專利名稱：多用途水工船的制作方法
技術領域：
本發明屬于船舶、水工結構工程。
多用途水工船是一種兼有船舶和水工控導結構雙重功能的新型水工結構。目前有海洋鉆探裝置和浮式防波堤等一類可移動式水工結構物，詳細內容見文獻“移動式海洋鉆探裝置”(1979年3月由709所編)。
本發明的目的是為了解決黃河流域防洪搶險中的問題。多用途水工船兼有船舶和水工控導結構的雙重功能，主要著眼點是以它的機動性克制黃河的游蕩性。作為現有固定式控導工程的補充，具有投資少，效益高的優點。同時在汛期可以隨意調遣、相機設置，滿足攔洪護堤、抗洪搶險等多方面的需要，成為抗洪中的一支突擊隊。該產品針對的目標及要實現的功能，可以概括為下述三個方面一、攔洪護堤當出現“橫河”“斜河”時，能相機設置，攔截洪水，保護大堤。黃河下游一些河段，水流散亂，主流變化無常，“橫河”“斜河”時有發生，而且位置不定。此時，或水流頂沖大堤，或主溜直逼平工，構成潰堤，滑坡的嚴重威脅。據統計自1951年以來，鄭州至開封段就曾27次發生緊急險情，每年投入大量人力物力進行搶護，搶護不及，就會釀成大患。為適應這種情況，多用途水工船應能及時調到指定水域，起到攔洪護堤作用。
二、導流導沙在非洪汛情況下，可用于導流導沙，延長河道壽命，保護河灘地，補充固定性控導工程的不足。黃河下游河段，水少沙多，河道逐年淤積抬高;控制河勢，延長河道壽命是一個長期的課題。解放以后雖然有計劃地修建了大量控導工程，但由于影響河勢變化的因素非常復雜，常常難免產生“背著石頭攆河”的局面。本產品作為可移動的控導水工結構，將具有顯著的優點，它可以依河勢變化設置，很少受環境條件限制，敷設和撒離都很方便;也可以作為控導河勢的試驗水工結構，為最有效地修筑固定性的控導工程提供可靠資料，避免盲目性。
三、提供水中作業平臺黃河上搶險護堤或修堤筑壩等施工作業中，常常是臨水作業或水中作業，岸邊埸地和交通條件大都不很理想，給施工帶來很多困難。如果有一個活動的水中作業基地，協助施工作業，將會大大提高施工效率，縮短施工周期，確保施工質量。目前，這類施工中已有用木船和拖輪協助作業的，但是效果不太理想。水工船有較大的甲板面積，是一個理想的作業平臺。
本發明的要點是多用途水工船的基本形式和作業方式。
一、基本結構形式本產品由船體和活動式擋水墻兩部分組成，按組成方式不同，又可派生出兩個方案方案一;下部為船體，上部為擋水墻。平時擋水墻收放在船體艙內，在攔洪、導流水深大于船位型深時，船體坐沉水底，擋水墻由浮力筒提起。如果所有擋水墻全部提起，則構成不透水式擋水壩，只放開提起一部分，則構成透水式壩。其基本結構形式及各部分名稱示如

圖1。
方案二上部為船體，下部為擋水墻。平時擋水墻收放在艙內，在大深度擋水墻全部(不透水式)或者部分(透水式)放下。其基本形式及各部分名稱示如圖2。
二、技術性能及其實施方式水工船要順利作業，并達到預定功能，必須考慮在作業環境條件下，能有效而簡便地實現移動、固定、攔水等功能。通過對作業中的風、浪、流和沙的狀況進行估算，并對作業要求及其技術可行性作了初步的分析，在此基礎上就實現上述要求的方式，提出原則方案如下1.移動方式水上漂浮結構的移動方式，一般分為自航和拖帶兩種。考慮到本產品主要工作方式是停泊作業和多船聯合作業，因此，不在每艘船上設置自航裝置，而由一艘工作母船負責管理若干艘水工船的方式，這種工作母船，盡可能用現有拖、推輪來擔任。
2.固定方式可移動水工結構物的固定方式，一般有錨固和樁固兩類，有時通過坐沉的摩擦力來幫助固定。通過分析，樁固的方式比較簡便可靠，且容易實現多船聯合作業，如果通過坐沉來提供一部分抗清移摩擦力，則樁的尺度可以減小。在這種情況下，水工船的作業過程包括下面幾個步序(1)由母船拖帶到指定水域;(2)放下尾部的一支樁腿并用千斤頂(或其它方式)將其壓入河床一定深度，借以初步定位;(3)用母船將水工船方位調整好，并逐步放下其余樁腿，同樣壓入到一定深度;(4)將樁腿與船體用柱塞聯接，向水工船艙內注水，水工船下沉并將樁腿壓入河床到預定深度(以水工船留有足夠的干舷深度為限);(5)脫開銷塞并繼續注水，水工船沿樁柱坐沉，同時提升起擋水墻(或只提升脫開了的那部分擋水墻)。
對于水工船不坐沉的方案，則不進行上述第(5)步序，而是向水中放下帶短樁的擋水墻，必要時，用千斤頂或其它機械將樁腿繼續壓入一定深度，以提高抗滑移力和傾力。作業過程示意圖3至圖8。
