專利名稱：一種船舶防傾緩沉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及船舶，特別是船舶上用于防止船舶傾覆和減緩船舶下沉速度的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，船舶在突遇強風或觸礁等情況而傾覆時，會造成很大的人員傷亡，其主要原因是船舶傾覆的整個過程時間短暫，如圖9所示，船舶在遭遇大浪而傾覆時，傾覆的整個過程只有短短的6秒鐘，乘客沒有足夠的時間抓取救生衣或救生圈從通道逃生。
中國《船舶》雜志2003年4月第2期(63-64頁)文章“介紹一種簡單高效的船舶防搖設(shè)計”，公開了一種船舶防搖系統(tǒng)，該系統(tǒng)在船舶的雙側(cè)設(shè)置可展縮的氣囊；該系統(tǒng)的工作原理為當船體在風浪中剛發(fā)生橫搖，產(chǎn)生側(cè)傾力矩起始，注氣機迅速向船舯的舷外兩側(cè)的氣囊充氣，使之產(chǎn)生浮抬力的復(fù)原力矩能充分抵消船體的側(cè)傾力矩，保持船體的扶正，以減輕風浪對船體的隨機橫搖。
該系統(tǒng)的缺陷是1、由于船舶傾覆的過程時間短，防止船舶傾覆的有效時間更短(大約在0.6秒以內(nèi))，在船舶發(fā)生緊急情況時，才對舷外兩側(cè)的氣囊進行充氣，氣囊不能充分展開，因此，該系統(tǒng)很難起到防止船舶傾覆和減緩船舶下沉速度的作用；2、要提高充氣速度，該系統(tǒng)必須采用大功率的注氣機，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能防止船舶傾覆和減緩船舶下沉速度的船舶防傾緩沉系統(tǒng)。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是船舶防傾緩沉系統(tǒng)包括信號發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)、鎖緊機構(gòu)；氣囊系統(tǒng)設(shè)置在船體兩側(cè)的船側(cè)舷板上，它由內(nèi)部具有壓力氣體的氣囊和氣囊外殼組成；氣囊與船體連接，并壓縮設(shè)置在氣囊外殼內(nèi)；氣囊外殼通過鎖緊機構(gòu)關(guān)閉；鎖緊機構(gòu)的開啟由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)由信號發(fā)生系統(tǒng)控制。
上述方案中，氣囊外殼為向外凸的弧面板，其下側(cè)通過鉸接件與船側(cè)舷板外壁鉸接，其上側(cè)通過鎖緊機構(gòu)與船體連接，氣囊設(shè)置在氣囊外殼和船體之間所形成的空間內(nèi)；氣囊與船側(cè)舷板外壁連接。
上述方案中，鎖緊機構(gòu)設(shè)置在船體的舷側(cè)甲板內(nèi)。
上述方案中，鎖緊機構(gòu)由鎖緊裝置和開啟裝置組成；鎖緊裝置由插銷、固定在船體上的插銷孔座、固定在氣囊外殼上的插銷孔座組成，插銷的兩端分別插入插銷孔座的孔中，插銷一端插銷孔座孔中設(shè)有壓簧；
開啟裝置包括頂桿和頂桿的推動機構(gòu)，推動機構(gòu)由控制系統(tǒng)控制；插銷開有供頂桿插入的孔，孔靠壓簧一側(cè)的孔壁為迎向頂桿的斜面。
上述方案中，鎖緊機構(gòu)為電磁鎖，電磁鎖的電源由控制系統(tǒng)控制。
上述方案中，推動機構(gòu)為氣缸，氣缸固定在船體上，頂桿與氣缸的活塞固定連接；氣缸的氣室通過管道與氣動力源連通，管道上設(shè)有電磁閥，電磁閥的電源由控制系統(tǒng)控制。
上述方案中，信號發(fā)生系統(tǒng)包括傾角度傳感器開關(guān)、機械觸發(fā)開關(guān)、手動開關(guān)中的一種或幾種。
上述方案中，氣囊上設(shè)有進氣管和出氣管。
上述方案中，氣囊外殼內(nèi)的氣囊內(nèi)氣體壓力為6-7個大氣壓。
