联体式江河淤积决堤高效疏浚封堵潜艇

联体式江河淤积决堤高效疏浚封堵潜艇

本发明涉及的是江河泥沙淤积疏浚与决堤封堵领域技术。

江河淤积，甚者造悬河，黄河即为一例。有关治理方略的探索已有历史。 在诸多治理方案中，除一致主张从源头抓起，重视流域植被恢复减少水土流失 的科学治理方案外，在人工清淤，调控扼止河床继续上涨的后治理主张上，出 现了一些新鲜提案，如：不断挖掘黄河入海口河床制造落差势能，让河水“冲 涮推移河床”的清淤方案；有用携带高压水的船只冲涮淤泥，借流水作运载 “工具”清淤的“百船大战”方案；还有利用电站水库泄洪，制造“人造洪峰” 冲涮淤泥的方案。关于堤坝决口后的封堵，涌现出了较为有效的“钢管桁架支 撑”封堵方案。上述诸方案设备与技术实际效果如何？

1、“不断挖掘黄河入海口河床”方案。该方案一是制造出何种实用高效的 挖掘设备未见后续报道，估计没有实施。二是经分析，即使实施，在河流末端 人为挖掘制造的落差，无疑将随着流程的延长，落差不断递减消失，清淤效率 也随之下降和消失。

2、“百船大战”方案。此方案设备——高压水冲淤船，虽具备灵活的机 动性，但从演示观摩效果看，高压水对露出水面的淤积物清理效果明显，但 对于每秒上千立方流量的深水下淤积物的清理，高压水则尤如一根柴棍在河 中搅动，效果欠佳。要提高效率，只有依靠增加船只数量来提高效率。船只的 增加，庞大的阵容和燃能又带来新问题——河道堵塞和环境污染。

3、“人造洪峰”方案。利用电站水库泄能制造的“人造洪峰”，虽能制造 无可比拟的高效清淤能力，但固定不动的水库所制造的“人造洪峰”，也存在 随着流程的延长，流速减缓，洪峰势能逐渐衰减，冲涮揭底效能随之减弱，冲 起泥沙流经一定距离后又形成新的淤积。另则，水库蓄水为了发电，泄洪放水 只能是短时间的有限放能，不可能长时间制造一峰高过一峰的“接力洪峰”为 泥沙“送行”。2002年小浪底制造“人造洪峰”的清淤试验，在水库近距离内 效果明显的结果便证明了这一点。

4、“钢管桁架支撑”的堵口方案。是堤坝决堤涌现的新型封堵方案，较之 无奈之下地人体联合堵口有了很大进步，如遇数十米大面积的决口，距离越长， 钢管桁架支撑刚性及稳固性越低，再遇砂层地质，就给人工打桩带来困难。

综上所述，现有清淤技术及设备均不同程度的存在功能单调、效率低，更 不具备象江河决堤突发事件的快速应急处理能力。

本发明提供的《联体式江河淤积决堤高效疏浚封堵潜艇》，其结构特征如 图1所示，它由联接体(30)、和两艘结构功能完全相同对称的潜艇(33)和 (34)联合构成，联接体(30)则由：中心控制室(2)、蓄电室(3)、淡水储 备室(4)、燃油储备室(5)、机房(43)、角度控制器(32)、河床雷达扫描系 统(1)、艇首螺旋推进器(17)、空气压缩机(16)、首舵(37)、遥控锚(38)、 锚起吊装置(36)、万象联接器(19)、浮升进气管(45)、橡胶气压密封体(31)、 组成。两艘结构、功能、对称相同的潜艇由：首机仓(44)、前潜浮仓(23)、 后潜浮仓(26)、艇尾操作室(14)、尾机房(29)、五大功能仓组成。五大功 能仓之一：首机仓(44)配有大流量高压罗茨风机(18)、水轮发电机(20) 气、水输送管及控制阀。前潜浮仓(23)配有：两组电控进排水阀(21)、(24) 和两组电控排气阀(22)、(6)。后沉浮仓配有：两组电控进、排水阀(25)、(28) 两组电控排气阀(7)、(12)。艇尾操作室(14)配有：多功能机械手装置(15)、 舵板(35)。尾机房(29)配有：大流量水泵(11)、燃油发电机(13)和(图 2)两组艇尾螺旋推进器(41)。每艘潜艇均配有：相同的补偿袋(9)、补偿袋 支撑架(8)、若干组高压水(40)和若干组水摆动扫射控制机构(39)及 艇身抗弯曲增强板(42)。

