深水拋石整平船

《深水拋石整平船》是中交第一航務工程局有限公司、中交一航局第二工程有限公司、中交一航局第五工程有限公司於2008年8月12日申請的專利，該專利的公布號為CN201245235，授權公布日為2009年5月27日，發明人是李一勇、李增軍、岳銘濱、劉德進、陸連洲、武崗松。

《深水拋石整平船》其主體由工作母船、整平機及兩者之間的連線部分組成；工作母船為開有方孔的平板駁，船體上中部方孔的兩端部各有向下延伸的升降鋼纜，升降鋼纜底端連線在整平機的導軌框架上；整平機的導軌框架有縱梁和端橫樑，框架的下部有調節支腿，在框架的縱樑上裝有拋石整平台車導軌，導軌上安裝有拋石整平台車；拋石整平台車上有分料斗，在分料斗的下口有刮刀；在船體上有可移動料斗，船體上的可移動料斗下端通過石料溜管連線在拋石整平台車上的分料斗的上連線埠。本實用新型提供了一種既能適用於較淺水水域，又能適用於較深水水域，集拋石和整平於一體的水下拋石基礎機械化施工船舶和設備。其工作原理和效能已經經過有關試驗的成功驗證。

2015年11月27日，《深水拋石整平船》獲得第十七屆中國專利獎金獎。

（概述圖為《深水拋石整平船》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：深水拋石整平船
• 申請人：中交第一航務工程局有限公司、中交一航局第二工程有限公司、中交一航局第五工程有限公司
• 申請日：2008年8月12日
• 申請號：2008200759445
• 公布號：CN201245235
• 公布日：2009年5月27日
• 發明人：李一勇、李增軍、岳銘濱、劉德進、陸連洲、武崗松
• 地址：天津市天津港保稅區躍進路航運服務中心8號樓
• Int.Cl.：B63B35/00(2006.01)I
• 代理機構：天津盛理智慧財產權代理有限公司
• 代理人：王融生
• 類別：發明專利

專利背景

構（建）築物水下拋石基礎的傳統施工方法是採取船舶運載和拋填石料、潛水員水下人工整平。近年來拋石已經實現機械化施工，整平也已經實現了機械化施工，但能夠集拋石和整平於一體的專用拋石整平船舶和機械設備2008年前只能適用於淺水水域（水深小於等於14米）。

在世界航運業船舶大型化和港埠深水化發展的大趨勢下，港口建設逐漸向外海深水海域發展。這給傳統的水下基礎施工帶來極大的困難：整平料下料困難，傳統施工方法不能滿足要求；受風浪因素影響加大，作業天數減少，安全生產受到威脅；潛水整平有效作業時間縮短，勞動強度增大。深水拋石整平船的研究開發克服了外海深水港建設所面臨巨大障礙。

另一方面，外海大型碼頭項目建設投資巨大，建設周期的長短將直接影響建設項目投資回收期，影響項目的投資效益。深水拋石整平船的研製成功，解決了制約施工效率和建設速度的關鍵問題，無疑將產生巨大的經濟效益。實現水下拋石基床整平機械化，降低勞動強度，減少施工生產中的不安全因素，必將帶來顯著的社會效益。

水下拋石基床的拋石和整平是重力式碼頭等水中構（建）築物拋石基礎施工的關鍵工序。中國國內外多採取用船舶運載和拋填石料，由潛水員人工完成水下整平作業的施工方法，不但其勞動強度大，而且作業效率較低。近年來，深水建築物與日俱增，工程項目也由近海向開闊海域發展，水深、水流和風浪等自然條件對施工的影響程度也越來越大。因此，水下人工整平的方法在深水或無遮掩水域受自然條件制約，已難以適應。為此，特研製開發了集拋石和整平於一體的水下拋石基礎機械化施工船舶和設備。

發明內容

專利目的

《深水拋石整平船》所要解決的技術問題是：提供一種深水拋石整平船。既能適用於較淺水域（水深小於等於14米），又能適用於較深水域（水深大於14米），集拋石和整平於一體的水下拋石基礎機械化施工船舶和設備。

