專利名稱：中小型船舶水墊抗沉系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船舶抗沉系統(tǒng)，尤其是一種中小型船舶水墊抗沉系統(tǒng)，屬于 船舶海洋工程技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景船舶，特別是遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船舶，由于船體破損而造成透水進(jìn)水以至翻沉的事故， 是一直以來(lái)試圖規(guī)避而又無(wú)法完全解決的難題，結(jié)果造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì) 影響。已有技術(shù)中，申請(qǐng)?zhí)枮?00510111516.4的"船舶抗沉噴射系統(tǒng)"發(fā)明專 利，是通過(guò)硬質(zhì)泡沫塑料完全占據(jù)船舶的破損艙室、杜絕海水侵入的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn) 抗沉目標(biāo)的。船舶發(fā)生事故后，破損艙室內(nèi)的人員要全部遷移離去，方可進(jìn)行抗 沉操作，稍有遲緩即有人員阻隔在艙內(nèi)，并固定在原地不能活動(dòng)，容易引起意外。 當(dāng)事故發(fā)生海水已經(jīng)侵入艙室時(shí)，該措施的效果也將大幅度降低甚至失效。 發(fā)明內(nèi)容為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷與不足，本發(fā)明提供一種利用水墊作用實(shí)現(xiàn)船舶破 損后保持不沉的技術(shù)。側(cè)壁式氣墊船或全墊升式氣墊船都是利用壓縮空氣組織氣墊以形成墊升效 應(yīng)，使船體完全飛升而脫離水面，再開(kāi)始向前滑行運(yùn)動(dòng)的。由于空氣本身密度很 小，為形成足夠的墊升力，必須采用相當(dāng)大的流速和流量，以至消耗了大量的功 率。由于船體飛升而離開(kāi)水面，原有的螺旋槳推進(jìn)裝置不能發(fā)揮功能，必須另行 配置空氣推進(jìn)裝置作為氣墊船的前進(jìn)動(dòng)力，也增加了制造成本和運(yùn)行噪聲。本發(fā)明提供的中小型船舶水墊抗沉系統(tǒng)，是利用水流組織墊升作用。常溫常 壓下水的密度大于空氣775倍。為了產(chǎn)生抗沉的而不是飛升的墊升力，利用水流 作為墊升介質(zhì)，所耗費(fèi)的功率有限，能可靠地保證船體維持在一定的浮升狀態(tài)而 不下沉，是一種經(jīng)濟(jì)、可靠的抗沉途徑。按照力的分析，被抬升的船重W<formula>formula see original document page 3</formula>其中，A:水墊壓力，水墊面積，W2 ; ^:水的重量密度，紐/附3; F。每個(gè)側(cè)推進(jìn)器提供的排水容積，W 。 側(cè)推進(jìn)器的推力Tr",&xi04 (的其中，&:側(cè)推進(jìn)器(螺旋槳)的盤(pán)面積，w2。由此可計(jì)算側(cè)推進(jìn)器的功率N;其中，K:螺旋槳在水中運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槳運(yùn)轉(zhuǎn)邊界前沿的速度，附"。 由此，可計(jì)算求得，當(dāng)船體重量為100噸時(shí)，只需配置4個(gè)側(cè)推進(jìn)器分別置 于船體艏、艉的兩側(cè)，螺旋槳的直徑為lm， 一對(duì)側(cè)推進(jìn)器形成水墊面積為5w2，l個(gè)側(cè)推進(jìn)器的排水容積為5w3，每個(gè)側(cè)推進(jìn)器的消耗功率約167馬力，就足以保持該船體處于不沉的安全狀態(tài)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明包括尾側(cè)推進(jìn)器，中側(cè)推進(jìn)器， 首側(cè)推進(jìn)器，首測(cè)深儀，中測(cè)深儀，尾測(cè)深儀，動(dòng)力系統(tǒng)，主推進(jìn)器，垂直基準(zhǔn) 元件，首向傳感器，三座標(biāo)控制器和推力分配邏輯單元。