全自動(dòng)發(fā)泡船舶堵漏裝置的研究*

王宏風(fēng) 周建文 顧東杰 楊昊宇 李 行

（中國(guó)人民解放軍92326部隊(duì) 湛江 524000）

1 引言

當(dāng)船舶擱淺、觸礁、碰撞等原因造成艙壁破損進(jìn)水時(shí)，船舶將喪失一部分儲(chǔ)備浮力，產(chǎn)生傾斜、傾差，直接威脅船舶生命力，甚至?xí)蚍€(wěn)性不足而發(fā)生傾覆或沉沒。因此，能否發(fā)明一種單人操作全自動(dòng)堵漏裝置，用于減輕船舶危險(xiǎn)，爭(zhēng)取搶救時(shí)間，對(duì)增強(qiáng)船舶的生命力意義重大。本文設(shè)計(jì)了一種帶動(dòng)力裝置的發(fā)泡堵漏新型裝置，可在10s內(nèi)完成較大堵漏破口的全自動(dòng)堵漏。

2 現(xiàn)有堵漏工具的主要問題

針對(duì)較大孔徑艙壁破口堵漏，主要有以下幾種常用堵漏工具：一是金屬堵漏箱，二是堵漏傘，三是快速堵漏器。金屬堵漏箱應(yīng)用較早，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可重復(fù)利用，但是堵漏過程需要蠻力，在水壓大，人員緊張時(shí)，很難完成，往往需要4人至5人，需十分鐘以上時(shí)間才成完成堵漏，并且適用條件多，在現(xiàn)實(shí)中適用的場(chǎng)景十分有限；堵漏傘應(yīng)用較廣，但是在水壓較大時(shí)，堵漏傘很難打開，經(jīng)常出現(xiàn)堵漏失敗的情況；快速堵漏器，是一種基于發(fā)泡材料的堵漏裝置，主要問題是，發(fā)泡過程中需一直伸出艙外并在整個(gè)膨脹過程中需要人工頂住，當(dāng)水壓較大時(shí)幾乎無(wú)法做到。這三種堵漏裝置普遍存在：難操作、耗時(shí)長(zhǎng)、需多人操作、無(wú)法對(duì)高水壓破口堵漏，堵漏失敗率高。

3 一種新型全自動(dòng)發(fā)泡堵漏裝置的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)了一種新型全自動(dòng)發(fā)泡堵漏裝置，設(shè)計(jì)一種操作簡(jiǎn)單、快速，適用于各種復(fù)雜艙壁情形的全自動(dòng)發(fā)泡堵漏裝置。該裝置可將堵漏過程縮短到10s內(nèi)，只需單人操作，最大可適用10m水深。要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)堵漏，主要需解決下面這三個(gè)問題：一是如何在艙壁外自動(dòng)卡住，二是如何快速地讓堵漏破口水流變小，三是如何自動(dòng)把發(fā)泡材料擠壓至堵漏破口。下面分別從這三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 設(shè)計(jì)一種順著水流反向打開在艙壁外自動(dòng)卡住裝置

該設(shè)計(jì)主要解決堵漏裝置在艙壁外自動(dòng)卡住的問題，過去堵漏操作難的主要原因是伸出艙外卡住比較困難，特別是在高水壓情況下，在堵漏破口艙壁外卡住比較困難。本文設(shè)計(jì)了一種順著水流方向傘狀反向自動(dòng)打開裝置，設(shè)計(jì)時(shí)將伸出堵漏破口的前端合成一個(gè)橫截面只有約13cm2的圓柱體，堵漏時(shí)，將該圓柱體斜插入堵漏破口，按動(dòng)板機(jī)，通過一個(gè)動(dòng)力裝置，圓柱體前端會(huì)順著水流方向傘狀反向打開，在艙壁外自動(dòng)卡住，最快用時(shí)約3s。該設(shè)計(jì)用鋼絲C接動(dòng)，順便還有對(duì)心功能，使該裝置自動(dòng)卡至破口的正中心，原理與打開過程如圖1～4。

圖1 打開前

圖2 順著水流方向傘狀反向打開

圖3 自動(dòng)對(duì)中

3.2 設(shè)計(jì)一種瞬間堵漏的外囊結(jié)構(gòu)

過去的堵漏裝置，在堵漏操作過程中一直在大量漏水，既增加了艙室進(jìn)水量，同時(shí)也增加了操作人員的心理壓力，所有還需要設(shè)計(jì)一種瞬間完成堵漏的裝置，本文設(shè)計(jì)一種漏囊，安裝在順著水流反向打開的傘架上面，與傘架同時(shí)打開，當(dāng)中心水流沖向囊體中間漏孔時(shí)，可迅速鼓起，1s內(nèi)即可在破口正前方，形成一個(gè)阻水囊，可瞬間阻止50%～80%的進(jìn)水量（阻水效果與水壓成正比）。結(jié)構(gòu)如圖5。

圖4 在艙壁外自動(dòng)卡住

圖5 外部漏囊瞬間阻水效果圖

3.3 設(shè)計(jì)一種把發(fā)泡材料擠壓至堵漏破口的動(dòng)力裝置

自動(dòng)卡住和送發(fā)泡材料至破口中央進(jìn)行膨脹，都需一個(gè)動(dòng)力裝置，該動(dòng)力裝置由高壓氣瓶推動(dòng)氣缸來實(shí)現(xiàn)，高壓氣瓶產(chǎn)生的動(dòng)力負(fù)責(zé)前端卡住裝置的反向打開和把發(fā)泡材料擠壓至堵漏破口處，實(shí)際操作時(shí)，只需操作人員把裝置前端的圓柱體伸進(jìn)堵漏破口，并扣動(dòng)板機(jī)，后期的操作均由動(dòng)力部?jī)?nèi)的氣缸裝置自動(dòng)完成，設(shè)計(jì)外形如圖6。

圖6 全自動(dòng)堵漏裝置外觀

4 結(jié)語(yǔ)

該全自動(dòng)發(fā)泡堵漏裝置已通過試驗(yàn)，并取得成功，可實(shí)現(xiàn)單人10s內(nèi)完成堵漏，是過去常用堵漏器材效率的幾百倍之多，下一步主要還要改進(jìn)選材，使該裝置更輕，改進(jìn)發(fā)泡材料使堵漏速度更快，改進(jìn)結(jié)構(gòu)使堵漏裝置可重復(fù)利用，方便維護(hù)保養(yǎng)。