本實用新型涉及疏浚工程技術領域，特別是涉及一種絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構。

背景技術：

管線架設及維護為絞吸船工前準備及施工中的重要輔助部分，管線運行質量的好壞直接影響船舶的生產(chǎn)效率。隨著施工環(huán)境不斷多元化，施工干擾增多，離岸施工距離不斷增大，自然條件及施工環(huán)境對管線架設造成的影響也隨之增大。

絞吸船管線一般由船體管線、水下管、水上管和陸地管組成，其中水下管線的主要作用：在水上輸泥距離較遠時可以節(jié)約成本，減少風浪影響，減少和消除施工對過往船舶航行的干擾。

水上水下管線連接處(以下簡稱連接處)上接水上管，下接水下管，為管線整體線路中重要一環(huán)，因部位特殊，連接處容易受損。絞吸船施工過程中，受潮汐、風浪影響，水上管起伏較大，如果連接處連接形式或連接材料選取不當，常會造成連接處端部膠管受力過大過早磨損報廢、螺栓松動漏水、膠墊損壞、水上浮筒翻沉等情況，對船舶施工造成影響。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低、連接穩(wěn)定且使用壽命長的絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，包括包括水上管、水下管以及連接所述水上管和所述水下管的爬坡管，所述水下管靠近所述爬坡管的一端連接有水下膠管，所述爬坡管包括排泥鋼管和自浮管，所述排泥鋼管與所述水下膠管法蘭連接，所述排泥鋼管與所述自浮管的一端法蘭連接，所述水上管包括水上排泥鋼管和水上膠管，所述自浮管的另一端與所述水上排泥鋼管連接，相鄰的兩個所述水上排泥鋼管之間連接有所述水上膠管，所述水上排泥鋼管上連接有浮筒，所述水上排泥鋼管上還連接有呼吸閥。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中所述自浮管包括連接法蘭和筒體，所述連接法蘭的法蘭盤靠近所述筒體的一側設有加強筋，所述加強筋均勻分布在所述連接法蘭上，所述加強筋上開設有減重孔。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中所述自浮管的所述筒體與所述連接法蘭一體成型，所述自浮管的所述筒體包括內(nèi)膠層、簾布層和外覆蓋層，所述內(nèi)膠層固定連接在所述連接法蘭的內(nèi)側，所述內(nèi)膠層圍覆形成排泥通道，所述外覆蓋層固定連接在所述連接法蘭的外側，所述簾布層夾持在所述內(nèi)膠層和所述外覆蓋層之間。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中所述簾布層包括主強力層、簾布增強層、橡膠增強層、強力層、浮體層，所述主強力層與所述連接法蘭和所述內(nèi)膠層一體成型，所述簾布增強層貼合所述主強力層鋪設，所述橡膠增強層貼合所述簾布增強層鋪設且遠離所述排泥通道，所述橡膠增強層鋪設在所述簾布增強層的外側，所述強力層鋪設在所述橡膠增強層的外側，所述浮體層鋪設在所述強力層的外側，所述浮體層的外側為所述外覆蓋層。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中所述外覆蓋層沿所述連接法蘭的壁面外側傾斜形成引導面，所述引導面沿所述連接法蘭的法蘭盤向所述筒體長度的中心方向傾斜。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中所述橡膠增強層靠近所述連接法蘭的一端設有捆扎鋼絲，所述捆扎鋼絲纏繞有若干圈，所述捆扎鋼絲固定成型在所述橡膠增強層內(nèi)。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中所述簾布增強層設有簾線和橡膠，所述簾線依次貼合排布且交錯成型在所述橡膠內(nèi)。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中所述浮體層內(nèi)填充EVA泡沫材料，所述浮體層與所述外覆蓋層之間設有防水層，所述防水層圍覆在所述浮體層外側。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中所述連接法蘭的連接處設有橡膠密封圈。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，其中爬坡管與所述水下管的延長線成25°-30°夾角，所述爬坡管為6m時，沉入水中的長度為0-4.25m；所述爬坡管為12m時，沉入水中深度4.25-8.25m；所述爬坡管為18m時，沉入水中的深度為8.25-12.5m；所述爬坡管為24m時，沉入水中的深度為12.5-16.5m；所述爬坡管為30m時，沉入水中的深度為16.5-20.75m。

