專利名稱：一種無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船舶結(jié)構(gòu)及其操作使用方法，特別是涉及無壓載水艙的一種船舶結(jié)構(gòu)及其使用方法。
背景技術(shù)：
壓載水是指遠(yuǎn)洋船舶離岸時(shí)攜帶的充當(dāng)壓載物的海水等，目的為了保持船舶航行的平衡性和穩(wěn)定性。由于處理技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的原因，有相當(dāng)一部分的壓載水不能進(jìn)行或得不到妥善的處理，這無意中為海洋生物在世界范圍內(nèi)的傳播、繁衍提供了便利。據(jù)估計(jì)，全球所有海上運(yùn)輸船舶所攜帶的壓載水?dāng)?shù)量，每年大約有120億噸，而其主要用途僅為了保持船舶空載回程時(shí)的穩(wěn)定和安全。以油輪為例，沿海油輪卸油后在回程途中，所需壓載水量為總載油量的20 % -25 %，遠(yuǎn)洋油輪為35 % -40 %，惡劣天氣為 40% -50%，特殊情況下高達(dá)50% -60%。由此可見，船舶壓載水耗費(fèi)了大量的能源、人力、 物力和財(cái)力。除卻上述問題，全世界每天有1萬多種生物隨壓載水傳播到各地，這些物種被人為地大量遷移，會(huì)嚴(yán)重打亂自然界的生態(tài)平衡，同時(shí)還會(huì)引發(fā)許多令人們始料不及的嚴(yán)重后果，而由此產(chǎn)生的生態(tài)災(zāi)難至今都無法被消除。由壓載水引發(fā)的生物入侵問題，已經(jīng)給各大航運(yùn)國(guó)造成嚴(yán)重的損失。人們已經(jīng)清楚地認(rèn)識(shí)到，壓載水會(huì)給環(huán)境造成難以估量的破壞， 因此已經(jīng)被國(guó)際海事組織宣布為海洋面臨的“四大危害”之一，必須對(duì)其做出限制。目前，船舶為了遵守相應(yīng)海洋法規(guī)，大多在公海交換壓載水，或采用物理、化學(xué)相結(jié)合的處理方法，但這僅僅維護(hù)了本國(guó)的生態(tài)平衡和利益。壓載水問題存在于世界范圍內(nèi)， 牽扯到多方利益，單單某一國(guó)家、地區(qū)無法獨(dú)立解決，必須通過多方協(xié)作。因此成功研發(fā)出無壓載水船舶，不僅能徹底解決壓載水造成的諸多弊端，更能帶來節(jié)能效果。對(duì)此，各國(guó)都在抓緊研究船舶的無壓載水技術(shù)。截至今日，日本NOBS設(shè)計(jì)建造研究所發(fā)明了 V型船身，其特點(diǎn)是船體下半部分更加細(xì)長(zhǎng)，船底呈現(xiàn)向下突出的V型，促使船舶吃水足夠配合船舶空載重量，避免了回程使用壓載水，卻能保證規(guī)定的適航性；美國(guó)密西根大學(xué)成功研發(fā)出的無壓載水船舶，其設(shè)計(jì)思路則是把原來的封閉式壓載水艙改為開放式，在船頭壓載水線下設(shè)置進(jìn)水口，船尾設(shè)置排水口，海水從船首進(jìn)口處涌入，再迅速地從船尾排水口排出，這樣既可起到原來的壓載水艙作用，又可以減少船舶負(fù)荷；荷蘭的研究機(jī)構(gòu)則采用船身單一結(jié)構(gòu)，在船底設(shè)置一向后開放的內(nèi)凹(猶如倒置的拖鞋)使船舶輕載時(shí)能有較大的吃水以確保其穩(wěn)定性。上述三種方法雖都解決了無壓載水的問題，但全新的船舶外形將對(duì)建造成本、空船重量、傳統(tǒng)碼頭及載貨量等提出更為艱巨的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決船舶壓載水帶來的問題，在維持原有船型不變，保留傳統(tǒng)貨船大艙容、大載貨量等優(yōu)點(diǎn)的前提下，提供一種更為經(jīng)濟(jì)、便捷的輔助改進(jìn)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)船舶無壓載水。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。