CN102745313A - 船舶防沉用方法及泡沫喷注装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶防沉用方法及泡沫喷注装置，所述方法包括向破损舱室注入可固化的泡沫，由泡沫固化后将海水排出破损舱室的步骤。所述装置包括位于被保护舱室内，用以向被保护舱室注入可固化泡沫的泡沫产生器；所述泡沫产生器通过管线连接混合器；所述混合器通过管线分别连接原料储存装置和发泡剂储存装置，管线上设有虹吸管阀；所述原料储存装置和发泡剂储存装置还通过管线连接高压空气储存装置，管线上设有充气阀。本发明不受船舱空间内部结构和形状的限制，泡沫膨胀时，只要有空隙就能将其填满，排水效果良好，而且，不会形成自由液面，提高船舶稳性；泡沫固化后形成密封墙，等于加固了水密隔墙，能有效地防止海水向邻舱渗漏。

Description

船舶防沉用方法及泡沫喷注装置

技术领域

本发明涉及航海领域，主要涉及一种对船舶破损舱室进行排水的船舶防沉用方法及泡沫喷注装置。

背景技术

目前航海领域中，当船舶发生破损时，主要依靠堵漏箱、堵漏伞等进行堵漏，通过消防泵、主机进行排水。当破损过大时，往往无法有效地进行堵漏，这种情况只有弃舱，加固水密隔墙，限制海水向邻舱蔓延。大量进水后，船舶原有的平衡被打破，出现倾斜，需要采用对角灌注、导移载荷的方法平衡船体。水线附近大破损或多舱进水时，往往存在大面积自由液面，船舶的初稳度可能大大下降，必要时只有牺牲储备浮力换取稳度。

船舶不沉性的保证除了可以使用减少进水量的方法之外，还可以使用增加排水体积的方法。如图1，在各重要舱室中安置一个或数个巨型柔性气囊1，气囊1是用钢丝做承力夹层、由橡胶制成的密闭性胶袋。气囊1与高压空气管道3相连，用电磁阀门控制开关，舱室一定高度（如舱室3/4高度）的位置安装浸水感应装置2。

当险情发生时，破损舱室水位不断上升，浸水感应装置2被淹时，发出信号控制高压空气电磁阀打开，气囊1充气。在海水淹没整个舱室时，气囊1将向舷外排出相应体积的海水，假如气囊1展开的体积是100立方米，它将为船舶提供100吨的浮力，以期达到消除下沉，使船上浮；至少可减缓下沉，为其它营救措施的进行争取宝贵的时间。通过柔性气囊技术，不仅可以减少丧失的储备浮力，还可以通过将柔性气囊悬挂于适当位置，消除倾斜、增加动稳性储备。

但是，现有技术存在如下缺点：

一是无法加固水密隔墙，海水可能从隔墙向邻舱蔓延；

二是海水无法灌满舱室时，无法消除自由液面；

三是有些舱室（如机舱）空间比较拥挤，气囊膨涨时会被卡住，无法有效排水；

四是破损舱存在比较锋利的钢片、断裂的机械部件可能刺破气囊，致使其无法正常使用；

五是舱室特殊情况下（如电器短路）可能伴随着大火，气囊橡皮可能被烧坏；

六是为提高船舶不沉性就必须为多数水线附近舱室配备气囊，发挥作用的可能就两到三个舱室，配备成本过高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种不同于现有技术，且排水效果良好的船舶防沉用方法及装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种船舶防沉用方法，所述方法包括向破损舱室注入可固化的泡沫，由泡沫固化后将海水排出破损舱室的步骤。

进一步地，所述可固化的泡沫由发泡原料和催化剂混合后发泡而成，所述方法在向破损舱室注入可固化的泡沫之前，还包括将所述发泡原料和发泡剂进行混合的步骤。

进一步地，所述方法在向破损舱室注入可固化的泡沫之前，还包括检测舱室是否进水，以判断是否需要注入泡沫进行排水的步骤。

进一步地，所述发泡原料为固体泡沫树脂。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种使用上述方法，新型设计的船舶防沉用泡沫喷注装置，包括位于被保护舱室内，用以向被保护舱室注入可固化泡沫的泡沫产生器；所述泡沫产生器通过管线连接混合器；所述混合器通过管线分别连接原料储存装置和发泡剂储存装置，管线上设有虹吸管阀；所述原料储存装置和发泡剂储存装置还通过管线连接高压空气储存装置，管线上设有充气阀。

