专利名称：橡胶浮鼓的制作工艺及其成品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水上助航所用的浮鼓的制作工艺及其成品，尤其涉及一种抗碰撞的橡胶浮鼓的制作工艺及其成品。
中国江河湖泊众多，为了维护水上航行的安全，需要在水上设置相应的助航标志，尤其在江面较宽，风浪较大的河段，如长江中下游航道，它属于潮汐河段，因此在长江中下游主航道上的水上助航标志设置均采用直径为φ2400的大型钢质浮鼓。该钢质浮鼓坚固耐用，使用寿命长，具有良好的稳性好，它摇摆幅度小，白天为行轮提供清晰的助航目标，夜间保证灯光射程稳定，数十年来成为应用于水上航标主要器材。
但是随着经济的发展，航道上船舶航行密度大幅度提高，以及航道的自然条件下降诸因素，使得该钢质浮鼓在实际使用中存在以下几个问题1．对小型的木质船或水泥船造成危害大。
由于随着经济的发展，水上运输越来越繁忙，使得长江中、下游河段的航行密度大幅度增长，使之船舶与航标钢质浮鼓的碰撞率提高，而对于小型木质船或水泥船来讲，由于其本身强度低于钢质浮鼓，一旦与钢质浮鼓发生碰撞，损坏的均为碰撞船舶本身，因此，给小型的木质船或水泥船造成不小的损害。
2．其本身抗碰撞能力差。
随着改革开放和经济技术的发展，大型船舶(包括万吨级油轮、货船、外轮)航行在长江中下游河段上的密度大幅度增长，不仅这些船舶的吨位不断增大，并且船的质量均系钢质船，其本身的强度已与钢质浮鼓相当，部分区域强度已超过钢质浮鼓，因此一旦发生激烈的碰撞，钢质浮鼓的构件因经不起外力的碰撞而变形且破裂使之破损进水，造成整座浮鼓沉没。
3．打捞费用大。
由于钢质浮鼓破损进水后均沉没在航槽中，若不及时打捞会形成水下碍航物，对安全航行形成威胁。而为了打捞沉没的钢质浮鼓，需化费大量的人力、物力，因此其间接的损失更大。
4．劳动强度大。
由于钢质浮鼓自重大，所以在钢质浮鼓的布放、回收、起吊、运输过程中，均需动用大型航标船等设备；而且为了确保航标标志的显明效果，钢质浮鼓每年需进行二次油漆，以保持其显明的颜色，因此，必须将该浮鼓吊起，先铲锈涂漆，重新油漆后再放入航道中，所以，工人的劳动强度很大。
为了能使浮鼓不沉没，以减少打捞的费用损失，长江航道部门曾试制过用玻璃钢作为外壳，内充填发泡体的浮鼓，以解决碰撞破损后，浮鼓不沉的问题。但在实际使用中，该玻璃钢浮鼓存在以下几个问题1．抗冲击能力差。
由于玻璃钢外壳的浮鼓因其质地较脆，使之它无法吸收冲击能量，从而造成裂损，如果遇到强烈冲击，损伤面积则更大，并且它受玻璃钢材料特性的制约，使得浮鼓损伤后无法修复，虽然该浮鼓不会沉没，但因损伤面大而使整座浮鼓报废。
2．稳定性差。
由于具有玻璃钢外壳的浮鼓其质量太轻，因此该浮鼓的摇摆周期与稳定性方面不理想，由于上述原因，使玻璃钢外壳的浮鼓并不能推广应用。
由上所述，现有技术的钢质浮鼓与玻璃钢浮鼓均无法适应日益发展的水上航行与运输的需要。
本发明的目的在于提供一种橡胶浮鼓的制作工艺及其用上述制作工艺制作的成品，该成品即橡胶浮鼓具有抗碰撞的能力，能吸收碰撞时所产生的巨大动能。
本发明的目的是这样实现的一种橡胶浮鼓的制作工艺，其特点是制作步骤如下(1)进模准备，a)．预先制作用于硫化处理的钢质硫化钢模，b)．预先制作高分子发泡材料；c)．预先制作尼龙胶布气囊，将该气囊充气成型，并将充气后的气囊置于硫化钢模的内胎托架上；(2)进模填料，