尾側(cè)推進(jìn)器、中側(cè)推進(jìn)器和首側(cè)推進(jìn)器都是導(dǎo)管式螺旋槳，由左、右兩件組 成推進(jìn)器對(duì)。尾側(cè)推進(jìn)器設(shè)置在艉部下方兩側(cè)，中側(cè)推進(jìn)器設(shè)置在船舶中部下方 兩側(cè)，首側(cè)推進(jìn)器設(shè)置在船舶的艏部下方兩側(cè)。尾側(cè)推進(jìn)器、中側(cè)推進(jìn)器和首側(cè) 推進(jìn)器均包括原動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)軸、螺旋槳軸線、導(dǎo)管、螺旋槳。螺旋槳置于導(dǎo)管內(nèi)。 尾側(cè)推進(jìn)器、中側(cè)推進(jìn)器和首側(cè)推進(jìn)器的驅(qū)動(dòng)軸均以與船舶中軸線平行的方位安 置，驅(qū)動(dòng)軸一端與原動(dòng)機(jī)軸連接，另一端與螺旋槳轉(zhuǎn)軸垂直連接，使尾側(cè)推進(jìn)器、 中側(cè)推進(jìn)器和首側(cè)推進(jìn)器的螺旋槳轉(zhuǎn)軸可以在與船體中軸線垂直的平面上任意 調(diào)整角度，使側(cè)推進(jìn)器形成后仰、前傾或直立的態(tài)勢(shì)，按要求發(fā)揮側(cè)推或水墊抗 沉的作用。當(dāng)船體較大而船重較重時(shí)，中部可增設(shè)多對(duì)中側(cè)推進(jìn)器，當(dāng)船體較小 而船重較輕時(shí)，可不安置中側(cè)推進(jìn)器。首測(cè)深儀、中測(cè)深儀和尾測(cè)深儀均為壓力 變送器，以左、右兩側(cè)的配對(duì)組件設(shè)置，并沿著船舷縱向分別排列于船體艏部、 中部和艉部外殼的兩側(cè)。動(dòng)力系統(tǒng)是一組柴油發(fā)電機(jī)組，它的電力輸出端與主推進(jìn)器、尾側(cè)推進(jìn)器、中側(cè)推進(jìn)器、首側(cè)推進(jìn)器電連接，三座標(biāo)控制器、推力分配 邏輯單元的輸出端均與動(dòng)力系統(tǒng)的控制信號(hào)輸入端電連接。首測(cè)深儀、中測(cè)深儀、尾測(cè)深儀、垂直基準(zhǔn)元件和首向傳感器的輸出端分別與三座標(biāo)控制器、推力分配 邏輯單元的輸入端電連接。動(dòng)力系統(tǒng)所發(fā)出的電力輸運(yùn)到主推進(jìn)器及各側(cè)推進(jìn)器，動(dòng)力系統(tǒng)受到推力分 配邏輯單元和三座標(biāo)控制器的控制，對(duì)各推進(jìn)器進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，使之按控制的 指令以要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)。首測(cè)深儀、中測(cè)深儀、尾測(cè)深儀可以靈敏感受水 深引起的壓力而感知船體所在部位的吃水深度，向三座標(biāo)控制器及推力分配邏輯 單元饋送信號(hào)；垂直基準(zhǔn)元件發(fā)出船體與垂直位置偏差的信號(hào)；首向傳感器發(fā)出 船舶首向與要求方向之間的差異大小，二者均向三座標(biāo)控制器及推力分配邏輯單元饋送信號(hào)，以便及時(shí)調(diào)整各推進(jìn)器的動(dòng)作，使船舶糾正側(cè)向偏沉并符合正確的 航向。當(dāng)船舶在離岸或靠岸時(shí)，側(cè)推進(jìn)器的旋轉(zhuǎn)面應(yīng)該取直立的方位以充分發(fā)揮 側(cè)推作用，使船體快速離岸或靠岸。當(dāng)船舶的艏部或艉部的一側(cè)破損進(jìn)水時(shí)，將引起該部位的傾斜，傾斜側(cè)的側(cè) 推進(jìn)器首先工作，以形成流速和壓力足夠的水墊，托舉起船體的該部位，形成該 方位向船體中軸線的側(cè)向力，使船體向另一方向做側(cè)向移動(dòng)，為此，與之相對(duì)應(yīng) 的配對(duì)側(cè)推進(jìn)器也需要進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，以抵消該擔(dān)負(fù)抗沉任務(wù)的側(cè)推進(jìn)器所造成 的側(cè)向推力。