絞吸式挖泥船的管線連接結構的制作方法

本實用新型涉及疏浚工程技術領域，特別是涉及一種絞吸式挖泥船的管線連接結構。

背景技術：

管線架設及維護為絞吸船工前準備及施工中的重要輔助部分，管線運行質量的好壞直接影響船舶的生產效率。隨著施工環境不斷多元化，施工干擾增多，離岸施工距離不斷增大，自然條件及施工環境對管線架設造成的影響也隨之增大。

絞吸船管線一般由船體管線、水下管、水上管和陸地管組成，其中水下管線的主要作用：在水上輸泥距離較遠時可以節約成本，減少風浪影響，減少和消除施工對過往船舶航行的干擾。

水上水下管線連接處(以下簡稱連接處)上接水上管，下接水下管，為管線整體線路中重要一環，因部位特殊，連接處容易受損。絞吸船施工過程中，受潮汐、風浪影響，水上管起伏較大，如果連接處連接形式或連接材料選取不當，常會造成連接處端部膠管受力過大過早磨損報廢、螺栓松動漏水、膠墊損壞、水上浮筒翻沉等情況，對船舶施工造成影響。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低、連接穩定、抗破壞能力強的絞吸式挖泥船的管線連接結構。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，包括水上管、水下管、以及連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連接有水下膠管，所述爬坡管一端與所述水下膠管法蘭連接，所述水上管靠近所述爬坡管的一端連接有水上膠管，所述爬坡管的另一端與所述水上膠管法蘭連接，所述水上管包括排泥鋼管和浮筒，所述排泥鋼管上連接有呼吸閥。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中所述水上膠管和所述水下膠管均設有筒體，所述筒體上固定連接有連接法蘭，所述連接法蘭遠離法蘭盤接觸面一側設有加強筋，所述加強筋在法蘭盤的圓周方向均勻分布。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中所述筒體包括外膠層、簾線層和內膠層，所述筒體與所述連接法蘭一體成型，所述外膠層在所述連接法蘭的外側固定成型，所述內膠層在所述連接法蘭的內側固定成型；所述外膠層和所述內膠層夾固所述簾線層，所述簾線層包括加強線和澆筑材料，所述加強線經緯交錯固定在澆筑材料內，所述加強線鋪設有多層。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中所述筒體靠近所述連接法蘭的位置設有凸起的加強部，所述加強部設為弧形凸起，所述加強部內設有緊固層，所述緊固層固定在所述簾線層內，所述簾線層內還間隔設置有緊固加強件。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中所述爬坡管的傾斜角度為25°-35°，當所述爬坡管的長度小于6m時，所述爬坡管下沉水深0-3m；當所述爬坡管的長度為6-12m時，所述爬坡管下沉水深3-6m；當所述爬坡管的長度為12-18m時，所述爬坡管下沉水深6-9m。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中當所述爬坡管的長度為18-24m時，所述爬坡管下沉水深9-12m，且加設塑料浮體或增加所述水上管安裝所述浮筒的數量。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中所述浮筒露出水面的橫截面積不小于0.39m²。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中所述浮筒露出水面的橫截面積不小于0.49m²。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中法蘭連接處設有橡膠密封圈。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，其中所述水上管的相鄰兩段所述排泥鋼管之間連接有所述水上膠管。

本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構與現有技術不同之處在于：本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構中爬坡管的兩端分別連接有水上膠管和水下膠管，爬坡管的兩端連接處結構為軟連接，有助于緩解連接處受到的擠壓作用，保證連接處的結構穩定和使用壽命；水上管上連接有呼吸閥，能夠適時地緩解管路內壓力，防止管路受內壓作用而爆裂，起到保護管路的作用；筒體包括內膠層、簾線層和外膠層，對筒體的結構進行優化，使筒體與連接法蘭的連接更加穩固，提高筒體自身強度且保證筒體的浮力。

