專利名稱：自升降錐體破冰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋工程結(jié)構(gòu)物樁柱體系的破冰保護裝置的創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
目前，有冰海區(qū)結(jié)構(gòu)物的破冰裝置都是固定地安裝于樁柱上的錐形體，有的正置，有的倒置。它們都不能隨著潮位而升降，但是錐型體有一定錐角限制，錐角過陡則破冰無效。因此在冰作用區(qū)即潮差段較大的海區(qū)，所安裝的錐體過于龐大。為了克服這個缺點，曾在具有大潮差段的海區(qū)采用正、倒錐聯(lián)合體，但后來發(fā)現(xiàn)聯(lián)合體的正、倒錐結(jié)合部存在卡住冰層而導(dǎo)致冰壓過大和冰振問題。為徹底解決這個問題，需要設(shè)計一種能夠適應(yīng)任何潮差的有效破冰裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的固定式錐型體破冰裝置不能隨潮位而升降的問題，本發(fā)明提供一種自升降錐體破冰裝置，這種破冰裝置不但能使破冰錐隨著潮位而同步升降，并且在潮位穩(wěn)定后的冰排作用下保持不動，從而使冰排沿錐面折曲斷裂，有效地發(fā)揮破冰作用。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在有冰海區(qū)的樁柱上以正置或倒置的方式套裝一個破冰錐型浮體(正錐或倒錐)使樁柱從錐體中心穿過，并保證錐體能沿樁柱上的軌道自由滑動。在樁柱上安裝一組柱塞缸液壓系統(tǒng)，使柱塞缸液壓系統(tǒng)的柱塞與錐型浮體底部連接，并將液壓系統(tǒng)中的液位控制開關(guān)閥與潮位傳感系統(tǒng)的潮位傳感器相連。潮位傳感器可以測量海水潮位與錐體頂面的相對高度(高差)。錐型浮體能在重力與浮力作用下自動保持平衡從而可隨潮位的漲落同步升降。由潮位和錐體頂面的升降而引起的相對高度(高差)的變化，反應(yīng)到潮位傳感器，驅(qū)動柱塞缸液壓系統(tǒng)中的液位控制開關(guān)閥動作，導(dǎo)致柱塞缸內(nèi)液體進出或閉塞不通，從而使柱塞缸內(nèi)的柱塞連同錐體產(chǎn)生相互動作(升降或不動)，于是破冰錐體便隨潮位漲落而自動升降及在水平冰排作用下保持不動，使冰排沿錐面折曲斷裂發(fā)揮其破冰作用。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。


圖1正錐體自升降破冰裝置的構(gòu)造與工作狀態(tài)示意圖——最低潮位狀態(tài)。
圖2正錐體自升降破冰裝置的構(gòu)造與工作狀態(tài)示意圖——中間潮位狀態(tài)。
圖3正錐體自升降破冰裝置的構(gòu)造與工作狀態(tài)示意圖——最高潮位狀態(tài)。
圖4倒錐體自升降破冰裝置的構(gòu)造與工作狀態(tài)示意圖——最高潮位狀態(tài)。
圖5倒錐體自升降破冰裝置的構(gòu)造與工作狀態(tài)示意圖——中間潮位狀態(tài)。
圖6倒錐體自升降破冰裝置的構(gòu)造與工作狀態(tài)示意圖——最低潮位狀態(tài)。
圖7柱塞缸液壓系統(tǒng)(連接正錐體)原理圖。
圖8柱塞缸液壓系統(tǒng)(連接倒錐體)原理圖。
圖9潮位傳感系統(tǒng)原理圖。
圖中 1.樁柱 2.破冰錐體(錐型浮體) 3.柱塞缸液壓系統(tǒng) 4.固定支座 5.潮位傳感系統(tǒng) 6.最高潮位 7.最低潮位 8.冰排 9.柱塞 10.柱塞缸 11.單向閥 12液位控制開關(guān)閥 13.供油箱 14.潮位傳感器 15.潮位測量電極 16.潮位控制器 17.電源插頭 18.液位控制開關(guān)閥接線端 19.軌道具體實施方式
下面以
圖1～3所示正錐體自升降破冰裝置為例，說明此裝置的構(gòu)造、安裝及其自升降破冰原理。
首先按
圖1所示，將柱塞缸液壓系統(tǒng)3的柱塞缸10安裝在樁柱1的固定支座4上(固定支座4設(shè)于最低潮位7以下適當(dāng)深度處)，再將錐型浮體2套裝于樁柱1上與軌道19相吻合，并將倒錐底面于柱塞缸液壓系統(tǒng)中的柱塞9連接，最后將柱塞缸液壓系統(tǒng)中的液位控制開關(guān)閥12與潮位傳感系統(tǒng)的導(dǎo)線相連，并把潮位傳感系統(tǒng)的潮位傳感器14安裝在錐形浮箱上。潮位傳感器14測量海水水面與錐型浮體頂面的相對高度。
柱塞缸液壓系統(tǒng)(見圖7)包括柱塞9、柱塞缸10、單向閥11、液位控制開關(guān)閥12，以及供油箱13。柱塞缸10底部有兩個油口，一個為進油口與單向閥11連接，另一個為出油口與液位控制開關(guān)閥12連接，單向閥和液位控制開關(guān)閥的另一端與供油箱13連接，以便柱塞9上下移動時向柱塞缸10內(nèi)供油和回油。
