專利名稱：水封氣浮罩的制作方法
水封氣浮罩是繼木竹類的自然浮體、敞口容器的船類浮體和充氣的密閉容器浮體之后的第四類浮體，是一個由敞口的罩體容器構(gòu)成的充氣浮體。
水封氣浮罩的結(jié)構(gòu)簡單，僅由一個敞口朝下的容器即罩體容器構(gòu)成。任何不漏水不透氣的敞口的固體容器皆可成為罩體容器用來制成一個水封氣浮罩。其方法是，把水中的罩體容器垂直(敞口朝下)放置，向其內(nèi)部充入氣體。充入的氣體會自動地自上而下逐層地排除罩體容器內(nèi)部的水體，使罩體容器變成了一個充氣的浮體，慢慢上浮起來。排除的水體越多，所產(chǎn)生的浮力就越大，浮力的具體數(shù)量，可根據(jù)阿基米德定律求算出來。
在充入氣體之后，罩體容器的敞口，是由下面的水體負(fù)責(zé)密封的。罩體容器的傾斜和翻倒會造成氣體外泄，進而導(dǎo)致浮力的減小和喪失，因此，在使用過程中，始終維持罩體容器處于垂直的浮立狀態(tài)是致關(guān)重要的。
罩體容器的傾斜和翻倒是由于充氣浮升后，其整體重心偏高所致。針對這一原因，應(yīng)采取以下措施加以解決。(1)在設(shè)計和制造時，要盡可能地降低罩體容器的重心。(2)將多個罩體容器連結(jié)成一體把整體面積做大，可使高度相對下降，重心也隨之降了下來。(3)在罩體容器下部增設(shè)水下中心配重物。(4)垂直固定在其他物體(如巖塊、石壁、海底基巖、墻體)上。為了保證萬無一失，以上措施宜組合使用。
水封氣浮罩與用途廣泛的船類浮體相比，具有以上優(yōu)異特性1、浮力比相同容積的船類毫不遜色。容積相同時二者的最大浮力是一樣的。
2、水封氣浮罩不怕浸水，拖入水下時，變化不大的浮力依然存在；船類一旦浸入水中，浮力頓時消失。
3、為了在局部面積上獲得更大的浮力，可以把多個水封氣浮罩垂直串接成一體加以實現(xiàn)，而船類則無法辦到。
4、船底和船幫的內(nèi)外兩側(cè)所受的壓力不同，存在著壓力差。浸水越深，這個壓力差就越大。具有破壞船體的潛在作用。因此，一般的船底和底下的船幫都要進行加固處理。水封氣浮罩插入水中的罩體容器壁，其內(nèi)外兩側(cè)的水體是相通的，不論浸水多深，不存在壓力差，所以受力均衡，不易損壞，更無須加固處理。
5、用于制造“鋪海地磚”時，將比使用船類浮體更為安全可靠，更節(jié)省材料。
6、置于水下時，水封氣浮罩的敞口充氣室，可為水下工作、生活和娛樂的人類極為方便地提供時刻不可或缺的空氣(氧氣)。很顯然，這是其他任何浮體都無法辦到的。
本發(fā)明的設(shè)計目的，是想把水封氣浮罩的這些優(yōu)點特性充分開發(fā)利用起來，及早用與社會，造福于人類。
水封氣浮罩具有多種用途，這里僅選“鋪海地磚”、“水下供氣室”和“海上救生船”三種實用新型，做如下重點介紹。
一、鋪海地磚鋪海地磚是海上“造地”用的大型磚式浮體材料，是多個水封氣浮罩的“集合塊”，由多個連體的罩體容器用鋼筋水凝土一次性澆鑄成型。其中的單個罩體容器為桶狀，底面呈矩形或正六邊形。為了便于聯(lián)結(jié)在一起形成一個完整的地表平面，每塊鋪海地磚也為矩形或正六邊形。欲造的地面是由各個罩體容器的底面拼接在一起自然形成的。如果改用敞口容器的船類浮體的話，顯然無法自然形成地面，勢必格外投資建造水泥蓋板，蓋在所有船上才能鋪成地面。這就是水封氣浮罩第5個特點中所指的“更節(jié)省材料”。
鋪海地磚應(yīng)根據(jù)需要不同，設(shè)有多種規(guī)格。單塊面積一般應(yīng)為100m2-1000m2。厚度要依據(jù)浮力需求，按著厚度每增加1m，可提高浮力1千kg/m2的關(guān)系加以確定，并要留有余地。單個罩體容器底面的形狀及尺寸，不僅要與其高度(即地磚的厚度)相協(xié)調(diào)，還要與將來上面的建筑物的地基聯(lián)系起來統(tǒng)籌考慮，進行優(yōu)化設(shè)計。
