【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及變截面管節浮運，特別地是一種變截面管節浮運轉向系統及實現方法。
技術介紹
1、沉管隧道以其接線距離短、對地基承載力要求低、斷面利用率高等優點得到了愈來愈廣泛的應用。作為沉管隧道建設的關鍵性工序，沉管浮運不僅與管段結構自身有關，還受氣象、水文、航道、水上設施等多方面條件的影響。管段浮運是沉管隧道施工風險和難度系數較大的工序。
2、管段的浮運通常是通過在管節周圍捆綁駁船，再輔助推船或拖船等。浮運方式受航道條件、浮運距離、水文和氣象等多種因素控制。主要有以下兩種施工方案：(1)拖輪浮運方案(2)絞車拖運、拖輪頂推方案。
3、由于航道的限制及管段巨大的體積與重量，這會產生管段的難于操縱以及操縱滯后性，在運輸隧道管段時，管段的浮運變向及躲避障礙物是存在一定難度的。
4、經過文獻調研，目前現有的沉管浮運裝置的體積較大，操作較復雜，在復雜水域情況下浮運難度大，同時很難做到對浮運軌跡的控制，嚴重影響管段浮運的效率和便利。
5、cn?114319440?a公布了一種內河沉管浮運安裝作業方法該作業方法包括：將待浮運安裝的沉管絞移出塢；組裝浮運安裝駁；將浮運安裝駁絞移至跨于沉管上方并與其連接；浮體內灌水，并對吊點施加預緊力，以使浮箱壓緊沉管頂面，絞移浮運安裝駁以將沉管浮運至待安裝位置；將浮體內的水排出，向沉管內加壓載水至使其負浮力達到預定值，此時浮箱入水提供浮力；然后沉放沉管進行對接安裝。可以發現：該申請并未解決變截面管段的浮運變向問題，針對浮運中轉向及躲避障礙物的問題，未進行針對性的解決
6、cn?216549278?u公布了一種沉管的浮運裝置，通過串聯組合吊裝的設計吊升沉管，進而降低沉管運輸對航道水深的要求，同時降低了沉管運輸時所需的通航高度，遇到航道水深不足或橋孔限高的運輸路況時，能夠極大的減少水土破壞以及運輸成本的增加。可以發現：該申請只解決了浮運過程中的水深需求，對于浮運中轉向及躲避障礙物的問題并未進行考慮。
7、綜上，目前的管段浮運裝置作用于變截面管段的變向與航跡預設的情境較少，且現存裝置對于浮運工作存在障礙物避讓困難、轉向效果滯后、變換方向所需空間大及難以控制轉向角度的問題，因此在實際工程中較難以進行使用并且達到想要的效果，缺乏一種專門針對變截面管段的易于控制、易于實施、操作簡單的浮運裝置。因此為解決上述變截面管段的浮運問題，對此提出一種變截面管節浮運轉向系統及實現方法。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種變截面管節浮運轉向系統及實現方法，結合水流速度控制浮運轉向；通過轉向舵上水流力與重心距離遠產生的較大力矩完成轉向，鋼制轉向架足夠抵抗管段轉體時所受的水流力，能夠確保管段轉體的安全穩定；確保沉管浮運的穩性。
2、本專利技術通過以下技術方案實現的：
3、一種變截面管節浮運轉向系統，所述變截面管節浮運轉向系統包括鋼制轉向架、轉向舵、轉向舵控制裝置、水速測試器和遠程控制端；所述鋼制轉向架布置于變截面管節的后部；所述轉向舵通過轉向舵連接件布置于所述鋼制轉向架的下部；所述轉向舵控制裝置通過皮帶傳動裝置與所述轉向舵傳動連接；所述遠程控制端與所述轉向舵控制裝置通信連接；所述變截面管節浮運時，需要進行轉向時，結合所述水速測試器檢測的水流速度，通過遠程控制端計算轉向舵轉角及該轉角下作用于結構中心點的轉動彎矩，達到所需轉向角，使得所述變截面管節完成轉向。
4、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述鋼制轉向架上設置有固定孔；所述鋼制轉向架通過螺栓配合所述固定孔安裝于所述變截面管節上。
5、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述鋼制轉向架沿所述變截面管節中心軸設置對稱。
6、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述鋼制轉向架上預留有帶轉軸的輪盤，轉軸與所述轉向舵通過螺栓連接。
7、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述轉向舵常態下保持與前進方向平行姿態，轉動時轉動彎矩＝水流阻力×轉向舵至重心間距，水流阻力＝0.5ρacsv2。
8、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述水速測試器通過鋼板焊接至所述鋼制轉向架底部。
9、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述轉向舵控制裝置安裝在后部鋼制轉向架下方，通過螺栓連接，浮運完成后進行拆卸。
10、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述轉向舵控制裝置內置電機，與轉軸通過皮帶連接，采用算法調節轉動角度。
11、進一步作為本專利技術技術方案的改進，所述水速測試器與轉向舵控制裝置信號連接，使得變截面管節的轉向結合水速進行控制。