本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構與現(xiàn)有技術不同之處在于：本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構中爬坡管包括排泥鋼管和自浮管，自浮管的一端與排泥鋼管連接，另一端與水上管連接，自浮管一部分浸沒在水中，另一部分受浮力作用漂浮在水平面上，自浮管直接與水上管的水上排泥鋼管連接，不需連接水上膠管進行過渡，減少了過渡連接接口，能有效提高管路的連接強度，增強管路的壽命；并且自浮管的結構為多層不同材質的材料加工成型，承重能力強、耐腐蝕強度高，進一步保證自浮管的使用壽命。

下面結合附圖對本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構作進一步說明。

附圖說明

圖1為本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構的結構示意圖；

圖2為本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構的受力分析示意圖；

圖3為本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構的自浮管結構示意圖；

圖4為本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構的自浮管的局部剖視圖。

附圖標注：1、水下管；2、水下膠管；3、爬坡管；4、自浮管；5、浮筒；6、泥漿面；7、呼吸閥；8、水上管；9、水平面；10、連接法蘭；11、筒體；12、加強筋；13、減重孔；14、外覆蓋層；15、浮體層；16、簾布增強層；17、橡膠增強層；18、強力層；19、主強力層；20、排泥通道；21、內(nèi)膠層。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型絞吸式挖泥船的自浮式管線連接結構，包括水上管8、水下管1、以及連接水上管8和水下管1的爬坡管3，水下管1沉入泥漿面6，水上管8漂浮在水平面9上，水下泥漿面6的泥漿進入水下管1，然后依次沿爬坡管3和水上管8的延伸方向輸送出去，達到將泥漿進行清理的目的，保證水體環(huán)境的清潔和運輸?shù)耐〞场Ｋ瞎?、水下管1均為鋼管，鋼管結構簡單、安裝方便、成本低、強度高、輸送阻力小。水上管8漂浮在水平面9上，水上管8包括水上排泥鋼管和浮筒5，每節(jié)水上排泥鋼管上均配設有浮筒5，水上排泥鋼管用于輸送泥漿，浮筒5用于提供浮力，保證水上管8能漂浮在水面上。水上排泥鋼管上連接有呼吸閥7，呼吸閥7用于排放管路內(nèi)的氣體，防止管路內(nèi)氣體淤積而致使管路破裂，保證水上排泥鋼管的使用壽命。

爬坡管3包括排泥鋼管和自浮管4，排泥鋼管連接水下管1，水下管1承受爬坡管3的壓力，水下管1與爬坡管3連接處受力集中，容易出現(xiàn)破裂、滲漏等問題，水下管1靠近排泥鋼管的一端連接有水下膠管2，排泥鋼管與水下膠管2法蘭連接，水下膠管2連通水下管1和爬坡管3，水下膠管2的彈性大、承受水體波動和管件擠壓能力強，減小了連接處破裂、滲漏等問題。爬坡管3包括排泥鋼管和自浮管4，自浮管4連接水上管8，自浮管4與水上管8法蘭連接；自浮管4為彈性管件，自浮管4一部分浸入水中，一部分在水平面9上漂浮，自浮管4在水平面9漂浮段，受到自身重力和管路內(nèi)泥漿的重力作用，從傾斜狀態(tài)彎轉為水平狀態(tài)。當水面波動幅度較大時，自浮管4的彎轉處受到?jīng)_擊作用，容易出現(xiàn)磨損、破裂，自浮管4相對于鋼管為具有一定的彈性緩沖作用的軟連接結構，軟連接結構對波動沖擊具有緩和作用，相對于排泥鋼管直接與水上管8連接的結構，排泥鋼管與水上管8連接處穩(wěn)定性差、強度低，解決了連接處容易破損、泄漏的問題，保證了管路的使用壽命。

結合圖3和圖4所示，自浮管4包括連接法蘭10和筒體11，連接法蘭10的法蘭盤靠近筒體11的一側設有加強筋12，加強筋12均勻分布在連接法蘭10上，加強筋12起到支撐法蘭盤的作用，保證法蘭盤的強度和穩(wěn)定性，進而保證自浮管4兩端連接處的結構穩(wěn)定性和使用壽命。加強筋12上開設有減重孔13，減重孔13是在加強筋12能夠滿足強度要求的情況下，在加強筋12上開設，減小自浮管4的負重。加強筋12在連接法蘭10的法蘭盤的圓周方向均勻分布，加強筋12一般設有4個，保證連接法蘭10需要的支撐強度。

