專利名稱：大型船塢氣控式臥倒門水工試驗?zāi)Ｐ偷闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于水利工程試驗?zāi)Ｐ偷?，特別涉及一種大型修造船塢氣控式臥倒門的試驗?zāi)Ｐ汀?br> 背景技術(shù)：
船塢作為修造船水工建筑物的重要設(shè)施，決定著一個國家修造船的能力和工藝水平。傳統(tǒng)大噸位船舶的主要建筑場地是船臺，但隨著船舶噸位的增大，船臺使用受到限制，船塢因擁有許多優(yōu)點而逐漸成為修造船的主要設(shè)施。2006年國務(wù)院《船舶工業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確指出，我國將新建和擴(kuò)建以30萬噸級以上船塢為代表的修造船基地，重點建設(shè)環(huán)渤海、長江口、珠江口三大造船基地和渤海灣、長江中下游、閩浙沿海等大型修船基地。氣控式臥倒門是船塢臥倒門的一種新型式，目前在我國東南沿海很多新建造船廠大量應(yīng)用。它使用壓縮空氣控制臥倒門起臥。在臥倒門門體底部裝有與門墩相連的水平轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸軸線平行于水面，門鉸采用閉口或開口兩種形式。臥倒門門體可以繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)臥倒門的開啟與閉合。氣控式臥倒門不同于由卷揚(yáng)機(jī)牽引的臥倒門，它是在門體內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置固定浮艙和壓載水艙以及空氣操作艙。通過調(diào)節(jié)壓縮空氣的出入調(diào)節(jié)空氣操作艙內(nèi)海水的體積，改變臥倒門所受到的浮力矩與傾倒力矩，來實現(xiàn)臥倒門的起臥，所以這種型式的臥倒門操作十分方便。操作時，關(guān)閉通向空氣操作艙的進(jìn)氣閥，打開放氣閥，空氣操作艙充水，當(dāng)充水至一定量時，作用在臥倒門上的重力矩大于浮力矩，臥倒門就會自動向海側(cè)傾倒，繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動直至臥于門坑內(nèi)，這是臥倒門的開啟過程。當(dāng)需要將臥倒門關(guān)閉時，只要關(guān)閉出氣閥，打開進(jìn)氣閥，把具有一定壓力和流量的壓縮空氣充入空氣操作艙，排出一定量的海水，臥倒門浮力增加，作用在臥倒門上的浮力矩大于重力矩，臥倒門就會由平臥位置繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動至垂直，貼于門墩上，臥倒門關(guān)閉。氣控式臥倒門具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，關(guān)閉速度快等優(yōu)點。但是由于臥倒門在水中的運動狀態(tài)較為復(fù)雜，不僅臥倒門門體的重量、重心位置、固定浮艙、操作艙及壓載水艙的位置對臥倒門運動有重要影響；而且在操作過程中，空氣操作艙的進(jìn)排氣的速度也對臥倒門的運動狀態(tài)影響較大；此外還有水流、潮位、風(fēng)浪、水流的阻力及艙室內(nèi)水和空氣的相互作用等變化因素的影響，所以至今還沒有能用來計算氣控式臥倒門動力學(xué)特性的公式，對氣控臥倒門的動態(tài)特性往往要進(jìn)行模型實驗研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種大型修造船塢氣控式臥倒門水工試驗?zāi)Ｐ停绕渚哂心Ｐ团P倒門重點控制、浮艙調(diào)整控制、臥倒門運動狀態(tài)監(jiān)測、上拔力測量的功能。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。一種大型船塢氣控式臥倒門水工實驗?zāi)Ｐ停諝鈮嚎s機(jī)、門坑、塢室墻體和臥倒門，其特征在于，所 述門坑6的一側(cè)設(shè)置有氣控式臥倒門，氣控式臥倒門的底部設(shè)置有門墩12，門墩12上設(shè)置有開口門鉸11，氣控式臥倒門設(shè)置在開口門鉸11上；氣控式臥倒門的上部設(shè)置有潮汐艙10，潮汐艙10的下面對稱地設(shè)置有浮艙5、固定空氣浮艙17、空氣操作艙18和壓力傳感器9，空氣操作艙18的底部設(shè)置有水流出口 19 ;塢室墻體7的外面設(shè)置有空氣壓縮機(jī)I，空氣壓縮機(jī)I的輸出端設(shè)置有輸氣管道20，輸氣管道20上設(shè)置有進(jìn)氣閥2和排氣閥3，輸氣管道20的另一端通過輸氣軟管4與空氣操作艙18相連通；氣控式臥倒門的底部還設(shè)置有配重調(diào)節(jié)裝置8 ；門鉸11的中間位置設(shè)置有傳力鋼針13，并通過定滑輪14、傳力繩15與測力裝置16組成上拔力測量裝置；所述的浮艙5采用泡沫輕質(zhì)材料進(jìn)行填充。