水中潛、浮體艙內液面固化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及水中潛、浮體艙內自由液面固化技術領域，尤其涉及一種水中潛、浮體 艙內液面固化裝置。
【背景技術】
[0002] 具有自由液面流體的大晃動問題在遠洋運輸、航空工程、石油化工和核反應堆結 構工程中是很重要的力學問題，其液面的大晃動引起的安全性問題屢見不鮮。
[0003] 穩(wěn)性是確保各種海上浮體安全航行及作業(yè)的主要性能指標之一，目前世界各國都 制定了相應規(guī)范，作為船舶設計或航行中判斷穩(wěn)性的主要依據(jù)。自由液面對潛、浮體穩(wěn)性有 著及其重要的影響作用。近年來，因各種自然人為原因造成的船舶傾覆事故屢見不鮮，在 這些事故中，許多都與自由液面導致船舶穩(wěn)性不足有關。例如1999年震驚全國的"11.24" 特大海難中"大舜"號船在風浪中沉沒，304名乘客中死亡282人，根據(jù)事后調查，該船的沉 沒與自由液面的影響使穩(wěn)性消失有很大關系，不僅如此，自由液面流體發(fā)生晃動時沖擊作 用對船舶液艙邊界有著破壞作用。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題是如何克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種水中潛、浮體艙 內液面固化裝置。
[0005] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的采用的技術方案是：水中潛、浮體艙內液面固化裝置，包括 液壓缸、剛性蓋板、導向柱，所述剛性蓋板呈矩形，四角設有套筒，所述剛性蓋板的上端設有 "日"字形剛性框架，所述液壓缸通過柱形鉸鏈與所述剛性框架的中部相連接，所述導向柱 有四根，與所述剛性蓋板上的所述套筒相對應，套接在所述套筒內。
[0006] 進一步地：所述液壓缸的行程長度為3000~4000mm。
[0007] 進一步地：所述剛性蓋板的厚度為3~5mm。
[0008] 進一步地：所述套筒的內徑為140~150mm。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點在于極大地提高了船舶等在無自由水面作用下的初穩(wěn)性和大傾角 穩(wěn)性，極大提高了沉箱等的穩(wěn)定性和安全性，本發(fā)明結構簡單、實用性強，具有廣泛的市場 前景。
【附圖說明】
[0010] 圖1本發(fā)明整體結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 水中潛、浮體艙內液面固化裝置，包括液壓缸1、剛性蓋板2、導向柱3,所述剛性蓋 板2呈矩形，四角設有套筒21，所述剛性蓋板2的上端設有"日"字形剛性框架22,所述液 壓缸1通過柱形鉸鏈與所述剛性框架22的中部相連接，所述導向柱3有四根，與所述剛性 蓋板2上的所述套筒21相對應，套接在所述套筒21內。
[0012] 所述液壓缸1的行程長度為3500mm，所述剛性蓋板2的厚度為3mm，所述套筒21 的內徑為150mm〇
[0013] 本發(fā)明在對潛艇、船舶、沉箱等設計制造過程中進行設計添加。潛艇和船舶均在 主壓載水艙、縱傾調整水艙、淡水艙、燃油艙等艙內進行設置添加本發(fā)明，對于沉箱來說，在 沉箱制作澆筑前進行預埋本發(fā)明中的套筒，在加入壓倉水后，完成安裝本發(fā)明，然后進行浮 運。本發(fā)明通過液壓缸1的液壓系統(tǒng)對液面進行相應控制。
[0014] 下面以沉箱實例進行計算：
[0015] 沉箱浮游穩(wěn)定性系根據(jù)靜力學經(jīng)典公式推導而得。《重力式碼頭設計與施工規(guī)范》 (JTS 167-2-2009)規(guī)定沉箱的浮游穩(wěn)定性以定傾高度m表示。即
[0016] m = P -a
[0017] 式中：
[0018] p 定傾半徑；
[0019] a--沉箱重心到浮心的距離。
