一种带有电力推进器的漂浮式悬浮隧道
技术领域
本发明涉及一种带有电力推进器的漂浮式悬浮隧道。
背景技术
水中悬浮隧道，又称为阿基米德桥，主要依靠浮力来支撑隧道的重量，是一种新型的水下交通通道。为避免影响水上交通及受恶劣天气的影响，隧道建于水里，通常悬浮在水中一定深度，用于跨越海峡、海湾、湖泊及其它长水道。为维持在水中的平衡和稳定，隧道可通过锚固系统进行固定。水中悬浮隧道的横截面可以为椭圆形、圆形或其他截面形状，一般长度可达几千米，宽度可达几十米，可通行汽车，也可以建成多通道，通行汽车和火车。
水中悬浮隧道具有很好的优势，它是一种环境友好的技术方案，其对两岸地貌的影响很小；其次，一旦施工技术成熟，悬浮隧道同桥梁、普通隧道相比具有造价优势，因为它主要是分段拼装而成，单位长度的造价不会随跨度的增加而增加；并且悬浮隧道不受跨度和水深的限制，可建在长跨度、水位深以及陡峭的地方。
但是，由于水中悬浮隧道这一交通概念涉及的领域广泛，需要解决的问题很多，因此目前还未有这方面的应用。悬浮隧道位于水面以下，虽然不影响水面船舶通行，但是其安全性能的要求尤为突出。悬浮隧道完全浸没水下，受流面积增大，导致海流力较大。当悬浮隧道的跨度较大时，隧道受海流力的作用会出现较大的变形，进而造成隧道的损坏。一旦隧道结构断裂或开裂，隧道周围的高压水会迅速渗入隧道内部，造成严重危险。目前，针对隧道体受到海洋环境载荷作用的冲击变形发生破坏的问题，尚未有考虑抵消外部载荷作用这方面的措施及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种带有电力推进器的漂浮式悬浮隧道，它能抵消海洋环境的载荷作用，使整段悬浮隧道本体始终稳定地保持在设定的位置。
本发明的目的是这样实现的：一种带有电力推进器的漂浮式悬浮隧道，包括悬浮隧道本体、多台电力推进器和GPS水下立体定位系统，其中,
所述悬浮隧道本体由多段隧道管节拼接而成，每段隧道管节的顶面均通过缆索与漂浮在水面上的浮筒连接；
每台电力推进器的前端安装用于产生推力的螺旋桨；多台所述电力推进器各自通过安装底座沿悬浮隧道本体的长度方向间隔地安装在悬浮隧道本体的顶面上，相邻的电力推进器的螺旋桨以朝着悬浮隧道本体的一侧相反布置；
所述GPS水下立体定位系统包括数据控制中心、水面以上的无线电通信链路及水面以下的水声通信链路；所述无线电通信链路包括GPS导航卫星和GPS导航系统基准站；所述水声通信链路包括动力浮标、信号接收器和多个水下发射机；
所述GPS导航系统基准站安装在悬浮隧道的岸边，该GPS导航系统基准站安装天线装置和发射电台，天线装置接收GPS导航卫星的导航信号并通过发射电台传送差分信号；
所述动力浮标从所述发射电台获取GPS差分信号后精准定位在靠近悬浮隧道本体的中部上方的水面上；
所述信号接收器安装在所述动力浮标上；
多个所述水下发射机一一对应地设置在多段隧道管节的中间位置，每个水下发射机均向所述信号接收器提供水声定位信号；
所述信号接收器接收水下发射机发送的水声定位信号后，经过数据处理并计算出悬浮隧道本体的位置偏移量；所述数据控制中心接收所述信号接收器传送的位置偏移量，计算出每段隧道管节所需相应的推力，并控制多台电力推进器进行相应的运行。
上述的带有电力推进器的锚索式悬浮隧道，其中，所述安装底座采用防腐蚀钢材制造，并通过螺栓固定在悬浮隧道本体的顶面上。
上述的带有电力推进器的锚索式悬浮隧道，其中，每段隧道管节上至少安装两台螺旋桨朝向相反的电力推进器；每台电力推进器的动力源与每段隧道管节的压载水舱内的调节水泵共用。
本发明的带有电力推进器的漂浮式悬浮隧道具有以下特点：
1)电力推进器的动力来源可以与每段隧道管节内的调节压载水舱的水泵共用，不增加过多的电缆线路布置要求；
2)电力推进器的螺旋桨可提供侧推力，相邻的电力推进器所提供的推力方向相反，以抵抗海洋环境中的双向波、流荷载，减小悬浮隧道受波、流荷载作用所产生的水平挠度以及慢漂运动；
