一种平衡式侧推孔封堵装置及封堵方法与流程

本发明涉及一种平衡式侧推孔封堵装置，针对的是船上侧推孔，涉及装有首侧推装置、尾侧推装置、动力定位用侧推装置等的船舶。属于船舶设计技术领域。

背景技术：

使用侧推装置可以有效提高船舶的操纵性和回转特性，使船舶在不打舵或低航速舵效不佳的情况下改变船舶姿态，也可以用于海上实现动力定位，所以广泛应用于各类船舶。由于侧推装置的管隧贯穿船体，在两舷侧的船体外板上开直径较大的孔洞。这些孔洞会破坏船体流线，导致船体阻力上升，在同样推进功率下会降低船舶的航速，或者在相同航速时需更多的推进功率，从而增加船舶油耗，对船舶的快速性和经济性均有负面影响。

目前现有技术中也开发了侧推孔封堵技术，并已有实际产品应用于营运船舶。现有侧推孔封堵技术主要有格栅百叶式和盖板式，其驱动原理相似。一般由液压驱动装置经一根或多根转轴驱动叶片或盖板，实现侧推孔封堵状态的开和关，叶片或盖板的位置通过机械锁紧装置进行固定。存在以下不足之处：

1)由于转轴需穿过侧推装置管隧将叶片或盖板连接起来，转轴穿管隧处需用密封件进行水密处理，以免管隧内的水流入侧推舱，密封效果以及可靠性的保证具有一定的难度；

2)由于叶片或盖板通过转轴原地翻转实现开启或关闭，当侧推装置工作时，由于叶片或盖板位于管隧内，会对侧推装置水流有一定的阻挡，从而对侧推装置效率产生影响。

3)叶片或盖板在水平状态时，叶片或盖板的小部分可能会突出于船体外，不是很安全。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种平衡式侧推孔封堵装置，采用气囊对侧推孔进行封堵，对船体线形贴合度高，利用压缩空气进行充注与放排，对侧推管隧阻挡最小，且在舷外无突出物，不会影响其它拉/放锚等作业；左右舷两侧受到的外界力可以直接传递到另一侧，很好地起到平衡作用，不需在船上另设固定加强装置；工作水的注入与溢出口均设置双道阀形式，有效阻止侧推管隧内的水因意外而进入船舱内。

本发明采取以下技术方案：

一种平衡式侧推孔封堵装置，在侧推管隧道11的两侧通过内栅格6、外栅格9隔出一气囊舱4；所述气囊舱4内设置一气囊5，所述气囊5通过通气管与压力气源连通；所述侧推管隧道11设有压力水进水口，并同时设有压力水泄压排水口；所述压力水的压力大于所述压力气源的压力；所述气囊舱4向上延伸至侧推管隧道11的径向范围之外，随着所述气囊5内气压的变化，所述气囊5可收缩至侧推管隧道11的径向范围之外或撑开并封堵住所述侧推管隧道11。

优选的，所述外栅格9与船体外表面仿形，所述内栅格6垂直于所述侧推管隧道11。

优选的，所述气囊舱4上部的外径小于下部的外径。

进一步的，所述气囊5通过软管与压力气源连通，所述软管位于所述气囊舱4的上部。

进一步的，所述气囊舱4上端设有盖板及密封结构。

进一步的，所述软管与气囊舱阀门v3、v9连接，所述气囊舱阀门v3、v9同时与注入压缩空气的注气阀门v1、v11及排出压缩空气的排气阀门v2、v10连接；所述侧推管隧道11的压力水进水口设有注水阀门v4、v5，压力水排水口设有排水阀门v7、v8。

更进一步的，所述侧推管隧道11上还设有压力传感器7。

进一步的，所述软管是不锈钢强金属软管1。

一种平衡式侧推孔封堵方法，分别参见图1-图3，包括以下三种状态：

侧推孔畅通状态：不通压缩空气和工作水，气囊收缩于气囊舱的上部，侧推孔管隧完全畅通，如图1所示，在畅通状态下，侧推装置可以从一侧侧推孔吸入海水，然后从另一侧侧推孔排出，对船体产生推力作用。