技術方案

《深水拋石整平船》的技術方案是：

一種深水拋石整平船，其特徵在於：其主體由工作母船、整平機及兩者之間的連線部分組成；工作母船為一條中部開有方孔的平板駁，在船體上中部方孔的兩端部各有穿過船體向下延伸的升降鋼纜，升降鋼纜底端連線在整平機的的導軌框架上；整平機的導軌框架有縱梁和端橫樑，框架的下部有調節支腿，在框架的縱樑上裝有拋石整平台車導軌，導軌上安裝有拋石整平台車；拋石整平台車上有分料斗，在分料斗的下口有刮刀；在船體上有可移動料斗，船體上的可移動料斗下端通過石料溜管連線在拋石整平台車上的分料斗的上連線埠。

船體上的可移動料斗下端有出料口的料門，出料口通過石料溜管連線在拋石整平台車上的分料斗的上連線埠，當料門開啟時，石料即通過石料溜管被輸送到拋石整平台車的分料斗內，當料門關閉時即停止石料輸送。

分料斗安裝在拋石整平台車上，可隨拋石整平台車沿縱梁導軌移動，將斗內的石料分配到待整平的基面上。

整平機與工作母船之間採用懸吊連線，使我們可以利用鉛錘原理，通過測量和調整工作母船的平面位置，實現整平機的平面位置的定位。

整平機與工作母船之間採用鋼纜或鋼鏈等柔性構件連線，當整平機座底工作時，工作母船所受到的風、浪、流等因素的作用不會被傳導到整平機上。

當工作結束需要轉場調遣時，可將整平機收入工作母船中部的方孔中並進行封固，使兩者收為一體，便於拖航。

改善效果

《深水拋石整平船》提供了一種既能適用於較淺水域（水深小於等於14米），又能適用於較深水域（水深大於14米），集拋石和整平於一體的水下拋石基礎機械化施工船舶和設備。能夠達到一般工程通常需要適應的預拋石料頂面高程偏差值為0～-1.0米條件的要求。能夠達到一般工程通常需要適應的最大水深30米乃至更大水深條件的要求。

附圖說明

圖1是深水拋石整平船總體示意圖

圖2是可移動料斗前視圖

圖3是可移動料斗側視圖

圖4是可移動料斗俯視圖

圖5是整平機側視圖

圖6整平機俯視圖

技術領域

《深水拋石整平船》屬於港口、水工工程等構（建）築物的施工大型設備，特別涉及一種水下拋石基礎的拋石和整平施工的深水拋石整平船。

權利要求

1、一種深水拋石整平船，其特徵在於：其主體由工作母船、整平機及兩者之間的連線部分組成；工作母船為一條中部開有方孔的平板駁，在船體上中部方孔的兩端部各有穿過船體向下延伸的升降鋼纜，升降鋼纜底端連線在整平機的的導軌框架上；整平機的導軌框架有縱梁和端橫樑，框架的下部有調節支腿，在框架的縱樑上裝有拋石整平台車導軌，導軌上安裝有拋石整平台車；拋石整平台車上有分料斗，在分料斗的下口有刮刀；在船體上有可移動料斗，船體上的可移動料斗下端通過石料溜管連線在拋石整平台車上的分料斗的上連線埠。

2、根據權利要求1所述的深水拋石整平船，其特徵在於：船體上的可移動料斗下端有出料口的料門，出料口通過石料溜管連線在拋石整平台車上的分料斗的上連線埠。

3、根據權利要求1所述的深水拋石整平船，其特徵在於：分料斗安裝在拋石整平台車上。

4、根據權利要求1所述的深水拋石整平船，其特徵在於：整平機與工作母船之間採用懸吊連線。

5、根據權利要求1所述的深水拋石整平船，其特徵在於：整平機與工作母船之間採用鋼纜或鋼鏈等柔性構件連線。

實施方式

如圖1所示的一種深水拋石整平船，其主體由工作母船1、整平機2及兩者之間的連線部分3組成。工作母船1為一條中部開有方孔的平板駁，在船體上中部方孔的兩端部各有穿過船體向下延伸的升降鋼纜4，升降鋼纜4底端連線在整平機2的框架5上，可實現整平機2的升降。

