專利名稱：聯體式江河淤積決堤高效疏浚封堵潛艇的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是江河泥沙淤積疏浚與決堤封堵領域技術。
江河淤積，甚者造懸河，黃河即為一例。有關治理方略的探索已有歷史。在諸多治理方案中，除一致主張從源頭抓起，重視流域植被恢復減少水土流失的科學治理方案外，在人工清淤，調控扼止河床繼續上漲的后治理主張上，出現了一些新鮮提案，如不斷挖掘黃河入海口河床制造落差勢能，讓河水“沖涮推移河床”的清淤方案；有用攜帶高壓水槍的船只沖涮淤泥，借流水作運載“工具”清淤的“百船大戰”方案；還有利用電站水庫泄洪，制造“人造洪峰”沖涮淤泥的方案。關于堤壩決口后的封堵，涌現出了較為有效的“鋼管桁架支撐”封堵方案。上述諸方案設備與技術實際效果如何？1、“不斷挖掘黃河入海口河床”方案。該方案一是制造出何種實用高效的挖掘設備未見后續報道，估計沒有實施。二是經分析，即使實施，在河流末端人為挖掘制造的落差，無疑將隨著流程的延長，落差不斷遞減消失，清淤效率也隨之下降和消失。
2、“百船大戰”方案。此方案設備——高壓水槍沖淤船，雖具備靈活的機動性，但從演示觀摩效果看，高壓水槍對露出水面的淤積物清理效果明顯，但對于每秒上千立方流量的深水下淤積物的清理，高壓水槍則尤如一根柴棍在河中攪動，效果欠佳。要提高效率，只有依靠增加船只數量來提高效率。船只的增加，龐大的陣容和燃能又帶來新問題——河道堵塞和環境污染。
3、“人造洪峰”方案。利用電站水庫泄能制造的“人造洪峰”，雖能制造無可比擬的高效清淤能力，但固定不動的水庫所制造的“人造洪峰”，也存在隨著流程的延長，流速減緩，洪峰勢能逐漸衰減，沖涮揭底效能隨之減弱，沖起泥沙流經一定距離后又形成新的淤積。另則，水庫蓄水為了發電，泄洪放水只能是短時間的有限放能，不可能長時間制造一峰高過一峰的“接力洪峰”為泥沙“送行”。2002年小浪底制造“人造洪峰”的清淤試驗，在水庫近距離內效果明顯的結果便證明了這一點。
4、“鋼管桁架支撐”的堵口方案。是堤壩決堤涌現的新型封堵方案，較之無奈之下的人體聯合堵口有了很大進步，如遇數十米大面積的決口，距離越長，鋼管桁架支撐剛性及穩固性越低，再遇砂層地質，就給人工打樁帶來困難。
綜上所述，現有清淤技術及設備均不同程度的存在功能單調、效率低，更不具備象江河決堤突發事件的快速應急處理能力。
本發明提供的《聯體式江河淤積決堤高效疏浚封堵潛艇》，其結構特征如
圖1所示，它由聯接體(30)、和兩艘結構功能完全相同對稱的潛艇(33)和(34)聯合構成，聯接體(30)則由中心控制室(2)、蓄電室(3)、淡水儲備室(4)、燃油儲備室(5)、機房(43)、角度控制器(32)、河床雷達掃描系統(1)、艇首螺旋推進器(17)、空氣壓縮機(16)、首舵(37)、遙控錨(38)、錨起吊裝置(36)、萬象聯接器(19)、浮升進氣管(45)、橡膠氣壓密封體(31)、組成。兩艘結構、功能、對稱相同的潛艇由首機倉(44)、前潛浮倉(23)、后潛浮倉(26)、艇尾操作室(14)、尾機房(29)、五大功能倉組成。五大功能倉之一首機倉(44)配有大流量高壓羅茨風機(18)、水輪發電機(20)氣、水輸送管及控制閥。前潛浮倉(23)配有兩組電控進排水閥(21)、(24)和兩組電控排氣閥(22)、(6)。后沉浮倉配有兩組電控進、排水閥(25)、(28)兩組電控排氣閥(7)、(12)。艇尾操作室(14)配有多功能機械手裝置(15)、舵板(35)。尾機房(29)配有大流量水泵(11)、燃油發電機(13)和(圖2)兩組艇尾螺旋推進器(41)。每艘潛艇均配有相同的補償袋(9)、補償袋支撐架(8)、若干組高壓水槍(40)和若干組水槍擺動掃射控制機構(39)及艇身抗彎曲增強板(42)。