在側(cè)向偏移克服的同時(shí)，船舶艏、艉部也必然由此引起與船舶水平 狀態(tài)的偏離，致使艏、艉部的側(cè)推進(jìn)器都需要按適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)以達(dá)到協(xié) 同工作的目的。當(dāng)船舶的中部某側(cè)發(fā)生破損時(shí)， 一般只需要對(duì)側(cè)的側(cè)推進(jìn)器參加 工作以便協(xié)同作用，不必牽涉艏、艉部位的其它側(cè)推進(jìn)器參與運(yùn)轉(zhuǎn)。本發(fā)明有益效果本發(fā)明提供的技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本和消耗功率有限， 應(yīng)用方便，靈活可靠，操作時(shí)完全不干擾船舶乘員的正常生活和工作，并在保持 不沉的狀況下，破損船舶仍能繼續(xù)向前行駛，以便盡快到達(dá)安全的目的地，實(shí)現(xiàn) 及時(shí)的修補(bǔ)和救助，是一種經(jīng)濟(jì)、有效的船舶抗沉技術(shù)，不論在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上 還是社會(huì)效益上都有明顯的積極意義和效果。


圖1是本發(fā)明中小型船舶水墊抗沉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2是本發(fā)明側(cè)推進(jìn)器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、尾側(cè)推進(jìn)器，2、中側(cè)推進(jìn)器，3、首側(cè)推進(jìn)器，4、首測(cè)深儀，5、中測(cè)深儀，6、尾測(cè)深儀，7、動(dòng)力系統(tǒng)，8、主推進(jìn)器，9、垂直基準(zhǔn)元件，10、 首向傳感器，11、三座標(biāo)控制器，12、推力分配邏輯單元，13、船體，14、原動(dòng) 機(jī)，15、驅(qū)動(dòng)軸，16、螺旋槳轉(zhuǎn)軸，17、導(dǎo)管，18、螺旋槳。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖l，圖2所示，本發(fā)明包括尾側(cè)推進(jìn)器l，中側(cè)推進(jìn)器2，首側(cè)推進(jìn) 器3，首測(cè)深儀4，中測(cè)深儀5，尾測(cè)深儀6，動(dòng)力系統(tǒng)7，主推進(jìn)器8，垂直基 準(zhǔn)元件9，首向傳感器IO，三座標(biāo)控制器11和推力分配邏輯單元12。尾側(cè)推進(jìn)器1、中側(cè)推進(jìn)器2和首側(cè)推進(jìn)器3都是導(dǎo)管式螺旋槳，都是由左、 右兩件組成的推進(jìn)器對(duì)，尾側(cè)推進(jìn)器1設(shè)置在艉部下方兩側(cè)，中側(cè)推進(jìn)器2設(shè)置 在船舶中部下方兩側(cè)，首側(cè)推進(jìn)器3設(shè)置在船舶的艏部下方兩側(cè)。尾側(cè)推進(jìn)器1、 中側(cè)推進(jìn)器2和首側(cè)推進(jìn)器3均包括原動(dòng)機(jī)14、驅(qū)動(dòng)軸15、螺旋槳轉(zhuǎn)軸16、導(dǎo) 管17、螺旋槳18。螺旋槳18置于導(dǎo)管17內(nèi)。尾側(cè)推進(jìn)器1、中側(cè)推進(jìn)器2和 首側(cè)推進(jìn)器3的驅(qū)動(dòng)軸15均以與船舶中軸線平行的方位安置，驅(qū)動(dòng)軸15 —端與 原動(dòng)機(jī)14軸連接，另一端與螺旋槳轉(zhuǎn)軸16垂直連接，使尾側(cè)推進(jìn)器l、中側(cè)推 進(jìn)器2和首側(cè)推進(jìn)器3的螺旋槳轉(zhuǎn)軸16可以在與船體中軸線垂直的平面上任意 調(diào)整角度，使側(cè)推進(jìn)器形成后仰、前傾或直立的態(tài)勢(shì)，按要求發(fā)揮側(cè)推或水墊抗 沉的作用。