本發(fā)明的氣囊系統(tǒng)，它的氣囊壓縮設(shè)置在氣囊外殼內(nèi)，氣囊內(nèi)部具有壓力氣體；氣囊外殼通過鎖緊機構(gòu)關(guān)閉，鎖緊機構(gòu)的開啟由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)由信號發(fā)生系統(tǒng)控制。當船舶即將傾覆時，信號系統(tǒng)發(fā)出信號，通過控制系統(tǒng)控制開啟鎖緊機構(gòu)，這時，在氣囊內(nèi)部壓力氣體的作用下，氣囊外殼打開，氣囊在沒有氣囊外殼約束的情況下，迅速膨脹，快速地在船體兩側(cè)分別形成兩個大的氣囊，大氣囊產(chǎn)生的浮抬力，充分抵消船體的側(cè)傾力矩，使船體扶正，以防止船舶傾覆。當船舶下沉?xí)r，大氣囊還可減緩船舶下沉速度，為乘客的逃生爭取更多的時間。
本發(fā)明的有益之處還在于1、氣囊外殼為向外凸的弧面板，其下側(cè)通過鉸接件與船側(cè)舷板外壁鉸接，其上側(cè)通過鎖緊機構(gòu)與船體連接，氣囊設(shè)置在氣囊外殼和船體之間所形成的空間內(nèi)；使本發(fā)明的氣囊系統(tǒng)與船體形成一個整體，結(jié)構(gòu)牢固。
2、鎖緊機構(gòu)設(shè)置在船體的舷側(cè)甲板內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，不影響船體的外觀。
3、鎖緊機構(gòu)可由鎖緊裝置和開啟裝置組成，也可為電磁鎖，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
4、信號發(fā)生系統(tǒng)采用傾角度傳感器開關(guān)、機械觸發(fā)開關(guān)、手動開關(guān)，可保證整個系統(tǒng)的可靠性。
5、氣囊上設(shè)有進氣管和出氣管，安裝氣囊系統(tǒng)時，打開出氣管，將氣囊內(nèi)的空氣排出，將氣囊壓縮放置在氣囊外殼內(nèi)，通過鎖緊機構(gòu)將鎖定在船體上，關(guān)閉出氣管，打開進氣管，通過船上現(xiàn)有的空壓機向氣囊內(nèi)充氣，使氣囊內(nèi)的氣體壓力升至6-7個大氣壓，關(guān)閉進氣管。本系統(tǒng)無需增加新的注氣設(shè)備，氣囊系統(tǒng)可反復(fù)使用。
6、氣囊內(nèi)常備氣體壓力為6-7個大氣壓，展開體積可達常態(tài)的6-7倍。
7、氣囊展開迅速，從展開指令信號發(fā)出到完全展開，時間可控制在0.1秒以內(nèi)。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框2為具有本發(fā)明系統(tǒng)的船舶結(jié)構(gòu)示意3為氣囊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意4為另一種氣囊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意5為鎖緊裝置的結(jié)構(gòu)示意6為機械觸發(fā)開關(guān)處于正常狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意7為機械觸發(fā)開關(guān)處于臨界狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意8為機械觸發(fā)開關(guān)處于觸發(fā)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意9為船舶傾覆的整個過程的狀態(tài)示意圖具體實施方式
如圖1所示本發(fā)明系統(tǒng)的實施例，它包括信號發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)、鎖緊機構(gòu)鎖緊機構(gòu)的開啟由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)由信號發(fā)生系統(tǒng)控制。
如圖2所示，氣囊系統(tǒng)設(shè)置在船體1兩側(cè)的船側(cè)舷板3上。
如圖2、3所示，鎖緊機構(gòu)設(shè)置在船體1的舷側(cè)甲板4內(nèi)。氣囊系統(tǒng)由內(nèi)部具有6-7個大氣壓壓力氣體的氣囊9和氣囊外殼2組成；氣囊外殼2為向外凸的弧面板，氣囊外殼2由Q235碳鋼制成，板厚取0.4mm；氣囊外殼2的下側(cè)通過鉸接件10與船側(cè)舷板3外壁鉸接，氣囊外殼2的上側(cè)通過鎖緊機構(gòu)與船體1連接；氣囊9與船側(cè)舷板3外壁連接，并壓縮設(shè)置在氣囊外殼2和船體1之間所形成的空間內(nèi)；氣囊9上設(shè)有進氣管16和出氣管17。
