專利名稱：自動螺旋升降的主動抗冰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冰區(qū)海域海洋工程結(jié)構(gòu)物樁腿的保護(hù)，尤其涉及一種自動螺旋升降的主 動抗冰裝置。
背景技術(shù)：
目前，冰區(qū)海洋工程結(jié)構(gòu)物的抗冰裝置大都為安裝于樁腿上的錐形體，有正錐、倒 錐或正倒錐組合的。有些抗冰正倒錐組合體固定于樁腿上，有些可以依靠升降系統(tǒng)沿樁 柱升降。通過錐體表面的作用使冰排由擠壓破壞轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢茐?，達(dá)到破冰、碎冰的效 果。但對于冰情比較嚴(yán)重的海域，由于冰層較厚冰速較快現(xiàn)有的破冰裝置都不能發(fā)揮理 想的破冰效果；而碎冰的爬坡與堆積現(xiàn)象也會對樁柱造成威脅；此外對于潮差變化比較 大的海域需要人為調(diào)節(jié)抗冰正倒錐組合體與冰排的接觸面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種既能自動適應(yīng)潮差變 化又能減少碎冰爬坡與堆積現(xiàn)象的適應(yīng)于冰情比較嚴(yán)重海域的抗冰裝置，這種抗冰裝置 不但可以自適應(yīng)潮差變化，還能實(shí)現(xiàn)主動破冰、全自動化運(yùn)轉(zhuǎn)、減小冰排的堆積與爬坡 現(xiàn)象對平臺的威脅的功能，特別適應(yīng)于冰情比較嚴(yán)重的海域，能有效地保護(hù)冰區(qū)海域海 洋工程結(jié)構(gòu)物。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的 一種自動螺旋升降的主動抗冰裝置，包括 套裝在被保護(hù)物樁腿外面并與其固接的固定支座，與固定支座固接的液壓自升降系統(tǒng)， 與液壓自升降系統(tǒng)的柱塞固接的套裝在被保護(hù)物樁腿外面的筒型活動支座，套裝在筒型 活動支座外面并與其連接的抗冰錐體，所述抗冰錐體為正倒錐組合體，所述正倒錐組合 體的內(nèi)表面與筒型活動支座的筒型部分的外表面螺紋連接，正倒錐組合體的下端面上安 裝有螺旋槳推進(jìn)器。
所述螺旋槳推進(jìn)器連接有安裝在正倒錐組合體內(nèi)部的潮位傳感系統(tǒng)二。 在所述筒型活動支座的筒型部分內(nèi)表面上固裝與被保護(hù)物樁腿的外表面相接的導(dǎo)向 滑輪。
所述正倒錐組合體的內(nèi)部安裝有表面熱交換系統(tǒng)。 所述表面熱交換系統(tǒng)由呈網(wǎng)格狀分布的導(dǎo)熱管組成。
所述液壓自升降系統(tǒng)包括與活動支座的底座部分相連的柱塞，與柱塞相連的柱塞 缸，與柱塞缸相連的供油箱，在供油箱與柱塞缸之間并聯(lián)設(shè)置有單向閥和液位控制開關(guān) 閥，液位控制開關(guān)閥連接有潮位傳感系統(tǒng)一。
本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明中采用的液壓自升降系統(tǒng)，無需人為操作，自動隨 潮差變化調(diào)整抗冰正倒錐組合體位置，而且當(dāng)冰排作用于抗冰正倒錐組合體上時又能保持抗冰正倒錐組合體的穩(wěn)定性。特別適應(yīng)潮差變化范圍大，變化速度快的海域。2、本發(fā) 明中采用的螺旋自升降系統(tǒng)，通過抗冰正倒錐組合體的自動螺旋式升降運(yùn)動達(dá)到理想的 主動破冰效果，并減小了碎冰的爬坡與堆積現(xiàn)象，特別適合于冰情比較嚴(yán)重的海域。3、 本發(fā)明中采用的表面熱交換系統(tǒng)，配合抗冰正倒錐組合體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動減小了碎冰堆積與 爬坡現(xiàn)象的產(chǎn)生。4、本發(fā)明中各個部件均為常規(guī)產(chǎn)品，方便生產(chǎn)，降低成本。


圖l是本發(fā)明的主視圖；.