转动硫化钢模中的内胎托架，将预制好的高分子发泡材料放入硫化钢模内即气囊的外侧；(3)胶体成型，将橡胶在一定温度下柔压，继续转动硫化钢模中的内胎托架，然后依序将柔压后的橡胶层一层一层地放入硫化钢模中成型；(4)硫化处理，a)先进行预热，b)接着用蒸汽进行诸小时硫化；c)然后进行自由冷却定型；(5)脱模修整，将冷却定型后的橡胶浮鼓从钢质硫化钢模中拿出来进行表面修整；(6)产品测试，对制作的橡胶浮鼓进行浮力、压力、动能吸收能力的测试。
在上述的橡胶浮鼓的制作工艺中，其中，在所述的步骤(3)中，其中，有间隔地依序在橡胶层中布设多道的帘子布组成的加强层。
在上述的橡胶浮鼓的制作工艺中，其中，在所述的步骤(3)中，对所述的橡胶进行柔压时，其温度至少在70℃以上。
在上述的橡胶浮鼓的制作工艺中，其中，在所述的步骤(4)中，所述的预热时间至少40分钟以上，所述的蒸气压力至少为4公斤/厘米2，所述的硫化的时间至少3小时以上，所述的自由冷却时间至少18小时。
一种用上述制作工艺制作的用于助航标志设置中的浮鼓，包括鼓体；贯穿于鼓体的内蕊；架设在内芯上下的浮架与调节压铁；其特点是所述的鼓体由第一层鼓体外壳、设置在鼓体外壳内的第二层填充层与第三层充气层所组成；其中，所述的第一层鼓体外壳由柔性材料制成，它呈一圆柱形筒体，其中心形成一贯通的中心孔，且由内径与外径形成一空心的圆柱形容置空间；所述的第三层充气层是一气囊结构，它小于鼓体外壳且与鼓体外壳同形，在该气囊内贮存压缩空气且围绕鼓体外壳内径而设置在鼓体外壳的容置空间中；所述的第二层填充层设置在第一层鼓体外壳与第三层充气层气囊之间的鼓体外壳空置空间中，在该填充层中填充有高分子发泡材料与空气。
在上述的浮鼓中，其中，所述的内芯分为上下两节，中间用法兰连接并密封，在内芯上节的上端即鼓体外壳上鼓面处设有一用于压住鼓体外壳的上鼓盖，在该上鼓盖上设置有浮架；在该内芯下节即鼓体外壳下鼓面处设置一用于托住鼓体外壳的下托盘，在内芯下节下部连接一能控制整座浮鼓稳性和摇摆周期的调节压铁。
在上述的浮鼓中，其中，所述的鼓体外壳由橡胶制成，在该橡胶中设置由多层由帘子布组成的强力层。
在上述的浮鼓中，其中，所述的由橡胶制成的鼓体外壳其内径一侧的厚度小于外径一侧与上下鼓面的厚度。
在上述的浮鼓中，其中，所述的填充层其剖面形状呈两相向的半框[ ]形状。
在上述的浮鼓中，其中，所述的用于压住鼓体外壳的上鼓盖为一能增强刚性的拱形中空双层结构。
本发明由于采用了上述技术方案，使之与现有技术钢质浮鼓相比，具有以下的优点和积极效果1．抗碰撞能力强。
本发明由于采用弹性极佳的橡胶替代钢材制作鼓体外壳，鼓体外壳内设置由高分子发泡材料与空气组成的填充层与气囊结构的充气层，即用气体作为吸收动能的介质，通过橡胶与气体的结合，使得浮鼓鼓体在外力碰撞下所产生的巨大动能被充分吸收，消除了碰撞动能，从而保护鼓体不受损坏，而当外力消失时，橡胶材料的鼓体外壳在鼓体内气体压力下迅速恢复原状，因此，本发明具有较强的抗碰撞性能。
2．保证浮鼓不下沉。
本发明由于在鼓体内设置内置式气囊，其内贮存压缩空气，不仅使得气体能安全且长期贮存于浮鼓鼓体内，也使得该气囊内的气体处于多重保护之下，因此当在外力冲击下或锐器作用下，只有先损坏浮鼓鼓体外壳20mm厚的橡胶层，再损坏240mm厚的填充层，才会损坏气囊，使之漏气，这种几率往往是非常之小，因此保存了气体，即保存了吸能介质，即使破损了表层或填充层，也为整座浮鼓“不沉”提供了浮力保证。
3．解决了橡胶鼓体与钢质内芯相对固定的问题。
本发明由于将鼓体外壳内径的橡胶厚度设置为略小于鼓体外壳的外壳与上下鼓面的厚度，由此可充分利用橡胶高弹性的特点，当浮鼓进入工作状态充气时，由于内径处胶面较薄，其强度比外径处胶面弱，因此，内径处胶面在气压作用下，带动上、下鼓胶面均匀地紧紧贴合且固紧在钢质内芯上，并使之不产生径向转动或上、下跳动，从而使整个浮鼓浑然一体，因此避免了复杂的机械固定装置。