鎖緊機構(gòu)為用于鎖定連接氣囊外殼2上側(cè)和舷側(cè)甲板4內(nèi)壁的電磁鎖18，電磁鎖18可采用武漢施耐特網(wǎng)貿(mào)有限公司生產(chǎn)的HD-260磁力鎖，電磁鎖18的電源由控制系統(tǒng)控制。
氣囊外殼2還可采用復(fù)合材料制成。
如圖4、5所示，鎖緊機構(gòu)還可由鎖緊裝置8和開啟裝置組成；鎖緊裝置8由插銷801、固定在船體1上的插銷孔座802、固定在氣囊外殼2上的插銷孔座803組成，插銷801的兩端分別插入插銷孔座802、803的孔中，插銷801一端插銷孔座孔中設(shè)有壓簧804。
開啟裝置包括頂桿7和頂桿7的推動機構(gòu)，推動機構(gòu)由控制系統(tǒng)控制。插銷801開有供頂桿7插入的孔805，孔805靠壓簧804一側(cè)的孔壁為迎向頂桿7的斜面。
推動機構(gòu)為氣缸6，氣缸6固定在船體1的的舷側(cè)甲板4內(nèi)，頂桿7與氣缸6的活塞固定連接。氣缸6的氣室通過管道5與氣動力源連通，管道5上設(shè)有電磁閥，電磁閥的電源由控制系統(tǒng)控制。
該鎖緊機構(gòu)的工作原理為控制系統(tǒng)接收信號發(fā)生系統(tǒng)發(fā)出的信號向電磁閥供電，電磁閥開啟，氣動力源的氣體通過管道5進入氣缸6的氣室，氣缸6推動活塞，活塞上的頂桿7插入插銷的孔805中，頂桿7推動孔壁上的斜面，插銷801克服壓簧804的作用力，使插銷一端從插銷孔座803的孔中退出，鎖緊機構(gòu)即被打開，氣囊外殼2打開。。
氣動力源可為高壓氣瓶，氣缸6的氣室通過管道5與高壓氣瓶的出氣口連通。
動力源還可為空壓機，氣缸6的氣室通過管道5與空壓機的出氣口連通。
如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)的實施例信號發(fā)生系統(tǒng)由傾角度傳感器開關(guān)、機械觸發(fā)開關(guān)、手動開關(guān)中組成。
傾角度傳感器開關(guān)可為上海郎尚科貿(mào)有限公司的Lam-Ta-SW型號的傾角開關(guān)，它固定設(shè)置在船體上，并設(shè)定激發(fā)角度，當船舶傾覆到危險角度(如圖9中的2.4-3.6秒的狀態(tài))時，信號發(fā)生系統(tǒng)的傾角度傳感器開關(guān)向控制系統(tǒng)發(fā)出信號，啟動救生系統(tǒng)。
機械觸發(fā)開關(guān)如圖6、7、8所示，它包括外殼11，外殼11設(shè)有球托12，外殼11的下部設(shè)有觸發(fā)開關(guān)13，外殼11裝有小球14。機械觸發(fā)開關(guān)以圖6所示狀態(tài)固定設(shè)置在船體內(nèi)的構(gòu)件15上，當船舶傾覆到危險角度時，機械觸發(fā)開關(guān)經(jīng)過正常狀態(tài)(如圖6)、臨界狀態(tài)(如圖7)，發(fā)展到觸發(fā)狀態(tài)(如圖8)，觸發(fā)狀態(tài)時，小球14離開球托12，下落到外殼11的下部，觸發(fā)觸發(fā)開關(guān)13，機械觸發(fā)開關(guān)向控制系統(tǒng)發(fā)出信號，啟動救生系統(tǒng)。
手動開關(guān)一般設(shè)置在駕駛室，當船員認為船舶即將傾覆時，可通過手動開關(guān)啟動救生系統(tǒng)。
本發(fā)明系統(tǒng)的實施例的控制系統(tǒng)為繼電器，它在接收傾角度傳感器開關(guān)、機械觸發(fā)開關(guān)、手動開關(guān)中的任何一個開關(guān)發(fā)出的電信號后開啟，向電磁鎖或電磁閥供電，解除鎖緊機構(gòu)，使氣囊外殼打開。
權(quán)利要求
