專利名稱：聯(lián)體式江河淤積決堤高效疏浚封堵潛艇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是江河泥沙淤積疏浚與決堤封堵領(lǐng)域技術(shù)。
江河淤積，甚者造懸河，黃河即為一例。有關(guān)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(fù)減少水土流失的科學(xué)治理方案外，在人工清淤，調(diào)控扼止河床繼續(xù)上漲的后治理主張上，出現(xiàn)了一些新鮮提案，如不斷挖掘黃河入海口河床制造落差勢(shì)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(yùn)載“工具”清淤的“百船大戰(zhàn)”方案；還有利用電站水庫(kù)泄洪，制造“人造洪峰”沖涮淤泥的方案。關(guān)于堤壩決口后的封堵，涌現(xiàn)出了較為有效的“鋼管桁架支撐”封堵方案。上述諸方案設(shè)備與技術(shù)實(shí)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(shí)用高效的挖掘設(shè)備未見(jiàn)后續(xù)報(bào)道，估計(jì)沒(méi)有實(shí)施。二是經(jīng)分析，即使實(shí)施，在河流末端人為挖掘制造的落差，無(wú)疑將隨著流程的延長(zhǎng)，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(zhàn)”方案。此方案設(shè)備——高壓水槍沖淤船，雖具備靈活的機(jī)動(dòng)性，但從演示觀摩效果看，高壓水槍對(duì)露出水面的淤積物清理效果明顯，但對(duì)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(dòng)，效果欠佳。要提高效率，只有依靠增加船只數(shù)量來(lái)提高效率。船只的增加，龐大的陣容和燃能又帶來(lái)新問(wèn)題——河道堵塞和環(huán)境污染。
3、“人造洪峰”方案。利用電站水庫(kù)泄能制造的“人造洪峰”，雖能制造無(wú)可比擬的高效清淤能力，但固定不動(dòng)的水庫(kù)所制造的“人造洪峰”，也存在隨著流程的延長(zhǎng)，流速減緩，洪峰勢(shì)能逐漸衰減，沖涮揭底效能隨之減弱，沖起泥沙流經(jīng)一定距離后又形成新的淤積。另則，水庫(kù)蓄水為了發(fā)電，泄洪放水只能是短時(shí)間的有限放能，不可能長(zhǎng)時(shí)間制造一峰高過(guò)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(yàn)，在水庫(kù)近距離內(nèi)效果明顯的結(jié)果便證明了這一點(diǎn)。
4、“鋼管桁架支撐”的堵口方案。是堤壩決堤涌現(xiàn)的新型封堵方案，較之無(wú)奈之下的人體聯(lián)合堵口有了很大進(jìn)步，如遇數(shù)十米大面積的決口，距離越長(zhǎng)，鋼管桁架支撐剛性及穩(wěn)固性越低，再遇砂層地質(zhì)，就給人工打樁帶來(lái)困難。
綜上所述，現(xiàn)有清淤技術(shù)及設(shè)備均不同程度的存在功能單調(diào)、效率低，更不具備象江河決堤突發(fā)事件的快速應(yīng)急處理能力。
本發(fā)明提供的《聯(lián)體式江河淤積決堤高效疏浚封堵潛艇》，其結(jié)構(gòu)特征如