由于柱塞缸9的頂部與錐型浮體2的底部相連，而錐形浮箱2是套在樁柱1上，并可隨浮力的大小而沿著軌道19升降，因此柱塞缸9(共安裝三個)的升降由破冰錐形浮箱2驅(qū)動，隨海面漲落潮而升降。
漲潮時水位升高浮力增大，迫使錐型浮體沿樁柱軌道19上升，帶動柱塞9上移，使柱塞缸10內(nèi)成負(fù)壓狀態(tài)，液位控制開關(guān)閥12為常閉狀態(tài)，此時供油箱13油壓高于柱塞缸內(nèi)油壓，單向閥11打開，供油箱13通過單向閥11向柱塞缸供油，使其達到平衡狀態(tài)。
落潮時海面水位降低，錐形體浮力逐漸減小，箱體重力大于浮力，加到三個柱塞缸上，遂使柱塞缸內(nèi)油壓高于供油箱內(nèi)油壓，單向閥11成反向關(guān)閉狀態(tài)，兩位兩通閥12也為關(guān)閉狀態(tài)。但由于錐型浮體上安裝有潮位傳感器14，測量海水水面與正錐形浮箱頂面的相對高度，當(dāng)潮位下降到潮位傳感器測量電極15中的D2被露出時，潮位控制器16給液位控制開關(guān)閥12供電，電磁閥動作換位開通，此時柱塞缸內(nèi)油壓高于供油箱內(nèi)油壓，故柱塞缸內(nèi)的油通過液位控制開關(guān)閥流入供油箱，于是柱塞9得以隨同錐型浮體而下降，而當(dāng)錐形浮箱下降到使水位相對上升到傳感器測量電極15中的D1被浸沒時，潮位控制器給液位控制開關(guān)閥斷電成常閉位置，柱塞缸油路斷開，連接柱塞缸的錐型浮體下降停止(見圖9)。海面潮位繼續(xù)下降，重復(fù)前述動作循環(huán)，直到下降到最低潮位(見
圖1)為止。
綜上所述，錐型浮體浮動的位置始終與海面潮位同步升降，始終處在受冰力作用的工作位置。當(dāng)正錐型浮體2受水平冰排擠壓作用時，冰排產(chǎn)生的冰力豎向分量向下傳給柱塞缸10內(nèi)的柱塞9，使柱塞缸內(nèi)油壓升高大于供油箱油壓，使單向閥11成反向關(guān)閉狀態(tài)，此時液位控制開關(guān)閥12也為常閉狀態(tài)，遂使柱塞缸10內(nèi)的油成閉塞不通狀態(tài)，因而柱塞9保持不動，與之相連的破冰錐形浮箱也保持不動，于是發(fā)揮其破冰作用，使冰排向上折曲斷裂。
關(guān)于倒錐體自升降破冰裝置的構(gòu)造、安裝與自升降破冰原理，參照附圖4、5、6和圖8，依據(jù)正、倒錐體對潮位漲落的不同反應(yīng)(上升或下降)，可以作出類似于上述正錐體自升降破冰裝置工作原理的說明，這里不再贅述。
權(quán)利要求1.一種自升降錐體破冰裝置，由破冰錐體、柱塞缸液壓系統(tǒng)和潮位傳感系統(tǒng)組成，破冰錐體安裝于有冰海區(qū)的樁柱上，其特征是破冰錐體為錐形浮體，套在樁柱上，可隨潮位變化自行升降。
2.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的自升降錐體破冰裝置，其特征是錐體底部與柱塞缸液壓系統(tǒng)相接，柱塞缸是克服錐體所受冰載豎向力的支撐桿件，并可隨潮位變化自動調(diào)節(jié)其長度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1.所述的自升降錐體破冰裝置，其特征是柱塞缸液壓系統(tǒng)的柱塞缸與潮位傳感系統(tǒng)相連，并通過單向閥和液位控制開關(guān)閥自動控制柱塞的動作——升降或不動。
專利摘要一種自升錐體降破冰裝置，安裝到冰區(qū)海域結(jié)構(gòu)物的樁柱(1)上，能夠隨潮位的漲落而自動升降發(fā)揮破冰作用。它由一個套在樁柱(1)上的破冰錐型浮體(2)、與其相連的柱塞缸液壓系統(tǒng)(3)以及安裝于錐形浮箱的潮位傳感器(4)組成。錐型浮體(2)受潮位驅(qū)動可沿樁柱(1)上的軌道(19)升降，潮位傳感器(4)可測量箱體頂面與海水水面的相對高度，并轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號傳給柱塞缸液壓系統(tǒng)(3)中液位控制開關(guān)閥(12)，控制柱塞缸內(nèi)柱塞(9)的動作——升降或不動，以實現(xiàn)破冰錐體的升降與破冰功能。與固定式破冰錐體相比，其優(yōu)越性在于能夠適應(yīng)任何潮差變化，尤其適合大潮差海域的應(yīng)用。
文檔編號E02B15/00GK2777039SQ200420029988
公開日2006年5月3日 申請日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者王翎羽, 謝彬, 王炳明 申請人:天津海王星海上工程技術(shù)有限公司, 海洋石油工程股份有限公司