在制造時，每塊鋪海地磚之間準(zhǔn)備互相連結(jié)之處，要預(yù)留出斷壁和鋼筋頭，以供鋪裝時澆注水泥連成一體。地磚的上表面也要露出鋼筋頭，以便將來與上面的建筑物連成一體。
鋪海地磚具有水封氣浮罩的全部優(yōu)點。它有以下具體用處1、鋪海地磚是鋪造航空母艦艦底的首選材料。其優(yōu)點是(1)底部的水封氣浮罩浮體，加上上部的船類浮體，具有雙重浮力，能輕而易舉地滿足航母對浮載力的巨大需求。(2)水泥澆鑄比一點一點的焊接米的快，所以可縮短造艦工期。(3)可節(jié)省優(yōu)質(zhì)鋼材，大大降低航母造價。(4)艦底的力學(xué)性能好，而且防腐蝕能力也優(yōu)于任何金屬，堅固耐用，不用維修，可保百世不壞。(5)艦下的充氣室可以駐藏水兵，既方便水下敵情的偵察和監(jiān)測，又便于施展水下單兵作戰(zhàn)能力。(6)水下充氣室還可貯存魚雷、導(dǎo)彈等水下發(fā)射的武器，使用起來方便、迅速、蔭蔽。(7)在負(fù)載不變的情況下，可對航母浮出水面的高度作適度調(diào)整，以迎合各種需要。(8)可使航母局部受損后不易沉沒。
2、可用來加寬、新建現(xiàn)代化深水港口和碼頭。以往修建港口碼頭，多是采用移山填海方式進行。工期既長，費用又高；不僅破壞了大片的青山植被；火藥殘碴、粉塵又嚴(yán)重地污染了碧水。采用鋪海地磚建之，可以克服上述諸多弊端，收到巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，而且所建碼頭的地面還具有自動升降功能，更能滿足現(xiàn)代化的需求。
3、可用來建造海上移動機場和空軍基地，有利于海戰(zhàn)能力的提高。
4、可建造巨型平板拖船。它形同雙層的水上大停車場，專供汽車輪渡之用。汽車由專用碼頭上直接開上開下，裝卸船的時間甚短，不需要貨場。汽車上的貨物可一次運送到位，減少了多次倒運過程，既避免了倒裝損失，又贏得了寶貴的時間。它是高速公路網(wǎng)在海上的延伸，有助于貨暢其流，加速社會主義建設(shè)。在我國最適用于渤海海峽、瓊州海峽和臺灣海峽。
5、可用來建造水上娛樂城，提高渡假、觀光、旅游檔次。
6、可用作海島的周邊整形和局部造地。
7、可用來建造海疆水上哨所。
8、可為湖、海公園填造水上涼亭。
9、可供非常時期在江河之上搭設(shè)臨時浮橋。
10、克服掉巨大浮力，可用作水下大型供氣室。
二、水下供氣室水下供氣室是水封氣浮罩的敞口充氣室在水下的直接利用。
人類不能長時間在水下從事活動的主要原因就是解決不了水下的呼吸問題。水封氣浮罩的敞口充氣室恰好能把空氣和氧氣帶入水下需要的地方，極為方便地供人們呼吸之用。為人類進駐水下創(chuàng)造了條件。
水封氣浮罩用做水下供氣室時，必須首先克服浮力置于水下。大型的或永久性供氣室要通過繩索或立柱固定在海底基巖上，小型的則采取加大底部配重的方式加以固定。水下供氣室也要始終保持垂直浮立狀態(tài)，并且要有專門供氣系統(tǒng)及時補給新鮮空氣或氧氣。
水下供氣室有以下多種具體用處1、水下臨時休息室?？勺龀珊喴讕づ钍剑糜谒率┕がF(xiàn)場。潛水施工人員可在里面摘掉氧氣面罩進行喝水、進食、聊天、休息。若把它移用到海濱浴場的深水區(qū)，與水面上的涼亭相配合，不僅可供泳者休息，還兼有安全救護作用。
2、水下逍閑涼亭。涼亭頂蓋即為大供氣室，要透明，新穎別致，內(nèi)設(shè)地板、圍欄、坐椅，三、五十人進入其內(nèi)，不論是站是坐，至少上半身在空氣中。可作為永久性建筑選建于水下風(fēng)景秀美之各處，供水下觀光旅游者呼吸、賞景和休息之用。
3、水下游覽長廊。它是用間距2-3m兼作來往扶手的兩根平行供氣管道把無數(shù)個小涼亭與各逍閑涼亭鏈接在一起構(gòu)成的水下游覽通道。小涼亭的頂蓋，是透明的小供氣室，僅供人們在往返于逍閑涼亭的途中呼吸換氣之用。各相鄰的兩亭之間，為吸上一口氣能夠到達的距離20-30m。人們只要有興趣，著泳裝就可進入大陸架水底一游了。
4、水下觀光纜車。是水下景點之間運送游人的交通工具。跟陸上不同的是，罩有透明供氣室的雙座纜車是固定且漂浮在纜繩之上的。