自浮管4的筒體11與連接法蘭10一體成型，一體成型結構穩(wěn)定，受力均勻、連接效果好。自浮管4的筒體11包括內(nèi)膠層21、簾布層和外覆蓋層14，筒體11設為三層結構，每層可以按照需要選用不同的材料，根據(jù)實際需要進行加工和設計，加工和安裝方便簡潔。內(nèi)膠層21固定連接在連接法蘭10的內(nèi)側，內(nèi)膠層21圍覆形成排泥通道20，外覆蓋層14固定連接在連接法蘭10的外側，內(nèi)膠層21與外覆蓋層14均與連接法蘭10一體成型，結構穩(wěn)定；內(nèi)膠層21與外覆蓋層14可以選用相同的材料進行加工，方便加工；內(nèi)膠層21與外覆蓋層14也可以選用不同的材料，根據(jù)內(nèi)膠層21進行泥漿運輸?shù)奶匦裕瑑?nèi)膠層21選用防磨損、防腐蝕的材料，外覆蓋層14浸沒在水平面9下或漂浮在水平面9上，外覆蓋層14選用防腐蝕、防曬的材料。簾布層夾持在內(nèi)膠層21和外覆蓋層14之間，簾布層起到加強和提供浮力的作用，簾布層選用強度高、浮力好的材料。

外覆蓋層14沿連接法蘭10的壁面外側傾斜形成引導面，引導面沿連接法蘭10的法蘭盤向筒體11長度的中心方向傾斜。外覆蓋層14的引導面的形狀結構對流體產(chǎn)生引流的作用，給流體提供緩沖的空間，對流體進行引導，增大引導面的面積，減小流體對引導面的沖擊壓力，保證外覆蓋層14與連接法蘭10的連接強度；并且筒體11的簾布層結構配合外覆蓋層14的結構進行傾斜。

簾布層包括主強力層19、簾布增強層16、橡膠增強層17、強力層18、浮體層15，簾布層設為多層結構，既能保證強度有能提供充足的浮力，并且降低了對材料性能的要求，降低施工成本，增長使用壽命。主強力層19與連接法蘭10和內(nèi)膠層21一體成型，主強力層19選用強度高、連接效果的好的材料，方便主強力層19與連接法蘭10和內(nèi)膠層21加工成型。簾布增強層16貼合主強力層19鋪設且遠離排泥通道20，簾布增強層16的鋪設起到加強主強力層19的作用，保證強度要求。橡膠增強層17鋪設在簾布增強層16的外側，通過橡膠增強層17，對簾布增強層16的強度進行加強穩(wěn)固，并且橡膠增強層17包覆在簾布增強層16的外側，起到粘結固定簾布增強層16的效果。強力層18鋪設在橡膠增強層17的外側，浮體層15鋪設在強力層18的外側，浮體層15起到提供浮力的作用，保證自浮管4有充足的浮力能夠彎轉漂浮在水平面9上，外覆蓋層14覆蓋浮體層15且與連接法蘭10一體成型，外覆蓋層14對浮體層15的形狀進行定型和限制，保證浮體層15的固定。

橡膠增強層17靠近連接法蘭10的一端設有捆扎鋼絲，捆扎鋼絲纏繞有若干圈，捆扎鋼絲固定成型在橡膠增強層17內(nèi)。捆扎鋼絲起到固定連接法蘭10和筒體11的作用，加強連接法蘭10與筒體11的連接強度，保證連接處的使用壽命。捆扎鋼絲固定在橡膠增強層17內(nèi)，方便對捆扎鋼絲進行固定且能保證強度。

簾布增強層16設有簾線和橡膠，簾線依次貼合排布且交錯成型在橡膠內(nèi)，簾線交錯成型在橡膠內(nèi)，提高簾布增強層16的強度，增強簾布層承受拉壓的能力。外覆蓋層14的結構可以與簾布增強層16的結構一致，保證外覆蓋層14承受外力沖擊的能力。

浮體層15內(nèi)填充EVA泡沫材料，浮體層15與外覆蓋層14之間設有防水層，防水層圍覆在浮體層15外側。浮體層15起到增大浮力的作用，保證自浮管4需要的浮力，浮體層15外側設有防水層，外覆蓋層14長期在水中浸泡，容易受到腐蝕，可能出現(xiàn)滲漏的問題，防水層能隔離外覆蓋層14與浮體層15，防止水滲透到浮體層15內(nèi)；浮體層15的EVA泡沫吸水能力強，防水層包覆浮體層15，防止浮體層15吸水而導致浮力減小，保證浮體層15提供的浮力，進而保證管路的穩(wěn)定性和使用壽命。

水上管8的相鄰兩段水上排泥鋼管之間連接有連接有水上膠管，水上膠管連接相鄰兩段水上排泥鋼管，使兩段水上排泥鋼管之間為軟連接結構，在受到水體的波動作用時，減小水上管8的晃動對管路強度的影響，增加管路的使用壽命。

水上膠管和水下膠管2選用材質相同的管材，水上膠管和水下膠管2的結構與自浮管4的結構近似，以滿足管路的強度要求。水上膠管和水下膠管2的結構較簡單，水上膠管和水下膠管2對浮力要求低，所以水上膠管和水下膠管2沒有浮體層15，體積較小，方便運輸和安裝。水上膠管和水下膠管2的兩端分別與管路通過法蘭連接，為了保證法蘭連接的密封性能，在法蘭連接處加設橡膠密封圈，橡膠密封圈的耐腐蝕能力強，并且能預防連接處的泄漏問題。

排泥鋼管和自浮管4組合的爬坡管3上端直接連接鋼管，不需膠管過度，結構簡單，減少了膠管的使用和管線接口數(shù)量；自浮管4結構特殊，耐腐蝕和耐沖擊效果好；爬坡管3為鋼管連接自浮管4的結構適合水深較大的地形，穩(wěn)定性好，具有較強的抗風浪能力。

爬坡管3與水下管1的延長線形成25°-30°夾角，優(yōu)選的角度為30°，既能滿足水下管1承受壓力的程度，又能盡量縮短爬坡管3的長度，使爬坡管3保持舒緩的傾斜角度，方便泥漿的輸送和保證連接處的強度，進而保證管線連接結構的使用壽命。

結合圖2的受力分析圖，自浮管4富余浮力較大，爬坡管3下端連接的鋼管較短自重較小，則自浮管4一部分沉入水中，一部分浮于水上，現(xiàn)考慮爬坡管3的下端連接1節(jié)6m鋼管，計算自浮管4沉入水中的長度，以爬坡管3與水下膠管2的連接處為鉸接點，F(xiàn)₁為泥面對鉸接點的支持力，F(xiàn)₂為爬坡管3下端連接的鋼管自重、自身浮力與泥漿重力的合力，F(xiàn)₃為沉入水中的自浮管4的自重、泥漿重力與浮力的合力；即

F₂＝G(鋼管)+G(泥漿)-F浮(鋼管)

F₃＝F浮(自浮管4)-(G(自浮管4)+G(泥漿))

假設管線重力與浮力均勻分布，海水密度1.025t/m³，泥漿密度1.2t/m³；利用力矩平衡原理計算自浮管4沉入水中的長度：

F₂*L＝F₃*2L

根據(jù)上述公式計算出F₃，根據(jù)F₃推導出自浮管4所需浮力，進而根據(jù)需要的排水體積核算出自浮管4沉入水中的長度；其中爬坡管3下端的排泥鋼管為6m鋼管，鋼管的內(nèi)徑為800mm，外徑為1030mm；自浮管4的內(nèi)徑為800mm，外徑為1168mm，質量為8.3t，長度為11.8m；綜合如上條件可得出：

自浮管4沉入水中長度為2.5m，則爬坡管3入水總長度為8.5m(排泥鋼管長度與自浮管4沉入水中長度之和)，即1節(jié)6m鋼管可滿足0～4.25m水深(爬坡管3的傾斜角度為30°)；同理排泥鋼管為12m鋼管時，自浮管4沉入水深4.55m，可滿足4.25-8.25m水深；排泥鋼管為18m鋼管時，自浮管4沉入水深7m，可滿足8.25-12.5m水深；排泥鋼管為24m鋼管時，自浮管4沉入水深9.1m，可滿足12.5-16.5m水深。

排泥鋼管為30m鋼管時，自浮管4沉入水深為11.5m，可滿足最大水深為16.5-20.75m；排泥鋼管為30m鋼管的結構理論上可行，但實際施工中由于長度太大，受大風浪影響可能發(fā)生彎折、損壞，且該工況下水下管1布設區(qū)域深度已接近絞吸船最大挖深，下沉管線前需進行試驗確定，如條件允許可選擇其他類型挖泥船。

以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。