂，起到保护管路的作用；筒体包括内胶层、帘线层和外胶层，对筒体的结构进行优化，使筒体与连接法兰的连接更加稳固，提高筒体自身强度且保证筒体的浮力。
下面结合附图对本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构的结构示意图；
图2为本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构的受力分析图；
图3为本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构的筒体结构示意图；
图4为本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构的筒体结构的局部剖视图；
附图标注：1、水下管；2、水下胶管；3、爬坡管；4、水上胶管；5、浮筒；6、泥浆面；7、呼吸阀；8、排泥钢管；9、水平面；10、筒体；11、加强筋；12、连接法兰；13、紧固层；14、紧固加强件；15、外胶层；16、帘线层；17、内胶层；18、加强部。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型绞吸式挖泥船的管线连接结构，包括水上管、水下管1、以及连接水上管和水下管1的爬坡管3，水下泥浆面6的泥浆进入水下管1，然后依次沿爬坡管3和水上管的延伸方向输送出去，达到将泥浆进行清理的目的，保证水体环境的清洁和运输的通畅。水上管、水下管1、爬坡管3均为钢管，钢管结构简单、安装方便、成本低、强度高、输送阻力小。水上管漂浮在水平面9上，水上管包括排泥钢管8和浮筒5，每节排泥钢管8上均配设有浮筒5，排泥钢管8用于输送泥浆，浮筒5用于提供浮力，保证水上管能漂浮在水面上。排泥钢管8上连接有呼吸阀7，呼吸阀7用于排放管路内的气体，防止管路内气体淤积而致使管路破裂，保证排泥钢管8的使用寿命。
水下管1承受爬坡管3的压力，水下管1与爬坡管3连接处受力集中，容易出现破裂、渗漏等问题，水下管1靠近爬坡管3的一端连接有水下胶管2，爬坡管3与水下胶管2法兰连接，水下胶管2连通水下管1和爬坡管3，水下胶管2的弹性大、承受水体波动和管件挤压能力强，减小了连接处破裂、渗漏等问题。水上管靠近爬坡管3的一端连接有水上胶管4，爬坡管3的另一端与水上胶管4法兰连接，爬坡管3与水上管连接处，当水面波动幅度较大时，连接处受到波动作用，会出现磨损、破裂现象，水上胶管4相对于钢管为软连接结构，软连接结构对波动冲击具有缓和作用，采用水上胶管4连通爬坡管3的方式，缓解了钢管所承受的波动冲击，保证了钢管的寿命。
结合图1和图3所示，水上胶管4和水下胶管2选用材质相同的管材，水上胶管4和水下胶管2均设有筒体10，筒体10上固定连接有连接法兰12，连接法兰12远离法兰盘接触面一侧设有加强筋11，加强筋11在法兰盘的圆周方向均匀分布，加强筋11用于支撑法兰盘的重量，起到加强稳固作用，以满足管路的强度要求。水上胶管4和水下胶管2的两端均设有连接法兰12，连接法兰12与管路进行连接，为了保证法兰连接的密封性能，在连接法兰的连接处加设橡胶密封圈，橡胶密封圈的耐腐蚀能力强，并且能预防连接处的泄漏问题。
结合图3和图4所示，筒体10包括外胶层15、帘线层16和内胶层17，主要组成材料为橡胶材料，保证筒体10为软连接结构。筒体10与连接法兰12一体成型，外胶层15在连接法兰12的外侧固定成型，内胶层17在连接法兰的内侧固定成型；外胶层15设为筒体10的外壁，漂浮在水平面9上；内胶层17设为筒体10的内壁，筒体10内的泥浆在内胶层17围成的空间传输。外胶层15和内胶层17夹固帘线层16，帘线层16包括加强线和浇筑材料，加强线经纬交错固定在浇筑材料内，加强线铺设有多层；帘线层15起到加强筒体10强度的作用，提高筒体10的耐腐蚀性能和受拉压能力，增长筒体10的安装强度和使用寿命。