4．工人劳动强度减轻。
本发明由于鼓体外壳20mm厚的橡胶均为同色，因此颜色厚度大大增加，所以不仅不需要经常油漆、无需铲锈涂漆，并且，其防腐性能好，有利于维护与保养；同时，由于其重量较钢质浮鼓轻，因此在布放，回收，运输，起吊作业中大大减轻了工人的劳动强度。
通过以下对本发明用于水上助航标志设置中的浮鼓的一实施例，结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为
图1是依据本发明提出的橡胶浮鼓的制作工艺的流程框图；图2是依据本发明提出的用于水上助航标志设置中的浮鼓的整体结构示意图；图3是图1中浮体结构示意图。
图4是图1中浮体尾管中剖结构示意图；如图1所示，本发明橡胶浮鼓的制作步骤如下第一，进模的各项准备工作首先，预先制作用于硫化处理的钢质硫化钢模，以便后续能整体一次硫化成型，预先制作高分子发泡材料，预先制作尼龙胶布气囊，将该气囊充气成型，并将充气后的气囊置于硫化钢模的内胎托架上；第二，进模填料转动置于硫化钢模上的内胎托架，并随之将预制好的高分子发泡材料依次放入硫化钢模内即气囊的外侧；第三，胶体成型将橡胶在一定温度下进行柔压，该温度应保持在70℃以上，在本实施例中保持在70℃以上，然后继续转动硫化钢模中的内胎托架，然后依序将柔压后的橡胶层一层一层地放入硫化钢模中成型，在该一层一层的橡胶层中有间隔地依序在橡胶层中布设多道的帘子布组成的加强层，然后整入模中进行硫化处理；第四，硫化处理进行硫化处理时，先进行预热，该预热时间至少40分钟以上；接着用蒸汽进行几个小时硫化，该蒸气压力至少为4公斤/厘米2，在本实施例中用压力为公斤/厘米2的蒸气进行硫化，该硫化的时间至少3小时以上，在本实施例中硫化时间为3小时；然后进行自由冷却定型，自由冷却的时间至少18小时以上，在本实施例中自由冷却的时间为24小时以上；第五，脱模修整将冷却定型后的橡胶浮鼓从钢质硫化钢模中拿出来进行表面修整；第六，产品测试对脱模修整后的橡胶浮鼓进行浮力、压力、动能吸收能力的测试。
如图2至4所示，这是本发明中用橡胶浮鼓制作工艺制作的用于助航标志设置中的浮鼓，它包括鼓体1，贯穿于鼓体1的内蕊2，架设在内芯2上下的浮架3与调节压铁4所组成。
所述的鼓体1由第一层鼓体外壳11、设置在鼓体外壳11内的第二层填充层12与第三层充气层13所组成。其中，所述的第一层鼓体外壳11呈一圆柱形筒体，它由柔性材料制成，在本发明中采用了具有耐腐蚀、耐老化、耐磨的橡胶材料来制作，在该鼓体外壳11即橡胶中设置由多层由帘子布组成的强力层(未图示)，强力层的多少则根据浮鼓大小而定，在本发明中，浮鼓的几何尺寸为外径φ2400mm，内径φ700mm，高度1400mm，因此在浮鼓鼓体外壳11的胶层中间布设有6层帘子布强力层，以加强鼓体外壳11的整体强度，该鼓体外壳11的内径一侧112橡胶厚度小于外径113一侧与上下鼓面的橡胶厚度，在该鼓体外壳11中心形成一贯通的中心孔111，并且由内径112与外径113形成一空心的圆柱形容置空间114；所述的该第三层充气层13是一气囊结构，它小于鼓体外壳11且与鼓体外壳11同形，在该气囊13内贮存有压缩空气，该气囊13围绕鼓体外壳11内径111而设置在鼓体外壳11的容置空间114中；所述的该第二层填充层12设置在第一层鼓体外壳11与第三层充气层的气囊13之间的鼓体外壳11空置空间114中，在该填充层12中填充有高分子发泡材料与空气，因此，也称填充空气混合层，在本发明中，由于第三层气囊13小于鼓体外壳11且紧贴鼓体外壳11的内径112而设置，因此，填充层的厚度为上下处厚度为150mm，外径筒壁处为240mm，而内径筒壁处不加填充料，使填充层12的剖面形状呈两相向的半框[ ]形状。