侧推孔封堵中间状态：往气囊内充注压缩空气，使气囊胀开，将气囊舱所在管隧空间撑满，内、外格栅将气囊完全约束在气囊舱内；气囊舱被撑满后，关闭v1、v3阀和v9、v11阀，停止充注压缩空气，转入下一阶段。

侧推孔封堵状态：如图3所示，停止充注压缩空气后，开始往侧推管隧充注工作水。工作水慢慢将气囊往舷侧压紧，当侧推管隧内的压力超过v8阀设定值时，工作水从v8阀处溢出。同时，压力传感器测得相应压力，发出报警提示，船员根据该信息停止往侧推管隧充注工作水。此时，侧推孔达到封堵要求，气囊已经被压紧至与船体线形贴合，消除了侧推孔对船体线形的破坏作用，减小了船体阻力。

需要说明的是，气囊内压缩空气压力稍小于侧推管隧内工作水压力，船舶正常航行时作用在侧推孔侧气囊上的力，经气囊及侧推管隧内工作水传递后，左舷的力可以直接传到右舷，反之亦然，达到平衡的作用。不需要在船体内再设液压或机械装置承受这部分作用力。

气囊出现故障时，只需将气囊从可拆盖板处抽出，然后放入备用气囊即可。

压缩空气可来自于船上已有的压缩空气系统，其压力根据船舶航行时在侧推孔处的作用力，经计算后确定；工作水可来自于船上的消防水或其它具有一定压力的水源，其所需压力同样经计算后确定。

气囊采用耐腐蚀、耐压的橡胶制品，可塑性强，便于贴合船体线形。

不锈钢金属软管，可耐压、耐海水，具有一定的挠性与伸缩性，可随气囊变化。

本发明的有益效果在于：

1)采用气囊对侧推孔进行封堵，对船体线形贴合度高，利用压缩空气进行充注与放排，对侧推管隧阻挡最小，且在舷外无突出物，不会影响其它拉/放锚等作业；

2)气囊舱两侧设置内格栅和外格栅，可以对气囊有效约束，设计巧妙；

3)左右舷两侧受到的外界力可以直接传递到另一侧，很好地起到平衡作用，不需在船上另设固定加强装置；

4)设有可拆盖板，可以很方便地在海上对气囊进行更换，维修、维护方便；

5)设有压力传感器，可以有效监测侧推管隧内的压力，在封堵状态下根据预设定压力进行报警；

6)工作水的注入与溢出口均设置为双道阀形式，可有效阻止侧推管隧内的水因意外而进入船舱内；

7)压缩空气和工作水均可利用船上现有的气源和水源，实施方便；

8)在气囊舱内设置不锈钢金属软管，可耐压、耐海水，同时具有一定的挠性与伸缩性，实施方便，可靠性好。

9)系统简单，不需液压装置、转轴、锁紧装置和密封件；初投资少；

10)相比百叶或盖板式，线形贴合度高，安装空间小；

11)成本低、故障率低；

12)维修方便，不需进坞，只需将船舶尾倾，将艏部首侧推处的吃水调整到比可拆盖板低即可快速替换气囊；安装与操作均简单；

13)无油污染风险。

附图说明

图1是本发明平衡式侧推孔封堵装置侧推孔畅通状态下的示意图。

图2是本发明平衡式侧推孔封堵装置侧推孔中间状态下的示意图。

图3是本发明平衡式侧推孔封堵装置侧推孔封堵状态下的示意图。

图4是图1中a向视图。

图5是图1中b向视图。

图中，1.不锈钢金属软管，2.可拆盖板及螺栓，3.环形密封圈，4.气囊舱，5.气囊，6.内格栅，7.压力传感器，8.侧推装置，9.外格栅，10.侧推管内水，11.侧推管隧道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1-图3，一种平衡式侧推孔封堵装置，在侧推管隧道11的两侧通过内栅格6、外栅格9隔出一气囊舱4；所述气囊舱4内设置一气囊5，所述气囊5通过通气管与压力气源连通；所述侧推管隧道11设有压力水进水口，并同时设有压力水泄压排水口；所述压力水的压力大于所述压力气源的压力；所述气囊舱4向上延伸至侧推管隧道11的径向范围之外，随着所述气囊5内气压的变化，所述气囊5可向上收缩至侧推管隧道11的径向范围之外或向下封堵住所述侧推管隧道11。