筒体10靠近连接法兰12的位置设有凸起的加强部18，加强部设为弧形凸起，加强部增强筒体10与连接法兰12的连接性能，通过设有凸起的加强部，增大筒体10的局部厚度，保证连接处的强度。加强部内设有紧固层13，紧固层13固定在帘线层16内，紧固层13垫起帘线层16的局部高度，紧固层13的材料设为钢材，钢材强度大，固定效果好。帘线层16内还间隔设置有紧固加强件14，紧固加强件14为金属材料围成的环形结构，紧固加强件14固定在筒体10内，且位于连接法兰12与筒体10连接段内，起到加强连接的作用。
水上管的相邻两段排泥钢管8之间连接有连接有水上胶管4，水上胶管4连接相邻两段排泥钢管8，使两段排泥钢管8之间为软连接结构，在受到水体的波动作用时，减小水上管的晃动对管路强度的影响，增加管路的使用寿命。
结合图1和图2所示，爬坡管3的倾斜角度为25°-35°，优选的角度为30°。既能满足水下管1承受压力的程度，又能尽量缩短爬坡管3的长度，使爬坡管3保持舒缓的倾斜角度，方便泥浆的输送和保证连接处的强度，进而保证管线连接结构的使用寿命。
随着水深增加，在保证爬坡管3倾斜角度不变的情况下，爬坡管3的长度增长，自身重量相应增大，达到一定程度时爬坡管3受到自身重力、自身浮力、管中泥浆重力的合力将会把靠近爬坡管3的排泥钢管8和浮筒5全部拖入水中，此时，水下管1在泥浆面6的下沉效果不好，水下管1的稳定性受到破坏，进而影响泥浆输送效果。所以，在施工前需要计算水上管的浮筒5保证正常姿态时可以浮起的最长爬坡管3的长度，从而推断出优选的管线架设方案。
经过理论计算以及长期实践得出：当爬坡管3的长度小于6m时，爬坡管3下沉水深0-3m；当爬坡管3的长度为6-12m时，爬坡管3下沉水深3-6m；当爬坡管3的长度为12-18m时，爬坡管3下沉水深6-9m。当爬坡管3的长度为18-24m时，爬坡管3下沉水深9-12m，且加设塑料浮体或增加水上管安装浮筒5的数量；当爬坡管3的长度大于24m时，爬坡管3下沉水深12-15m，加设塑料浮体，并且爬坡管3大于24m时，施工中可能出现弯折损坏，需要根据实际情况进行优化。
如图2所示，管线连接结构的受力情况，假设管线重力与浮力均匀分布，海水密度1.025t/m3，泥浆密度1.2t/m3。图中水下胶管2与爬坡管3连接处为铰接点，F1为泥面对铰接点的支持力，F2为爬坡钢管自重、自身浮力与泥浆重力的合力，F3为浮筒5重力、钢管重力、水上胶管4重力、泥浆重力与浮筒5浮力的合力；即
F2＝G(钢管)+G(泥浆)-F浮(钢管)
F3＝F浮(浮筒5)-(G(胶管)+G(钢管)+G(浮筒5)+G(泥浆))
通过力矩平衡原理可得：
F2*L＝F3*2*L
以长度为18m的爬坡管3为例，即长度为12m钢管+6m钢管的组合体，钢管的内径为800mm，外径为1030mm；浮筒5的质量为0.175t，内径为840mm，外径为1840mm；胶管的质量为0.99t，内径为800mm，外径为1030mm；综合如上条件可得出：
F2＝G(12m钢管)+G(6m钢管)+G(泥浆)-(F浮(12m钢管)+F浮(6m钢管))＝70053N
F3＝F浮(浮筒5)-(G(胶管)+G(钢管)+G(浮筒5)+G(泥浆))＝F浮(浮筒5)-129149N
一套浮筒5可提供的最大浮力，即全部没入水中F浮max(浮筒5)＝219383N
依据2F3＝F2解方程得F浮(浮筒5)＝164175N，反推出浮筒5富裕的浮力＝F浮max(浮筒5)-F浮(浮筒5)＝55208N
由浮筒5富余浮力反推出浮筒5单个筒体露出水面的横截面积为0.49m2，浮筒5上方平台与水面的高差为约0.4m。
同理，计算24m(2根12m钢管)爬坡管3可得：爬坡管3上端浮筒5露出水面的横截面积为0.39m2，浮筒5上方平台与水面的高差为0.26m。该种连接方式下，实际施工中效果一般，在未采取相应措施的情况下遭遇恶劣气象时上方浮筒5易发生翻沉。为保证恶劣条件下管路结构稳定，可采取如下措施：浮筒5上连接压带，将压带与浮筒5、钢管焊接；爬坡管3加装浮筒5，增加爬坡管3浮力。