圖2是圖1中B-B視圖4是圖2中C-C視圖3是圖4中局部放大圖5是柱塞缸液壓系統(tǒng)原理圖6是抗冰正倒錐組合體螺旋上升破冰原理圖7是抗冰正倒錐組合體螺旋下降破冰原理圖。
附圖標(biāo)記1、固定支座，3、柱塞缸，4、柱塞，5、供油箱，6、筒型活動支座，7、 抗冰正倒錐組合體，8、外螺紋，9、樁柱，10、螺旋槳推進(jìn)器，11、導(dǎo)向滑輪，12、內(nèi) 螺紋，13、潮位傳感系統(tǒng)一，15、抗冰正倒錐組合體內(nèi)壁，16、潮位傳感系統(tǒng)二， 17、 液位控制開關(guān)閥，18、單向閥，19、表面熱交換系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明方法及裝置進(jìn)行詳細(xì)地說明。 本發(fā)明一種自動螺旋升降的主動抗冰裝置，結(jié)合兩套自動升降系統(tǒng)， 一套表面熱交 換系統(tǒng)， 一套導(dǎo)向滑輪系統(tǒng)，在這四套系統(tǒng)的配合作用下達(dá)到最佳的保護(hù)冰區(qū)海域海洋
工程結(jié)構(gòu)物的效果
首先是液壓自升降系統(tǒng)，其由柱塞、柱塞缸、供油箱、單向閥、液位控制開關(guān)閥、 潮位傳感系統(tǒng)一組成。
其次是螺旋自升降系統(tǒng)，其由抗冰正倒錐組合體、螺旋槳推進(jìn)器、潮位傳感系統(tǒng)而
組成
再次是設(shè)置在抗冰正倒錐組合體外壁內(nèi)表面的表面熱交換系統(tǒng)，由水平導(dǎo)熱管和垂 向?qū)峁芙M成呈網(wǎng)格狀分布。對減小碎冰的堆積與爬坡現(xiàn)象的產(chǎn)生起到輔助功能
在以上三套系統(tǒng)的配合作用下，再結(jié)合導(dǎo)向滑輪系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)潮差變化、主 動破冰、全自動化運(yùn)轉(zhuǎn)、減小碎冰的堆積與爬坡現(xiàn)象對平臺的威脅等功能，能夠最大限 度的降低冰排對平臺的不利影響，起到保護(hù)平臺的作用。特別適應(yīng)于冰情比較嚴(yán)重的海 域，能有效地保護(hù)冰區(qū)海域海洋工程結(jié)構(gòu)物。
本發(fā)明在海上安裝時
首先將固定支座1焊接在樁柱9的適當(dāng)位置上，并將三個柱塞缸3焊接在固定支座1上。然后將筒型活動支座6套裝在樁柱9的外面，下部與三根柱塞4焊接在一起，并將 柱塞4插入柱塞缸3中。筒型活動支座6筒型部分的內(nèi)表面上已事先安轉(zhuǎn)好導(dǎo)向滑輪11和潮位傳感系統(tǒng)一 13，可采用輝接相連的方式，筒型活動支座6套裝在樁柱9的外面后.，導(dǎo)向滑輪ll的輪 體與樁柱9的外表面直接接觸。然后將抗冰正倒錐組合體7通過設(shè)置在筒型活動支座6上部筒壁外表面上的外螺紋8 和設(shè)置在正倒錐組合體內(nèi)壁15上內(nèi)螺紋12的旋轉(zhuǎn)咬合與筒型活動支座6連接在一起?？贡瑰F組合體7內(nèi)部己事先安裝好表面熱交換系統(tǒng)19和潮位傳感系統(tǒng)二 16;外 部己事先安裝好螺旋槳推進(jìn)器10。最后將安裝在柱塞缸3上的液位控制開關(guān)閥17與潮位傳感系統(tǒng)一 13通過導(dǎo)線連接 起來，將潮位傳感系統(tǒng)二16與螺旋槳推進(jìn)器10通過導(dǎo)線連接起來。至此完成海上安裝。本發(fā)明的液壓自升降系統(tǒng)由柱塞4、柱塞缸3、供油箱5、單向閥18、液位控制開關(guān) 閥17、潮位傳感系統(tǒng)一13組成。其工作原理可通過圖5加以解釋當(dāng)潮位上升時，抗冰正倒錐組合體7在自身浮力作用下向上運(yùn)動，帶動與其連接的 筒型活動支座和導(dǎo)向滑輪11 一起沿樁柱9向上運(yùn)動，由于筒型活動支座6與柱塞4連接 在一起，所以在柱塞缸3中形成負(fù)壓。此時液位控制開關(guān)閥17為常閉狀態(tài)，供油箱5油 壓高于柱塞缸3，單向閥18打開，供油箱5通過單向閥18向柱塞缸3供油使其達(dá)到平衡 狀態(tài)。當(dāng)潮位下降時，抗冰正倒錐組合體7受到的浮力小于重力，此時柱塞4受抗冰正倒 錐組合體7的壓力，使柱塞缸3內(nèi)壓力高于供油箱5壓力，此時單向閥18處于反向關(guān)閉 狀態(tài)，液位控制開關(guān)閥17也處于關(guān)閉狀態(tài)，但隨著潮位的降低當(dāng)潮位差降低到設(shè)定值時， 潮位感應(yīng)系統(tǒng)一 13啟動并傳遞信號到液位控制開關(guān)閥17從而打開液位控制開關(guān)閥17， 液壓油由柱塞缸3經(jīng)液位控制開關(guān)閥17流向供油箱5，從而降低柱塞缸3內(nèi)油壓，柱塞 4帶動上部抗冰正倒錐組合體7下降。