[发明专利]一种自动实现内外压平衡的薄壁深潜浮箱

说明书

技术领域

本发明涉及一种浮箱，特别涉及一种自动实现内外压平衡的薄壁深潜浮箱。

背景技术

在海洋工程领域，浮箱或浮力舱广泛应用于各种海洋装置与海洋结构物中。如漂浮于海洋之中的装置必须要内置或外挂足够体积的浮箱或浮力舱，以便给装置提供浮力，使装置能稳定且长期的漂浮于海洋之中；另外海底救捞工程中也常常要用浮箱或浮力舱给沉船或其他沉没于海底的装置等提供浮力，将海底船舶或装置浮出海底；还有其他临时性水上工程如浮桥、浮坞等也都要利用浮箱提供浮力。

目前海洋工程领域使用的刚性浮箱大多为密闭结构，密闭结构在水下使用时，存在安全隐患，密闭结构外部压力随水深加大而加大，当密闭浮箱结构下潜深度过大，外部水压超过结构自身承压极限时，密闭结构将被外部水压破坏，结构破损，海水进入腔体内部，浮箱失去浮力，失去助浮功能。

因此为避免在较大深度时被压破，浮腔结构常不得已而花费大量材料将结构做强，但是即便如此，浮箱的下潜工作深度仍然有限，加大结构强度只是使浮箱的使用范围有所扩大，但不能解决任意深度使用的功能。

为了加大浮箱的使用深度，而花费了大量的材料，反而降低了浮箱的助浮能力，因为同等体积的浮箱所能提供的净浮力为浮箱排水重量减浮箱自身重量，浮箱自身重量加大，所能提供的净浮力减小。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种自动实现内外压平衡的薄壁深潜浮箱。

一种自动实现内外压平衡的薄壁深潜浮箱，包含浮箱主体、吊耳、外置水管、浮球、重块、内置气管、管卡、气管接头、外置气管、球阀，外置水管安装在浮箱主体四周的侧边外壁上，吊耳分别安装在浮箱主体四周的四个侧面内壁上，浮球下面固定连接着重块，浮球上端向下至重块上固定内置气管，内置气管通过管卡沿浮箱主体的侧面内壁引到气管接头内端口上，气管接头横穿浮箱主体的侧壁，接点处焊接密封，外置气管的一端连接在气管接头外端口上，球阀安装在外置气管的另一端。

浮球和重块连接为一个整体，置于浮箱主体的内部。

浮球在水中的可提供的浮力大于重块的重力。

内置气管与气管接头内端口的连接方式和外置气管与气管接头外端口的连接方式均为密封连接。

内置气管的长度预留为使浮球可以到达浮箱主体内任意位置所需要的长度。

外置水管为刚性水管。

外置水管的起始端口的安装点紧贴浮箱角点，紧贴浮箱结构壁。

外置水管的起始端口与浮箱主体内相通。

外置水管的环绕方式为沿着浮箱外壁边线连续布置，经过所有的角点，如正方体浮箱有8个角点，环形水管要沿正方体边线连续经过其8个角点。

外置水管的末端开口。

外置水管的末端外伸超出浮箱主体边缘。

本发明薄壁深潜浮箱的设计尺度一旦确定，其结构最大受压即可确定，最大受压水头高度为浮箱自身最大尺寸加上水管末端超出浮箱壁的距离，如浮箱最大尺寸为2米，外置水管边缘在该方向超出浮箱壁0.1米，不论浮箱下潜有多深，静态或缓慢升沉工况下其受压始终约为2.1水头压力，因为本发明薄壁深潜浮箱外置的外置水管末端开口，所以所述薄壁深潜浮箱为敞口结构，薄壁深潜浮箱充满气体后下潜和上浮均不会因水头压力变化过大，产生浮箱主体内外压失衡导致浮箱结构被破坏。薄壁深潜浮箱在水面充满气体后关闭球阀向深水处拖放过程中，当水深加大，水下压力增大时，浮箱主体外侧水压大于内部气压，外部的水会在压力作用下通过开口环形水管流向浮箱主体内部，气体被压缩，压力升高直至内部与外部水压平衡，在薄壁深潜浮箱逐步下潜的过程中，逐步有水进入浮箱主体内，内外压始终基本保持平衡，因此无论薄壁深潜浮箱下潜多深，该薄壁深潜浮箱都不会出现因水头压力加大而使浮箱主体不堪重压而被破坏，浮箱主体所受压力最大值在任何水深情况下均为自身结构最大尺度水头压力。相反，薄壁深潜浮箱在从深水处上浮过程中，随着水深的减小，浮箱主体外部压力变小，在内部气压高于外部水压时，浮箱主体内部的气体将通过环形水管向外释放，浮箱主体内气体变少，气压降低，直至内部与外部水压平衡，随着薄壁深潜浮箱的上浮，其逐步通过环形水管释放气体，降低内部压力，始终使浮箱主体内外压保持平衡。

本发明腔内放置了浮球和重块，二者固定连接为一体，不论薄壁深潜浮箱倾斜还是反转，在重块重力和浮球浮力二者的反方向力作用下，浮球上端永远保持朝上状态，安装在浮球上端的内置气管的管头永远处于气体之中，因此如果需要通过内置气管和外置气管排气，该内置气管永远畅通。