一種無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)，包括船舶的貨艙，其特征在于在所述貨艙的外部設(shè)置緊貼貨艙兩側(cè)和底部，呈U字形的U形浮體，或者設(shè)置緊貼貨艙兩側(cè)呈豎直板狀的板形浮體；所述浮體為空心密封腔體，可以向腔體內(nèi)注水，可以將腔體內(nèi)水抽出；所述浮體相對(duì)于貨艙具有上下升降滑道；所述浮體沿升降滑道可上升或下降，在浮體下沉至貨艙底部位置，由固定栓將浮體和貨艙固定；所述浮體自頭部至尾部，根據(jù)貨艙的結(jié)構(gòu)可以是整體式，也可以是分段式，各段浮體可以是相同結(jié)構(gòu)，也可以是不同結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述上下升降滑道為垂直的燕尾槽結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述上下升降滑道為垂直的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，在所述船舶的底部?jī)蓚?cè)設(shè)置螺旋船舶推進(jìn)器。進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述船舶的貨艙分為前貨艙和后貨艙，在前貨艙的外部設(shè)置U形浮體，在后貨艙的兩側(cè)設(shè)置板形浮體以及在底部設(shè)置橢圓形浮體。一種無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)的操作方法，其特征在于船舶滿載航行時(shí)浮體腔體為空腔，受浮力作用處于上升位置，緊貼船舶貨艙底部和/或兩側(cè)的上邊沿外壁，啟動(dòng)船舶推進(jìn)器，船舶航行；船舶空載航行時(shí)①向浮體腔體內(nèi)注水，浮體沿升降滑道下沉，由固定栓將浮體和貨艙固定；②將浮體腔體內(nèi)的水抽出，浮體浮起，船舶貨艙浮出水面，浮體部分在水面上，部分在水面下，船舶推進(jìn)器處于水下；③啟動(dòng)船舶推進(jìn)器，船舶航行。采用本發(fā)明技術(shù)方案，在所述貨艙的外部設(shè)置緊貼貨艙兩側(cè)和底部，呈U字形的U 形浮體，或者設(shè)置緊貼貨艙兩側(cè)呈豎直板狀的板形浮體；所述浮體為空心密封腔體，可以向浮體內(nèi)注水，可以將浮體內(nèi)水抽出；所述浮體相對(duì)于貨艙具有上下升降滑道。當(dāng)浮體內(nèi)注入水后浮體下沉，沿著上下升降的滑道脫離貨艙下沉。當(dāng)浮體內(nèi)注入水被抽出后，浮體上浮，浮體或者沿著上下升降滑道上升，緊貼貨艙外表，如果浮體在前次下滑到貨艙下部時(shí)已被固定栓固定住的話，此時(shí)浮體的上浮會(huì)使貨艙被浮體“托起”，貨艙的部分或全部浮出水面。所述浮體自頭部至尾部，根據(jù)貨艙的結(jié)構(gòu)可以是整體式，也可以是分段式，各段浮體可以是相同結(jié)構(gòu)，也可以是不同結(jié)構(gòu)。即，如果貨艙是分為前、后艙的話，各貨艙可以是相同配置U形浮體，或者是兩側(cè)均設(shè)置板形浮體，也可以是前、后貨艙是不同的浮體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是滿載時(shí)，船舶維持傳統(tǒng)貨船船型不變，保證大艙容， 大載貨量，較現(xiàn)有國(guó)外研發(fā)的無壓載水船舶，無需對(duì)此船配備專屬碼頭等。船舶卸貨后空載回程時(shí)，只需向下伸出浮體，托起船身，使之成為一艘小水線面三體船。目前小水線面三體船的發(fā)展相當(dāng)成熟，其快速、穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)、操縱靈活的特性已得到廣泛認(rèn)可。本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)是一種填補(bǔ)本領(lǐng)域空白的技術(shù)方案，解決和消除了壓載水的遷移問題，本發(fā)明可以在任何船型和噸位的船舶上使用，如散貨船，多用途船，油船等，均能夠通過升降式浮體實(shí)現(xiàn)船舶的無壓載；甚至可以通過改裝，進(jìn)一步降低成本，加速推進(jìn)我國(guó)無壓載水時(shí)代的到來。因此，低風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)的建造成本，便捷快速的操作方式均使得本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)行的其他設(shè)計(jì)，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。