下面結合附圖對本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構作進一步說明。

附圖說明

圖1為本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構的結構示意圖；

圖2為本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構的受力分析圖；

圖3為本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構的筒體結構示意圖；

圖4為本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構的筒體結構的局部剖視圖；

附圖標注：1、水下管；2、水下膠管；3、爬坡管；4、水上膠管；5、浮筒；6、泥漿面；7、呼吸閥；8、排泥鋼管；9、水平面；10、筒體；11、加強筋；12、連接法蘭；13、緊固層；14、緊固加強件；15、外膠層；16、簾線層；17、內膠層；18、加強部。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型絞吸式挖泥船的管線連接結構，包括水上管、水下管1、以及連接水上管和水下管1的爬坡管3，水下泥漿面6的泥漿進入水下管1，然后依次沿爬坡管3和水上管的延伸方向輸送出去，達到將泥漿進行清理的目的，保證水體環境的清潔和運輸的通暢。水上管、水下管1、爬坡管3均為鋼管，鋼管結構簡單、安裝方便、成本低、強度高、輸送阻力小。水上管漂浮在水平面9上，水上管包括排泥鋼管8和浮筒5，每節排泥鋼管8上均配設有浮筒5，排泥鋼管8用于輸送泥漿，浮筒5用于提供浮力，保證水上管能漂浮在水面上。排泥鋼管8上連接有呼吸閥7，呼吸閥7用于排放管路內的氣體，防止管路內氣體淤積而致使管路破裂，保證排泥鋼管8的使用壽命。

水下管1承受爬坡管3的壓力，水下管1與爬坡管3連接處受力集中，容易出現破裂、滲漏等問題，水下管1靠近爬坡管3的一端連接有水下膠管2，爬坡管3與水下膠管2法蘭連接，水下膠管2連通水下管1和爬坡管3，水下膠管2的彈性大、承受水體波動和管件擠壓能力強，減小了連接處破裂、滲漏等問題。水上管靠近爬坡管3的一端連接有水上膠管4，爬坡管3的另一端與水上膠管4法蘭連接，爬坡管3與水上管連接處，當水面波動幅度較大時，連接處受到波動作用，會出現磨損、破裂現象，水上膠管4相對于鋼管為軟連接結構，軟連接結構對波動沖擊具有緩和作用，采用水上膠管4連通爬坡管3的方式，緩解了鋼管所承受的波動沖擊，保證了鋼管的壽命。

結合圖1和圖3所示，水上膠管4和水下膠管2選用材質相同的管材，水上膠管4和水下膠管2均設有筒體10，筒體10上固定連接有連接法蘭12，連接法蘭12遠離法蘭盤接觸面一側設有加強筋11，加強筋11在法蘭盤的圓周方向均勻分布，加強筋11用于支撐法蘭盤的重量，起到加強穩固作用，以滿足管路的強度要求。水上膠管4和水下膠管2的兩端均設有連接法蘭12，連接法蘭12與管路進行連接，為了保證法蘭連接的密封性能，在連接法蘭的連接處加設橡膠密封圈，橡膠密封圈的耐腐蝕能力強，并且能預防連接處的泄漏問題。

結合圖3和圖4所示，筒體10包括外膠層15、簾線層16和內膠層17，主要組成材料為橡膠材料，保證筒體10為軟連接結構。筒體10與連接法蘭12一體成型，外膠層15在連接法蘭12的外側固定成型，內膠層17在連接法蘭的內側固定成型；外膠層15設為筒體10的外壁，漂浮在水平面9上；內膠層17設為筒體10的內壁，筒體10內的泥漿在內膠層17圍成的空間傳輸。外膠層15和內膠層17夾固簾線層16，簾線層16包括加強線和澆筑材料，加強線經緯交錯固定在澆筑材料內，加強線鋪設有多層；簾線層15起到加強筒體10強度的作用，提高筒體10的耐腐蝕性能和受拉壓能力，增長筒體10的安裝強度和使用壽命。

筒體10靠近連接法蘭12的位置設有凸起的加強部18，加強部設為弧形凸起，加強部增強筒體10與連接法蘭12的連接性能，通過設有凸起的加強部，增大筒體10的局部厚度，保證連接處的強度。加強部內設有緊固層13，緊固層13固定在簾線層16內，緊固層13墊起簾線層16的局部高度，緊固層13的材料設為鋼材，鋼材強度大，固定效果好。簾線層16內還間隔設置有緊固加強件14，緊固加強件14為金屬材料圍成的環形結構，緊固加強件14固定在筒體10內，且位于連接法蘭12與筒體10連接段內，起到加強連接的作用。