《联体式江河积淤决堤高效疏浚封堵潜艇》总体疏浚封堵工作原理为：通 过向两艘潜艇的前潜浮仓(23)和后潜浮仓(26)充排水来决定潜艇潜浮幅度， 以巨大坚固的钢铁躯体作大坝对河流形成截流态势来制造势能，并以两潜艇展 开角度和吃水深度，控制通水截面积，人为制造“洪峰”效应，借以提高水流 速度，增强冲涮揭底效率达到清淤目的，再以潜艇借流水推动作用利用遥控器 (图3)的逆止牵引力控制潜艇顺流而下，使“人造洪峰”不断追随冲起泥沙 为其送行。如遇堤坝决口，可在较短时间内与决口堤形成“三角姿”钢铁围堰 (如图6所示)以全潜式数千吨艇重，紧紧压封河床，封住流向决口流水，为 重筑决口提供安全可靠的截流保证，即达到快速封堵决口目的。具体非工作状 态下的航行和全潜、半潜、头潜、尾潜工作姿态的操作程序和工作原理为：1、 非工作状态下的航行，以联接体(30)为“船首”，两艇尾收拢合并如双体船， 由两艇尾螺旋推进器图2(41)或图1A-A艇首螺旋推进器(17)提供航行动 力。2、停泊则由遥控描提供制动。工作状态下的“全潜”工作姿态，适应于 堤坝决口封堵或非汛期的河道淤积泥沙的清理，如：用于决口封堵，其主要任 务是截住流向决口的流水，制止对决口的冲涮扩大，保证堵口材料不被冲走和 人员安全。“全潜”堵口工作原理与姿态如图6所示，操作程序为“先根据决 口宽度，基本确定两艇夹角，即两艇A、B停靠点，然后使1号艇艇尾停靠A 点，并锚固，接着以1号艇艇尾为圆心，艇首作摆首划弧运动，2号艇艇尾随 水流推动作预定角度展开运动，直至既定角度后由角度锁定装置(32)锁定两 艇夹角。此时2号艇在水流即艇首推动下，艇尾直抵B点，与决口堤岸形成等 腰三角形钢铁围堰，即完成围堰预定定位。紧接着再全部开启两艇前、后潜浮 仓(21)、(24)、(25)、(28)进、排水阀和(22)、(6)、(7)、(12)排气阀， 及水泵(11)使潜艇快速进水下沉的同时，启动空压机(16)向两艇首联接 部像胶密封体(31)充入压缩空气，使密封体膨胀，封闭两艇首与联接体(30) 结合部缝隙不致漏水。在两艇前后潜浮仓(23)、(26)自然进水停止后，关 闭所有进水阀，若仓内进水尚未满仓，水泵(11)继续工作直至水满仓时， 关闭所有排气阀，这时注满水的潜艇则以数千吨镇压力紧紧压封河床，即切 断了流向决口的流水。两艇尾与堤岸A、B结合部的少量进水，可用艇载多 功能机械手(15)自行挖掘封堵或与堤岸人工、机械配合封堵。潜艇的快速 安全封堵，即为堤岸人工、机械重筑决口赢得了时间。若实际水深超过潜艇 高度时，开启艇载补偿袋(9)进水阀，由水泵(11)向补偿袋注水，随着 进水量的增加，补偿袋则在支撑架(8)的束缚下向上膨胀升起，没过艇顶 的水即被柔性水袋(9)压封，升高的水袋即起到了补偿艇高的作用。“全潜” 前，若测水深超过艇高时，还须注意开启自然进气浮升筒(45)不使中心控 制室进水，以及保证各操作室供氧和潜艇浮起时罗茨风机起动供气。完成“全 潜”工作后的浮起，先开启(21)、(24)、(25)、(28)电控排水阀，再起动 罗茨风机(18)向前潜浮仓(23)和后潜浮仓(26)充气，仓内注水便在高 压气体压力下排出潜艇，使潜艇浮起，浮起后全部密闭进水阀，不使各潜浮 仓进水。本发明设备属于一种江河泥沙淤积多功能高效清理专业设备，常年 工作在易于淤积水域。“全潜”式还可用于非汛期水道的泥沙清除或改道， 也可用于水库库底泥沙的疏浚清除。其工作机理是：因非汛期水流量较小， 水位较浅，采用全潜式，是以艇身作大坝，对河流形成截流态势，以减少河 流通流截面积，人为制造“人造洪峰”冲击效应。如淤积泥沙在两边部，可 采用如图4示意图所示姿态，即整个潜艇在遥控锚(图3)和两艇尾部(图 1序15)巨型机械手协同配合提供的巨大逆止牵引力操纵下，作A字形大 角度展开状，河道主流区流水便在坐于河床的潜艇堵截导流作用下，全部汇 积于两艇尾尾部预留区，显然被截上游水位提高，预流区流速加快，揭底冲 击压力剧增，边部淤积物就被很快清除，若全潜式清边在艇尾A字形内侧 静止区形成涡流沉积，可采用先全潜后半潜即：艇尾全潜，艇首略有浮起， 使河流中心也通过一定流水，艇尾涡流沉积现象便可消失。如需要清除物在 河流中部，采用尾潜头起(如图5所示)即达目的。如用于水库库底的泥沙 清理，可采用全潜式潜入水底坐于泥沙之上，利用艇底若干高压水(图2 序40)进行冲淤或实施潜艇水下行走进行“刮流”，让流水带走泥沙。

