一种高压助推鱼雷锚发射装置及无人自主锚泊方法

本发明属于鱼雷锚发射，具体涉及一种高压助推鱼雷锚发射装置及无人自主锚泊方法。

背景技术：

1、随着海上油气、矿产资源的开发和对外贸易的增加，我国的港口货物吞吐量日益剧增，港内船只往来和设施运作频繁，面对夏季台风活动，其安全性极易受到威胁。因此，利用锚将船只或浮动结构物固定在水中，能够有效确保船只活浮动结构物在波浪的作用下停留固定在指定位置。

2、传统的锚泊方式依赖海床地质条件，需要海床条件适宜，具备足够的固结力来抵抗外部力的作用。并且受限于天气和海况的条件，强风、大浪和潮流等外部力的作用可能导致锚泊系统失效或船只偏离预定位置。

3、鱼雷锚作为一种新型锚泊方式，具备较大的海底贯入初速度，不依赖海底地质条件。在恶劣的海况条件下。鱼雷锚可以快速锚定指定地点，利用贯入海底的锚固力降低船只的滚摇和起伏，减少外部力对船只的影响，提供更高的稳定性。而现有的鱼雷锚技术，在浅海或港口区域，由于发射初速度低，下落高度不够，导致其海底贯入初速度较低，鱼雷锚无法贯入海底，形成有效的锚固力，难以提供船只或浮式结构物在高海况以及紧急情况下的安全性。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述现有技术对于鱼雷锚在浅海或港口区域使用受限制问题，本发明旨在提供一种高压助推鱼雷锚装置及无人自主锚泊方法。

2、本发明的技术方案：

3、一种高压助推鱼雷锚发射装置，包括高压相变系统和高压助推装置。高压相变系统连接高压助推装置，其用于存储并控制临界液态二氧化碳发生液气相变，迅速产生大量气体提供高压助推装置高压推力，高压助推装置用于增加鱼雷锚发射初速度，快速钻入海底，形成有效锚固力。本发明适用于水深较浅的港口或海湾，可以帮助船只或浮式结构物在紧急情况下迅速锚定在指定位置，保障港内设施和船只安全。其中：

4、所述高压助推装置包括鱼雷锚发射井、鱼雷锚、吊环、锚链回柱绞车、动力推塞、密封垫圈、密封盖，所述鱼雷锚发射井竖直地设置在浮式防波堤内，用于发射鱼雷锚，所述鱼雷锚从鱼雷锚发射井的顶部装入，并从鱼雷锚发射井底部发射，所述鱼雷锚尾部设有半圆形吊环，所述吊环可绕中心轴旋转，其用于连接锚链，所述锚链回柱绞车设置在鱼雷锚发射井外部，用于收放锚链并提供浮式防波堤锚链张紧力，所述动力推塞设置在鱼雷锚发射井内部，并处于鱼雷锚的上方，用于推动鱼雷锚，增加其发射初速度，所述密封垫圈设置在鱼雷锚发射井顶部，用于增加其密封性防止高压气体泄漏，所述密封盖配合密封垫圈安装在鱼雷锚发射井的顶部，用于安装动力推塞和鱼雷锚。

5、进一步的，所述鱼雷锚发射井包括泄能口、固定圈、进气口、排气口、约束滑槽、拦截台阶、锚孔，所述泄能口设置在鱼雷锚发射井中部，由阀块安装座和上下两孔组成，用于安装泄能阀并排泄鱼雷锚发射井内的高压气体，所述固定圈为环形安装板，其设置在鱼雷锚发射井的顶部，用于安装所述的密封垫圈和密封盖，所述进气口设置在固定圈的下方，用于连接所述的高压相变系统，所述排气口设置在进气口的对面，用于连接所述的高压相变系统，所述约束滑槽竖直地设置在鱼雷锚发射井内壁上，用于限制所述的动力推塞绕轴旋转和偏移，所述拦截台阶的内径小于鱼雷锚发射井上半部分的内径，其设置在所述泄能口的上下两孔的中间，用于限制所述的动力推塞向下的竖直位移，所述锚孔设置在鱼雷锚发射井外侧的中部，用于锚链从孔内穿过。

6、进一步的，所述动力推塞包括非贯通中心孔、泄气通孔、密封环、限位块，所述非贯通中心孔设置在动力推塞的中心处，所述泄气通孔设置在动力推塞侧面的中间，与所述非贯通中心孔连通，用于高压气体从非贯通中心孔进入，并从泄气通孔排除，所述限位块为矩形，竖直地设置在所述动力推塞侧面的中间，用于在约束滑槽内上下滑动。