12、進一步作為本專利技術技術方案的改進，一種變截面管節浮運轉向系統的實現方法，包括以下步驟：
13、步驟s1：變截面管節預制；
14、步驟s2：變截面管節后部的鋼制轉向架接入；
15、步驟s3：轉向舵連接件接入；
16、步驟s4：轉向舵連接；
17、步驟s5：轉向舵控制裝置安裝；
18、步驟s6：變截面管節浮起；
19、步驟s7：浮運過程開啟轉向舵控制裝置，需要時調節轉向速度及方向；
20、步驟s8：浮運完成。
21、與現有技術相比，本專利技術具有以下技術優點：
22、本專利技術結合水流速度控制浮運轉向；通過轉向舵上水流力與重心距離遠產生的較大力矩完成轉向，鋼制轉向架足夠抵抗管段轉體時所受的水流力，能夠確保管段轉體的安全穩定；確保沉管浮運的穩性；本專利技術采用算法調節轉動角度，能精確控制航跡；降低沉管運輸對航道寬度的要求，減少或避免了沉管運輸時需要進行的航道疏浚工作，加快了整體工作效率；本專利技術能夠減少水土破壞以及降低運輸成本。
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1.一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述變截面管節浮運轉向系統包括鋼制轉向架、轉向舵、轉向舵控制裝置、水速測試器和遠程控制端；所述鋼制轉向架布置于變截面管節的后部；所述轉向舵通過轉向舵連接件布置于所述鋼制轉向架的下部；所述轉向舵控制裝置通過皮帶傳動裝置與所述轉向舵傳動連接；所述遠程控制端與所述轉向舵控制裝置通信連接；所述變截面管節浮運時，需要進行轉向時，結合所述水速測試器檢測的水流速度，通過遠程控制端計算轉向舵轉角及該轉角下作用于結構中心點的轉動彎矩，達到所需轉向角，使得所述變截面管節完成轉向。
2.根據權利要求1所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述鋼制轉向架上設置有固定孔；所述鋼制轉向架通過螺栓配合所述固定孔安裝于所述變截面管節上。
3.根據權利要求2所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述鋼制轉向架沿所述變截面管節中心軸設置對稱。
4.根據權利要求1所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述鋼制轉向架上預留有帶轉軸的輪盤，轉軸與所述轉向舵通過螺栓連接。
5.根據權利要求1所述的一種變截面管
6.根據權利要求1所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述水速測試器通過鋼板焊接至所述鋼制轉向架底部。
7.根據權利要求1所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述轉向舵控制裝置安裝在后部鋼制轉向架下方，通過螺栓連接，浮運完成后進行拆卸。
8.根據權利要求1所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述轉向舵控制裝置內置電機，與轉軸通過皮帶連接，采用算法調節轉動角度。
9.根據權利要求1所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述水速測試器與轉向舵控制裝置信號連接，使得變截面管節的轉向結合水速進行控制。
10.一種變截面管節浮運轉向系統的實現方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述變截面管節浮運轉向系統包括鋼制轉向架、轉向舵、轉向舵控制裝置、水速測試器和遠程控制端；所述鋼制轉向架布置于變截面管節的后部；所述轉向舵通過轉向舵連接件布置于所述鋼制轉向架的下部；所述轉向舵控制裝置通過皮帶傳動裝置與所述轉向舵傳動連接；所述遠程控制端與所述轉向舵控制裝置通信連接；所述變截面管節浮運時，需要進行轉向時，結合所述水速測試器檢測的水流速度，通過遠程控制端計算轉向舵轉角及該轉角下作用于結構中心點的轉動彎矩，達到所需轉向角，使得所述變截面管節完成轉向。
2.根據權利要求1所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述鋼制轉向架上設置有固定孔；所述鋼制轉向架通過螺栓配合所述固定孔安裝于所述變截面管節上。
3.根據權利要求2所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述鋼制轉向架沿所述變截面管節中心軸設置對稱。
4.根據權利要求1所述的一種變截面管節浮運轉向系統，其特征在于：所述鋼制轉向架上預留有帶轉...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊勇，魏立新，楊春山，林志威，歐振鋒，劉力英，汪傳智，
申請(專利權)人：廣州市市政工程設計研究總院有限公司，
類型：發明
國別省市：
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