圖1是本發(fā)明無壓載水艙的船舶結(jié)構(gòu)一實(shí)施例，船舶具有前貨艙和后貨艙結(jié)構(gòu)， 其中前貨艙緊貼外表配置了呈U字形的U形浮體，貨船滿載，水線位于貨船上部的狀態(tài)圖；圖2是圖1實(shí)施例的后貨艙結(jié)構(gòu)及狀態(tài)圖，后貨艙的兩側(cè)設(shè)置板形浮體以及在底部設(shè)置橢圓形浮體，貨船滿載，水線位于貨船上部的狀態(tài)；圖3是圖1貨艙處于空艙狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2貨艙處于空艙狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明無壓載水艙的船舶結(jié)構(gòu)一實(shí)施例，船舶具有前貨艙和后貨艙結(jié)構(gòu)， 其中前貨艙緊貼外表配置了呈U字形的U形浮體，后貨艙的兩側(cè)設(shè)置板形浮體以及在底部設(shè)置橢圓形浮體，貨艙滿載，從船舶側(cè)面觀察的狀態(tài)主視圖；圖6是圖5船舶貨艙空載的狀態(tài)示意圖；圖7是圖5的俯視圖，顯示了船體及浮體燕尾槽結(jié)構(gòu)；圖8是圖6，在水面位置的俯視圖，顯示了船舶貨艙空載時(shí)成為一艘小水線面三體船的形式，也顯示了浮體燕尾槽結(jié)構(gòu)。圖中，1是U形浮體、2是板形浮體、3是船舶推進(jìn)器、4是升降滑道，A是船舶貨艙滿載狀態(tài)的水線位置、B是船舶貨艙空載狀態(tài)的水線位置。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容。一種無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)，在貨艙的外部設(shè)置緊貼貨艙兩側(cè)和底部，呈U字形的U形浮體1，或者設(shè)置緊貼貨艙兩側(cè)呈豎直板狀的板形浮體2 ；所述浮體為空心密封腔體，可以向腔體內(nèi)注水，可以將腔體內(nèi)水抽出；所述浮體相對(duì)于貨艙具有上下升降滑道4 ；所述浮體沿升降滑道4可上升或下降，在浮體下沉至貨艙底部位置，由固定栓將浮體和貨艙固定；所述浮體自頭部至尾部，根據(jù)貨艙的結(jié)構(gòu)可以是整體式，也可以是分段式，各段浮體可以是相同結(jié)構(gòu)，也可以是不同結(jié)構(gòu)。所述上下升降滑道4為垂直的燕尾槽結(jié)構(gòu)。燕尾槽結(jié)構(gòu)即倒V型塊結(jié)構(gòu)，浮體以燕尾槽結(jié)構(gòu)嵌入船舶貨艙的外側(cè)，隨浮體內(nèi)注入水，增加重量下沉，或者，隨著浮體內(nèi)的水被抽出，增加浮力而沿著燕尾槽結(jié)構(gòu)的升降滑道4而上升。所述上下升降滑道4為垂直的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)與燕尾槽結(jié)構(gòu)相同，也是大型設(shè)備相互配合移動(dòng)、滑動(dòng)，常用、成熟的一種機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)。
在所述船舶的底部?jī)蓚?cè)設(shè)置螺旋船舶推進(jìn)器3。提供船舶推動(dòng)的動(dòng)力。所述船舶的貨艙分為前貨艙和后貨艙，在前貨艙的外部設(shè)置U形浮體1，在后貨艙的兩側(cè)設(shè)置板形浮體2以及在底部設(shè)置橢圓形浮體。本發(fā)明可以廣泛地應(yīng)用于各種船舶上，即既可用于整體式結(jié)構(gòu)的船舶上，也可以用于分為前后貨艙的船舶上。本實(shí)施例是一種較常用船舶結(jié)構(gòu)。一種無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)的操作方法船舶滿載航行時(shí)浮體腔體為空腔，受浮力作用處于上升位置，緊貼船舶貨艙底部和/或兩側(cè)的上邊沿外壁，啟動(dòng)船舶推進(jìn)器3，船舶航行；船舶空載航行時(shí)①向浮體腔體內(nèi)注水，浮體沿升降滑道4下沉，由固定栓將浮體和貨艙固定；②將浮體腔體內(nèi)的水抽出，浮體浮起，船舶貨艙浮出水面，浮體部分在水面上，部分在水面下，船舶推進(jìn)器3處于水下；③啟動(dòng)船舶推進(jìn)器3，船舶航行。