圖1所示，它由聯(lián)接體(30)、和兩艘結(jié)構(gòu)功能完全相同對(duì)稱的潛艇(33)和(34)聯(lián)合構(gòu)成，聯(lián)接體(30)則由中心控制室(2)、蓄電室(3)、淡水儲(chǔ)備室(4)、燃油儲(chǔ)備室(5)、機(jī)房(43)、角度控制器(32)、河床雷達(dá)掃描系統(tǒng)(1)、艇首螺旋推進(jìn)器(17)、空氣壓縮機(jī)(16)、首舵(37)、遙控錨(38)、錨起吊裝置(36)、萬(wàn)象聯(lián)接器(19)、浮升進(jìn)氣管(45)、橡膠氣壓密封體(31)、組成。兩艘結(jié)構(gòu)、功能、對(duì)稱相同的潛艇由首機(jī)倉(cāng)(44)、前潛浮倉(cāng)(23)、后潛浮倉(cāng)(26)、艇尾操作室(14)、尾機(jī)房(29)、五大功能倉(cāng)組成。五大功能倉(cāng)之一首機(jī)倉(cāng)(44)配有大流量高壓羅茨風(fēng)機(jī)(18)、水輪發(fā)電機(jī)(20)氣、水輸送管及控制閥。前潛浮倉(cāng)(23)配有兩組電控進(jìn)排水閥(21)、(24)和兩組電控排氣閥(22)、(6)。后沉浮倉(cāng)配有兩組電控進(jìn)、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(jī)械手裝置(15)、舵板(35)。尾機(jī)房(29)配有大流量水泵(11)、燃油發(fā)電機(jī)(13)和(圖2)兩組艇尾螺旋推進(jìn)器(41)。每艘潛艇均配有相同的補(bǔ)償袋(9)、補(bǔ)償袋支撐架(8)、若干組高壓水槍(40)和若干組水槍擺動(dòng)掃射控制機(jī)構(gòu)(39)及艇身抗彎曲增強(qiáng)板(42)。
《聯(lián)體式江河積淤?zèng)Q堤高效疏浚封堵潛艇》總體疏浚封堵工作原理為通過(guò)向兩艘潛艇的前潛浮倉(cāng)(23)和后潛浮倉(cāng)(26)充排水來(lái)決定潛艇潛浮幅度，以巨大堅(jiān)固的鋼鐵軀體作大壩對(duì)河流形成截流態(tài)勢(shì)來(lái)制造勢(shì)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(yīng)，借以提高水流速度，增強(qiáng)沖涮揭底效率達(dá)到清淤目的，再以潛艇借流水推動(dòng)作用利用遙控器(圖3)的逆止?fàn)恳刂茲撏ы樍鞫?，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(shí)間內(nèi)與決口堤形成“三角姿”鋼鐵圍堰(如圖6所示)以全潛式數(shù)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(dá)到快速封堵決口目的。具體非工作狀態(tài)下的航行和全潛、半潛、頭潛、尾潛工作姿態(tài)的操作程序和工作原理為1、非工作狀態(tài)下的航行，以聯(lián)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(jìn)器圖2(41)或圖1A-A艇首螺旋推進(jìn)器(17)提供航行動(dòng)力。2、停泊則由遙控描提供制動(dòng)。工作狀態(tài)下的“全潛”工作姿態(tài)，適應(yīng)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(wù)是截住流向決口的流水，制止對(duì)決口的沖涮擴(kuò)大，保證堵口材料不被沖走和人員安全?！叭珴摗倍驴诠ぷ髟砼c姿態(tài)如圖6所示，操作程序?yàn)椤跋雀鶕?jù)決口寬度，基本確定兩艇夾角，即兩艇A、B?？奎c(diǎn)，然后使1號(hào)艇艇尾?？緼點(diǎn)，并錨固，接著以1號(hào)艇艇尾為圓心，艇首作擺首劃弧運(yùn)動(dòng)，2號(hào)艇艇尾隨水流推動(dòng)作預(yù)定角度展開運(yùn)動(dòng)，直至既定角度后由角度鎖定裝置(32)鎖定兩艇夾角。此時(shí)2號(hào)艇在水流即艇首推動(dòng)下，艇尾直抵B點(diǎn)，與決口堤岸形成等腰三角形鋼鐵圍堰，即完成圍堰預(yù)定定位。緊接著再全部開啟兩艇前、后潛浮倉(cāng)(21)、(24)、(25)、(28)進(jìn)、排水閥和(22)、(6)、(7)、(12)排氣閥，及水泵(11)使?jié)撏Э焖龠M(jìn)水下沉的同時(shí)，啟動(dòng)空壓機(jī)(16)向兩艇首聯(lián)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(lián)接體(30)結(jié)合部縫隙不致漏水。