结合计算及现场施工经验，浮筒5露出水面的横截面小于等于0.39m2时，稳定性较差，遇大风浪时，易发生翻沉；横截面积大于等于0.49m2时，抗风能力较强，管线连接结构稳定。所以，浮筒5露出的横截面积不应小于0.39m2，优选的横截面积为0.49m2。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种绞吸式挖泥船的管线连接结构，包括水上管、水下管(1)、以及连接所述水上管和所述水下管(1)的爬坡管(3)，其特征在于：所述水下管(1)靠近所述爬坡管(3)的一端连接有水下胶管(2)，所述爬坡管(3)一端与所述水下胶管(2)法兰连接，所述水上管靠近所述爬坡管(3)的一端连接有水上胶管(4)，所述爬坡管(3)的另一端与所述水上胶管(4)法兰连接，所述水上管包括排泥钢管(8)和浮筒(5)，所述排泥钢管(8)上连接有呼吸阀(7)。
2.根据权利要求1所述的绞吸式挖泥船的管线连接结构，其特征在于：所述水上胶管(4)和所述水下胶管(2)均设有筒体(10)，所述筒体(10)上固定连接有连接法兰(12)，所述连接法兰(12)远离法兰盘接触面一侧设有加强筋(11)，所述加强筋(11)在法兰盘的圆周方向均匀分布。
3.根据权利要求2所述的绞吸式挖泥船的管线连接结构，其特征在于：所述筒体(10)包括外胶层(15)、帘线层(16)和内胶层(17)，所述筒体(10)与所述连接法兰(12)一体成型，所述外胶层(15)在所述连接法兰(12)的外侧固定成型，所述内胶层(17)在所述连接法兰(12)的内侧固定成型；所述外胶层(15)和所述内胶层(17)夹固所述帘线层(16)，所述帘线层(16)包括加强线和浇筑材料，所述加强线经纬交错固定在浇筑材料内，所述加强线铺设有多层。
4.根据权利要求3所述的绞吸式挖泥船的管线连接结构，其特征在于：所述筒体(10)靠近所述连接法兰(12)的位置设有凸起的加强部(18)，所述加强部(18)设为弧形凸起，所述加强部(18)内设有紧固层(13)，所述紧固层(13)固定在所述帘线层(16)内，所述帘线层(16)内还间隔设置有紧固加强件(14)。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的绞吸式挖泥船的管线连接结构，其特征在于：所述爬坡管(3)的倾斜角度为25°-35°，当所述爬坡管(3)的长度小于6m时，所述爬坡管(3)下沉水深0-3m；当所述爬坡管(3)的长度为6-12m时，所述爬坡管(3)下沉水深3-6m；当所述爬坡管(3)的长度为12-18m时，所述爬坡管(3)下沉水深6-9m；当所述爬坡管(3)的长度为18-24m时，所述爬坡管(3)下沉水深9-12m，且加设塑料浮体或增加所述水上管安装所述浮筒(5)的数量。
6.根据权利要求5所述的绞吸式挖泥船的管线连接结构，其特征在于：所述浮筒(5)露出水面的横截面积不小于0.39m2。
7.根据权利要求6所述的绞吸式挖泥船的管线连接结构，其特征在于：所述浮筒(5)露出水面的横截面积不小于0.49m2。
8.根据权利要求1所述的绞吸式挖泥船的管线连接结构，其特征在于：法兰连接处设有橡胶密封圈。
9.根据权利要求1-4任意一项所述的绞吸式挖泥船的管线连接结构，其特征在于：所述水上管的相邻两段所述排泥钢管(8)之间连接有所述水上胶管(4)。
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|---|---|---|---|---|
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