一种自动化沉浮的浮动喷泉装置及操作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自动化沉浮的浮动喷泉装置及操作方法，包括浮体和喷泉系统，该浮体包括上浮箱、排架和下浮箱以及定位系统等，该上、下浮箱内分别由多个上、下隔板均分封闭成多段，在下浮箱上设置多种阀门，当喷泉装置需要下沉时，开启各段下浮箱的相应阀门注入水使喷泉装置下沉；当喷泉装置淹没在水中时，开启空压机压入压缩空气，相应阀门排出各段下浮箱内的水使喷泉装置上浮；喷泉装置的下沉或上浮由计算机控制自动实现；同时，喷泉装置还可通过限位结构限制最大上浮高度和下沉深度。因此，改进后的浮动喷泉装置具有景观优美、安全可靠、节能减排、生态环保、自动化沉浮程度高等优点，其结合相应的施工方法，经济效益和社会效益显著。效益显著。效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化沉浮的浮动喷泉装置及操作方法


[0001]本专利技术涉及一种喷泉景观领域，具体是指一种自动化沉浮的浮动喷泉装置及操作方法。

技术介绍

[0002]浮动喷泉装置是将喷泉系统置于水上提供浮力的钢结构等浮体之上，能够上浮或下潜，机动灵活、虚实结合，如遇强台风还可下潜于水中，具有较强抵御自然灾害的能力。目前浮动喷泉装置的沉浮控制主要分两种措施：一是浮体的一侧由活动部件连接在固定柱上作一定范围的上下移动，通过浮体储存水仓内水量增减实现浮体的沉浮，如中国专利《升降式水上浮动平台》，专利号：CN200420114723.6；二是通过机械装置控制浮体的沉浮，如中国专利《一种喷泉固定装置》，专利号：CN201921010415.1。上述措施一的专利如水位上升淹没整个浮动喷泉装置时，浮体储存水仓内水不能排出，就无法使浮动喷泉装置浮出水面。措施二专利的机械装置长期浸泡在水中，由于机械装置腐蚀的原因，对浮动喷泉装置实现沉浮的可靠性有一定的影响，其润滑用油对水体还有一定污染，不利于保护自然生态环境。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种景观优美、安全可靠、节能减排、生态环保、自动化沉浮程度高的浮动喷泉装置及操作方法。
[0004]本专利技术的技术问题通过以下技术方案实现：一种自动化沉浮的浮动喷泉装置，包括漂浮在河道水面的浮体和安装在浮体上的喷泉系统，所述的浮体包括上浮箱、排架和下浮箱；所述的下浮箱分别设置在排架两侧，并使下浮箱和排架顶面形成漂浮结构，该下浮箱内由多个下隔板均等分段封闭而形成独立的多段，每段下浮箱上均安装进出水阀、进气阀和排气阀，该进气阀连通空压机，每段下浮箱均具有圆形截面；所述的上浮箱围合设置在排架四周并形成凹形，该喷泉系统设置在凹形内，该上浮箱内由多个上隔板均等分段独立封闭而形成多段；当浮动喷泉装置浮动在设计水位的水面上时，即上浮箱部分出露水面需要下沉时，开启各段下浮箱的排气阀和进出水阀，水即注入每段下浮箱使浮动喷泉装置全部下沉；当浮动喷泉装置全部淹没在水中时，开启空压机压入压缩空气，进出水阀排出各段下浮箱内的水，使浮动喷泉装置上浮；所述的浮动喷泉装置通过多条锚链与沉入河底的多个锚固块连接锁定，并限制浮动喷泉装置的最大上浮高度；所述的河底设置支架，该支架和多条连接有锚固块的锚链共同限制浮动喷泉装置的最大下沉深度。
[0005]所述的浮动喷泉装置浮动在设计水位的水面上时，总数为段的每段下浮箱的长度均为，此时每段预先注入少量的水简化换算为下浮箱等截面的长度，对下浮箱分下沉和上浮两种情况进行分析；当浮动喷泉装置下沉时，开启各段下浮箱的排气阀和进出水阀，该排气阀一端连接下浮箱，另一端连接飘浮在水面上的排气浮头，水即注入每段下浮箱使浮动喷泉装置全部下沉搁置在水中的支架上，下浮箱的截面中心至水面的深度为，