直到潮位差恢復(fù)到初始值時，潮位感應(yīng)器一13控 制液位控制開關(guān)閥17斷電切斷油路，抗冰正倒錐組合體7停止下'降，如此反復(fù)抗冰正倒 錐組合體7就可以隨著潮位的變化而始終保持與海面相對位置不變。當(dāng)冰排作用于抗冰正倒錐組合體7上時由于海面保持不變所以液位控制開關(guān)閥17常 閉，而柱塞4受到向下的作用力，柱塞缸3壓力上升，但單向閥反向關(guān)閉所以供油箱與 柱塞缸3無法連通，柱塞缸3保持閉塞不通狀態(tài)，從而柱塞4保持不動，使連接在其上 的抗冰正倒錐組合體7也保持不動，從而實(shí)現(xiàn)破冰性能。綜上所述，通過這套液壓自升降系統(tǒng)抗冰正倒錐組合體7可沿設(shè)置在筒型活動支座6 上的導(dǎo)向滑輪17隨著潮差的變化自動作升降運(yùn)動，并使抗冰正倒錐組合體7始終與海面 保持固定的接觸位置。當(dāng)冰排作用于抗冰正倒錐組合體時又能自動鎖緊升降裝置，保持 抗冰正倒錐組合體的工作位置。本發(fā)明的螺旋自升降系統(tǒng)，由抗冰正倒錐組合體7、螺旋槳推進(jìn)器10、，潮位傳感 系統(tǒng)二16組成。其安裝方法見上文布置見圖2、圖3。其工作原理可通過圖6、圖7、圖3加以說明在潮位穩(wěn)定后，當(dāng)冰排作用于抗冰正倒錐組合體7時啟動螺旋自升降系統(tǒng)，這時在 螺旋槳推進(jìn)器10正向旋轉(zhuǎn)推動力作用下，抗冰正倒錐組合體7沿螺紋按順時針方向(自
上向下看)旋轉(zhuǎn)上升，見圖6;當(dāng)上升高度使冰排接觸到下部倒錐體的中間位置時由潮位
傳感系統(tǒng)二 16向螺旋槳推進(jìn)器10發(fā)出信號，使螺旋槳推進(jìn)器10反向旋轉(zhuǎn)從而減慢抗冰 正倒錐組合體7旋轉(zhuǎn)上升速度直至靜止。此后在螺旋槳推動器10的反向旋轉(zhuǎn)推動力作用
下，抗冰正倒錐組合體7沿逆時針方向(自上向下看)旋轉(zhuǎn)下降，見圖7;當(dāng)下降高度使
冰排接觸到上部正錐體的中間位置時由潮位傳感系統(tǒng)二16向螺旋槳推進(jìn)器10發(fā)出信號， 使螺旋槳推進(jìn)器10重新正向旋轉(zhuǎn)從而減慢抗冰正倒錐組合體7旋轉(zhuǎn)下降速度直至靜止。 如此反復(fù)可實(shí)現(xiàn)抗冰正倒錐組合體沿樁柱反復(fù)旋轉(zhuǎn)升降的功能。
在這里螺旋槳推進(jìn)器10通過液壓或電力驅(qū)動；為實(shí)現(xiàn)旋槳推進(jìn)器10反向減速的功 能，需預(yù)留部分外螺紋8軌道以防止抗冰正倒錐組合體7脫離筒型活動支座6;關(guān)于潮位 傳感系統(tǒng)二 16的詳細(xì)設(shè)計(jì)在本文中由于篇幅問題未做介紹。
通過抗冰正倒錐組合體7沿樁柱9反復(fù)旋轉(zhuǎn)升降可以實(shí)現(xiàn)以下功能，首先如圖6所 示當(dāng)抗冰正倒錐組合體7旋轉(zhuǎn)上升時可以對冰排產(chǎn)生一個自下而上的強(qiáng)大的推力使冰 排彎曲破碎，這樣就實(shí)現(xiàn)了主動抗冰的目的。其次通過抗冰正倒錐組合體的旋轉(zhuǎn)作用7， 使堆積在錐體迎冰面和沿錐體迎冰面上爬的碎冰被5定轉(zhuǎn)到抗冰錐體兩側(cè)的海中或旋轉(zhuǎn)到 抗冰錐體背冰面，這樣再配合表面熱交換系統(tǒng)19可以實(shí)現(xiàn)減小碎冰堆積與爬坡現(xiàn)象對平 臺威脅的作用。當(dāng)抗冰正倒錐組合體7旋轉(zhuǎn)下降時，如圖7，原理相同。
本發(fā)明的表面熱交換系統(tǒng)19由水平導(dǎo)熱管和垂向?qū)峁芙M成，呈網(wǎng)格狀分布，布置 在抗冰正倒錐組合體7外壁內(nèi)表面，其作用是配合抗冰正倒錐組合體7的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn) 減小碎冰堆積與爬坡現(xiàn)象對平臺威脅的功能。其安裝方法見上文，布置見圖2、圖3、圖 6。其工作原理(見圖7)為當(dāng)導(dǎo)熱管所在位置為迎冰面時，導(dǎo)熱管吸入熱量將碎冰凍 結(jié)在錐體表面，當(dāng)這些被凍結(jié)的碎冰塊通過旋轉(zhuǎn)到背冰面時，導(dǎo)熱管放出熱量使碎冰與