鼓体1的三层各自发挥不同的功能。第一层橡胶材料的鼓体外壳11层，它支撑整个鼓体1，使其外形几何尺寸准确，保持鼓体形状，其厚度和强度使之其既能抗击巨大的外碰撞力而不会破损，又能通过自由变形，吸收部分动能；第二层填充层12，它是鼓体1的骨架，同时具有吸收、缓冲部分动能，起到二级吸能功能，由于它由极轻质发泡材料组成，并且由压缩空气充盈其间，不仅能够提供部分浮力，还能有效地保护外来冲击力不直接施加于第三层的气囊13；该第三层充气层13，该气囊13用于贮气，工作充气压力为10千巴，其作用是最后吸收冲击动能，由于气体是一种极好的消能介质，外来撞击力经过第一层11、第二层12的吸收减缓后，全部由气囊13吸收，当外界冲击力消失后，气囊13内的气体利用压力差迅速将浮鼓鼓体1回复原状，同时气囊13内气体还对整个筒体形状的鼓体1起到增强刚度的作用，使其外形更为饱满、硬实。
所述的内芯2贯穿在鼓体1的中心孔111中，其作用是将橡胶鼓体1等构件连成一体，组成完整的一座水上浮鼓。它要承担整座浮鼓的起吊重量，风、水流对浮鼓造成的拖拽力量，锚具的重量等等，是整座浮鼓的重要支撑构件。所述的内芯2由钢质材料并镀锌制成，以保证其强度和抗腐蚀，整个内芯2分为上节21与下节22，上下两节中间用法兰23连接并密封以增加浮力，在内芯2上节21的上端即鼓体外壳11上鼓面处设有一用于压住鼓体外壳11的上鼓盖211，该上鼓盖211的大小则根据鼓体1与内蕊2的大小而定，在本发明外径为φ2400mm的浮鼓中，该上鼓盖211直径为φ1600mm，它为拱形中空双层结构，以增强其刚性，其上设置有浮架3；在该内芯2下节22即鼓体外壳11下鼓面处设置一用于托住鼓体外壳11的下托盘221，上鼓盖211与下托盘221的直径均小于橡胶材料制成的鼓体外壳11的外径，目的是为了在外力的冲击下使橡胶鼓体1能充分变形且吸收动能，从而不会损坏上鼓盖211与下托盘221。
所述的浮架3通过螺栓组31固定设置在内芯2的上鼓盖211上，在该上鼓盖211上还固设一电池箱32，用以提供位于浮架3顶端的航标灯33的电源。
所述的调节压铁4设置在内芯2下节22的下部即俗称为尾管，调整该调节压铁4的大小与重量，能控制整座浮鼓的稳性高度和摇摆周期。
综上所述，本发明用于水上助航标志设置中的浮鼓由于采用三层吸能介质，有效地将碰撞动能充分吸收，保护鼓体不受损坏，而当外力消失时，鼓体外壳迅速恢复原状，因此，具有较强的抗碰撞性能；同时，由于气囊的气体处于多重保护之下，因此为整座浮鼓“不沉”提供了浮力保证；另外，由于将鼓体外壳内径的橡胶厚度设置为略小于鼓体外壳的外壳与上下鼓面的厚度，因此，内径处胶面在气压作用下，带动上、下鼓胶面均匀地紧紧贴合且固紧在钢质内芯上，因此，避免了复杂的机械固定装置；并且，由于鼓体外壳不需要油漆且防腐性能好与有利于维护与保养，其重量较钢质浮鼓轻，因此在布放，回收，运输，起吊作业中大大减轻了工人的劳动强度。
权利要求
1．一种橡胶浮鼓的制作工艺，其特征在于制作步骤如下(1)进模准备，a)．预先制作用于硫化处理的钢质硫化钢模，b)．预先制作高分子发泡材料；c)．预先制作尼龙胶布气囊，将该气囊充气成型，并将充气后的气囊置于硫化钢模的内胎托架上；(2)进模填料，转动硫化钢模中的内胎托架，将预制好的高分子发泡材料放入硫化钢模内即气囊的外侧；(3)胶体成型，将橡胶在一定温度下柔压，继续转动硫化钢模中的内胎托架，然后依序将柔压后的橡胶层一层一层地放入硫化钢模中成型；(4)硫化处理，a)先进行预热，b)接着用蒸汽进行诸小时硫化；c)然后进行自由冷却定型；(5)脱模修整，将冷却定型后的橡胶浮鼓从钢质硫化钢模中拿出来进行表面修整；(6)产品测试，对制作的橡胶浮鼓进行浮力、压力、动能吸收能力的测试。