所述的配重調(diào)節(jié)裝置8采用預(yù)制的鋼板或者鐵塊，并利用螺栓固定在臥倒門的下方。本發(fā)明的有益效果是:①通過臥倒門重心微調(diào)技術(shù)，能夠利用配重對臥倒門重心位置進(jìn)行微調(diào)，大大降低了對模型加工精度的要求，提高了模型試驗精度，避免因模型加工偏差而重新制作模型，節(jié)省了時間和試驗費用。②基本輕質(zhì)材料填充的浮艙調(diào)整技術(shù)能夠起到了調(diào)整浮艙體積的效果，代替了較為復(fù)雜的密封盒實現(xiàn)方法，使 得實驗方案更加容易調(diào)整。③通過在臥倒門上安裝壓力傳感器，并通過水壓力與淹沒深度的關(guān)系由監(jiān)控計算機(jī)實時換算出臥倒門角度，實現(xiàn)了臥倒門運動狀態(tài)的快速、精確測量。④上拔力測量裝置通過定滑輪和傳力繩將上拔力傳遞到水面以上，然后由傳統(tǒng)測力裝置進(jìn)行測量，使測量過程簡單、準(zhǔn)確。本發(fā)明確保建造出的大型船塢氣控式臥倒門能夠正常起臥，并在操作時間、穩(wěn)定性等方面能達(dá)到最優(yōu)效果。


圖1是本發(fā)明氣控式臥倒門水工試驗?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是上拔力測量裝置的示意圖；圖4是圖3的局部放大示意圖。本發(fā)明附圖標(biāo)記如下:1-空氣壓縮機(jī)2-進(jìn)氣閥3-排氣閥4-輸氣軟管5-浮艙6-門坑7-塢室墻體8-配重調(diào)節(jié)裝置9-壓力傳感器10-潮汐艙11-門鉸12-門墩13-傳力鋼針14-定滑輪15-定滑輪16-測力裝置17-固定空氣浮艙18-空氣操作艙
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。如圖1、圖2所示，門坑6的一側(cè)設(shè)置有氣控式臥倒門，氣控式臥倒門的下面設(shè)置有門墩12，門墩12上設(shè)置有開口門鉸11，氣控式臥倒門設(shè)置在開口門鉸11上；氣控式臥倒門的上部設(shè)置有潮汐艙10，潮汐艙10的作用是保持艙內(nèi)和艙外的水位一致；潮汐艙10的下面對稱地設(shè)置有浮艙5、固定空氣浮艙17、空氣操作艙18和壓力傳感器9，空氣操作艙18的底部設(shè)置有水流出口 19 ;塢室墻體7的外面設(shè)置有空氣壓縮機(jī)1，空氣壓縮機(jī)I的輸出端設(shè)置有輸氣管道20，輸氣管道20上設(shè)置有進(jìn)氣閥2和排氣閥3，輸氣管道20的另一端通過輸氣軟管4與空氣操作艙18相連通；所述的浮艙5采用泡沫輕質(zhì)材料進(jìn)行填充。氣控式臥倒門的底部還設(shè)置有配重調(diào)節(jié)裝置8，該配重調(diào)節(jié)裝置8采用預(yù)制的鋼板或者鐵塊，并利用螺栓固定在臥倒門的下方。門鉸11的中間位置設(shè)置有傳力鋼針13，并通過定滑輪14、傳力繩15與測力裝置16組成上拔力測量裝置；在模型試驗中，臥倒門起臥的基本操作過程如下。①起浮(關(guān)門)操作:開啟進(jìn)氣閥2，關(guān)閉排氣閥3，利用小型空氣壓縮機(jī)I給臥倒門提供壓縮空氣。壓縮空氣通過輸氣 軟管4進(jìn)入空氣操作艙18，艙內(nèi)水體由水流出口 19排出，空氣操作艙充氣，臥倒門起浮，直至關(guān)閉位置。②臥倒(開門)操作:關(guān)閉進(jìn)氣閥2，開啟排氣閥3，艙外水體流入空氣操作艙18，艙內(nèi)空氣通過輸氣軟管4并由排氣閥3排出，操作艙充水，臥倒門下臥，直至全開位置。氣控式臥倒門的底部還設(shè)置有配重調(diào)節(jié)裝置8。力學(xué)相似原理要求模型臥倒門和原型臥倒門除了幾何尺寸對應(yīng)成比例之外，臥倒門重心的相對位置也必須相同。然而，由于受模型加工精度等因素影響，由鋼板焊接而成的模型臥倒門往往實際重心位置與實驗設(shè)計有一定偏差。在這種情況下，傳統(tǒng)的做法是重新制作模型，或者接受這個偏差。重新制作模型需要花費很多額外的時間和費用，而接受重心偏差的存在則往往造成實驗數(shù)據(jù)不可靠等不良后果。本發(fā)明在模型制作時，有意預(yù)留臥倒門重心向海側(cè)的偏斜，這樣模型制作后，只須在臥倒門底部增加一定數(shù)量的配重，即可將重心精確地調(diào)整至設(shè)計位置。