7、所述高压相变系统包括液态二氧化碳储罐、液压控制泵、单向阀、压力监测表、催化罐、控制阀、相变腔、电磁继电阀、单向泄能阀、空气压缩器，所述液态二氧化碳储罐设置在浮式防波堤内部，所述液压控制泵设置在液态二氧化碳储罐出口处，用于提供控制系统额定压力的液态二氧化碳，所述单向阀设置在液压控制泵的排出口，用于防止系统压力回流，所述压力监测表设置在催化罐进出口处，用于监测催化腔进出口的压力变化，防止液态二氧化碳发生堵塞，所述压力监测表监测系统压力达到设定值时向控制阀发送电信号，所述催化罐内部含有铝粉和加热器，用于加快液态二氧化碳气化速率，所述控制阀设置在所述催化罐的后方，用于接收电信号后断开系统回路，所述相变腔连接至所述控制阀，用于液态二氧化碳完成相变反应产生高压气体，所述电磁继电阀设置在所述相变腔的出口处，用于释放达到系统设定压力值的高压气体，所述单向泄能阀设置在所述的鱼雷锚发射井的泄能口处，起到单向泄能防止气体回流和保护动力推塞的作用，所述空气压缩器连接所述的鱼雷锚发射井的排气口，用于回抽鱼雷锚发射井内部的气体，配合所述单向泄能阀使得所述动力推塞复位。

8、进一步的，还提供了一种无人自主锚泊方法，包括如下步骤，

9、步骤1：高压相变系统检测并控制各控制阀断开系统回路；

10、步骤2：所述的空气压缩器抽空所述的鱼雷锚发射井内部的空气，使得所述的动力推塞复位；

11、步骤3：所述的液压控制泵开始工作，向系统提供额定压力的液态二氧化碳；

12、步骤4：额定压力的液态二氧化碳通过催化罐，经催化的液态二氧化碳迅速在密封的相变腔产生高压气体，压力监测表监测催化罐进出口压力的变化，达到设定压力值后，向电磁继电阀发送电信号；

13、步骤5：电磁继电阀接受电信号并打开阀门，使得高压气体进入鱼雷锚发射井中，动力推塞受到高压气体挤压迅速向下冲击，推动鱼雷锚快速发射锚入浅海海底；

14、步骤6：当动力推塞位移到鱼雷锚发射井中部，受拦截台阶阻拦停止运动，鱼雷锚发射井中的高压气体通过动力推塞的非贯通中心孔和泄气通孔，从单向泄能阀排出；

15、步骤7；高压相变系统中各控制阀全部断开，空气压缩器抽空鱼雷锚发射井内部的气体，使动力推塞复位。

16、本发明的有益效果：本发明提供一种高压助推鱼雷锚发射装置及无人自主锚泊方法，能增加鱼雷锚发射初速度，使其快速发射至水中，在下落高度不够的情况下，具备较高的海底贯入初速度，形成有效的锚固力，提供浅海或港口区域的船只和浮式结构物在高海况下的安全性。

技术特征：

1.一种高压助推鱼雷锚发射装置，其特征在于，该高压助推鱼雷锚发射装置包括高压助推装置(1)和高压相变系统(2)，高压相变系统(2)连接高压助推装置(1)，其用于存储并控制临界液态二氧化碳发生液气相变，迅速产生大量气体提供高压助推装置(1)高压推力，高压助推装置(1)用于增加鱼雷锚发射初速度，快速钻入海底，形成有效锚固力。

2.根据权利要求1所述的高压助推鱼雷锚发射装置，其特征在于，所述高压助推装置(1)包括鱼雷锚发射井(1-1)、鱼雷锚(1-2)、吊环(1-3)、锚链回柱绞车(1-4)、动力推塞(1-5)、密封垫圈(1-6)和密封盖(1-7)，所述鱼雷锚发射井(1-1)竖直地设置在浮式防波堤内，用于发射鱼雷锚(1-2)；所述鱼雷锚(1-2)从鱼雷锚发射井(1-1)的顶部装入，并从鱼雷锚发射井(1-1)底部发射；所述鱼雷锚(1-2)尾部设有半圆形吊环(1-3)，所述吊环(1-3)可绕其中心轴旋转，其用于连接锚链；所述锚链回柱绞车(1-4)设置在鱼雷锚发射井(1-1)外部，用于收放锚链并提供浮式防波堤的锚链张紧力；所述动力推塞(1-5)设置在鱼雷锚发射井(1-1)内部，并处于鱼雷锚(1-2)的上方，用于推动鱼雷锚(1-2)，增加其发射初速度；所述密封垫圈(1-6)设置在鱼雷锚发射井(1-1)顶部，用于增加鱼雷锚发射井(1-1)的密封性防止高压气体泄漏；所述密封盖(1-7)配合密封垫圈(1-6)安装在鱼雷锚发射井(1-1)的顶部，用于安装动力推塞(1-5)和鱼雷锚(1-2)。