时刻注入水的长度为，每段下浮箱的圆形截面和进出水阀进水综合阻力为；当浮动喷泉装置下沉搁置在水中支架上时，下浮箱的截面中心至水面的深度也为，开启空压机压入压缩空气压强为，时刻排出水的长度为，每段下浮箱的圆形截面和进出水阀排水综合阻力为；假设下浮箱下沉时注入水的体积与排出空气的体积相等、下浮箱上浮时压入每段下浮箱的压缩空气和每段下浮箱内的水等体积即不可压缩，且每段下浮箱进水与下沉过程同时发生、每段下浮箱排水与上浮过程同时发生，根据流体力学和牛顿定律，浮动喷泉装置下沉和上浮的有关参数计算公式如下：公式一、浮动喷泉装置下沉时，下浮箱下沉时刻每段下浮箱进水的长度为，水对浮动喷泉装置下沉的单位面积阻滞力为，浮动喷泉装置周边浸水面积简化为在下沉过程中保持不变，即等于浮动喷泉装置四周边竖向面积与单位面积阻滞力的乘积，当时，浮动喷泉装置总进水量、下沉力、下沉深度和单位时间平均进水量分别为
（一）当在时间内下浮箱内气体刚好排净进水长度且浮动喷泉装置同步下沉至设计水位，即下浮箱截面中心下沉至最低设计水位，用公式一计算下沉时间；（二）当在时间内浮动喷泉装置已经下沉至最低设计水位，但下浮箱内气体尚未排净，则关闭进出水阀不再进水或事先减少进出水阀的进水流量使之符合；（三）当在时间内下浮箱内已进水长度但浮动喷泉装置未下沉至最低设计深度，与最低设计下沉深度的差为，则浮动喷泉装置继续下沉深度的时间为公式二、
浮动喷泉装置上浮时，下浮箱上浮时刻每段下浮箱在压缩空气强度作用下排水长度为，上浮高度为，水对浮动喷泉装置上浮单位面积阻滞力为，浮动喷泉装置周边浸水面积简化为在上浮过程中保持不变，即等于浮动喷泉装置四周边竖向面积与单位面积阻滞力的乘积，当时，浮动喷泉装置的总排水量、上浮力、上浮高度和单位时间平均排水量分别为分别为
（一）当在时间内下浮箱内刚好排水长度且浮动喷泉装置同步上浮至设计水位即下浮箱截面中心上浮至最高设计水位，用公式一计算下沉时间；（二）当在时间内浮动喷泉装置已经上浮至最高设计水位，但下浮箱内残留水多于每段预先注入水量，则关闭进出水阀不再排水或事先增加进出水阀的排水流量使之符合（一）（三）当在时间内下浮箱内排水长度但浮动喷泉装置未上浮至最高设计水位，与最高设计水位的差为，则浮动喷泉装置继续上浮的时间为取大者作为进出水阀的进排水单位时间流量值，同理按公式一、公式二的原理计算浮动喷泉装置的下沉或上浮时间；公式一、公式二中的各符号定义为：——分别为每段下浮箱的等分长度、内径和上浮箱的分段封闭总段数，；——分别为浮动喷泉装置下沉时下浮箱截面中心最低设计水位至水面的深度或浮动喷泉装置上浮时下浮箱截面中心最低设计水位至水面的高度，；
——分别为浮动喷泉装置下沉或上浮时下浮箱截面中心最低设计水位与最高设计水位的差、浮动喷泉装置河水作用的标准大气压换算的水柱高度，；——当浮动喷泉装置下沉时，在时间内下浮箱内已进水长度但浮动喷泉装置未下沉至最低设计水位，为此时的下沉水位为与最低设计水位的差；或当在时间内下浮箱内排水长度但浮动喷泉装置未上浮至最高设计水位，为此时的上浮水位与最高设计水位的差，；——浮动喷泉装置下沉时，每段下浮箱在设计高度时预先注入少量的水简化换算为下浮箱圆形管道等截面的长度；或浮动喷泉装置上浮时，每段下浮箱残留少量的水简化换算为下浮箱的圆形管道等截面的长度；取，；——空压机压入每段下浮箱的气体压强，；——分别为每段下浮箱进水长度和时间或上浮排水长度和时间，同时也是浮动喷泉装置同步下沉或上浮的时间，；——当浮动喷泉装置下沉时，在时间内下浮箱内已进水长度但浮动喷泉装置未下沉至最低设计水位，此时的下沉水位与最低设计水位的差为，继续下沉所用的时间；或当在时间内下浮箱内排水长度但浮动喷泉装置未上浮至最高设计水位，此时的上浮水位与最高设计水位的差为，继续上浮所用的时间，；——浮动喷泉装置下沉时时刻下浮箱截面中心至最高设计水位的深度，或浮动喷泉装置上浮时时刻下浮箱截面中心至最低设计水位的的高度，；