《聯體式江河積淤決堤高效疏浚封堵潛艇》總體疏浚封堵工作原理為通過向兩艘潛艇的前潛浮倉(23)和后潛浮倉(26)充排水來決定潛艇潛浮幅度，以巨大堅固的鋼鐵軀體作大壩對河流形成截流態勢來制造勢能，并以兩潛艇展開角度和吃水深度，控制通水截面積，人為制造“洪峰”效應，借以提高水流速度，增強沖涮揭底效率達到清淤目的，再以潛艇借流水推動作用利用遙控器(圖3)的逆止牽引力控制潛艇順流而下，使“人造洪峰”不斷追隨沖起泥沙為其送行。如遇堤壩決口，可在較短時間內與決口堤形成“三角姿”鋼鐵圍堰(如圖6所示)以全潛式數千噸艇重，緊緊壓封河床，封住流向決口流水，為重筑決口提供安全可靠的截流保證，即達到快速封堵決口目的。具體非工作狀態下的航行和全潛、半潛、頭潛、尾潛工作姿態的操作程序和工作原理為1、非工作狀態下的航行，以聯接體(30)為“船首”，兩艇尾收攏合并如雙體船，由兩艇尾螺旋推進器圖2(41)或圖1A-A艇首螺旋推進器(17)提供航行動力。2、停泊則由遙控描提供制動。工作狀態下的“全潛”工作姿態，適應于堤壩決口封堵或非汛期的河道淤積泥沙的清理，如用于決口封堵，其主要任務是截住流向決口的流水，制止對決口的沖涮擴大，保證堵口材料不被沖走和人員安全。“全潛”堵口工作原理與姿態如圖6所示，操作程序為“先根據決口寬度，基本確定兩艇夾角，即兩艇A、B停靠點，然后使1號艇艇尾停靠A點，并錨固，接著以1號艇艇尾為圓心，艇首作擺首劃弧運動，2號艇艇尾隨水流推動作預定角度展開運動，直至既定角度后由角度鎖定裝置(32)鎖定兩艇夾角。此時2號艇在水流即艇首推動下，艇尾直抵B點，與決口堤岸形成等腰三角形鋼鐵圍堰，即完成圍堰預定定位。緊接著再全部開啟兩艇前、后潛浮倉(21)、(24)、(25)、(28)進、排水閥和(22)、(6)、(7)、(12)排氣閥，及水泵(11)使潛艇快速進水下沉的同時，啟動空壓機(16)向兩艇首聯接部像膠密封體(31)充入壓縮空氣，使密封體膨脹，封閉兩艇首與聯接體(30)結合部縫隙不致漏水。在兩艇前后潛浮倉(23)、(26)自然進水停止后，關閉所有進水閥，若倉內進水尚未滿倉，水泵(11)繼續工作直至水滿倉時，關閉所有排氣閥，這時注滿水的潛艇則以數千噸鎮壓力緊緊壓封河床，即切斷了流向決口的流水。兩艇尾與堤岸A、B結合部的少量進水，可用艇載多功能機械手(15)自行挖掘封堵或與堤岸人工、機械配合封堵。潛艇的快速安全封堵，即為堤岸人工、機械重筑決口贏得了時間。若實際水深超過潛艇高度時，開啟艇載補償袋(9)進水閥，由水泵(11)向補償袋注水，隨著進水量的增加，補償袋則在支撐架(8)的束縛下向上膨脹升起，沒過艇頂的水即被柔性水袋(9)壓封，升高的水袋即起到了補償艇高的作用。“全潛”前，若測水深超過艇高時，還須注意開啟自然進氣浮升筒(45)不使中心控制室進水，以及保證各操作室供氧和潛艇浮起時羅茨風機起動供氣。