一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置的制作方法

1.本实用新型涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置。


背景技术：

2.船舶在江海等复杂水域行驶过程中，遭遇触礁、碰撞或者火炮攻击等情况时会造成船体出现破损的现象，若不及时有效地将船体上出现的破损口进行封堵，将会有大量的水涌入船体内部，严重威胁船舶的行驶安全，甚至导致船舶沉没，因此及时有效地将破损口封堵是保持船舶生命力的重要措施。
3.船舶堵漏技术是指船体在发生破损后，使用各种堵漏器材和工具对破损口进行封堵，以控制船舶破损后的损害程度，从而保持船舶浮力，是船舶损害管制的一项重要内容。
4.现在技术中使用的各类堵漏设备都存在操作不方便、堵漏不及时、对操作人员要求过高、受破损口面积的限制、堵漏不灵活、堵漏效果受限、固定不便等问题。另外，现有的船体抗沉堵漏器材装备实施堵漏操作的程序中操作比较复杂，操作难度大，并且受场地环境和破口形状的限制，极易失去对舰船抢修的宝贵时间。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型提供了一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置，包括：外伞架，所述外伞架包括支撑轴，多组刚性杆以及堵漏伞，所述多组刚性杆的一端与支撑轴相连且在展开后锁止形成固定伞架，所述堵漏伞挂载于固定伞架上以吸水膨胀后进行阻水；内伞架，所述内伞架与外伞架相连；膨胀堵漏囊，所述膨胀堵漏囊设置于内伞架上；发泡剂，所述发泡剂填充于膨胀堵漏囊中以支撑膨胀堵漏囊封堵船体的破损口；动力部，所述动力部与内伞架相连以提供能量完成堵漏过程。
6.优选地，所述外伞架还包括多组两端分别与刚性杆，支撑轴相连的柔性杆。
7.优选地，所述外伞架还包括将刚性杆与支撑轴相连的转接头；所述堵漏伞膨胀前，顶端固定于转接头上，伞叶经滑环固定于刚性杆上。
8.优选地，所述外伞架未展开时刚性杆与支撑轴之间的夹角为180
°
。
9.优选地，所述膨胀堵漏囊的形状为双柱状结构。
10.优选地，所述刚性杆、柔性杆的数量均为6组。
11.优选地，所述发泡剂包括聚醚、异氰酸酯以及微调化学物质。
12.优选地，向所述膨胀堵漏囊注入发泡剂的传输管路中还设置搅拌混合组件。
13.优选地，所述动力部与内伞架的连接方式为可拆卸连接。
14.优选地，所述堵漏伞膨胀后的伞体直径，以及膨胀堵漏囊张开以后的囊体直径均不小于破损口直径的1.2倍。
15.通过采用上述技术方案，本实用新型主要具有以下技术效果：
16.1、通过设置外伞架挂载堵漏伞进行阻水，以及设置内伞架支撑膨胀堵漏囊，同时向膨胀堵漏囊中注入发泡剂支撑膨胀堵漏囊封堵船体的破损口，及时有效地封堵船体上的
破损口，避免水经破损口进入船体内部，从而保持船舶浮力。
17.2、通过对装置中各部件的尺寸进行精确设计，从而实现通过单人操作即可将堵漏装置推出的推出要求，降低堵漏装置的操作难度。
18.3、通过将堵漏伞膨胀后的伞体直径设计为不小于破损口直径的1.2倍，使得堵漏伞在膨胀以后能够与破损口周边相贴合，同时保证伞体向舱壁的延展深度，提高装置的阻水效率。
19.4、通过将膨胀堵漏囊张开以后的囊体直径设计为不小于破损口直径的1.2倍，从而确保膨胀堵漏囊的囊体在张开以后能够与破损口的周边能够贴合，同时保证膨胀堵漏囊的囊体向舱壁内延展的深度，以彻底封堵破损口，提高装置的堵漏效率。
20.5、通过设置分别与刚性杆，支撑轴相连的柔性杆，不仅能够将张开以后的外伞架的刚性杆锁紧，避免刚性杆张开后因水压冲击过大而收缩，同时还能够利用自身的回复力对外伞架未从破损口的中央位置伸入破损口中进行修正，实现自动将外伞架的中轴线对准破损口的中心位置。
21.6、通过将堵漏伞吸水膨胀以后设置为与柔性杆相抵接，利用柔性杆对膨胀的堵漏伞进行限位以及支撑，从而减少因水压冲击过大而导致堵漏伞伞体破裂的可能性，提高阻水效率以及堵漏伞的使用寿命。