附图3-遥控锚的构成：由锚仓(2)、棘轮锚(3)、密封盖(4)、拉紧弓 (5)、制动轮(6)、电动刹车器(7)、蓄电池(8)、遥控接收器(9)组成。 其工作原理为：锚与潜艇的连接，由锚链系于锚链孔(1)连接，两个(或若 干个)棘轮锚(3)和一个制动轮(6)装配于一根制动轴上，用键传递制动力， 电动刹车器7由蓄电池(8)提供动力，当中心控制室图1A-A(2)向遥控接 收装置(9)发出电机左右转指令时，由电动刹车器(7)执行前进或后退即刹 车或松开动作，棘轮锚(3)则按指令完成转动或停止，即：起锚或抛锚动作。

图1A-A多功能机械手的构成，主要由机械手(15)和舵板(35)构成。 其功能和工作原理为：若需挖掘时，舵板(35)锨起贴于挖掘臂让开挖掘斗， 机械手可在180°范围内实施挖掘。在潜艇航行时，舵板(35)由液压机构驱 动放下，堵住挖掘斗口，以挖掘斗作靠背，抵御水流压强，其导航作用由机械 手(15)带动在180°范围内任意可调。做清淤工作时，舵板(15)揿起，机 械手以挖掘姿插入河床可作锚，控制潜艇运动速度。

总之，本发明潜艇，通过“全潜、半潜、头潜、尾潜”灵活工作姿态即可 满足清淤和决堤封堵等复杂工作需要。因此，与现有所有清淤设备和清淤方案 相比，具备如下优异性能：

1、具有视江河清淤、改道、决堤堵口作业需要，适宜水面与水下、全潜 与半潜、头潜和尾潜，清中或清边复杂作业的多功能适应性；

2、具有固定或流动作业的机动灵活性；

3、以艇身截流形成的每秒数千立方流量的“人造洪峰”清淤效率，是现 有任何清淤设备效率无法比拟和实现的。

4、本发明具备的快速安全可靠的决口应急封堵功能，是现有设备及方案 所不具备的独特功能。

5、随处可以实施“人造洪峰”效应的灵活机动性，与现有固定水库“放 能”制造的“人造洪峰”相比，更具节水、节能的显著效益。

6、利用潜艇对河流实施截流制造的势能，驱动艇载水轮发电机，为潜艇 发电和蓄电。即为潜艇航行和艇载各功能机械作业提供部份无耗能绿能源， 减少燃油动力机的启动，减少了环境污染，节约了作业开支，实现了清淤作业 的高效、低耗或无耗。

7、现有清淤设备，完全依靠燃油动力机提供作业用能，不仅费用高，“百 船大战”燃能造成的环境污染和河道堵塞负效应不可低估；

8、始终呈任意“三角形“工作姿态具有的稳定性，为潜艇永不倾覆“翻 船”提供了可靠安全的作业保障；

9、现有清淤设备、方案具备的各项功能，本实用新型一应俱全，而运用 自然流水受阻增压、涡旋揭底的高效清淤原理，是现有设备所不具备的；

10、本发明设备独有的“液压多功能舵”即机械手，不仅具备舵能、挖掘 能或锚功能，同时还具有潜艇航行动力停止后的模拟人工划桨驱动潜艇前、后、 左、右微动的独特功能。

11、本发明创造的“滚动锚”图3与现有传统锚相比，具有起锚快速、阻 力小及可控移动、快速锚固等独特功能。适应牵引潜艇有控制地顺流追逐冲起 泥沙用“人造洪峰”为其送行。