在兩艇前后潛浮倉(cāng)(23)、(26)自然進(jìn)水停止后，關(guān)閉所有進(jìn)水閥，若倉(cāng)內(nèi)進(jìn)水尚未滿倉(cāng)，水泵(11)繼續(xù)工作直至水滿倉(cāng)時(shí)，關(guān)閉所有排氣閥，這時(shí)注滿水的潛艇則以數(shù)千噸鎮(zhèn)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(jié)合部的少量進(jìn)水，可用艇載多功能機(jī)械手(15)自行挖掘封堵或與堤岸人工、機(jī)械配合封堵。潛艇的快速安全封堵，即為堤岸人工、機(jī)械重筑決口贏得了時(shí)間。若實(shí)際水深超過(guò)潛艇高度時(shí)，開啟艇載補(bǔ)償袋(9)進(jìn)水閥，由水泵(11)向補(bǔ)償袋注水，隨著進(jìn)水量的增加，補(bǔ)償袋則在支撐架(8)的束縛下向上膨脹升起，沒(méi)過(guò)艇頂?shù)乃幢蝗嵝运?9)壓封，升高的水袋即起到了補(bǔ)償艇高的作用?！叭珴摗鼻?，若測(cè)水深超過(guò)艇高時(shí)，還須注意開啟自然進(jìn)氣浮升筒(45)不使中心控制室進(jìn)水，以及保證各操作室供氧和潛艇浮起時(shí)羅茨風(fēng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)羅茨風(fēng)機(jī)(18)向前潛浮倉(cāng)(23)和后潛浮倉(cāng)(26)充氣，倉(cāng)內(nèi)注水便在高壓氣體壓力下排出潛艇，使?jié)撏Ц∑?，浮起后全部密閉進(jìn)水閥，不使各潛浮倉(cāng)進(jìn)水。本發(fā)明設(shè)備屬于一種江河泥沙淤積多功能高效清理專業(yè)設(shè)備，常年工作在易于淤積水域?！叭珴摗笔竭€可用于非汛期水道的泥沙清除或改道，也可用于水庫(kù)庫(kù)底泥沙的疏浚清除。其工作機(jī)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(duì)河流形成截流態(tài)勢(shì)，以減少河流通流截面積，人為制造“人造洪峰”沖擊效應(yīng)。如淤積泥沙在兩邊部，可采用如圖4示意圖所示姿態(tài)，即整個(gè)潛艇在遙控錨(圖3)和兩艇尾部(圖1序15)巨型機(jī)械手協(xié)同配合提供的巨大逆止?fàn)恳Σ倏v下，作A字形大角度展開狀，河道主流區(qū)流水便在坐于河床的潛艇堵截導(dǎo)流作用下，全部匯積于兩艇尾尾部預(yù)留區(qū)，顯然被截上游水位提高，預(yù)流區(qū)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(nèi)側(cè)靜止區(qū)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(guò)一定流水，艇尾渦流沉積現(xiàn)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(dá)目的。如用于水庫(kù)庫(kù)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(jìn)行沖淤或?qū)嵤撏滦凶哌M(jìn)行“刮流”，讓流水帶走泥沙。
附圖3-遙控錨的構(gòu)成由錨倉(cāng)(2)、棘輪錨(3)、密封蓋(4)、拉緊弓(5)、制動(dòng)輪(6)、電動(dòng)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(gè)(或若干個(gè))棘輪錨(3)和一個(gè)制動(dòng)輪(6)裝配于一根制動(dòng)軸上，用鍵傳遞制動(dòng)力，電動(dòng)剎車器7由蓄電池(8)提供動(dòng)力，當(dāng)中心控制室圖1A-A(2)向遙控接收裝置(9)發(fā)出電機(jī)左右轉(zhuǎn)指令時(shí)，由電動(dòng)剎車器(7)執(zhí)行前進(jìn)或后退即剎車或松開動(dòng)作，棘輪錨(3)則按指令完成轉(zhuǎn)動(dòng)或停止，即起錨或拋錨動(dòng)作。