完成“全潛”工作后的浮起，先開啟(21)、(24)、(25)、(28)電控排水閥，再起動羅茨風機(18)向前潛浮倉(23)和后潛浮倉(26)充氣，倉內注水便在高壓氣體壓力下排出潛艇，使潛艇浮起，浮起后全部密閉進水閥，不使各潛浮倉進水。本發明設備屬于一種江河泥沙淤積多功能高效清理專業設備，常年工作在易于淤積水域。“全潛”式還可用于非汛期水道的泥沙清除或改道，也可用于水庫庫底泥沙的疏浚清除。其工作機理是因非汛期水流量較小，水位較淺，采用全潛式，是以艇身作大壩，對河流形成截流態勢，以減少河流通流截面積，人為制造“人造洪峰”沖擊效應。如淤積泥沙在兩邊部，可采用如圖4示意圖所示姿態，即整個潛艇在遙控錨(圖3)和兩艇尾部(圖1序15)巨型機械手協同配合提供的巨大逆止牽引力操縱下，作A字形大角度展開狀，河道主流區流水便在坐于河床的潛艇堵截導流作用下，全部匯積于兩艇尾尾部預留區，顯然被截上游水位提高，預流區流速加快，揭底沖擊壓力劇增，邊部淤積物就被很快清除，若全潛式清邊在艇尾A字形內側靜止區形成渦流沉積，可采用先全潛后半潛即艇尾全潛，艇首略有浮起，使河流中心也通過一定流水，艇尾渦流沉積現象便可消失。如需要清除物在河流中部，采用尾潛頭起(如圖5所示)即達目的。如用于水庫庫底的泥沙清理，可采用全潛式潛入水底坐于泥沙之上，利用艇底若干高壓水槍(圖2序40)進行沖淤或實施潛艇水下行走進行“刮流”，讓流水帶走泥沙。
附圖3-遙控錨的構成由錨倉(2)、棘輪錨(3)、密封蓋(4)、拉緊弓(5)、制動輪(6)、電動剎車器(7)、蓄電池(8)、遙控接收器(9)組成。其工作原理為錨與潛艇的連接，由錨鏈系于錨鏈孔(1)連接，兩個(或若干個)棘輪錨(3)和一個制動輪(6)裝配于一根制動軸上，用鍵傳遞制動力，電動剎車器7由蓄電池(8)提供動力，當中心控制室圖1A-A(2)向遙控接收裝置(9)發出電機左右轉指令時，由電動剎車器(7)執行前進或后退即剎車或松開動作，棘輪錨(3)則按指令完成轉動或停止，即起錨或拋錨動作。
圖1A-A多功能機械手的構成，主要由機械手(15)和舵板(35)構成。其功能和工作原理為若需挖掘時，舵板(35)锨起貼于挖掘臂讓開挖掘斗，機械手可在180°范圍內實施挖掘。在潛艇航行時，舵板(35)由液壓機構驅動放下，堵住挖掘斗口，以挖掘斗作靠背，抵御水流壓強，其導航作用由機械手(15)帶動在180°范圍內任意可調。做清淤工作時，舵板(15)撳起，機械手以挖掘姿插入河床可作錨，控制潛艇運動速度。
總之，本發明潛艇，通過“全潛、半潛、頭潛、尾潛”靈活工作姿態即可滿足清淤和決堤封堵等復雜工作需要。因此，與現有所有清淤設備和清淤方案相比，具備如下優異性能1、具有視江河清淤、改道、決堤堵口作業需要，適宜水面與水下、全潛與半潛、頭潛和尾潛，清中或清邊復雜作業的多功能適應性；2、具有固定或流動作業的機動靈活性；3、以艇身截流形成的每秒數千立方流量的“人造洪峰”清淤效率，是現有任何清淤設備效率無法比擬和實現的。
4、本發明具備的快速安全可靠的決口應急封堵功能，是現有設備及方案所不具備的獨特功能。
5、隨處可以實施“人造洪峰”效應的靈活機動性，與現有固定水庫“放能”制造的“人造洪峰”相比，更具節水、節能的顯著效益。
6、利用潛艇對河流實施截流制造的勢能，驅動艇載水輪發電機，為潛艇發電和蓄電。即為潛艇航行和艇載各功能機械作業提供部份無耗能綠色能源，減少燃油動力機的啟動，減少了環境污染，節約了作業開支，實現了清淤作業的高效、低耗或無耗。