水上管的相鄰兩段排泥鋼管8之間連接有連接有水上膠管4，水上膠管4連接相鄰兩段排泥鋼管8，使兩段排泥鋼管8之間為軟連接結構，在受到水體的波動作用時，減小水上管的晃動對管路強度的影響，增加管路的使用壽命。

結合圖1和圖2所示，爬坡管3的傾斜角度為25°-35°，優選的角度為30°。既能滿足水下管1承受壓力的程度，又能盡量縮短爬坡管3的長度，使爬坡管3保持舒緩的傾斜角度，方便泥漿的輸送和保證連接處的強度，進而保證管線連接結構的使用壽命。

隨著水深增加，在保證爬坡管3傾斜角度不變的情況下，爬坡管3的長度增長，自身重量相應增大，達到一定程度時爬坡管3受到自身重力、自身浮力、管中泥漿重力的合力將會把靠近爬坡管3的排泥鋼管8和浮筒5全部拖入水中，此時，水下管1在泥漿面6的下沉效果不好，水下管1的穩定性受到破壞，進而影響泥漿輸送效果。所以，在施工前需要計算水上管的浮筒5保證正常姿態時可以浮起的最長爬坡管3的長度，從而推斷出優選的管線架設方案。

經過理論計算以及長期實踐得出：當爬坡管3的長度小于6m時，爬坡管3下沉水深0-3m；當爬坡管3的長度為6-12m時，爬坡管3下沉水深3-6m；當爬坡管3的長度為12-18m時，爬坡管3下沉水深6-9m。當爬坡管3的長度為18-24m時，爬坡管3下沉水深9-12m，且加設塑料浮體或增加水上管安裝浮筒5的數量；當爬坡管3的長度大于24m時，爬坡管3下沉水深12-15m，加設塑料浮體，并且爬坡管3大于24m時，施工中可能出現彎折損壞，需要根據實際情況進行優化。

如圖2所示，管線連接結構的受力情況，假設管線重力與浮力均勻分布，海水密度1.025t/m³，泥漿密度1.2t/m³。圖中水下膠管2與爬坡管3連接處為鉸接點，F₁為泥面對鉸接點的支持力，F₂為爬坡鋼管自重、自身浮力與泥漿重力的合力，F₃為浮筒5重力、鋼管重力、水上膠管4重力、泥漿重力與浮筒5浮力的合力；即

F₂＝G(鋼管)+G(泥漿)-F浮(鋼管)

F₃＝F浮(浮筒5)-(G(膠管)+G(鋼管)+G(浮筒5)+G(泥漿))

通過力矩平衡原理可得：

F₂*L＝F₃*2*L

以長度為18m的爬坡管3為例，即長度為12m鋼管+6m鋼管的組合體，鋼管的內徑為800mm，外徑為1030mm；浮筒5的質量為0.175t，內徑為840mm，外徑為1840mm；膠管的質量為0.99t，內徑為800mm，外徑為1030mm；綜合如上條件可得出：

F₂＝G(12m鋼管)+G(6m鋼管)+G(泥漿)-(F浮(12m鋼管)+F浮(6m鋼管))＝70053N

F₃＝F浮(浮筒5)-(G(膠管)+G(鋼管)+G(浮筒5)+G(泥漿))＝F浮(浮筒5)-129149N

一套浮筒5可提供的最大浮力，即全部沒入水中F浮max(浮筒5)＝219383N

依據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單個筒體露出水面的橫截面積為0.49m²，浮筒5上方平臺與水面的高差為約0.4m。

同理，計算24m(2根12m鋼管)爬坡管3可得：爬坡管3上端浮筒5露出水面的橫截面積為0.39m²，浮筒5上方平臺與水面的高差為0.26m。該種連接方式下，實際施工中效果一般，在未采取相應措施的情況下遭遇惡劣氣象時上方浮筒5易發生翻沉。為保證惡劣條件下管路結構穩定，可采取如下措施：浮筒5上連接壓帶，將壓帶與浮筒5、鋼管焊接；爬坡管3加裝浮筒5，增加爬坡管3浮力。

結合計算及現場施工經驗，浮筒5露出水面的橫截面小于等于0.39m²時，穩定性較差，遇大風浪時，易發生翻沉；橫截面積大于等于0.49m²時，抗風能力較強，管線連接結構穩定。所以，浮筒5露出的橫截面積不應小于0.39m²，優選的橫截面積為0.49m²。

以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內。