5、還可建水下樓堂館所，如住宅樓、結(jié)婚禮堂、食堂、旅館、游藝館、療養(yǎng)所、科研所等等。其大型供氣室皆由特制的鋪海地磚定置在水下構(gòu)成。由于充氣室比房間還要大，所以人們可以像在陸地上一樣，西裝革履地在里面工作和生活。別具情趣的是，家家漂浮地板上的一角都有一口帶扶梯的水井，著泳裝的客人皆由水井進進出出。如果這些鋪海地磚是由透明材料制成，那么這個水下樂園就真的成了“水晶宮”了。它們宜建在水下游覽長廊和水下觀光纜車的可及之處。
6、水下翱翔器。是一種單人使用的水下交通工具。透明的供氣室呈巨大的頭盔式與座椅為一體，共同固定在下面的球臺形配重室上。配重室底部為配重物，上部貯存高壓空氣。翱翔器的升降由改變頭盔供氣室的最大容氣量來加以控制；水平行駛由小型風(fēng)動螺旋漿驅(qū)動。高壓空氣驅(qū)動作功后，上升進入供氣室里；主沉浮、供呼吸，一氣三用。它可民用于水下旅游業(yè)和漁業(yè)，也可用來裝備艦下駐藏的水兵。
7、可為漁塘供氧。供氣室置于漁塘中，經(jīng)常充入的新鮮空氣長時間保留在水下，可以提高水體的氧溶量，有效地為漁塘增氧。
三、海上救生船海上救生船是以中央凹陷的傘狀罩體容器為主體的多功能水上救生工具。它是水封氣浮罩的浮力特性和充氣特性的綜合利用。
海上救生船的主要構(gòu)造如附圖
所示。傘狀船體(1)的中央盆狀凹陷部分與焊接其上的主艙罩(2)共同構(gòu)成了主艙(3)。主艙的頂端設(shè)有中心指揮所(4)，它居高臨下，對周邊一覽無余，利于指揮。傘狀船體下部為充氣室(5)，充入空氣船體上浮，排出空氣則船體下沉，底面由水體負(fù)責(zé)密封。主艙的最下層為配重室(6)，可吸入海水或置入重物實行配重。過渡艙(7)是主艙內(nèi)的一個房間，它有兩個密封門，一門通往主艙(3)，另一門通往充氣室(5)，是為了有人出入充氣室時，仍能保持其密封狀態(tài)而設(shè)計的。淺水區(qū)(8)是傘狀船體邊緣斜插入水后自然形成的。對稱的A、B兩處的立軸上，各裝設(shè)一臺螺旋推進器，均可做360°水平旋轉(zhuǎn)控制。
海上救生船的優(yōu)、特點如下1、海上救生船的浮力大、重心低、風(fēng)阻小、抗浪擊能力強，更勝任在惡劣氣候下執(zhí)行救援任務(wù)。
海上救生船的負(fù)載力可隨著充氣量的增加而提高，且充氣室的容積巨大，所以被救援的人員再多也不存在超載的問題。整個船體上部小，底座大，重心低，加之配重，可以牢牢地扣在水面上。集于中央的主艙罩(2)相對較小，又呈圓柱形，所以風(fēng)阻很小，而且各個方向的風(fēng)阻相同，不存在普通長條船類脆弱怕風(fēng)的“側(cè)面”，敢于搏擊八面來風(fēng)。龜背似的船身對巨浪有化解作用。
2、海上救生船既有大船的安全可靠性，又和小船一樣地貼近水面，便于施救。它克服了以往致使救援工作流于形式、收效甚微的三種弊端(1)大船安全可靠不怕風(fēng)浪，卻高不可攀，有勁兒使不上。(2)小船下去能救人，卻又自身難保。(3)風(fēng)浪中向大船上轉(zhuǎn)送人員更為艱險。
3、淺水區(qū)(8)的設(shè)置，是海上救生船的獨到之處。它打破了船與海之間的嚴(yán)格界線，為被救助人員的自救和互救提供了可能，創(chuàng)造了方便條件。他們一旦游入或被風(fēng)浪推入該淺水區(qū)，實際上已經(jīng)在不知不覺中登上了救生船，只差借助扶手和欄桿步入主艙了。依50米直徑的中型船體計算，其周邊的淺水區(qū)將有50×3.14＝157延長米。每人占寬一米，可供一百五十人在周邊同時登船自救。施救人員打撈和運送傷員也極為方便。淺水區(qū)(8)可使整個救援工作變得輕松自如，方便簡單，事半功倍。