圖5、圖6整平機2有由縱梁6和端橫樑7組成的框架5，框架5的下部有調節支腿9，在框架5的縱梁6上裝有拋石整平台車10導軌11，並安裝有拋石整平台車10；拋石整平台車10上有分料斗12，在分料斗12的下口有刮刀13；在船體上有可移動料斗14，船體上的可移動料斗14下端通過石料溜管15連線在拋石整平台車10上的分料斗12的上連線埠。

圖2、3中，船體上的可移動料斗14下端有出料口的料門16，出料口通過石料溜管15連線在拋石整平台車10上的分料斗12的上連線埠。當料門16開啟時，石料即通過石料溜管15被輸送到拋石整平台車10的分料斗12內，當料門16關閉時即停止石料輸送。

分料斗12安裝在拋石整平台車10上，可隨拋石整平台車10沿縱梁導軌11移動，將斗內的石料分配到待整平的基面上。

圖2、圖3、圖4中的可移動料斗14的出料口和相應的料門16的個數根據可移動料斗14長度確定。

如圖5、6所示在整平機2的縱梁6導軌11上，安裝有拋石整平台車105，拋石整平台車10上有分料斗12，在分料斗12下口有刮刀13。

如圖1所示在船體上有可移動料斗14，船體上的可移動料斗14下端通過石料溜管15連線在拋石整平台車10上的分料斗12的上連線埠。

該發明提供了一種既能適用於較淺水域（水深小於等於14米），又能適用於較深水域（水深大於14米），集拋石和整平於一體的水下拋石基礎機械化施工船舶和設備。其工作原理和效能已經經過有關試驗的成功驗證。

設計方案包括拋石整平作業條件和深水拋石整平船總體方案及工作原理。

1拋石整平作業條件

1.1.深水拋石整平船所能適應的作業水深：根據需要確定，可通過更換不同長度的石料溜管（採用萬向可伸縮物料輸送管）來適應不同的深度範圍，具體數字由詳細設計確定。所能適應的最大深度受石料溜管的結構強度和水下機械水密件的密封耐壓等級制約。2008年前一般工程通常需要適應的最大深度不超過30米；

1.2.拋石整平作業之前預拋石料的頂面高程允許偏差：整平機作業標高由液壓支腿調節。整平機所能適應的預拋石料頂面高程偏差值，可通過詳細設計由整平機液壓支腿的行程和調節範圍確定。2008年前一般工程通常需要適應的預拋石料頂面高程偏差值為0～-1.0米；

1.3.拋石整平石料的粒徑：可通過詳細設計確定。2008年前一般工程通常採用的石料包括二片石（粒徑為20厘米以下）和中塊石（石塊重量10～100千克）；

1.4.一次有效拋石整平範圍的長寬尺寸：可根據需要通過詳細設計確定；

1.5.拋石整平的高程精度，取決於水下高程測量技術的發展水平，優於傳統施工方法；

1.6.船體和水下整平機部分在調遣狀態時可收為一體，調遣、轉場、就位、移位等作業不使用大型起重機或起重船輔助。

2深水拋石整平船總體方案及工作原理

2.1深水拋石整平船由三大部分組成（參見圖1）：

2.1.1工作母船：為一條中部開口的平板駁，船體尺度應滿足拋石整平作業需要以及適宜的氣象海況條件，經計算和論證確定。其主要作用是作為整平機、動力系統、測量與控制系統以及其他設備和工器具、施工人員和各種材料的承載船和施工操作平台，其錨系還起到調整控制整平機平面位置的作用。開口上方可以設定可移動料斗（見右圖，參見圖2、3），用以儲存石料並輸送給整平機。船甲板上可以設定克令吊，用以從石料運輸船卸載石料至可移動料斗。