氣控式臥倒門的中間部位設(shè)置有浮艙5和壓力傳感器9。臥倒門的浮艙5為始終密閉的空氣艙，用于增加臥倒門的浮力。實驗過程中一般需要設(shè)計若干個浮艙方案，以便選出最優(yōu)浮艙體積。模型浮艙的調(diào)整一般通過在臥倒門中填入預(yù)制的密封盒(如鐵盒)來實現(xiàn)，然而由于密封盒制作較為復(fù)雜，不便于浮艙5的多組次調(diào)整。本發(fā)明采用輕質(zhì)泡沫材料填充以替代密封盒，同樣起到了調(diào)整浮艙體積的效果。壓力傳感器9主要用于對臥倒門運動狀態(tài)的監(jiān)測，臥倒門運動狀態(tài)(臥倒門轉(zhuǎn)動角度、角速度、角加速度)是模型實驗測量的基本數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的測量方法是通過錄像和判讀臥倒門在圖像中的位置來實現(xiàn)，較為復(fù)雜且精度較低。本發(fā)明通過在臥倒門上安裝壓力傳感器9，并通過水壓力與淹沒深度的關(guān)系由監(jiān)控計算機(jī)實時換算出臥倒門角度，實現(xiàn)了臥倒門轉(zhuǎn)動角度、角速度、角加速度的快速、精確測量。如圖3、圖4所示，門鉸11的中間位置設(shè)置有傳力鋼針13，并通過定滑輪14、傳力繩15與測力裝置16組成上拔力測量裝置。由于臥倒門門鉸位于水下，對于上拔力的測量較為困難，臥倒門的上拔力往往在實驗中被忽略，而實際上，上拔力對于氣控式臥倒門的安全非常重要。本發(fā)明通過定滑輪14和傳力繩15將上拔力傳遞到水面以上，然后由傳統(tǒng)測力裝置16進(jìn)行測量， 測量過程由此變得簡單、準(zhǔn)確。
權(quán)利要求
1.一種大型船塢氣控式臥倒門水工實驗?zāi)Ｐ?，包括空氣壓縮機(jī)、門坑、塢室墻體和臥倒門，其特征在于，所述門坑(6)的一側(cè)設(shè)置有氣控式臥倒門，氣控式臥倒門的底部設(shè)置有門墩(12)，門墩(12)上設(shè)置有開口門鉸(11)，氣控式臥倒門設(shè)置在開口門鉸(11)上；氣控式臥倒門的上部設(shè)置有潮汐艙(10)，潮汐艙(10)的下面對稱地設(shè)置有浮艙(5)、固定空氣浮艙(17)、空氣操作艙(18)和壓力傳感器(9)，空氣操作艙(18)的底部設(shè)置有水流出口(19);塢室墻體(7)的外面設(shè)置有空氣壓縮機(jī)(1)，空氣壓縮機(jī)(I)的輸出端設(shè)置有輸氣管道(20)，輸氣管道(20)上設(shè)置有進(jìn)氣閥(2)和排氣閥(3)，輸氣管道(20)的另一端通過輸氣軟管(4)與空氣操作艙(18)相連通； 氣控式臥倒門的底部還設(shè)置有配重調(diào)節(jié)裝置(8)； 門鉸(11)的中間位置設(shè)置有傳力鋼針(13)，并通過定滑輪(14)、傳力繩(15)與測力裝置(16)組成上拔力測量裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的大型船塢氣控式臥倒門水工實驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，所述的浮?5)采用泡沫輕質(zhì)材料進(jìn)行填充。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的大型船塢氣控式臥倒門水工實驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，所述的配重調(diào)節(jié)裝置(8)采用預(yù) 制的鋼板或者鐵塊，并利用螺栓固定在臥倒門的下方。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型船塢氣控式臥倒門水工實驗?zāi)Ｐ?，其特征在于，該臥倒門的固定空氣浮艙上設(shè)置有壓力傳感器，實現(xiàn)了對其運動狀態(tài)的快速、精確測量；臥倒門的底部設(shè)置有配重調(diào)節(jié)裝置，由此提高了模型試驗精度，節(jié)省了時間和試驗費用；采用輕質(zhì)材料填充浮艙的調(diào)整技術(shù)使得實驗方案更加簡單易行；在臥倒門的門鉸中間位置通過傳力鋼針、定滑輪、傳力繩與測力裝置組成上拔力測量裝置，使得上拔力的測量過程簡單和準(zhǔn)確。本發(fā)明在確保大型臥倒門正常起臥的前提下，并在操作時間、穩(wěn)定性等方面達(dá)到了最優(yōu)效果。
文檔編號E02B1/00GK103243674SQ20131013940
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者白玉川, 慎辰, 許棟 申請人:天津大學(xué)