3)单台电力推进器的推力在一定范围内调节，因此多台电力推进器的配合使用可以提供丰富的推力组合，以抵抗各种复杂荷载的作用；
4)电力推进器可在悬浮隧道本体安装时使用，作为悬浮隧道本体拖动的动力来源，并可兼做悬浮隧道本体的辅助定位使用。
附图说明
图1是本发明的带有电力推进器的漂浮式悬浮隧道的侧视图；
图2是本发明的漂浮式悬浮隧道的一段隧道管节的轴测图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1和图2，本发明的带有电力推进器的漂浮式悬浮隧道，包括悬浮隧道本体1、多台电力推进器2和GPS水下立体定位系统。
悬浮隧道本体1由多段隧道管节拼接而成，每段隧道管节的顶面均通过缆索4与漂浮在水面上的浮筒3连接。
每台电力推进器2的前端安装用于产生推力的螺旋桨；多台电力推进器2各自通过安装底座9沿悬浮隧道本体1的长度方向间隔地安装在悬浮隧道本体1的顶面上，相邻的电力推进器2的螺旋桨以朝着悬浮隧道本体1的一侧相反布置；安装底座9采用防腐蚀钢材制造，并通过螺栓固定在悬浮隧道本体1的顶面上；最好在每段隧道管节上至少安装两台螺旋桨朝向相反的电力推进器2，具体的间隔距离可根据实际情况下每段隧道管节的长度设定。每台电力推进器2的动力源与每段隧道管节的压载水舱内的调节水泵共用。
GPS水下立体定位系统包括数据控制中心、水面以上的无线电通信链路及水面以下的水声通信链路；无线电通信链路包括GPS导航卫星5和GPS导航系统基准站6；水声通信链路包括动力浮标8、信号接收器8A和多个水下发射机7；
GPS导航系统基准站6安装在悬浮隧道的岸边，该GPS导航系统基准站6安装天线装置和发射电台，天线装置接收GPS导航卫星5的导航信号并通过发射电台传送差分信号；
动力浮标8从发射电台获取GPS差分信号后精准定位在靠近悬浮隧道本体1的中部上方的水面上；
信号接收器8A安装在动力浮标8上；
多个水下发射机7一一对应地设置在多段隧道管节的中间位置，每个水下发射机7均向信号接收器8A提供水声定位信号；
信号接收器8A接收水下发射机7发送的水声定位信号后，经过数据处理并计算出悬浮隧道本体1的位置偏移量；数据控制中心接收信号接收器8A传送的位置偏移量，计算出每段隧道管节所需相应的推力，并控制多台电力推进器2进行相应的运行。
本发明的带有电力推进器的锚索式悬浮隧道在进行安装时，首先是对悬浮隧道本体1的吊装与施工，即将每段已经安装了电力推进器2的隧道管节(长度为L)拼接成一整体的悬浮隧道本体1。在拼接过程中，可以通过每段隧道管节上的电力推进器2进行方向上的微调，通过调节每段隧道管节内的压载水舱10的水量控制每段隧道管节的深度，再通过缆索4将每段隧道管节与漂浮在水面上的浮筒3连接；接着在靠近悬浮隧道本体1的中部上方的海面上设置安装了信号接收器8A的动力浮标8；再在悬浮隧道本体1靠岸一端安装GPS导航系统基准站6；然后在每段隧道管节的中间位置安装水下发射机7。
本发明的带有电力推进器的锚索式悬浮隧道在运行时，GPS水下立体定位系统保持实时的运作，GPS导航卫星5获取GPS导航系统基准站6的空间位置坐标，提供相应的差分信号，确定动力浮标8的位置；安装在每段隧道管节上的水下发射机7启动定位信号发生器产生周期性的水声定位信号，安装在动力浮标8上的信号接收器8A接收所有的水下发射机7发出的定位信号后，经过数据处理，得出悬浮隧道本体1的位置偏移量；数据控制中心根据信号接收器8A发送的悬浮隧道本体1的位置偏移量，计算出每段隧道管节所需的推力和推力方向，并控制安装在每段隧道管节顶面上的电力推进器2进行相应的运行，拖动悬浮隧道本体1进行位置调整，从而能抵消海洋环境的载荷作用，使整个悬浮隧道本体1始终稳定地保持在设定的位置。动力浮标8的位置能保证接收到所有的水下发射机7发送的水声定位信号。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