當(dāng)船體較大而船重較重時(shí)，中部可增設(shè)多對(duì)中側(cè)推進(jìn)器2，當(dāng)船體較 小而船重較輕時(shí)，可不安置中側(cè)推進(jìn)器2。首測(cè)深儀4、中測(cè)深儀5和尾測(cè)深儀 6均為壓力變送器，以左、右兩側(cè)的配對(duì)組件設(shè)置，并沿著船舷縱向分別排列于 船體艏部、中部和艉部外殼的兩側(cè)。動(dòng)力系統(tǒng)7是一組柴油發(fā)電機(jī)組，它的電力 輸出端與主推進(jìn)器8、尾側(cè)推進(jìn)器l、中側(cè)推進(jìn)器2、首側(cè)推進(jìn)器3電連接，三 座標(biāo)控制器11、推力分配邏輯單元12的輸出端均與動(dòng)力系統(tǒng)7的控制信號(hào)輸入 端電連接。首測(cè)深儀4、中測(cè)深儀5、尾測(cè)深儀6、垂直基準(zhǔn)元件9和首向傳感 器10的輸出端分別與三座標(biāo)控制器11、推力分配邏輯單元12的輸入端電連接。動(dòng)力系統(tǒng)7所發(fā)出的電力輸運(yùn)到主推進(jìn)器8及各側(cè)推進(jìn)器，動(dòng)力系統(tǒng)7受到 推力分配邏輯單元12和三座標(biāo)控制器11的控制，對(duì)各推進(jìn)器進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制， 使之按控制的指令以要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)。首測(cè)深儀4、中測(cè)深儀5、尾測(cè)深儀6可以靈敏感受水深引起的壓力而感知船體所在部位的吃水深度，向三座標(biāo)控 制器11及推力分配邏輯單元12饋送信號(hào)；垂直基準(zhǔn)元件9發(fā)出船體與垂直位置 偏差的信號(hào)；首向傳感器10發(fā)出船舶首向與要求方向之間的差異大小，二者均 向三座標(biāo)控制器11及推力分配邏輯單元12饋送信號(hào)，以便及時(shí)調(diào)整各推進(jìn)器的 動(dòng)作，使船舶糾正側(cè)向偏沉并符合正確的航向。當(dāng)船舶在離岸或靠岸時(shí)，側(cè)推進(jìn) 器的旋轉(zhuǎn)面應(yīng)該取直立的方位以充分發(fā)揮側(cè)推作用，使船體快速離岸或靠岸。當(dāng)船舶的艏部或艉部的一側(cè)破損進(jìn)水時(shí)，將引起該部位的傾斜，傾斜側(cè)的側(cè) 推進(jìn)器首先工作，以形成流速和壓力足夠的水墊，托舉起船體的該部位，形成該 方位向船體中軸線的側(cè)向力，使船體向另一方向做側(cè)向移動(dòng)，為此，與之相對(duì)應(yīng) 的配對(duì)側(cè)推進(jìn)器也需要進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，以抵消該擔(dān)負(fù)抗沉任務(wù)的側(cè)推進(jìn)器所造成 的側(cè)向推力。在側(cè)向偏移克服的同時(shí)，船舶艏、艉部也必然由此引起與船舶水平 狀態(tài)的偏離，致使艏、艉部的側(cè)推進(jìn)器都需要按適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)以達(dá)到協(xié) 同工作的目的。當(dāng)船舶的中部某側(cè)發(fā)生破損時(shí)， 一般只需要對(duì)側(cè)的側(cè)推進(jìn)器參加 