[发明专利]利用对接装置实现水中悬浮隧道水下对接的方法

说明书

本申请是申请日为20150731、申请号为201510474184X、发明名称为一种水中悬浮隧道水下对接装置及其应用、申请人为合肥工业大学的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种水下隧道对接装置，特别涉及一种水中悬浮隧道水下对接安装装置及其应用。

背景技术

水中悬浮隧道，又称阿基米德桥，其通过结构的自重、浮力和锚固系统的共同作用维持在水中的平衡和稳定。水中悬浮隧道相比跨海大桥、沉管隧道等传统交通形式，是近几年来提出的一种新型交通概念。由于其自身所具有的经济性、环保性、抗震性和便捷性，注定水中悬浮隧道在未来将拥有十分广阔的应用前景。但是水中悬浮隧道这一交通概念涉及领域广泛，需要解决的技术难题尚多，因此目前世界上还未建成一座实用的水中悬浮隧道。而水下隧道管体对接这一难题，也是阻碍悬浮隧道实施的关键技术问题之一。

目前水下隧道管体对接技术主要运用于沉管隧道。虽然沉管隧道建设于海床之上，受到水流、波浪的影响较小，但要在海洋气候、海洋流体环境、海底地形地貌等各种复杂因素的影响下进行管段之间的精确对接也是非常困难的。

当前并没有一种针对水中悬浮隧道水下精准对接的施工技术。不同于沉管隧道，水中悬浮隧道通常位于水下十几米到三十米之间，除了受沉管隧道水下对接安装影响因素外，水流、波浪会导致悬浮隧道管体和安装起吊船舶的摆动，极大地增加了悬浮隧道管体水中对接的难度。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种利用对接装置实现水中悬浮隧道水下对接的方法，以期能够以半自动化的形式实现水中悬浮隧道水下准确对接装置。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明水中悬浮隧道水下对接装置的结构特点是：令对接管为上节管和下节管，对接装置是在上节管和下节管之间进行对接操作；所述对接装置包括：

一呈圆筒状的钢架，所述钢架以其后半段套装在上节管的外周，并利用设置在后半段上的辊轮支撑在所述上节管的外周；在所述钢架的前半段的内侧壁上、处在不同的轴向位置上设置各道环绕钢轨，所述各道环绕钢轨是以钢架的中轴线为中心并具有相同的圆环半径R1；在所有环绕钢轨之间有轴向钢轨相贯通，所述轴向钢轨为以钢架轴线为对称中心的对称设置的两道；

多个可伸缩机械臂利用可旋转的滚轮支撑在所述轴向钢轨上，并能够利用滚轮在所述轴向钢轨及环绕钢轨中移动，所述可伸缩机械臂在以钢架轴线为对称中心的位置上成对设置，利用成对设置的可伸缩机械臂对于下节管形成夹持；

在所述对接管的外侧壁上沿轴向设置临时轨道，所述临时轨道贯通在所述上节管和下节管之间，所述辊轮是支撑在所述临时轨道中，并能够沿所述临时轨道进行轴向移动，使对接管与钢架处在同轴位置上并能够相对轴向移动。

本发明水中悬浮隧道水下对接装置的结构特点也在于：在所述下节管的外侧壁上，处在完成对接后的钢架的前端所在位置上设置有一临时定位弹性体，对应位置的钢架上设置定位槽，使完成对接后的钢架利用所述临时定位弹性体上获得定位；所述钢架的前端是指钢架的前半段所在的一端。

本发明水中悬浮隧道水下对接装置的结构特点也在于：所述环绕钢轨在轴向等距分布。

本发明水中悬浮隧道水下对接装置的结构特点也在于：所述可伸缩机械臂在前端为一能够与所述下节管的外侧壁相贴合的弧形压板，弧形压板的表面设置为防滑弹性垫层，所述弧形压板的支撑杆设置为液压可伸缩杆，滚轮与所述支撑杆可相对转动。

本发明水中悬浮隧道水下对接装置的结构特点也在于：在所述钢架的两端分别焊接有用于牵引的钢拉环。

本发明水中悬浮隧道水下对接装置的结构特点也在于：设置位置传感器，用于实时检测处在对接过程中的上节管和下节管之间的相对距离。

本发明水中悬浮隧道水下对接装置的结构特点也在于：所述位置传感器是由发射端和接收端构成，所述发射端和接收端分处在所述上节管和下节管的对接端。

利用本发明水中悬浮隧道水下对接装置实现水中悬浮隧道水下对接的方法是：

令：

钢架中前半段所在一端为前端，钢架中后半段所在一端为后端；

处在钢架中的各道环绕钢轨，其自钢架后端所在一侧朝向钢架的前段所在一侧依次为第一道环绕钢轨、第二道环绕钢轨…第n道第一道环绕钢轨，n为环绕钢轨的道数；

支撑在轴向钢轨中的可伸缩机械臂，其自钢架后端所在一侧朝向钢架的前段所在一侧的各成对的可伸缩机械臂依次为第一对可伸缩机械臂、第二对可伸缩机械臂…第n对可伸缩机械臂；