2．如权利要求1所述的橡胶浮鼓的制作工艺，其特征在于在所述的步骤(3)中，其中，有间隔地依序在橡胶层中布设多道的帘子布组成的加强层。
3．如权利要求1所述的橡胶浮鼓的制作工艺，其特征在于在所述的步骤(3)中，对所述的橡胶进行柔压时，其温度至少在70℃以上。
4．如权利要求1所述的橡胶浮鼓的制作工艺，其特征在于在所述的步骤(4)中，所述的预热时间至少40分钟以上，所述的蒸气压力至少为4公斤/厘米2，所述的硫化的时间至少3小时以上，所述的自由冷却时间至少18小时。
5．一种用上述制作工艺制作的用于助航标志设置中的浮鼓，包括鼓体(1)；贯穿于鼓体(1)的内蕊(2)；架设在内芯(2)上下的浮架(3)与调节压铁(4)；其特征在于所述的鼓体(1)由第一层鼓体外壳(11)、设置在鼓体外壳(11)内的第二层填充层(12)与第三层充气层(13)所组成；其中，所述的第一层鼓体外壳(11)由柔性材料制成，它呈一圆柱形筒体，其中心形成一贯通的中心孔(111)，且由内径(112)与外径(113)形成一空心的圆柱形容置空间(114)；所述的第三层充气层(13)是一气囊结构，它小于鼓体外壳(11)且与鼓体外壳(11)同形，在该气囊(13)内贮存压缩空气且围绕鼓体外壳(11)内径(111)而设置在鼓体外壳(11)的容置空间(114)中；所述的第二层填充层(12)设置在第一层鼓体外壳(11)与第三层充气层(13)气囊之间的鼓体外壳(11)空置空间(114)中，在该填充层(12)中填充有高分子发泡材料与空气。
6．如权利要求5所述的浮鼓，其特征在于所述的内芯(2)分为上下两节(21、22)，中间用法兰(23)连接并密封，在内芯(2)上节(21)的上端即鼓体外壳(11)上鼓面处设有一用于压住鼓体外壳(11)的上鼓盖(211)，在该上鼓盖(21)上设置有浮架(3)；在该内芯(2)下节(22)即鼓体外壳(11)下鼓面处设置一用于托住鼓体外壳(11)的下托盘(221)，在内芯(2)下节(22)下部连接一能控制整座浮鼓稳性和摇摆周期的调节压铁(4)。
7．如权利要求5所述的浮鼓，其特征在于所述的鼓体外壳(11)由橡胶制成，在该橡胶中设置由多层由帘子布组成的强力层。
8．如权利要求5所述的浮鼓，其特征在于所述的由橡胶制成的鼓体外壳(11)其内径一侧(112)的厚度小于外径(113)一侧与上下鼓面的厚度。
9．如权利要求5所述的浮鼓，其特征在于所述的填充层(12)其剖面形状呈两相向的半框[ ]形状。
10．如权利要求6所述的浮鼓，其特征在于所述的用于压住鼓体外壳(11)的上鼓盖(21)为一能增强刚性的拱形中空双层结构。
全文摘要
本发明涉及一种橡胶浮鼓的制作工艺及其成品,其特点是制作步骤如下:进模准备;进模填料,将发泡材料放入硫化钢模;胶体成型,将橡胶柔压且放入硫化钢模中成型;硫化处理;脱模修整;产品测试;浮鼓特点是:鼓体由外壳、填充层与充气层所组成;外壳呈筒体,中心贯通,内外径形成容置空间;充气层是一气囊结构,内贮存压缩空气且置在鼓体外壳的容置空间中;填充层中填充有高分子发泡材料与空气,它能吸收碰撞动能,具有抗碰撞性能。
文档编号B63B22/16GK1296898SQ9912406
公开日2001年5月30日 申请日期1999年11月22日 优先权日1999年11月22日
发明者姜克明, 陆鹏程, 李崇仁 申请人:长江南京航道局上海航道处