專利名稱：用噴氣發(fā)動機吊艙驅(qū)動的氣墊平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海上石油作業(yè)裝置，確切地說，涉及一種用于海上鉆探和勘察石油的作業(yè)平臺。
海上氣墊平臺是在海洋中勘探、開采石油時籍助空氣動力推進的運載工具和作業(yè)裝置，氣墊平臺由兩個主體部分組成一個是平臺(或稱船體)，是氣墊平臺的承載部分;另一個是機械動力及其操縱部分，是氣墊平臺的驅(qū)動部分?，F(xiàn)在的氣墊平臺驅(qū)動裝置是與普通氣墊船的驅(qū)動裝置是相似的，往往是采用體積龐大笨重的船用柴油機、加上機械傳動部分、大功率風(fēng)扇、底座和操縱控制裝置，結(jié)構(gòu)龐雜，體積重、在平臺上需要占用相當?shù)拿娣e和自重，而且，控制、操作要求很高。
近年來，國外紛紛采用把高性能的航空燃氣輪機發(fā)動機改造成為地面或船上使用的輕型工業(yè)用燃氣輪機，即“航機陸用”的趨勢日趨興旺。這是因為出于安全和航空公司業(yè)務(wù)競爭方面的考慮，大型噴氣客機使用到一定年限就退役了，實際上這些噴氣客機的動力系統(tǒng)仍是相當完美的動力裝置，完全可以進行適當改造在地面上加以二次開發(fā)應(yīng)用。但是，要把一個先進的航空發(fā)動機成功地改造成比較理想的地面動力往往需要化費巨額投資和人力。由英國R.R公司和英國皇家海軍聯(lián)合投資10億美元，歷時10年方將斯貝(SPEY)MK202噴氣發(fā)動機改造成工業(yè)用斯貝SM-1A和SM-1C型地面動力機，現(xiàn)在這種動力已成為歐洲海軍的一種標準艦用動力裝置。
面對全球的高科技劇烈競爭，申請人充分考慮我國國情特點和少花錢、多辦事、辦好事的原則，研制成功“一種多項能量輸出的燃氣輪機動力站”(專利號CN90224692.5)，把英國R.R公司生產(chǎn)的斯貝(SPEP)512數(shù)控渦輪風(fēng)扇發(fā)動機改造成為多用途的地面動力裝置，并在92年8月完成了對首臺樣機的臺架試驗，多項試驗數(shù)據(jù)都達到了預(yù)期目標。該項試驗的成功，標志我國在航機陸用，發(fā)展高性能輕型燃機上走出一條不同于國際同行的新道路，為國內(nèi)發(fā)展高性能燃機動力裝置開辟了新途徑。
本發(fā)明的目的是提供一種用噴氣發(fā)動機吊艙作動力的氣墊平臺。
本發(fā)明的另一目的是把數(shù)控渦輪風(fēng)扇發(fā)動機改造成輸出多項能量動力站而作為海上氣墊平臺的驅(qū)動裝置，也是上述專利的一項具體應(yīng)用。
本發(fā)明是由氣墊平臺和經(jīng)過改裝的噴氣發(fā)動機吊艙作為其驅(qū)動裝置兩部分組成，其承載部分與普通氣墊平臺基本相同在平臺下側(cè)設(shè)有空氣通道，下側(cè)四周圍有氣裙;發(fā)動機吊艙的兩側(cè)加裝有能引入空氣的圓錐體型的空氣引射通道，該通道與發(fā)動機風(fēng)扇外涵道相連通，在外涵道出口處有封閉外涵氣流進入排氣口而把該外涵氣流引入平臺下側(cè)空氣通道的蝸殼，吊艙后部有把內(nèi)涵氣流引入集中向后噴射的擴散噴嘴。