錐體表面接觸部位融化形成一層水膜從而幫助碎冰沿錐體表面滑入海底；通過合理設(shè)計(jì)
還可以使當(dāng)凍結(jié)的碎冰塊旋轉(zhuǎn)到背冰面時該表面正好處于水面以下這樣就能更加容易的 使碎冰塊脫落。
本發(fā)明的導(dǎo)向滑輪ll的安裝見上文，布置見圖2、圖3。通過導(dǎo)向滑輪17可以引導(dǎo) 抗冰正倒錐組合體7沿垂直方向的運(yùn)動。有效減小各設(shè)備之間的摩擦作用延長使用壽命。
盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述 的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下， 還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自動螺旋升降的主動抗冰裝置，包括套裝在被保護(hù)物樁腿外面并與其固接的固定支座(1)，與固定支座(1)固接的液壓自升降系統(tǒng)，與液壓自升降系統(tǒng)的柱塞(4)固接的套裝在被保護(hù)物樁腿外面的筒型活動支座(6)，套裝在筒型活動支座(6)外面并與其連接的抗冰錐體，其特征是，所述抗冰錐體為正倒錐組合體(7)，所述正倒錐組合體(7)的內(nèi)表面與筒型活動支座(6)的筒型部分的外表面螺紋連接，正倒錐組合體(7)的下端面上安裝有螺旋槳推進(jìn)器(10)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動螺旋升降的主動抗冰裝置，其特征是，所述螺旋槳推 進(jìn)器連接有安裝在正倒錐組合體(7)內(nèi)部的潮位傳感系統(tǒng)二 (16)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動螺旋升降的主動抗冰裝置，其特征是，在所述筒型活 動支座(6)的筒型部分內(nèi)表面上固裝與被保護(hù)物樁腿的外表面相接的導(dǎo)向滑輪(11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的自動螺旋升降的主動抗冰裝置，其特征是，所述 正倒錐組合體(7)的內(nèi)部安裝有表面熱交換系統(tǒng)(19)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動螺旋升降的主動抗冰裝置，其特征是，所述表面熱交 換系統(tǒng)(19)由呈網(wǎng)格狀分布的導(dǎo)熱管組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動螺旋升降的主動抗冰裝置，其特征是，所述液壓自升 降系統(tǒng)包括與活動支座(6)的底座部分相連的柱塞(4)，與柱塞(4)相連的柱塞缸(3)，與柱塞缸(3)相連的供油箱(5)，在供油箱(5)與柱塞缸(3)之間并聯(lián)設(shè)置 有單向閥(18)和液位控制開關(guān)閥(17)，液位控制開關(guān)閥(17)連接有潮位傳感系統(tǒng) 一 (13)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自動螺旋升降的主動抗冰裝置，包括套裝在被保護(hù)物樁腿外面并與其固接的固定支座，與固定支座固接的液壓自升降系統(tǒng)，與液壓自升降系統(tǒng)的柱塞固接的套裝在被保護(hù)物樁腿外面的筒型活動支座，套裝在筒型活動支座外面并與其連接的抗冰錐體，所述抗冰錐體為正倒錐組合體，所述正倒錐組合體的內(nèi)表面與筒型活動支座的筒型部分的外表面螺紋連接，正倒錐組合體的下端面上安裝有螺旋槳推進(jìn)器。本發(fā)明不但可以自適應(yīng)潮差變化，還能實(shí)現(xiàn)主動破冰、全自動化運(yùn)轉(zhuǎn)、減小冰排的堆積與爬坡現(xiàn)象對平臺的威脅的功能，特別適應(yīng)于冰情比較嚴(yán)重的海域，能有效地保護(hù)冰區(qū)海域海洋工程結(jié)構(gòu)物。
文檔編號E02B17/00GK101289846SQ20081005349
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者余建星, 張中華, 杜尊峰, 許華力, 君 郭 申請人:天津大學(xué)