[0020] 上式為沉箱在初始水平浮運狀態(tài)下小角度擺動的定傾高度，即表示沉箱浮運的初 穩(wěn)性。小傾角假定的初穩(wěn)性只是沉箱穩(wěn)定的充分條件，而不是必要條件。沉箱不同于船舶， 無須保證其水平狀態(tài)下的初穩(wěn)性，一般條情況下，沉箱即使在水平狀態(tài)下喪失其初穩(wěn)性，卻 依然能在傾斜狀態(tài)下保持其浮游穩(wěn)定性。
[0021] 沉箱的浮運實踐證明，由于海上風浪的多變性，纜繩拖曳力矩的存在，壓載的不準 確性或隔艙漏水，沉箱經(jīng)常是在微傾斜或大傾斜狀態(tài)下浮運的。此外，隨著各種形狀的大型 沉箱的出現(xiàn)，沉箱的浮游穩(wěn)定性難以得到滿足。采用封頂臥運的方法來保證沉箱的安全性， 而這種傾斜浮運的浮游狀態(tài)一般均需通過模型試驗求得。
[0022] 通過固化自由液面的方式能簡單、有效地提高沉箱浮游穩(wěn)定性。沉箱具體數(shù)據(jù)計 算如下：
[0023] 沉箱長21. 4m，寬11. 4m，高19m，沉箱內設置1道縱向隔墻和4道橫向隔墻。沉箱 壁厚0. 35m，隔墻厚度為0. 2m，底板厚lm。在加壓艙水2m情況下：
[0024] 重心高度：
[0026] 總排水體積：
[0028] 前后趾排水體積：
[0029] V1= 26. 78m3
[0030] 沉箱吃水：
[0032] 沉箱浮心高度：
[0034] 重心到浮心距離：
[0035] a = yc-yw= 6. 65-5. 83 = 0. 82m
[0036] 定傾半徑：
[0038] 定傾高度：
[0039] m = P -a = 1. 18-0. 82 = 0. 36m < 0. 4m
[0040] 定傾高度不滿足要求。
[0041] 當運用固化自由液面技術后，自由液面影響消失。相關計算如下：
[0042] 定傾半徑：
[0044] 定傾高度：
[0045] m = P -a = 1. 28-0. 82 = 0. 46m > 0. 4m
[0046] 定傾高度滿足要求。
[0047] 上述實施例只是為了說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的是在于讓本領域內的 普通技術人員能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡 是根據(jù)本
【發(fā)明內容】
的實質所作出的等效的變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1. 水中潛、浮體艙內液面固化裝置，其特征在于：包括液壓缸、剛性蓋板、導向柱，所述 剛性蓋板呈矩形，四角設有套筒，所述剛性蓋板的上端設有"日"字形剛性框架，所述液壓缸 通過柱形鉸鏈與所述剛性框架的中部相連接，所述導向柱有四根，與所述剛性蓋板上的所 述套筒相對應，套接在所述套筒內。2. 根據(jù)權利要求1所述的水中潛、浮體艙內液面固化裝置，其特征在于：所述液壓缸的 行程長度為3000~4000mm。3. 根據(jù)權利要求1所述的水中潛、浮體艙內液面固化裝置，其特征在于：所述剛性蓋板 的厚度為3~5mm〇4. 根據(jù)權利要求1所述的水中潛、浮體艙內液面固化裝置，其特征在于：所述套筒的內 徑為140~150mm〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及水中潛、浮體艙內自由液面固化技術領域，尤其涉及一種水中潛、浮體艙內液面固化裝置。其包括液壓缸、剛性蓋板、導向柱，所述剛性蓋板呈矩形，四角設有套筒，所述剛性蓋板的上端設有“日”字形剛性框架，所述液壓缸通過柱形鉸鏈與所述剛性框架的中部相連接，所述導向柱有四根，與所述剛性蓋板上的所述套筒相對應，套接在所述套筒內。本發(fā)明極大地提高了船舶等在無自由水面作用下的初穩(wěn)性和大傾角穩(wěn)性，極大提高了沉浮箱等的穩(wěn)定性和安全性，本發(fā)明結構簡答、實用性強，具有廣泛的市場前景。
【IPC分類】B63B39/03
【公開號】CN105216983
【申請?zhí)枴緾N201510632969
【發(fā)明人】劉桂林, 曹文亮, 王莉萍, 陳柏宇, 李宗奇
【申請人】中國海洋大學
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月29日