进一步地，所述高压空气储存装置连接所述原料储存装置和发泡剂储存装置的管线上还设有减压阀和气瓶阀；所述原料储存装置和发泡剂储存装置还通过管线连接原料源和发泡剂源，管线上设有装填阀。

进一步地，所述原料储存装置、发泡剂储存装置及高压空气储存装置均为位于被保护舱室内部的储存钢瓶；所述被保护舱室内部还包括有检测被保护舱室是否进水的控制阀传感器。

进一步地，所述原料储存装置、发泡剂储存装置、高压空气储存装置及混合器均位于被保护舱室外部；多个被保护舱室共用至少一个原料储存装置、发泡剂储存装置、高压空气储存装置及混合器。

进一步地，所述被保护舱室内还包括有感应装置，所述感应装置连接有中央控制站，所述中央控制站根据预定设置对多个所述被保护舱室的泡沫喷射进行控制。

进一步地，所述混合器还连接有搅拌电机；混合器内还设有预热电阻；所述高压空气储存装置还通过管线连接所述泡沫产生器。

本发明不受船舱空间内部结构和形状的限制，泡沫膨胀时，只要有空隙就能将其填满，排水效果良好，而且，不会形成自由液面，提高船舶稳性；泡沫固化后形成密封墙，等于加固了水密隔墙，能有效地防止海水向邻舱渗漏。

附图说明

图1是现有气囊防沉装置原理示意图。

图2是本发明的船舶防沉用方法防沉原理实验示意图。

图3是本发明的船舶防沉用方法防沉原理实验流程图。

图4是本发明的船舶防沉用泡沫喷注装置一种实施方式示意图。

图5是本发明的船舶防沉用泡沫喷注装置另一种实施方式示意图。

其中：1，气囊；2，浸水感应装置；3，高压空气管道；4，虹吸管阀；5，充气阀；6，减压阀；7，气瓶阀；8，装填阀；9，泡沫产生器；10，管线；11，混合器；12，原料储存装置；13，发泡剂储存装置；14，高压空气储存装置；15，搅拌电机；16，预热电阻。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明的一种船舶防沉用方法，包括向破损舱室注入可固化的泡沫，由泡沫固化后将海水排出破损舱室的步骤；该可固化的泡沫由发泡原料和催化剂混合后发泡而成，在向破损舱室注入可固化的泡沫之前，还可包括将所述发泡原料和发泡剂按比例混合的步骤。

需要特别指出的是，具体实施方式中，本方法在向破损舱室注入可固化的泡沫之前，还可包括检测舱室是否进水的步骤，以判断是否需要注入泡沫进行排水，若舱室进水，则进行前述的注入泡沫排水操作。该检测步骤可通过人工观察来实现，也可使用控制阀传感器等感应装置配合其它装置进行自动控制。

优选地，本发明的发泡原料为固体泡沫树脂或其它泡沫树脂，向所述破损舱室注入可固化的泡沫的压力为0.2~0.5MPa。发泡原料和发泡剂为本领域成熟的技术，在此不在详述，最优地，所述固体泡沫树脂可以为罗克休泡沫树脂。