工作以便協(xié)同作用，不必牽涉艏、艉部位的其它側(cè)推進(jìn)器參與運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1、一種中小型船舶水墊抗沉系統(tǒng)，包括尾側(cè)推進(jìn)器(1)，中側(cè)推進(jìn)器(2)，首側(cè)推進(jìn)器(3)，首測(cè)深儀(4)，中測(cè)深儀(5)，尾測(cè)深儀(6)，動(dòng)力系統(tǒng)(7)，主推進(jìn)器(8)，垂直基準(zhǔn)元件(9)，首向傳感器(10)，三座標(biāo)控制器(11)和推力分配邏輯單元(12)，其特征在于尾側(cè)推進(jìn)器(1)、中側(cè)推進(jìn)器(2)和首側(cè)推進(jìn)器(3)都是導(dǎo)管式螺旋槳，由左、右兩件組成推進(jìn)器對(duì)，尾側(cè)推進(jìn)器(1)設(shè)置在艉部下方兩側(cè)，中側(cè)推進(jìn)器(2)設(shè)置在船舶中部下方兩側(cè)，首側(cè)推進(jìn)器(3)設(shè)置在船舶的艏部下方兩側(cè)，尾側(cè)推進(jìn)器(1)、中側(cè)推進(jìn)器(2)和首側(cè)推進(jìn)器(3)均包括原動(dòng)機(jī)(14)、驅(qū)動(dòng)軸(15)、螺旋槳轉(zhuǎn)軸(16)、導(dǎo)管(17)、螺旋槳(18)，螺旋槳(18)置于導(dǎo)管(17)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)軸(15)均以與船舶中軸線平行的方位安置，驅(qū)動(dòng)軸(15)一端與原動(dòng)機(jī)(14)軸連接，另一端與螺旋槳轉(zhuǎn)軸(16)垂直連接；首測(cè)深儀(4)、中測(cè)深儀(5)和尾測(cè)深儀(6)均為壓力變送器，以左、右兩側(cè)的配對(duì)組件設(shè)置，并沿著船舷縱向分別排列于船體艏部、中部和艉部外殼的兩側(cè)；動(dòng)力系統(tǒng)(7)的電力輸出端與主推進(jìn)器(8)、尾側(cè)推進(jìn)器(1)、中側(cè)推進(jìn)器(2)、首側(cè)推進(jìn)器(3)的原動(dòng)機(jī)(14)電連接；三座標(biāo)控制器(11)、推力分配邏輯單元(12)的輸出端均與動(dòng)力系統(tǒng)(7)的控制信號(hào)輸入端電連接；首測(cè)深儀(4)、中測(cè)深儀(5)、尾測(cè)深儀(6)、垂直基準(zhǔn)元件(9)和首向傳感器(10)的輸出端均分別與三座標(biāo)控制器(11)、推力分配邏輯單元(12)的輸入端電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中小型船舶水墊抗沉系統(tǒng)，其特征是所述的動(dòng)力 系統(tǒng)(7)是一組柴油發(fā)電機(jī)組。
全文摘要
中小型船舶水墊抗沉系統(tǒng)，屬于船舶海洋工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括首、尾側(cè)推進(jìn)器，中側(cè)推進(jìn)器，首、尾測(cè)深儀，中測(cè)深儀，動(dòng)力系統(tǒng)，主推進(jìn)器，垂直基準(zhǔn)元件，首向傳感器，三座標(biāo)控制器和推力分配邏輯單元。動(dòng)力系統(tǒng)受到推力分配邏輯單元和三座標(biāo)控制器的控制，對(duì)各側(cè)推進(jìn)器進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，按控制指令要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)；各測(cè)深儀感知船體吃水深度，向三座標(biāo)控制器及推力分配邏輯單元饋送信號(hào)；垂直基準(zhǔn)元件發(fā)出船體與垂直位置偏差信號(hào)；首向傳感器發(fā)出船舶首向與要求方向之間的差異大小，二者均向三座標(biāo)控制器及推力分配邏輯單元饋送信號(hào)，及時(shí)調(diào)整各推進(jìn)器的動(dòng)作，糾正船舶側(cè)向偏沉并符合正確航向，本發(fā)明具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B63B1/32GK101214847SQ200710173260
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2007年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日
發(fā)明者夏冬鶯, 捷 馬 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)