22.7、通过对动力部的储能需求以及对气缸的行进路程进行合理设计，降低外伞架打开以及向膨胀堵漏囊中注入发泡剂所耗费的时间，从而降低发泡堵漏装置触发整个堵漏过程所耗费的时间，从而保证当船体出现破损口时能够及时对船舶进行抢修。
附图说明
23.图1为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置的结构示意图；
24.图2为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置（另一视角）的结构示意图；
25.图3为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置（未触发堵漏动作）的结构示意图；
26.图4为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置（动力部推进）的结构示意图；
27.图5为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置的外伞架与内伞架的结构示意图；
28.图6为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置的外伞架（收缩）的示意图；
29.图7为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置的外伞架（展开）的示意图；
30.图8为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置的外伞架（固定在破损口上）的示意图；
31.图9为本实用新型一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置的外伞架（堵漏伞膨胀）的示意图。
32.其中，附图标记的含义如下：
[0033]1‑
外伞架；11
‑
刚性杆；12
‑
柔性杆；13
‑
支撑轴；14
‑
转接头；15
‑
轴套；16
‑
堵漏伞；
[0034]2‑
内伞架；
[0035]3‑
膨胀堵漏囊；
[0036]4‑
动力部。
具体实施方式
[0037]
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型中的说明书附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0038]
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0039]
参阅图1至图9，本实用新型提供了一种船舶自适应缓凝发泡堵漏装置，其包括外伞架1，与所述外伞架1相连的内伞架2，设置在内伞架2上的膨胀堵漏囊3，以及与所述内伞架2相连的动力部4。
[0040]
所述外伞架1包括多组刚性杆11，与所述刚性杆11相连的多组柔性杆12，分别与所述刚性杆11，柔性杆12相连的支撑轴13，连接在所述支撑轴13两端的转接头14，轴套15，以及与所述转接头14，刚性杆11相连的堵漏伞16。其中，所述刚性杆11的材质为高强度刚性材料，其截面形状为扇形，作为本实用新型优选的实施例，所述刚性杆11的数量为6组，且6组刚性杆11的一端经转接头14与支撑轴13的一端相连。通过设置转接头14将6组刚性杆11的一端与支撑轴13的一端相连以后，6组刚性杆11能够以刚性杆11与支撑轴13的连接处为轴进行张开或收缩；通过将刚性杆11的数量设计为6组，刚性杆11张开以后形成的固定伞架更加稳定。进一步地，在此需要说明的是外伞架1的作用，所述外伞架1用于支撑堵漏伞16封堵船体破损口，以阻挡大量的水进入船体内部。具体地，操作人员在使用外伞架1封堵破损口之前，所述刚性杆11为收缩状态，且所述刚性杆11收缩状态的具体方式为刚性杆11与支撑轴13之间的夹角为180
°
，当船体出现破损口以后，通过将外伞架1从船体的内部伸入破损口中（所述外伞架1伸入破损口中堵漏以后，转接头14应位于船体的破损口之外，以使得刚性杆11能够顺利展开），利用动力部4将刚性杆11张开，以进行后续的堵漏过程。