本發(fā)明由于摒棄了傳統(tǒng)氣墊平臺的機械驅(qū)動裝置，把柴油機、傳動裝置、大功率風(fēng)扇、底座等笨重機械動力裝置全部取消，代之以用斯貝512數(shù)控渦扇發(fā)動機驅(qū)動，使平臺自重及無效面積大為減少，平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計顯著簡化，方便了加工制造，并且大大提高了其有效使用面積和承載負荷。由于上述專利(一種多項能量輸出的燃氣輪機動力站)在技術(shù)上繼承了原航機的設(shè)計狀態(tài)和技術(shù)優(yōu)勢，而航空發(fā)動機的設(shè)計制造，尤其是高性能航空發(fā)動機的研制都是集中了當代科技成果的結(jié)晶，這就使得本發(fā)明平臺的驅(qū)動裝置基本上可與先進的航空動力相媲美。實際上，本發(fā)明中的動力裝置作用與航空應(yīng)用也是十分相似的，即用其產(chǎn)生升力和推力，本發(fā)明是把改裝后的發(fā)動機吊艙直接裝在氣墊平臺的后側(cè)中央，使原來航機的技術(shù)指標和優(yōu)良性能基本上全部保留。如整個吊艙布局嚴密合理、結(jié)構(gòu)高度緊湊，有利于減少發(fā)動機占用的平臺面積。飛機發(fā)動機吊艙集中了所有動力功能于一體，即包含了動力裝置的許多附屬系統(tǒng)，在本發(fā)明中這些附屬系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)緊湊特點都是非常需要和適宜的，照?？梢园l(fā)揮其原有的性能和作用，這樣可以不再需要在氣墊平臺中專門設(shè)計與發(fā)動機有關(guān)的附屬配套裝置?？傊?，本發(fā)明就是把退役的噴氣客機發(fā)動機吊艙經(jīng)過專門的技術(shù)改造后，移到氣墊平臺作為其驅(qū)動裝置，從空中降到地面(海面)應(yīng)用而構(gòu)成的。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖的側(cè)視圖。
圖3是本發(fā)明的噴氣發(fā)動機剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖1、圖21是鋼制的大型中空平臺，其結(jié)構(gòu)比較簡單，外形類似于碼頭上的浮箱式平臺，只是本發(fā)明的平臺較之更大而已。其下側(cè)設(shè)有空氣通道2，下側(cè)的四周圍有氣裙3，氣裙3的作用是減少空氣的流失，有利于形成氣墊層。平臺1是本發(fā)明的承載部分。4是退役的噴氣客機吊艙，可以采用“一種多項能量輸出的燃氣輪動力站”(專利號CN90224692.5)改進而制成。5、6是在在發(fā)動機吊艙兩側(cè)加裝的能引入空氣進入發(fā)動機外涵風(fēng)道的園錐體型的空氣引射通道?？諝饪梢杂纱孙L(fēng)道引入，并與外涵氣流混合，在渦殼10的引導(dǎo)下進入平臺下側(cè)的空氣通道2，形成氣墊產(chǎn)生浮力。吊艙4的后部有把內(nèi)涵氣流引入集中噴射的擴散噴嘴7。
圖3展示的是噴氣發(fā)動機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖。它的動力產(chǎn)生部分與現(xiàn)在的航空渦扇發(fā)動機一樣。由風(fēng)扇和低壓壓氣機11吸入壓縮后的空氣分為內(nèi)涵和外涵兩個部分，分別進入高壓壓氣機12和外涵道，經(jīng)高壓壓氣機12壓縮后的高壓空氣在燃燒室13中注油燃燒，變?yōu)楦邷馗邏喝細?，高溫高壓燃氣分別在高壓渦輪14和低壓渦輪15中膨脹做功，使高壓渦輪14和低壓渦輪15分別通過高壓渦輪軸17和低壓渦輪軸16帶動高壓壓氣機12和風(fēng)扇及低壓壓氣機11運轉(zhuǎn)，以維持正常運行。19是封閉外涵氣流進入排氣口而把該外涵氣流引入平臺下側(cè)空氣通道的蝸殼，18是發(fā)動機外殼。由于渦輪風(fēng)扇式發(fā)動機外涵道中的低壓壓氣機11實質(zhì)上就是封閉在外涵中的一個大型風(fēng)扇，它與普通氣墊平臺中產(chǎn)生升力的風(fēng)扇作用是相同的，它將外涵中的高壓風(fēng)(低壓壓縮空氣)引入平臺底側(cè)的空氣通道，就可以在平臺底部形成氣墊，產(chǎn)生很大的升力。由于外涵中輸出的高壓風(fēng)風(fēng)壓對氣墊而言相對偏高，因此，在其外涵過風(fēng)風(fēng)道中通過引射方法，即通過吊艙兩側(cè)的引射風(fēng)道5、6從大氣中再吸入一定數(shù)量的空氣，與外涵氣流混合，使之達到壓力匹配。