1.一種船舶防傾緩沉系統(tǒng)，其特征在于它包括信號發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)、鎖緊機構(gòu)；氣囊系統(tǒng)設(shè)置在船體(1)兩側(cè)的船側(cè)舷板(3)上，它由內(nèi)部具有壓力氣體的氣囊(9)和氣囊外殼(2)組成；氣囊(9)與船體(1)連接，并壓縮設(shè)置在氣囊外殼(2)內(nèi)；氣囊外殼(2)通過鎖緊機構(gòu)關(guān)閉；鎖緊機構(gòu)的開啟由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)由信號發(fā)生系統(tǒng)控制。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于氣囊外殼(2)為向外凸的弧面板，其下側(cè)通過鉸接件(10)與船側(cè)舷板(3)外壁鉸接，其上側(cè)通過鎖緊機構(gòu)與船體(1)連接，氣囊(9)設(shè)置在氣囊外殼(2)和船體(1)之間所形成的空間內(nèi)；氣囊(9)與船側(cè)舷板(3)外壁連接。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于鎖緊機構(gòu)設(shè)置在船體(1)的舷側(cè)甲板(4)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于鎖緊機構(gòu)由鎖緊裝置(8)和開啟裝置組成；鎖緊裝置(8)由插銷(801)、固定在船體(1)上的插銷孔座(802)、固定在氣囊外殼(2)上的插銷孔座(803)組成，插銷(801)的兩端分別插入插銷孔座(802、803)的孔中，插銷(801)一端插銷孔座孔中設(shè)有壓簧(804)開啟裝置包括頂桿(7)和頂桿(7)的推動機構(gòu)，推動機構(gòu)由控制系統(tǒng)控制；插銷(801)開有供頂桿(7)插入的孔(805)，孔(805)靠壓簧(804)一側(cè)的孔壁為迎向頂桿(7)的斜面。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于鎖緊機構(gòu)為電磁鎖(18)，電磁鎖(18)的電源由控制系統(tǒng)控制。
6.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于推動機構(gòu)為氣缸(6)，氣缸(6)固定在船體(1)上，頂桿(7)與氣缸(6)的活塞固定連接；氣缸(6)的氣室通過管道(5)與氣動力源連通，管道(5)上設(shè)有電磁閥，電磁閥的電源由控制系統(tǒng)控制。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于信號發(fā)生系統(tǒng)包括傾角度傳感器開關(guān)、機械觸發(fā)開關(guān)、手動開關(guān)中的一種或幾種。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于氣囊(9)上設(shè)有進氣管(16)和出氣管(17)。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于氣囊外殼(2)內(nèi)的氣囊(9)內(nèi)氣體壓力為6-7個大氣壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種船舶防傾緩沉系統(tǒng)，它包括信號發(fā)生系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、氣囊系統(tǒng)、鎖緊機構(gòu)；氣囊系統(tǒng)設(shè)置在船體兩側(cè)的船側(cè)舷板上，它由內(nèi)部具有壓力氣體的氣囊和氣囊外殼組成；氣囊外殼通過鎖緊機構(gòu)關(guān)閉；鎖緊機構(gòu)的開啟由控制系統(tǒng)控制，控制系統(tǒng)由信號發(fā)生系統(tǒng)控制。當船舶即將傾覆時，信號系統(tǒng)發(fā)出信號，通過控制系統(tǒng)控制開啟鎖緊機構(gòu)，這時，在氣囊內(nèi)部壓力氣體的作用下，氣囊外殼打開，氣囊在沒有氣囊外殼約束的情況下，迅速膨脹，快速地在船體兩側(cè)分別形成兩個大的氣囊，大氣囊產(chǎn)生的浮抬力，充分抵消船體的側(cè)傾力矩，使船體扶正，以防止船舶傾覆。當船舶下沉?xí)r，大氣囊還可減緩船舶下沉速度，為乘客的逃生爭取更多的時間。
文檔編號B63B43/00GK1586985SQ200410060889
公開日2005年3月2日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者羅加智, 吳衛(wèi)國 申請人:武漢理工大學(xué)