4、船下可同時實施水下?lián)凭裙ぷ鳎呛Ｉ暇壬牧硪惶攸c。不論外界風(fēng)浪多大，充氣室(5)罩住的水面在空氣的壓力下，依然風(fēng)平浪靜。鋪上浮墊作病床就是一個臨時搶救室。探照燈光透過水面直入水下，為潛水員提供照明支持，使水下打撈工作有的放失。溺水者被托出水面后，直接翻身放在浮墊病床上。等在那里的醫(yī)護人員立即搶救。必要時再經(jīng)由過渡艙(7)轉(zhuǎn)送到主艙(3)中做進一步的診治。潛水員脫手后，轉(zhuǎn)身下去再尋找新的目標(biāo)。
如此快捷、實用、及時、高效的水下?lián)凭葪l件，是其他任何船只無與倫比的。它將使更多的遇難者死里逃生。
5、海上救生船的兩臺推進器的方位角保持一致時，它可以原地向任何方向行駛，運行機動靈活。
6、海上救生船在沒有救援任務(wù)的平時，是一只條件優(yōu)越的旅游船。比其他船只更為安全可靠，這是其一。其二，中間高四周低的船身，正好是觀光的好看臺，人多也互不影響。其三，船在水中，水在船上。淺水區(qū)(8)可供游人在船上進行捉魚、戲水。其四，船下的充氣室用作水上餐廳和舞廳，別具一格，其五、充氣室下邊的水面是一個天然的游泳池。總之，用作旅游船，可使游人更貼近自然。
7、海上救生船近似于飛碟UFO的圓形船體與條形相比有以下優(yōu)點。(1)當(dāng)與其他物體發(fā)生碰撞時，撞擊點稍有偏離，它就會發(fā)生旋轉(zhuǎn)來化解撞擊能量，使傷害減輕到最低程度。(2)當(dāng)船體十分龐大時，可在A、B兩點所在的圓周上均勻設(shè)置多臺驅(qū)動裝置以滿足動力需求?？梢允菐着_，也可以是幾十臺，甚至更多。超巨型的驅(qū)動裝置難于加工制造，是條形航空母艦建造中的最大難點之一。如果改型為圓形，將超巨型的驅(qū)動裝置“化整為零”，加工制作難度就迎刃而解了。(3)多臺驅(qū)動裝置與A、B兩臺一樣，只要使它們的方位角保持相同，可使艦體原地向任何方向行駛。徹底解決了“船大調(diào)頭難”的問題。相比之下，條形船尾舵式調(diào)頭方式動作遲緩，即浪費時間又浪費能源。
水封氣浮罩，除了以上三類用途外，還可用來制造水上大型起重設(shè)備和艦船增浮器。
艦船增浮器，是對稱懸掛或焊接在艦船兩側(cè)吃水線以下的兩個流線型的罩體容器。充入等量氣體后，可為船體增加載重能力，也有一定的安全穩(wěn)定作用。若是直接焊接在船上時，靠近船體一側(cè)的罩體容器壁可省略不用，由船幫兼替之。
說明書附圖，僅為示意圖。
權(quán)利要求
1.水封氣浮罩是繼木竹類的自然浮體、敞口容器的船類浮體和充氣的密閉容器浮體之后的第四類浮體，其特征是，它是一個由敞口的罩體容器構(gòu)成的充氣浮體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮體，其特征是，其浮力是靠充入的氣體自罩體容器內(nèi)部排除水體而產(chǎn)生的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的浮體，其特征是，罩體容器充入氣體后，其敞口是由下面的水體負(fù)責(zé)密封的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求3所述的浮體，其特征是，為防止充入的氣體外泄，罩體容器必須始終處于垂直浮立狀態(tài)。
全文摘要
水封氣浮罩，是繼木竹類的自然浮體、敞口容器的船類浮體和充氣的密閉容器浮體之后的第四類浮體，是一個由敞口的罩體容器構(gòu)成的充氣浮體。其浮力是靠充入的氣體自罩體容器內(nèi)部排除水體而產(chǎn)生的。而且，罩體容器充入氣體之后，其敞口是由下面的水體負(fù)責(zé)密封的。利用水封氣浮罩的六項優(yōu)異特性開發(fā)設(shè)計的鋪海地磚、水下供氣室、和海上救生船等多種產(chǎn)品，新穎實用，用途廣泛，別具一格。其它浮體，望塵莫及。
文檔編號B63B35/73GK1435354SQ02143478
公開日2003年8月13日 申請日期2002年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月2日
發(fā)明者張永吉 申請人:張永吉