——每段下浮箱的设计进水长度或每段下浮箱的设计排水长度，，；——分别为下浮箱压缩空气的压力、下浮箱下沉时截面中心与河水连通处受到的河水水压力、下浮箱上浮时截面中心与河水连通处受到的河水水压力，；——本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化沉浮的浮动喷泉装置，包括漂浮在河道水面的浮体和安装在浮体上的喷泉系统（5），其特征在于所述的浮体包括上浮箱（4）、排架（2）和下浮箱（3）；所述的下浮箱分别设置在排架（2）两侧，并使下浮箱（3）和排架（2）顶面形成漂浮的结构，该下浮箱（3）内由多个下隔板（31）均等分段封闭而形成独立的多段，每段下浮箱上均安装进出水阀（61）、进气阀（62）和排气阀（63），该进气阀（62）连通空压机，每段下浮箱均具有圆形截面；所述的上浮箱（4）围合设置在排架（2）四周并形成凹形，该喷泉系统（5）设置在凹形内，该上浮箱（4）内由多个上隔板（41）均等分段独立封闭而形成多段；当浮动喷泉装置浮动在设计水位的水面上时，即上浮箱（4）部分出露水面需要下沉时，开启各段下浮箱（3）的排气阀（63）和进出水阀（61），水即注入每段下浮箱（3）使浮动喷泉装置全部下沉；当浮动喷泉装置全部淹没在水中时，开启空压机压入压缩空气，进出水阀（61）排出各段下浮箱（3）内的水，使浮动喷泉装置上浮；所述的浮动喷泉装置通过多条锚链（71）与沉入河底（1）的多个锚固块（72）连接锁定，并限制浮动喷泉装置的最大上浮高度；所述的河底（1）设置支架（73），该支架和多条连接有锚固块（72）的锚链（71）共同限制浮动喷泉装置的最大下沉深度。2.根据权利要求1所述的一种自动化沉浮的浮动喷泉装置，其特征在于所述的浮动喷泉装置浮动在设计水位的水面上时，总数为段的每段下浮箱（3）的长度均为，此时每段预先注入少量的水简化换算为下浮箱（3）等截面的长度，对下浮箱（3）分下沉和上浮两种情况进行分析；当浮动喷泉装置下沉时，开启各段下浮箱（3）的排气阀（63）和进出水阀（61），该排气阀（63）一端连接下浮箱（3），另一端连接飘浮在水面上的排气浮头（631），水即注入每段下浮箱（3）使浮动喷泉装置全部下沉搁置在水中的支架（73）上，下浮箱（3）的截面中心至水面的深度为，时刻注入水的长度为，每段下浮箱（3）的圆形截面和进出水阀（61）进水综合阻力为；当浮动喷泉装置下沉搁置在水中支架（73）上时，下浮箱（3）的截面中心至水面的深度也为，开启空压机压入压缩空气压强为，时刻排出水的长度为，每段下浮箱（3）的圆形截面和进出水阀（61）排水综合阻力为；假设下浮箱（3）下沉时注入水的体积与排出空气的体积相等、下浮箱（3）上浮时压入每段下浮箱的压缩空气和每段下浮箱（3）内的水等体积即不可压缩，且每段下浮箱（3）进水与下沉过程同时发生、每段下浮箱（3）排水与上浮过程同时发生，根据流体力学和牛顿定律，浮动喷泉装置下沉和上浮的有关参数计算公式如下：公式一、浮动喷泉装置下沉时，下浮箱（3）下沉时刻每段下浮箱（3）进水的长度为，水对浮动喷泉装置下沉的单位面积阻滞力为，浮动喷泉装置周边浸水面积简化为在下沉过程中保持不变，即等于浮动喷泉装置四周边竖向面积与单位面积阻滞力的乘积，当时，浮动喷泉装置总进水量、下沉力、下沉深度和单位时间平均进水量分别为
当在时间内下浮箱（3）内气体刚好排净进水长度且浮动喷泉装置同步下沉至设计水位，即下浮箱（3）截面中心下沉至最低设计水位，用公式一计算下沉时间；
当在时间内浮动喷泉装置已经下沉至最低设计水位，但下浮箱（3）内气体尚未排净，则关闭进出水阀（61）不再进水或事先减少进出水阀（61）的进水流量使之符合（一）；当在时间内下浮箱（3）内已进水长度但浮动喷泉装置未下沉至最低设计深度，与最低设计下沉深度的差为，则浮动喷泉装置继续下沉深度的时间为公式二、浮动喷泉装置上浮时，下浮箱（3）上浮时刻每段下浮箱（3）在压缩空气强度作用下排水长度为，上浮高度为，水对浮动喷泉装置上浮单位面积阻滞力为，浮动喷泉装置周边浸水面积简化为在上浮过程中保持不变，即等于浮动喷泉装置四周边竖向面积与单位面积阻滞力的乘积，当时，浮动喷泉装置的总排水量、上浮力、上浮高度和单位时间平均排水量分别为