3.根据权利要求2所述的高压助推鱼雷锚发射装置，其特征在于，所述鱼雷锚发射井(1-1)包括泄能口(1-1-1)、固定圈(1-1-2)、进气口(1-1-3)、排气口(1-1-4)、约束滑槽(1-1-5)、拦截台阶(1-1-6)和锚孔(1-1-7)，所述泄能口(1-1-1)设置在鱼雷锚发射井(1-1)中部，由阀块安装座和上下两孔组成，用于安装泄能阀并排泄鱼雷锚发射井(1-1)内的高压气体；所述固定圈(1-1-2)为环形安装板，其设置在鱼雷锚发射井(1-1)的顶部，用于安装密封垫圈(1-6)和密封盖(1-7)；所述进气口(1-1-3)设置在鱼雷锚发射井(1-1)上、位于固定圈(1-1-2)的下方，用于连接高压相变系统(2)；所述排气口(1-1-4)设置在进气口(1-1-3)的对面，用于连接权高压相变系统(2)；所述约束滑槽(1-1-5)竖直地设置在鱼雷锚发射井(1-1)内壁上，用于限制动力推塞(1-5)绕轴旋转和偏移；所述拦截台阶(1-1-6)的内径小于鱼雷锚发射井(1-1)上半部分的内径，其设置在泄能口(1-1-1)的上下两孔的中间，用于限制动力推塞(1-5)向下的竖直位移；所述锚孔(1-1-7)设置在鱼雷锚发射井(1-1)外侧的中部，用于锚链从孔内穿过。

4.根据权利要求2所述的高压助推鱼雷锚发射装置，其特征在于，所述动力推塞(1-5)包括非贯通中心孔(1-5-1)、泄气通孔(1-5-2)、密封环(1-5-3)和限位块(1-5-4)，所述非贯通中心孔(1-5-1)设置在动力推塞(1-5)的中心处，所述泄气通孔(1-5-2)设置在动力推塞(1-5)侧面的中间，与非贯通中心孔(1-5-1)连通，用于高压气体从非贯通中心孔(1-5-1)进入，并从泄气通孔(1-5-2)排除；所述限位块(1-5-4)为矩形，竖直地设置在动力推塞(1-5)侧面的中间，用于在约束滑槽(1-1-5)内上下滑动。

5.根据权利要求1所述的高压助推鱼雷锚发射装置，其特征在于，所述高压相变系统(2)包括液态二氧化碳储罐(2-1)、液压控制泵(2-2)、单向阀(2-3)、压力监测表(2-4)、催化罐(2-5)、控制阀(2-6)、相变腔(2-7)、电磁继电阀(2-8)、单向泄能阀(2-9)和空气压缩器(2-10)，液压控制泵(2-2)、单向阀(2-3)、压力监测表(2-4)、催化罐(2-5)、控制阀(2-6)、相变腔(2-7)和电磁继电阀(2-8)依次连接在管路上；所述液态二氧化碳储罐(2-1)设置在浮式防波堤内部，所述液压控制泵(2-2)设置在液态二氧化碳储罐(2-1)出口处，用于提供高压相变系统(2)额定压力的液态二氧化碳；所述单向阀(2-3)设置在液压控制泵(2-2)的排出口，用于防止高压相变系统(2)压力回流；所述压力监测表(2-4)设置在催化罐(2-5)进出口处，用于监测催化腔2-5进出口的压力变化，防止液态二氧化碳发生堵塞；所述压力监测表(2-4)监测高压相变系统(2)压力达到设定值时向控制阀(2-6)发送电信号；所述催化罐(2-5)内部含有铝粉和加热器，用于加快液态二氧化碳气化速率；所述控制阀(2-6)设置在催化罐(2-5)的后方，用于接收电信号后断开系统回路；所述相变腔(2-7)连接至控制阀(2-6)，用于液态二氧化碳完成相变反应产生高压气体；所述电磁继电阀(2-8)设置在相变腔(2-7)的出口处，用于释放达到高压相变系统(2)设定压力值的高压气体；所述单向泄能阀(2-9)设置在的鱼雷锚发射井(1-1)的泄能口(1-1-1)处，起到单向泄能防止气体回流和保护动力推塞(1-5)的作用；所述空气压缩器(2-10)连接鱼雷锚发射井(1-1)的排气口(1-1-4)，用于回抽鱼雷锚发射井(1-1)内部的气体，配合所述单向泄能阀(2-9)使得所述动力推塞(1-5)复位。

6.根据权利要求1-5任一所述高压助推鱼雷锚发射装置的无人自主锚泊方法，其特征在于，包括如下步骤，

技术总结本发明属于鱼雷锚发射技术领域，公开了一种高压助推鱼雷锚发射装置及无人自主锚泊方法。该高压助推鱼雷锚发射装置包括高压相变系统和高压助推装置。高压相变系统连接高压助推装置，其用于存储并控制临界液态二氧化碳发生液气相变，迅速产生大量气体提供高压助推装置高压推力，高压助推装置用于增加鱼雷锚发射初速度，快速钻入海底，形成有效锚固力。本发明适用于水深较浅的港口或海湾，可以帮助船只或浮式结构物在紧急情况下迅速锚定在指定位置，保障港内设施和船只安全。技术研发人员：李志富,万兵兵,宁德志,石玉云,王荣泉,丛培文受保护的技术使用者：大连理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/5