圖1A-A多功能機(jī)械手的構(gòu)成，主要由機(jī)械手(15)和舵板(35)構(gòu)成。其功能和工作原理為若需挖掘時(shí)，舵板(35)锨起貼于挖掘臂讓開挖掘斗，機(jī)械手可在180°范圍內(nèi)實(shí)施挖掘。在潛艇航行時(shí)，舵板(35)由液壓機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)放下，堵住挖掘斗口，以挖掘斗作靠背，抵御水流壓強(qiáng)，其導(dǎo)航作用由機(jī)械手(15)帶動(dòng)在180°范圍內(nèi)任意可調(diào)。做清淤工作時(shí)，舵板(15)撳起，機(jī)械手以挖掘姿插入河床可作錨，控制潛艇運(yùn)動(dòng)速度。
總之，本發(fā)明潛艇，通過(guò)“全潛、半潛、頭潛、尾潛”靈活工作姿態(tài)即可滿足清淤和決堤封堵等復(fù)雜工作需要。因此，與現(xiàn)有所有清淤設(shè)備和清淤方案相比，具備如下優(yōu)異性能1、具有視江河清淤、改道、決堤堵口作業(yè)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(fù)雜作業(yè)的多功能適應(yīng)性；2、具有固定或流動(dòng)作業(yè)的機(jī)動(dòng)靈活性；3、以艇身截流形成的每秒數(shù)千立方流量的“人造洪峰”清淤效率，是現(xiàn)有任何清淤設(shè)備效率無(wú)法比擬和實(shí)現(xiàn)的。
4、本發(fā)明具備的快速安全可靠的決口應(yīng)急封堵功能，是現(xiàn)有設(shè)備及方案所不具備的獨(dú)特功能。
5、隨處可以實(shí)施“人造洪峰”效應(yīng)的靈活機(jī)動(dòng)性，與現(xiàn)有固定水庫(kù)“放能”制造的“人造洪峰”相比，更具節(jié)水、節(jié)能的顯著效益。
6、利用潛艇對(duì)河流實(shí)施截流制造的勢(shì)能，驅(qū)動(dòng)艇載水輪發(fā)電機(jī)，為潛艇發(fā)電和蓄電。即為潛艇航行和艇載各功能機(jī)械作業(yè)提供部份無(wú)耗能綠色能源，減少燃油動(dòng)力機(jī)的啟動(dòng)，減少了環(huán)境污染，節(jié)約了作業(yè)開支，實(shí)現(xiàn)了清淤作業(yè)的高效、低耗或無(wú)耗。
7、現(xiàn)有清淤設(shè)備，完全依靠燃油動(dòng)力機(jī)提供作業(yè)用能，不僅費(fèi)用高，“百船大戰(zhàn)”燃能造成的環(huán)境污染和河道堵塞負(fù)效應(yīng)不可低估；8、始終呈任意“三角形“工作姿態(tài)具有的穩(wěn)定性，為潛艇永不傾覆“翻船”提供了可靠安全的作業(yè)保障；9、現(xiàn)有清淤設(shè)備、方案具備的各項(xiàng)功能，本實(shí)用新型一應(yīng)俱全，而運(yùn)用自然流水受阻增壓、渦旋揭底的高效清淤原理，是現(xiàn)有設(shè)備所不具備的；10、本發(fā)明設(shè)備獨(dú)有的“液壓多功能舵”即機(jī)械手，不僅具備舵能、挖掘能或錨功能，同時(shí)還具有潛艇航行動(dòng)力停止后的模擬人工劃槳驅(qū)動(dòng)潛艇前、后、左、右微動(dòng)的獨(dú)特功能。
11、本發(fā)明創(chuàng)造的“滾動(dòng)錨”圖3與現(xiàn)有傳統(tǒng)錨相比，具有起錨快速、阻力小及可控移動(dòng)、快速錨固等獨(dú)特功能。適應(yīng)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(quán)利要求