在此实施例中，参见图1-图3，所述外栅格9与船体外表面仿形，所述内栅格6垂直于所述侧推管隧道11。

在此实施例中，参见图1-图3，所述气囊舱4上部的外径小于下部的外径。

在此实施例中，参见图2-图3，所述气囊5通过软管与压力气源连通，所述软管位于所述气囊舱4的上部。

在此实施例中，参见图1-图3，所述气囊舱4上端设有盖板及密封结构。

在此实施例中，参见图1-图3，所述软管与气囊舱阀门v3、v9连接，所述气囊舱阀门v3、v9同时与注入压缩空气的注气阀门v1、v11及排出压缩空气的排气阀门v2、v10连接；所述侧推管隧道11的压力水进水口设有注水阀门v4、v5，压力水排水口设有排水阀门v7、v8。

在此实施例中，参见图1-图3，所述侧推管隧道11上还设有压力传感器7。

在此实施例中，所述软管是不锈钢强金属软管1。

如图1-4所示，平衡式侧推孔封堵装置由气囊舱4、气囊5、可拆盖板及螺栓2、内格栅6、外格栅9、环形密封圈3、不锈钢金属软管1、压缩空气接管及阀、工作水接管及阀、压力传感器7及阀等组成。侧推孔有三种状态：畅通、封堵中间和封堵。不同状态时各阀的开/闭情况如下表：

其中，v1与v11，v2与v10，v3与v9均为对称设置。

三种不同的状态具体如下：

侧推孔畅通状态：不通压缩空气和工作水，气囊收缩于气囊舱的上部，侧推孔管隧完全畅通；

侧推孔封堵中间状态：往气囊内充注压缩空气，使气囊胀开，将气囊舱所在管隧空间撑满，内、外格栅将气囊完全约束在气囊舱内；气囊舱被撑满后，停止充注压缩空气，转入下一阶段；

侧推孔封堵状态：停止充注压缩空气后，开始往侧推管隧充注工作水，工作水将气囊往舷侧压紧，当侧推管隧内的压力超过排水压力设定值时，工作水从排水口溢出；同时，压力传感器测得相应压力，发出报警提示，船员根据该信息停止往侧推管隧充注工作水；此时，侧推孔达到封堵要求，气囊已经被压紧至与船体线形贴合。

气囊内压缩空气压力稍小于侧推管隧内工作水压力，船舶正常航行时作用在侧推孔侧气囊上的力，经气囊及侧推管隧内工作水传递后，左舷的力直接传到右舷，反之亦然，达到平衡的作用；不在船体内设液压或机械装置承受这部分作用力。

气囊出现故障时，将气囊从气囊舱4的可拆盖板处抽出，然后放入备用气囊；

压缩空气可来自于船上已有的压缩空气系统，其压力根据船舶航行时在侧推孔处的作用力，经计算后确定；工作水来自于船上的具有压力的水源，其所需压力同样经计算后确定；气囊采用耐腐蚀、耐压的橡胶制品。

综上，本发明主要是给出一种平衡式侧推孔封堵装置，可以对船上的侧推孔进行封堵，减少侧推孔对船体阻力的不利影响，使船舶在同样航速下所需的主推进功率降低，从而达到节能的目的。同时，通过采用气囊将船舶两侧的侧推孔封堵住，利用气囊对船体线形的适应性，改善原先由于侧推孔的存在而对阻力产生的负面影响；同时往两气囊间的侧推管道空间注水，使水压达到一定程度，使船舶航行时外部作用在左右封堵气囊上的力可以通过中间的侧推管道水腔予以相互抵消，达到平衡的目的。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。

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