三、水工船的使用用作攔洪時，水工船布置在要保護的堤壩前面，成為堤前堤。此時，水工船隊離大壩的距離及水工船每艘之間的間隔，要進行優化分析計算或試驗，使其怡到好處，即考慮大堤本身的抗洪能力，只需使洪水能量適當減弱;同時，利用間隙透水透沙。在水工船隊與大堤間形成泥沙淤積緩沖區，也能加強抗洪效果。此時的情況如圖9和圖10所示。用作導流導沙時，水工船一般布置在河勢變化，主溜擺動或河口、涵閘附近，如圖11至圖14所示。其布置位置、方位(與水流的角度)，透水率等，對使用效果有相大的影響。黃河河勢多變，又兼泥沙淤積，控導工程的修建是一個非常現實的課題，每年要投入大量人力物力，仍然只能解決一部分問題。因此，合理設置控導結構，提高效益，減少盲目性，將有重大的經濟效監。但是，這個問題從理論上解決很困難，運用本用品，建立一個敷設和撒離方便的導流堤，進行最優配置的理論和試驗研究，積累資料和經驗，是非常必要的。另外，有些控導工程必須建筑在水中，目前這種固定式的控導工程建筑就不方便，因此，水工船作為機動性的制水結構物，大量使用的前景是非常好的。至于作為活動式的水上作業平臺，它給施工和搶險帶來的好處，是顯而易見的。此處不再贅述。
本發明作為黃河下游現有固定式防洪工程體系的補充，對完善目前的防洪工程體系將有良好效果。近年年來，黃河下游防洪問題，已引起各方面的極大關注。1987年4月，國土規劃研究中心在鄭州召開了“黃河下游河道發展前景及戰略對策座談會”，有關方面負責人及學者專家56人參加了會議。會議特別重視黃河下游防洪問題，成了這次會議討論的中心議題。專家們指出“河患問題，一直是黃河下游長期存在的歷史問題，建國后，經過三十多年的治理，下游防洪能力有了很大提高，干支流建成了三門峽、渾等水庫工程，下游兩岸經過三次加高加固的1396公里的堤防工程，加上修建的大量險工，控導工程以及中上游的水土保持工程，對黃河下游的防洪、減沙、控導河勢發揮了作用，贏得了30多年的安。但是，應該看到，黃河下游的防洪形勢依然是十分嚴峻的。”事實上，最近若干年來，曾連續多次發生橫河頂沖險工和主流緊逼平工等緊急險情。因此進一步完善目前的防洪工程體系，依然是一項刻不容緩的任務。根據最近幾次黃河出現重大險情的形勢，有關方面提出了“加強控導，及時搶護”的指導方針，我們認為這是適宜的。但是由于黃河游蕩性很強，河床寬闊，主流變化莫測;又兼之水少沙多，容易淤積，固定的控導工程往往修不甚修，老百姓稱為“背著石頭攆河”。我國目前財力尚不充分，因此探索新的有效治黃手段是十分必要的。
圖1是帶提升式擋水墻結構。圖中1是擋水墻，2是墻架，3是支桿，4是固定樁，5是護舷材，6是船體，7是支角，8是裙板。
圖2是帶下落式擋水墻結構。圖中1是固定樁，2是護舷材，3是船體，4是擋水墻，5是帶樁腿的墻架。
圖3至圖8是水工船作業過程示意圖。圖中1為方案1，2為方案2。
圖9是堤前堤方式。圖中1是水流方向，2是大堤。
圖10是突堤方式。圖中1是水流方向，2是大堤，3是角度。
圖11至圖14是導流時水工船的布置及泥沙沉積示意圖。圖中1是角度。
權利要求
1.一種由船體和活動式擋水墻組成的多用途水工船，其特征在于，工作船的下部為船體，上部為擋水墻，也可以上部為船體，下部為擋水墻。
2.根據權利要求1.所述水工船，其特征在于，擋水墻可放在船體艙內，也可以把所有擋水墻提起或放下并形成擋水壩。
3.根據權利要求1.和2.所述水工船，其特征在于有浮力筒。
4.根據權利要求1.所述水工船，其特征在于可停泊或多船聯合，有母船和工作船，母船有自航裝置，操作和管理系統。
5.根據權利要求1.所述水工船，其特征在于船首尾有樁腿、千斤頂和柱塞。
6.根據權利要求1.所述水工船，其特征在于非汛期可作為水上施工平臺用。
全文摘要
多用途水工船是針對黃河防洪搶險工作的需要，采取了船體與擋水墻相組合的，并兼有船舶和水工控導結構各自優點的多功能水利工作船。它以機動性克服河床游蕩性，是固定式控導工程的補充。具有投資少、效益高的優點。在汛期可隨意調動，相機設置，滿足攔洪護堤，抗洪搶險等多方面的需要。
文檔編號B63B35/00GK1045561SQ89101499
公開日1990年9月26日 申請日期1989年3月16日 優先權日1989年3月16日
發明者曾廣武, 郝剛, 呂庭豪 申請人:華中理工大學