本發(fā)明涉及的是江河淤積決堤與疏浚封堵領(lǐng)域的設(shè)備與技術(shù)。本發(fā)明提供的《聯(lián)體式江河淤積決堤高效疏浚封堵潛艇》具備如下6項(xiàng)結(jié)構(gòu)特征與技術(shù)性能1、本發(fā)明用‘聯(lián)接體’(30)將兩艘結(jié)構(gòu)功能完全相同對(duì)稱的潛艇(33)、(34)從一端連結(jié)起來(lái)，構(gòu)成角度隨意可調(diào)的A字形聯(lián)合體，這一結(jié)構(gòu)特征是決定潛艇工作時(shí)不致傾覆翻沉的安全保證特征；2、組成聯(lián)合潛艇的每一艘單個(gè)潛艇，分為首機(jī)倉(cāng)(44)、前潛浮倉(cāng)(23)、后潛浮倉(cāng)(26)艇尾操作室(14)四大功能倉(cāng)，其中占潛艇總體積約90％的前潛浮倉(cāng)和后潛浮倉(cāng)各有2個(gè)或若干個(gè)電控密封進(jìn)排水閥和電控密封排氣閥機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)是完成潛艇的全潛、半潛、頭潛、尾潛等各種工作姿態(tài)的主要功能機(jī)構(gòu)，也就是控制潛艇與河床角度；調(diào)控通水截面積、流向；水流壓強(qiáng)或潛艇鎮(zhèn)壓力大小的關(guān)鍵功能結(jié)構(gòu)特征；3、配備的艇高補(bǔ)償袋是解決全潛堵口時(shí)艇高不足的可靠、安全、有效的補(bǔ)償功能結(jié)構(gòu)特征；4、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的新型遙控滾動(dòng)錨具有的起錨阻力小，拋錨速度快，以及可控緩慢移動(dòng)等功能，是控制潛艇不起錨而能順流緩慢移動(dòng)工作的重要牽引制動(dòng)設(shè)備之一；5、艇載多功能機(jī)械手裝置，集方向舵功能、挖掘機(jī)功能和錨功能于一體，屬潛艇工作時(shí)‘三點(diǎn)’(聯(lián)接體兩艇尾三點(diǎn))逆止?fàn)恳闹饕O(shè)備之二；6、艇載發(fā)電機(jī)與蓄電室是將清淤工作時(shí)潛艇對(duì)河流形成的截流勢(shì)能轉(zhuǎn)換成潛艇工作用能的重要方法之一。也是實(shí)現(xiàn)低耗能或無(wú)耗能(一次性能源)作業(yè)的重要方法之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是江河泥沙淤積疏浚及堤壩決口封堵領(lǐng)域的設(shè)備與技術(shù)?，F(xiàn)有泥沙淤積疏浚和堤壩決口封堵領(lǐng)域僅有的高壓水槍沖淤船，因其功能單調(diào)和只適應(yīng)于水面或淺水層下淤積物清除局限，無(wú)法適應(yīng)深水區(qū)及水庫(kù)淤積物的清除等復(fù)雜作業(yè)需要。更不具備堤壩決口封堵等特殊應(yīng)急處理功能。本發(fā)明提供的“聯(lián)體式江河淤積決堤高效疏浚封堵潛艇”是運(yùn)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(duì)江河實(shí)施截流，以人為制造“人造洪峰”來(lái)實(shí)現(xiàn)江河高效清淤和決口快速安全封堵之目的。本發(fā)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(dòng)多種復(fù)雜功能于一身，能適應(yīng)清淤堵口各種復(fù)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(shè)備。
文檔編號(hào)B63G8/00GK1623851SQ20031010451
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2003年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月20日
發(fā)明者李自杰, 李博 申請(qǐng)人:李自杰, 李博