7、現有清淤設備，完全依靠燃油動力機提供作業用能，不僅費用高，“百船大戰”燃能造成的環境污染和河道堵塞負效應不可低估；8、始終呈任意“三角形“工作姿態具有的穩定性，為潛艇永不傾覆“翻船”提供了可靠安全的作業保障；9、現有清淤設備、方案具備的各項功能，本實用新型一應俱全，而運用自然流水受阻增壓、渦旋揭底的高效清淤原理，是現有設備所不具備的；10、本發明設備獨有的“液壓多功能舵”即機械手，不僅具備舵能、挖掘能或錨功能，同時還具有潛艇航行動力停止后的模擬人工劃槳驅動潛艇前、后、左、右微動的獨特功能。
11、本發明創造的“滾動錨”圖3與現有傳統錨相比，具有起錨快速、阻力小及可控移動、快速錨固等獨特功能。適應牽引潛艇有控制地順流追逐沖起泥沙用“人造洪峰”為其送行。
權利要求
本發明涉及的是江河淤積決堤與疏浚封堵領域的設備與技術。本發明提供的《聯體式江河淤積決堤高效疏浚封堵潛艇》具備如下6項結構特征與技術性能1、本發明用‘聯接體’(30)將兩艘結構功能完全相同對稱的潛艇(33)、(34)從一端連結起來，構成角度隨意可調的A字形聯合體，這一結構特征是決定潛艇工作時不致傾覆翻沉的安全保證特征；2、組成聯合潛艇的每一艘單個潛艇，分為首機倉(44)、前潛浮倉(23)、后潛浮倉(26)艇尾操作室(14)四大功能倉，其中占潛艇總體積約90％的前潛浮倉和后潛浮倉各有2個或若干個電控密封進排水閥和電控密封排氣閥機構，這些機構是完成潛艇的全潛、半潛、頭潛、尾潛等各種工作姿態的主要功能機構，也就是控制潛艇與河床角度；調控通水截面積、流向；水流壓強或潛艇鎮壓力大小的關鍵功能結構特征；3、配備的艇高補償袋是解決全潛堵口時艇高不足的可靠、安全、有效的補償功能結構特征；4、本實用新型設計的新型遙控滾動錨具有的起錨阻力小，拋錨速度快，以及可控緩慢移動等功能，是控制潛艇不起錨而能順流緩慢移動工作的重要牽引制動設備之一；5、艇載多功能機械手裝置，集方向舵功能、挖掘機功能和錨功能于一體，屬潛艇工作時‘三點’(聯接體兩艇尾三點)逆止牽引的主要設備之二；6、艇載發電機與蓄電室是將清淤工作時潛艇對河流形成的截流勢能轉換成潛艇工作用能的重要方法之一。也是實現低耗能或無耗能(一次性能源)作業的重要方法之一。
全文摘要
本發明涉及的是江河泥沙淤積疏浚及堤壩決口封堵領域的設備與技術。現有泥沙淤積疏浚和堤壩決口封堵領域僅有的高壓水槍沖淤船，因其功能單調和只適應于水面或淺水層下淤積物清除局限，無法適應深水區及水庫淤積物的清除等復雜作業需要。更不具備堤壩決口封堵等特殊應急處理功能。本發明提供的“聯體式江河淤積決堤高效疏浚封堵潛艇”是運用“自然流水受阻壓升和渦流揭底”原理，以鋼鐵潛艇軀體模擬大壩對江河實施截流，以人為制造“人造洪峰”來實現江河高效清淤和決口快速安全封堵之目的。本發明潛艇集清淤與堵口、水面與水下，全潛或半潛、頭潛或尾潛；清邊或清中，固定或移動多種復雜功能于一身，能適應清淤堵口各種復雜工作需要，屬一種全新的一專多能，高效的水域綜合治理理想設備。
文檔編號B63G8/00GK1623851SQ20031010451
公開日2005年6月8日 申請日期2003年10月20日 優先權日2003年10月20日
發明者李自杰, 李博 申請人:李自杰, 李博