由于本發(fā)明不同于原來航機在空中應(yīng)用時全部動力集中在尾噴管，高速龐大氣流以推力輸出后，再由機翼上下兩側(cè)的氣流作用而產(chǎn)生升力的情況，空中動力的功率輸出是以推力為主，在地面應(yīng)用于平臺時則以氣墊升力為主，所以本發(fā)明主要把外涵輸出的壓縮空氣，再從大氣引入一定比例空氣與之混合后送入平臺底部產(chǎn)生升力，而在吊艙尾部則用一個擴散噴嘴把內(nèi)涵氣流噴出以產(chǎn)生推力作為驅(qū)動動力，由于氣墊平臺的航速比空中要低得多，所以擴散尾噴管要結(jié)合平臺結(jié)構(gòu)大小專門設(shè)計，以達到速度的合理匹配。
國內(nèi)進行車臺試驗，一臺斯貝512(原來用于三叉戟客機的燃氣噴氣動力機)經(jīng)改裝后可以提供每分鐘流量為2280公斤、壓力為16000毫米水柱的高壓空氣流。經(jīng)過引射和測算，它可以轉(zhuǎn)化成流量為5～10噸/分的低壓風(fēng)用于氣墊，同時輸出最大功率為12000馬力的推力。而整個發(fā)動機吊艙部分的全部重量不超過兩噸重。如能實施本發(fā)明，可以制造出比現(xiàn)在平臺的面積和載重量大得多的平臺。這種大型平臺，對于海洋資源的全面開發(fā)利用(如海洋石油、海底采礦、近海油氣資源和海水養(yǎng)殖等)無疑是個很好的運載工具和作業(yè)場所，為開發(fā)利用海洋里的寶貴資源提供了新裝備。
權(quán)利要求
一種用噴氣發(fā)動機吊艙驅(qū)動的氣墊平臺，是由平臺和驅(qū)動裝置兩部分組成，其特征在于平臺下側(cè)設(shè)有空氣通道，其下側(cè)四周圍有氣裙；驅(qū)動裝置采用直接裝在平臺后側(cè)中央、經(jīng)過改制的航空噴氣燃氣輪機吊艙在發(fā)動機吊艙的兩側(cè)加裝有能引入空氣的園錐體型的空氣引射通道，該通道與發(fā)動機風(fēng)扇外涵道相連通，外涵道出口處有封閉外涵氣流進入排氣口而把該外涵氣流引入平臺下側(cè)空氣通道的蝸殼，吊艙后部有把內(nèi)涵氣流引入集中向后噴射的擴散噴嘴。
全文摘要
一種用噴氣發(fā)動機吊艙驅(qū)動的氣墊平臺，是用退役的航空噴氣燃機整套裝置經(jīng)過簡單改裝作為海上作業(yè)的氣墊平臺驅(qū)動裝置而構(gòu)成的。該裝置是申請人的CN90224692.5專利“一種多項能量輸出的燃氣輪機動力站”的應(yīng)用實例，使氣墊平臺的原機械驅(qū)動的龐大設(shè)備被技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)緊湊嚴密的航空動力替代，減少設(shè)備自重和占用面積，使平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計大為簡化、承載面積和載重量大為增加，為“航機陸用”提供一條簡捷、高效的新途徑。
文檔編號B63B35/44GK1092365SQ9310260
公開日1994年9月21日 申請日期1993年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月18日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗廠