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用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙驅(qū)動(dòng)的氣墊平臺(tái)的制作方法

文檔序號(hào):4115831閱讀:312來源:國(guó)知局
專利名稱:用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙驅(qū)動(dòng)的氣墊平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種海上石油作業(yè)裝置,確切地說,涉及一種用于海上鉆探和勘察石油的作業(yè)平臺(tái)。
海上氣墊平臺(tái)是在海洋中勘探、開采石油時(shí)籍助空氣動(dòng)力推進(jìn)的運(yùn)載工具和作業(yè)裝置,氣墊平臺(tái)由兩個(gè)主體部分組成一個(gè)是平臺(tái)(或稱船體),是氣墊平臺(tái)的承載部分;另一個(gè)是機(jī)械動(dòng)力及其操縱部分,是氣墊平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)部分?,F(xiàn)在的氣墊平臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置是與普通氣墊船的驅(qū)動(dòng)裝置是相似的,往往是采用體積龐大笨重的船用柴油機(jī)、加上機(jī)械傳動(dòng)部分、大功率風(fēng)扇、底座和操縱控制裝置,結(jié)構(gòu)龐雜,體積重、在平臺(tái)上需要占用相當(dāng)?shù)拿娣e和自重,而且,控制、操作要求很高。
近年來,國(guó)外紛紛采用把高性能的航空燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)改造成為地面或船上使用的輕型工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī),即“航機(jī)陸用”的趨勢(shì)日趨興旺。這是因?yàn)槌鲇诎踩秃娇展緲I(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)方面的考慮,大型噴氣客機(jī)使用到一定年限就退役了,實(shí)際上這些噴氣客機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)仍是相當(dāng)完美的動(dòng)力裝置,完全可以進(jìn)行適當(dāng)改造在地面上加以二次開發(fā)應(yīng)用。但是,要把一個(gè)先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)成功地改造成比較理想的地面動(dòng)力往往需要化費(fèi)巨額投資和人力。由英國(guó)R.R公司和英國(guó)皇家海軍聯(lián)合投資10億美元,歷時(shí)10年方將斯貝(SPEY)MK202噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)改造成工業(yè)用斯貝SM-1A和SM-1C型地面動(dòng)力機(jī),現(xiàn)在這種動(dòng)力已成為歐洲海軍的一種標(biāo)準(zhǔn)艦用動(dòng)力裝置。
面對(duì)全球的高科技劇烈競(jìng)爭(zhēng),申請(qǐng)人充分考慮我國(guó)國(guó)情特點(diǎn)和少花錢、多辦事、辦好事的原則,研制成功“一種多項(xiàng)能量輸出的燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力站”(專利號(hào)CN90224692.5),把英國(guó)R.R公司生產(chǎn)的斯貝(SPEP)512數(shù)控渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)改造成為多用途的地面動(dòng)力裝置,并在92年8月完成了對(duì)首臺(tái)樣機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn),多項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)都達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。該項(xiàng)試驗(yàn)的成功,標(biāo)志我國(guó)在航機(jī)陸用,發(fā)展高性能輕型燃機(jī)上走出一條不同于國(guó)際同行的新道路,為國(guó)內(nèi)發(fā)展高性能燃機(jī)動(dòng)力裝置開辟了新途徑。
本實(shí)用新型的目的是提供一種用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙作動(dòng)力的氣墊平臺(tái)。
本實(shí)用新型的另一目的是把數(shù)控渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)改造成輸出多項(xiàng)能量動(dòng)力站而作為海上氣墊平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置,也是上述專利的一項(xiàng)具體應(yīng)用。
本實(shí)用新型是由氣墊平臺(tái)和經(jīng)過改裝的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙作為其驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成,其承載部分與普通氣墊平臺(tái)基本相同;在平臺(tái)下側(cè)設(shè)有空氣通道,下側(cè)四周圍有氣裙;發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙的兩側(cè)加裝有能引入空氣的圓錐體型的空氣引射通道,該通道與發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇外涵道相連通,在外涵道出口處有封閉外涵氣流進(jìn)入排氣口而把該外涵氣流引入平臺(tái)下側(cè)空氣通道的蝸殼,吊艙后部有把內(nèi)涵氣流引入集中向后噴射的擴(kuò)散噴嘴。
本實(shí)用新型由于摒棄了傳統(tǒng)氣墊平臺(tái)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置,把柴油機(jī)、傳動(dòng)裝置、大功率風(fēng)扇、底座等笨重機(jī)械動(dòng)力裝置全部取消,代之以用斯貝512數(shù)控渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),使平臺(tái)自重及無效面積大為減少,平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯著簡(jiǎn)化,方便了加工制造,并且大大提高了其有效使用面積和承載負(fù)荷。由于上述專利(一種多項(xiàng)能量輸出的燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)力站)在技術(shù)上繼承了原航機(jī)的設(shè)計(jì)狀態(tài)和技術(shù)優(yōu)勢(shì),而航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造,尤其是高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制都是集中了當(dāng)代科技成果的結(jié)晶,這就使得本實(shí)用新型平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)裝置基本上可與先進(jìn)的航空動(dòng)力相媲美。實(shí)際上,本實(shí)用新型中的動(dòng)力裝置作用與航空應(yīng)用也是十分相似的,即用其產(chǎn)生升力和推力,本實(shí)用新型是把改裝后的發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙直接裝在氣墊平臺(tái)的后側(cè)中央,使原來航機(jī)的技術(shù)指標(biāo)和優(yōu)良性能基本上全部保留。如整個(gè)吊艙布局嚴(yán)密合理、結(jié)構(gòu)高度緊湊,有利于減少發(fā)動(dòng)機(jī)占用的平臺(tái)面積。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙集中了所有動(dòng)力功能于一體,即包含了動(dòng)力裝置的許多附屬系統(tǒng),在本發(fā)明中這些附屬系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)緊湊特點(diǎn)都是非常需要和適宜的,照??梢园l(fā)揮其原有的性能和作用,這樣可以不再需要在氣墊平臺(tái)中專門設(shè)計(jì)與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的附屬配套裝置??傊緦?shí)用新型就是把退役的噴氣客機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙經(jīng)過專門的技術(shù)改造后,移到氣墊平臺(tái)作為其驅(qū)動(dòng)裝置,從空中降到地面(海面)應(yīng)用而構(gòu)成的。



圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖的俯視圖。
圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖的側(cè)視圖。
圖3是本實(shí)用新型的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
參見
圖1、圖21是鋼制的大型中空平臺(tái),其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,外形類似于碼頭上的浮箱式平臺(tái),只是本實(shí)用新型的平臺(tái)較之更大而已。其下側(cè)設(shè)有空氣通道2,下側(cè)的四周圍有氣裙3,氣裙3的作用是減少空氣的流失,有利于形成氣墊層。平臺(tái)1是本實(shí)用新型的承載部分。4是退役的噴氣客機(jī)吊艙,可以采用“一種多項(xiàng)能量輸出的燃?xì)廨唲?dòng)力站”(專利號(hào)CN90224692.5)改進(jìn)而制成。5、6是在在發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙兩側(cè)加裝的能引入空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)外涵風(fēng)道的園錐體型的空氣引射通道。空氣可以由此風(fēng)道引入,并與外涵氣流混合,在渦殼10的引導(dǎo)下進(jìn)入平臺(tái)下側(cè)的空氣通道2,形成氣墊產(chǎn)生浮力。吊艙4的后部有把內(nèi)涵氣流引入集中噴射的擴(kuò)散噴嘴7。
圖3展示的是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖。它的動(dòng)力產(chǎn)生部分與現(xiàn)在的航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)一樣。由風(fēng)扇和低壓壓氣機(jī)11吸入壓縮后的空氣分為內(nèi)涵和外涵兩個(gè)部分,分別進(jìn)入高壓壓氣機(jī)12和外涵道,經(jīng)高壓壓氣機(jī)12壓縮后的高壓空氣在燃燒室13中注油燃燒,變?yōu)楦邷馗邏喝細(xì)猓邷馗邏喝細(xì)夥謩e在高壓渦輪14和低壓渦輪15中膨脹做功,使高壓渦輪14和低壓渦輪15分別通過高壓渦輪軸17和低壓渦輪軸16帶動(dòng)高壓壓氣機(jī)12和風(fēng)扇及低壓壓氣機(jī)11運(yùn)轉(zhuǎn),以維持正常運(yùn)行。19是封閉外涵氣流進(jìn)入排氣口而把該外涵氣流引入平臺(tái)下側(cè)空氣通道的蝸殼,18是發(fā)動(dòng)機(jī)外殼。由于渦輪風(fēng)扇式發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道中的低壓壓氣機(jī)11實(shí)質(zhì)上就是封閉在外涵中的一個(gè)大型風(fēng)扇,它與普通氣墊平臺(tái)中產(chǎn)生升力的風(fēng)扇作用是相同的,它將外涵中的高壓風(fēng)(低壓壓縮空氣)引入平臺(tái)底側(cè)的空氣通道,就可以在平臺(tái)底部形成氣墊,并使平臺(tái)前端被氣墊舉起而向上翹首,大大減少平臺(tái)航行時(shí)的水阻,使該平臺(tái)能夠比較便捷地在海洋中航行移泊。由于外涵中輸出的高壓風(fēng)風(fēng)壓對(duì)氣墊而言相對(duì)偏高,因此,在其外涵過風(fēng)風(fēng)道中通過引射方法,即通過吊艙兩側(cè)的引射風(fēng)道5、6從大氣中再吸入一定數(shù)量的空氣,與外涵氣流混合,使之達(dá)到壓力匹配。
由于本實(shí)用新型不同于原來航機(jī)在空中應(yīng)用時(shí)全部動(dòng)力集中在尾噴管,高速龐大氣流以推力輸出后,再由機(jī)翼上下兩側(cè)的氣流作用而產(chǎn)生升力的情況,空中動(dòng)力的功率輸出是以推力為主,在地面應(yīng)用于平臺(tái)時(shí)則以氣墊浮力為主,所以本實(shí)用新型主要把外涵輸出的壓縮空氣,再?gòu)拇髿庖胍欢ū壤諝馀c之混合后送入平臺(tái)底部產(chǎn)生浮力,而在吊艙尾部則用一個(gè)擴(kuò)散噴嘴把內(nèi)涵氣流噴出以產(chǎn)生推力作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力,由于氣墊平臺(tái)的航速比空中要低得多,所以擴(kuò)散尾噴管要結(jié)合平臺(tái)結(jié)構(gòu)大小專門設(shè)計(jì),以達(dá)到速度的合理匹配。
國(guó)內(nèi)進(jìn)行車臺(tái)試驗(yàn),一臺(tái)斯貝512(原來用于三叉戟客機(jī)的燃?xì)鈬姎鈩?dòng)力機(jī))經(jīng)改裝后可以提供每分鐘流量為2280公斤、壓力為16000毫米水柱的高壓空氣流。經(jīng)過引射和測(cè)算,它可以轉(zhuǎn)化成流量為5~10噸/分的低壓風(fēng)用于氣墊,同時(shí)輸出最大功率為12000馬力的推力。而整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙部分的全部重量不超過兩噸重。如能實(shí)施本實(shí)用新型,可以制造出比現(xiàn)在平臺(tái)的面積和載重量大得多的平臺(tái)。這種大型平臺(tái),對(duì)于海洋資源的全面開發(fā)利用(如海洋石油、海底采礦、近海油氣資源和海水養(yǎng)殖等)無疑是個(gè)很好的運(yùn)載工具和作業(yè)場(chǎng)所,為開發(fā)利用海洋里的寶貴資源提供了新裝備。
權(quán)利要求一種用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙驅(qū)動(dòng)的氣墊平臺(tái),是由平臺(tái)和驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成,其特征在于平臺(tái)下側(cè)設(shè)有空氣通道,其下側(cè)四周圍有氣裙;驅(qū)動(dòng)裝置采用直接裝在平臺(tái)后側(cè)中央、經(jīng)過改制的航空噴氣燃?xì)廨啓C(jī)吊艙在發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙的兩側(cè)加裝有能引入空氣的園錐體型的空氣引射通道,該通道與發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇外涵道相連通,外涵道出口處有封閉外涵氣流進(jìn)入排氣口而把該外涵氣流引入平臺(tái)下側(cè)空氣通道的蝸殼,吊艙后部有把內(nèi)涵氣流引入集中向后噴射的擴(kuò)散噴嘴。
專利摘要一種用噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)吊艙驅(qū)動(dòng)的氣墊平臺(tái),是用退役的航空噴氣燃機(jī)整套裝置經(jīng)過簡(jiǎn)單改裝作為海上作業(yè)的氣墊平臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置而構(gòu)成的,使氣墊平臺(tái)的原機(jī)械驅(qū)動(dòng)的龐大設(shè)備被技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊嚴(yán)密的航空動(dòng)力替代,減少設(shè)備自重和占用面積,使平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大為簡(jiǎn)化、承載面積和載重量大為增加,為“航機(jī)陸用”提供一條簡(jiǎn)捷、高效的新途徑。
文檔編號(hào)B63B35/44GK2151944SQ93205698
公開日1994年1月5日 申請(qǐng)日期1993年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月18日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠
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