2.1.2整平機：採用框架式結構（參見圖5、6）。主體為縱梁和端橫樑構成的方形框架，框架上安裝有拋石整平台車，拋石整平台車上設有分料斗，分料斗的下緣設有刮刀。縱樑上設導軌用以控制分料斗和刮刀的運行，使之能夠按照預定的範圍和高程進行拋石整平。拋石整平台車由機械動力裝置採用適當的傳動方式（如鏈傳動）驅動，將分料斗中的石料拋填到指定位置並推平。分料斗中的石料由工作母船上的可移動料斗通過石料溜管供給。分料斗採用控制料位物料自流分配倉，以保證拋石整平的質量，保證不出現漏拋漏平現象。整平機框架上設有調節支腿（可採用液壓支腿等各種不同的調節方式和結構形式），用於調整整平刮刀的標高。調節支腿承受整平機自重和分料斗內石料重量，並提供整平推力的反作用力。

2.1.3連線部分：連線部分包括升降鋼纜（鏈）、液壓管路、動力電纜及控制電纜等的線排收放架、石料溜管等。整平機與工作母船之間採用繩索類柔性構件（如鋼絲繩）懸吊連線併兼作升降鋼纜（鏈），並通過工作母船上的卷揚機或摩擦絞車等動力裝置實現拋石整平機的升降。施工完畢可將整平機收入船體中部方孔中並進行剛性連線固定，使工作母船和整平機收為一體，以便於拖帶調遣。整平機與工作母船之間採用懸吊連線，使我們可以利用鉛錘原理，通過測量和調整工作母船的平面位置，實現整平機的平面定位。液壓管路連線母船上的液壓泵站和整平機上的液壓單元（如液壓支腿等），為其提供動力。動力電纜用於連線工作母船上的發電設備和整平機上的用電設備。控制電纜用於整平機的測量、操作和控制信號的傳輸。石料溜管採用萬向可伸縮物料輸送管，以便適應在風、浪、流、潮等多種因素作用下工作母船同整平機之間的相對運動狀態下完成石料的準確輸送，同時禁止掉工作母船的運動給整平機造成的影響，並最大限度地減小水流力通過石料溜管對整平機產生的作用。

2.2深水整平船工作體系可分為五大功能系統：

2.2.1母船及錨泊系統：提供承載和操作平台並實現移船定位。

2.2.2補料推平系統：將石料準確拋放到低洼處並推平，實現拋石整平功能。

2.2.3測量定位系統：測定母船平面位置和整平機框架標高，並通過控制整平機框架四個角點的標高來控制架體水平度。母船平面位置可採用GPS測定；整平機框架平面位置靠懸吊狀態下自重鉛錘來保證；框架標高測定可採用拉鋼絲測深的方法。

2.2.4自動化控制系統：

（1）、工作母船開口上方可移動料斗和整平機上拋石整平台車之間的行走同步控制：可利用石料溜管的傾斜角度變化，利用機械式感測器控制工作母船上可移動料斗行走的啟停。

（2）、整平機升降卷揚同步控制：主要作用是控制四角提升力和提升速度，使整平機框架在升降過程中受力均勻，並保持水平狀態而不發生傾斜。

（3）、工作母船上可移動料斗出料口料門控制：整平機上的分料斗採用控制料位物料自流分配倉，利用其料位監測信號控制工作母船上可移動料斗出料口料門的啟閉，從而實現分料斗（控制料位物料自流分配倉）內的料位高低，避免刮刀前石料拋填過高，同時也保證刮刀前始終有料，從而保證基床面所有低點都得到補料，確保整平施工質量。

（4）、拋石整平台車推力過載控制：儘管拋石基礎整平前的預拋石頂面標高按負偏差控制，但萬一出現高點，拋石整平台車將遇到很大阻力。單純加大推力會使分料斗和刮刀變形。這種情況下必須對推力加以控制。

2.2.5動力系統：為全船提供動力。

榮譽表彰

2015年11月27日，《深水拋石整平船》獲得第十七屆中國專利獎金獎。