[0041]
进一步地，所述柔性杆12的一端与刚性杆11相连，另一端与支撑轴13相连，作为本实用新型优选的实施例，所述柔性杆12为高强度钢绳，且所述柔性杆12的数量也为6组。其中，6组柔性杆12的一端分别与6组刚性杆11的中部相连，另一端经轴套15与支撑轴13远离转接头14的一端相连。通过设置柔性杆12，当外伞架1张开以后，所述柔性杆12不仅能够将外伞架1的刚性杆11锁紧，避免刚性杆11因水压冲击过大而导致刚性杆11收缩，同时当外伞架1未以破损口的中央位置伸入破损口时，位于支撑轴13两侧的柔性杆12将因受力不均匀而与船体的破损口发生挤压，导致柔性杆12弯曲，从而利用柔性杆12的回复力以及水涌入破损口中的冲击力实现自动将外伞架1的中轴线对准破损口的中心位置。
[0042]
所述堵漏伞16膨胀时为椭球状结构，其未工作时，其顶端固定于转接头14上，伞叶则是通过滑环固定在刚性杆11上，当外伞架1张开时，与伞叶相连的滑环滑动连接于刚性杆11上靠近转接头14的一端。所述堵漏伞16处于未膨胀的状态，当外伞架1张开以后，通过在
堵漏伞16上开孔进水，依靠水压迅速吸水使堵漏伞16的伞囊迅速打开。根据流体力学原理，堵漏伞16打开以后，堵漏伞的伞内与外部水体形成等压体，其侧压力等于静态水压，水流产生的侧压力小于静态水压，压差使得堵漏伞自动膨胀并阻滞水流，从而迅速阻止漏水。
[0043]
具体地，本实用新型提供的发泡堵漏装置在触发堵漏动作后，30秒内水泄漏速度减小50%以上，1分钟内完成75%以上的堵漏量。同时堵漏伞16的外袋对水的阻滞为内袋的发泡延展减小了阻力，为内袋形成良好的堵漏体提供了方便。
[0044]
作为本实用新型优选的实施例，所述堵漏伞16的材质为薄质芳纶布料，其侧面和舱内面为密封不透水材料，以保证堵漏伞16具有优异的抗压及抗拉能力，提高阻水效率。当然，所述堵漏伞16吸水膨胀以后将会与柔性杆12相抵接，利用柔性杆12对膨胀的堵漏伞16进行限位以及支撑，从而减小因水压冲击过大而导致堵漏伞16伞体破裂的可能性，进而提高阻水效率以及堵漏伞16的使用寿命。另外，在此需要说明的是，本实施例中，所述堵漏伞16张开以后的伞体直径应不小于破损口直径的1.2倍，以保证伞体与破损口周边的贴合度，同时，伞体的深度设计为18cm（以船体的舱壁10cm进行计算），以保证伞体向舱壁的延展深度，进一步提高阻水效率。
[0045]
下面对操作装置顶出破损口的过程进行受力分析：本实用新型提供的堵漏装置的顶部口径低于4cm，且横截面积小于13cm2，以水压为1kg/ cm2为例，当堵漏装置垂直于破损口（即装置与破损口竖向上的轴线相垂直）从舱内向外顶出时，堵漏装置所受的压力13公斤，当装置与破损口横向上的轴线呈30
°
夹角顶出时，所受的顶出静压阻力（以船体的舱壁10cm进行计算）为24公斤，同时在实际应用中，因水平推力24公斤远远大于轴向13公斤，依据人体作用力特性，轴向速度远远大于水平速度，因而实际顶出力只略大于13公斤即可。综上所述，堵漏装置由于顶出部的直径小于40mm，所需顶出力仅需13公斤，考虑实际作业时的极端情况，与破损口的横向轴线呈30
°
夹角水平推出时的阻力最高为24公斤，但通过对装置的尺寸进行设计，顶出时（所述转接头14伸出至船体的破损口之外）仅需要装置呈任意角度伸出200mm即可满足打开条件，同时压力随离进水口的距离而迅速降低，因此实际顶出力远小于30公斤，从而能够实现通过单人操作即可将堵漏装置推出。
[0046]
所述内伞架2与外伞架1相连，当堵漏伞16膨胀以后，内伞架2随即张开，所述内伞架2用于支撑设置在其上的膨胀堵漏囊3，具体地，所述膨胀堵漏囊3为双柱状结构，膨胀以后其前端作用于破损口以及船内壁上进行堵漏，进一步降低水涌入船舱内部的可能性；其底部与内伞架2相连，利用内伞架2对膨胀以后的膨胀堵漏囊3进行支撑，避免因水压过大而导致膨胀堵漏囊3脱离破损口，从而增强膨胀堵漏囊3对破损口进行堵漏的稳定性。在此需要说明的是，本实施例中，所述膨胀堵漏囊3张开以后的直径应不小于破损口直径的1.2倍，以确保膨胀堵漏囊3的囊体在张开以后能够与破损口的周边能够贴合，同时保证膨胀堵漏囊3的囊体向舱壁的延展深度，以彻底封堵破损口，进一步提高装置的堵漏效率。