（一）当在时间内下浮箱（3）内刚好排水长度且浮动喷泉装置同步上浮至设计水位即下浮箱截面中心上浮至最高设计水位，用公式一计算下沉时间；（二）当在时间内浮动喷泉装置已经上浮至最高设计水位，但下浮箱（3）内残留水多于每段预先注入水量，则关闭进出水阀（61）不再排水或事先增加进出水阀的排水流量使之符合（一）（三）当在时间内下浮箱（3）内排水长度但浮动喷泉装置未上浮至最高设计水位，与最高设计水位的差为，则浮动喷泉装置继续上浮的时间为
取大者作为进出水阀（61）的进排水单位时间流量值，同理按公式一、公式二的原理计算浮动喷泉装置的下沉或上浮时间；公式一、公式二中的各符号定义为：——分别为每段下浮箱（3）的等分长度、内径和上浮箱（4）的分段封闭总段数，；——分别为浮动喷泉装置下沉时下浮箱（3）截面中心最低设计水位至水面的深度或浮动喷泉装置上浮时下浮箱（3）截面中心最低设计水位至水面的高度，；——分别为浮动喷泉装置下沉或上浮时下浮箱（3）截面中心最低设计水位与最高设计水位的差、浮动喷泉装置河水作用的标准大气压换算的水柱高度，；——当浮动喷泉装置下沉时，在时间内下浮箱（3）内已进水长度但浮动喷泉装置未下沉至最低设计水位，为此时的下沉水位为与最低设计水位的差；或当在时间内下浮箱（3）内排水长度但浮动喷泉装置未上浮至最高设计水位，为此时的上浮水位与最高设计水位的差，；——浮动喷泉装置下沉时，每段下浮箱（3）在设计高度时预先注入少量的水简化换算为下浮箱圆形管道等截面的长度；或浮动喷泉装置上浮时，每段下浮箱（3）残留少量的水简化换算为下浮箱的圆形管道等截面的长度；取，；——空压机压入每段下浮箱（3）的气体压强，；——分别为每段下浮箱（3）进水长度和时间或上浮排水长度和时间，同时也是浮动喷泉装置同步下沉或上浮的时间，；——当浮动喷泉装置下沉时，在时间内下浮箱（3）内已进水长度但浮动喷泉装置未下沉至最低设计水位，此时的下沉水位与最低设计水位的差为，继续下沉所用的时间；或当在时间内下浮箱（3）内排水长度但浮动喷泉装置未上浮至最高设计水位，此时的上浮水位与最高设计水位的差为，继续上浮所用的时间，；——浮动喷泉装置下沉时时刻下浮箱（3）截面中心至最高设计水位的深度，或浮动喷泉装置上浮时时刻下浮箱（3）截面中心至最低设计水位的的高度，；——每段下浮箱（3）的设计进水长度或每段下浮箱（3）的设计排水长度，
，；——分别为下浮箱（3）压缩空气的压力、下浮箱（3）下沉时截面中心与河水连通处受到的河水水压力、下浮箱（3）上浮时截面中心与河水连通处受到的河水水压力，；——分别为段下浮箱（3）下沉时的总进水量、段下浮箱（3）上浮时的总排水量，；——分别为下浮箱（3）每段单位时间的平均进水量、下浮箱（3）每段单位时间的平均排水量，；——分别为时刻下浮箱（3）下沉时进水体积的下沉力、下浮箱（3）上浮时排水体积的上浮力，；——浮动喷泉装置下沉或上浮所受到水的阻滞力，为简化计算假设浮动喷泉装置周边浸水面积在下沉或上浮过程中水的阻滞力保持不变，即等于浮动喷泉装置的四周边竖向面积与单位面积阻滞力的乘积，，；——分别为每段下浮箱（3）的圆形截面和进出水阀进出水综合阻力简化为下浮箱（3）单位长度周边面积的进出水阻力，由试验确定，无试验数据时可查阅有关资料，；——分别为水的重度、水的密度，；——分别为下浮箱（...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪金炬，姚俊超，汪方炬，周一勤，
申请(专利权)人：宁波亨隆生态建设有限公司，
类型：发明
国别省市：