本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)是一種填補(bǔ)本領(lǐng)域空白的技術(shù)方案，解決和消除了壓載水的遷移問題，可以在任何船型和噸位的船舶上使用，均能夠通過升降式浮體實(shí)現(xiàn)船舶的無壓載； 甚至可以通過改裝，進(jìn)一步降低成本，加速推進(jìn)我國(guó)無壓載水時(shí)代的到來。因此，低風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)的建造成本，便捷快速的操作方式均使得本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)行的其他設(shè)計(jì)，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
權(quán)利要求
1.一種無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)，包括船舶的貨艙，其特征在于在所述貨艙的外部設(shè)置緊貼貨艙兩側(cè)和底部，呈U字形的U形浮體(1)，或者設(shè)置緊貼貨艙兩側(cè)呈豎直板狀的板形浮體O)；所述浮體為空心密封腔體，可以向腔體內(nèi)注水，可以將腔體內(nèi)水抽出；所述浮體相對(duì)于貨艙具有升降滑道(4)；所述浮體沿升降滑道(4)可上升或下降，在浮體下沉至貨艙底部位置，由固定栓將浮體和貨艙固定；所述浮體自頭部至尾部，根據(jù)貨艙的結(jié)構(gòu)可以是整體式，也可以是分段式，各段浮體可以是相同結(jié)構(gòu)，也可以是不同結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上下升降滑道(4)為垂直的燕尾槽結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)，其特征在于所述上下升降滑道(4)為垂直的導(dǎo)柱、導(dǎo)套結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)，其特征在于在所述船舶的底部?jī)蓚?cè)設(shè)置螺旋船舶推進(jìn)器(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)，其特征在于所述船舶的貨艙分為前貨艙和后貨艙，在前貨艙的外部設(shè)置U形浮體(1)，在后貨艙的兩側(cè)設(shè)置板形浮體O)以及在底部設(shè)置橢圓形浮體。
6.一種無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)的操作方法，其特征在于船舶滿載航行時(shí)浮體腔體為空腔，受浮力作用處于上升位置，緊貼船舶貨艙底部和/或兩側(cè)的上邊沿外壁，啟動(dòng)船舶推進(jìn)器(3)，船舶航行；船舶空載航行時(shí)①向浮體腔體內(nèi)注水，浮體沿升降滑道(4)下沉，由固定栓將浮體和貨艙固定；②將浮體腔體內(nèi)的水抽出，浮體浮起，船舶貨艙浮出水面，浮體部分在水面上，部分在水面下，船舶推進(jìn)器(3)處于水下；③啟動(dòng)船舶推進(jìn)器(3)，船舶航行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種船舶結(jié)構(gòu)及其操作使用方法，一種無壓載水的船舶結(jié)構(gòu)，在貨艙的外部設(shè)置U形浮體(1)或板形浮體(2)；浮體為空心密封腔體，可向腔體內(nèi)注水或抽出；浮體相對(duì)于貨艙具有升降滑道(4)；浮體沿升降滑道(4)可上升或下降，在浮體下沉至貨艙底部位置，由固定栓將浮體和貨艙固定；浮體自頭部至尾部，根據(jù)貨艙的結(jié)構(gòu)可以是整體式或分段式，各段浮體可以是相同或不同結(jié)構(gòu)。船舶滿載時(shí)浮體為空腔，處于上升位置，緊貼船舶貨艙的底部和/或兩側(cè)的上邊沿外壁；船舶空載時(shí)①向浮體內(nèi)注水，浮體沿升降滑道結(jié)構(gòu)(4)下沉；②將浮體內(nèi)的水抽出，浮體浮起，船舶貨艙浮出水面。本發(fā)明解決和消除了壓載水的遷移問題，實(shí)現(xiàn)船舶的無壓載。
文檔編號(hào)B63B25/00GK102372075SQ20111024035
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者盧菲, 李金倫, 芮烜, 陳大為, 顏緒 申請(qǐng)人:上海船舶研究設(shè)計(jì)院