[0047]
进一步地，为保证膨胀堵漏囊3能够对破损口进行堵漏，所述膨胀堵漏囊3中还填充有发泡剂对膨胀堵漏囊3进行支撑。在此需要说明的是，发泡剂的用量会影响动力部件的设计，例如发泡剂的用量较大时会造成体积增加，同时对动力部件的能量要求也同时增加。作为本实用新型优选的实施例，通过计算以后，由内伞架到外伞架的距离控制在25cm以内，因此发泡体总体积应控制在20升以内，为保证发泡材料的刚性，发泡剂的发泡比设计为自由发泡100倍，约束囊0.5兆帕压力状态下为20
‑
30倍左右。因此，本实施例中，所述发泡体主
要成分是聚醚和异氰酸酯，且含有部分微调化学物质，所述微调化学物质包括：催化剂、固化剂、阻燃剂等，所述微调化学物质用于调整其反应速度以及生成物质物理状态。另外，发泡剂反应时必须保证聚醚和异氰酸酯混合充分，因此本实施例中还需要在向膨胀堵漏囊3注入发泡剂的传输管路中设置搅拌混合部件，且在向膨胀堵漏囊3中注入发泡剂前应完成将发泡剂中的物质充分混合。
[0048]
所述动力部4与内伞架2相连，所述动力部4用于提供能量使堵漏装置完成堵漏过程。具体地，所述动力部4需要提供外伞架1打开、内伞架2打开、发泡剂的混合及注入、以及将内伞架2前推等能量。作为本实用新型优选的实施例，所述动力部4以250ml、10mpa的气罐作为动力源，其工作过程如下：操作人员将装置推进到预定位置后，向后扣动扳机，阀门打开向气缸供气，在气缸的作用下将外伞打开。
[0049]
下面对气缸的作用力进行进一步分析，本实施例中，所述推杆气缸的直径为5cm，横截面积约为19.6cm2，作用力为196公斤，推动外伞架1撑开时，外伞架1对内水压约为13公斤，远低于向外推力，因此能够在瞬间将外伞架1打开，以保证对破损口的迅速挂接；当外伞架1固定以后向前扣动扳机，气阀打开向发泡剂罐供气，推动发泡剂注入管道并在发泡剂注入膨胀堵漏囊3前将发泡剂充分混合；当发泡剂注入膨胀堵漏囊3中后，动力部4随即推动内伞架2靠近外伞架1。当然，推动过程为动力部4推动内伞架2向外伞架1单向运动，当运动到不能前移时即锁止。推进过程结束后，操作人员拆卸动力部4随即完成堵漏过程。
[0050]
下面进一步对堵漏过程中的能量进行计算，当动力部4将外伞架1推到固定位置后，气压作用于内伞架2，向外推出尽量靠近外伞架1，整个堵漏过程中，推动气缸前进的行程约为12cm，气体膨胀的体积约为240ml，将发泡材料压出、混合输送到膨胀堵漏囊3发泡，发泡材料预计使用1000ml，合计膨胀约1500ml，合计消耗150ml的10mpa气体，小于动力部4中储存的250ml的10mpa气体，因此动力部4的设计满足储能需求；压力约为150公斤（考虑减去水压以及行程摩擦），气缸行程12cm，预计外伞架1打开的时间小于2秒；发泡剂的输送过程中，作用力为196公斤，作用力足够提供发泡剂的输送和混合的动力，同时均衡用力可以保证相关部件的工作稳定性。
[0051]
本实用新型提供的堵漏装置堵漏过程如下：s1、堵漏动作触发，动力部推动支撑轴向破损口外运动，轴套与六根刚性杆之间的柔性杆随主支撑轴向外推牵引支撑轴将外伞架打开，当外伞架打开到预设角度后锁定形成固定的伞架；s2、固定在支撑轴以及外伞架上的堵漏伞迅速吸水使堵漏伞的伞囊打开，形成阻水袋阻挡水流进入船体内部；s3、动力部驱动内伞架打开；s4、动力部将充分混合后的发泡材料注入设置在内伞架上的膨胀堵漏囊中，发泡剂在膨胀堵漏囊中发泡后支撑膨胀堵漏囊将破损口封堵；s5、动力部向前推动内伞架，使内伞架尽量靠近外伞架，内伞架运动至不能运动后锁止；s6、操作人员拆卸动力部。
[0052]
最后应说明的是：本实用新型实施例公开的仅为本实用新型较佳实施例而已，仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型各项实施例技术方案的精神和范围。