[發明專利]一種自動實現內外壓平衡的薄壁深潛浮箱

有效

• 申請號: 201210091129.9
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102616352A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 游亞戈;盛松偉;王坤林;吝紅軍;葉寅
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: B63C11/00
• 分類號: B63C11/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智;莫瑤江

技術領域

本發明涉及一種浮箱，特別涉及一種自動實現內外壓平衡的薄壁深潛浮箱。

背景技術

在海洋工程領域，浮箱或浮力艙廣泛應用于各種海洋裝置與海洋結構物中。如漂浮于海洋之中的裝置必須要內置或外掛足夠體積的浮箱或浮力艙，以便給裝置提供浮力，使裝置能穩定且長期的漂浮于海洋之中；另外海底救撈工程中也常常要用浮箱或浮力艙給沉船或其他沉沒于海底的裝置等提供浮力，將海底船舶或裝置浮出海底；還有其他臨時性水上工程如浮橋、浮塢等也都要利用浮箱提供浮力。

目前海洋工程領域使用的剛性浮箱大多為密閉結構，密閉結構在水下使用時，存在安全隱患，密閉結構外部壓力隨水深加大而加大，當密閉浮箱結構下潛深度過大，外部水壓超過結構自身承壓極限時，密閉結構將被外部水壓破壞，結構破損，海水進入腔體內部，浮箱失去浮力，失去助浮功能。

因此為避免在較大深度時被壓破，浮腔結構常不得已而花費大量材料將結構做強，但是即便如此，浮箱的下潛工作深度仍然有限，加大結構強度只是使浮箱的使用范圍有所擴大，但不能解決任意深度使用的功能。

為了加大浮箱的使用深度，而花費了大量的材料，反而降低了浮箱的助浮能力，因為同等體積的浮箱所能提供的凈浮力為浮箱排水重量減浮箱自身重量，浮箱自身重量加大，所能提供的凈浮力減小。

發明內容

有鑒于此，有必要針對上述問題，提供一種自動實現內外壓平衡的薄壁深潛浮箱。

一種自動實現內外壓平衡的薄壁深潛浮箱，包含浮箱主體、吊耳、外置水管、浮球、重塊、內置氣管、管卡、氣管接頭、外置氣管、球閥，外置水管安裝在浮箱主體四周的側邊外壁上，吊耳分別安裝在浮箱主體四周的四個側面內壁上，浮球下面固定連接著重塊，浮球上端向下至重塊上固定內置氣管，內置氣管通過管卡沿浮箱主體的側面內壁引到氣管接頭內端口上，氣管接頭橫穿浮箱主體的側壁，接點處焊接密封，外置氣管的一端連接在氣管接頭外端口上，球閥安裝在外置氣管的另一端。

浮球和重塊連接為一個整體，置于浮箱主體的內部。

浮球在水中的可提供的浮力大于重塊的重力。

內置氣管與氣管接頭內端口的連接方式和外置氣管與氣管接頭外端口的連接方式均為密封連接。

內置氣管的長度預留為使浮球可以到達浮箱主體內任意位置所需要的長度。

外置水管為剛性水管。

外置水管的起始端口的安裝點緊貼浮箱角點，緊貼浮箱結構壁。

外置水管的起始端口與浮箱主體內相通。

外置水管的環繞方式為沿著浮箱外壁邊線連續布置，經過所有的角點，如正方體浮箱有8個角點，環形水管要沿正方體邊線連續經過其8個角點。

外置水管的末端開口。

外置水管的末端外伸超出浮箱主體邊緣。

本發明薄壁深潛浮箱的設計尺度一旦確定，其結構最大受壓即可確定，最大受壓水頭高度為浮箱自身最大尺寸加上水管末端超出浮箱壁的距離，如浮箱最大尺寸為2米，外置水管邊緣在該方向超出浮箱壁0.1米，不論浮箱下潛有多深，靜態或緩慢升沉工況下其受壓始終約為2.1水頭壓力，因為本發明薄壁深潛浮箱外置的外置水管末端開口，所以所述薄壁深潛浮箱為敞口結構，薄壁深潛浮箱充滿氣體后下潛和上浮均不會因水頭壓力變化過大，產生浮箱主體內外壓失衡導致浮箱結構被破壞。薄壁深潛浮箱在水面充滿氣體后關閉球閥向深水處拖放過程中，當水深加大，水下壓力增大時，浮箱主體外側水壓大于內部氣壓，外部的水會在壓力作用下通過開口環形水管流向浮箱主體內部，氣體被壓縮，壓力升高直至內部與外部水壓平衡，在薄壁深潛浮箱逐步下潛的過程中，逐步有水進入浮箱主體內，內外壓始終基本保持平衡，因此無論薄壁深潛浮箱下潛多深，該薄壁深潛浮箱都不會出現因水頭壓力加大而使浮箱主體不堪重壓而被破壞，浮箱主體所受壓力最大值在任何水深情況下均為自身結構最大尺度水頭壓力。相反，薄壁深潛浮箱在從深水處上浮過程中，隨著水深的減小，浮箱主體外部壓力變小，在內部氣壓高于外部水壓時，浮箱主體內部的氣體將通過環形水管向外釋放，浮箱主體內氣體變少，氣壓降低，直至內部與外部水壓平衡，隨著薄壁深潛浮箱的上浮，其逐步通過環形水管釋放氣體，降低內部壓力，始終使浮箱主體內外壓保持平衡。

本發明腔內放置了浮球和重塊，二者固定連接為一體，不論薄壁深潛浮箱傾斜還是反轉，在重塊重力和浮球浮力二者的反方向力作用下，浮球上端永遠保持朝上狀態，安裝在浮球上端的內置氣管的管頭永遠處于氣體之中，因此如果需要通過內置氣管和外置氣管排氣，該內置氣管永遠暢通。