下面以简易实验的方式模拟本发明泡沫排水的效果：

1．材料准备：固体泡沫树脂和发泡剂混合物1罐、密闭容器1只、塑料水管数米、电钻1台、量筒、烧杯若干。

2．工作准备：用电钻在密闭容器上钻两个大小不同的孔，将塑料管穿过小孔，扎入瓶底，另一端固定于数米高的位置。量取一定量的水注入容器。

3．实验步骤：

（1）实验主要分为以下几个步骤：

①固体泡沫树脂和发泡剂混合物注入和泡沫的形成；

②泡沫不断膨胀排出容器中的积水，并固化；

③查验泡沫的防水效果；

④测量剩余积水体积，计算泡沫排水能力；

（2）实验步骤示意图：实验装置防沉原理示意如图2，试验装置防沉原理流程如图3。

4．实验操作过程：将固体泡沫树脂和发泡剂混合物通过密闭容器大孔注入瓶内，泡沫瞬间发泡，泡沫膨胀固化过程中向下挤压积水，积水从塑料管中排出。

5．实验结果：试验结果表明，采用固化泡沫的方式，可以轻易地将水从容器中排出。

本发明不受空间内部结构和形状的限制，泡沫具有体积不收缩、不破灭、闭孔结构气密性好、不燃烧、无毒无味、价格低廉等诸多优点，是较为理想的抗沉材料。此外，泡沫膨胀指数巨大，如船舶携带40吨的固体泡沫树脂和发泡剂，按理想膨胀倍数30倍计算，大约可以产生900立方米的泡沫，相当于储备了900吨的浮力；当然，除固体泡沫树脂外，目前市场上许多发泡原料都可以实现。本发明在一定程度上提高了船舶的动力及生命力，舱室中各种装备如柴油机等，如果没有被水淹而熄火，由于泡沫隔绝了海水，因此还能使用一段时间。另外，本发明极大地提升了船舶的不沉性，例如船舶设计时，要求任意相邻3个舱段淹没不沉，使用泡沫进行填充，假设每个舱室残留1/3海水无法排除，则船舶的不沉性能将提高到任意相邻9个舱段淹没不沉，船舶生命力大大加强。本发明经过技术改进，还可用于船舶打捞；亦可用于军事，如舰艇、潜艇等，由于泡沫形成后为固体，即使多次遭受弹片攻击，也不会影响泡沫提供的浮力效果，进而可以大大提高舰艇的不沉性，提高生命力。最后，随着科技的进步，发泡泡沫的发泡倍数可能会不断增加，泡沫形成的速度会更快，届时用本发明实现船舶抗沉性能的效果将会更加明显。

本发明泡沫充填可固化的泡沫时，注入的泡沫体在一定时间内具有流动性，可进入所有空间和缝隙，并且进入的泡沫体不收缩，在一定时间内产生凝固并逐渐固化，因此可以有效充填整个空间和水密隔墙中的缝隙；由于固化前流动性较好，不需要很高压力就可实现有效扩散，使接顶时只需要0.2～0.5MPa充填压力就可以实现有效接顶和扩散，因此充填设备功率较小、成本低，作业安全简便。此外，由于可固化的泡沫流动性好，不会形成自由液面，提高船舶稳性。泡沫固化后形成密封墙，等于加固了水密隔墙，有效地防止海水向邻舱渗漏。此外，本发明还具有良好的防火性能，适用于伴随有大火时的抗沉，兼具灭火功能，由于能隔绝空气内外交换，因此在封舱灭火时也能使用。

基于前述船舶防沉用方法，本发明提出了两种船舶防沉用泡沫喷注装置，当然，根据前述方法还可再设计出更多的装置，在此不再一一举例。

实施方式1：

如图4所示，本发明的船舶防沉用泡沫喷注装置，包括位于被保护舱室内，用以向被保护舱室注入可固化泡沫的泡沫产生器9；泡沫产生器9通过管线10连接混合器11；混合器11通过管线10分别连接原料储存装置12和发泡剂储存装置13，管线10上设有虹吸管阀4；原料储存装置12和发泡剂储存装置13还通过管线10连接高压空气储存装置14，管线10上设有充气阀5。作为本发明的进一步改进，高压空气储存装置14连接原料储存装置12和发泡剂储存装置13的管线10上还设有减压阀6和气瓶阀7；原料储存装置12和发泡剂储存装置13还通过管线10连接原料源和发泡剂源，管线10上设有装填阀8。本发明所用的发泡原料和发泡剂为本领域成熟的技术，在此不在详述，优选地，原料储存装置12内储存的发泡原料为固体泡沫树脂或其他泡沫树脂；最优地，所述固体泡沫树脂可以为罗克休泡沫树脂。所述发泡剂储存装置13内装有发泡剂，发泡剂起到促进发泡原料发泡的催化作用。

本实施方式中，原料储存装置12、发泡剂储存装置13及高压空气储存装置14均位于被保护舱室内部；优选采用储存钢瓶，钢瓶移动和加装原料都很方便，适合需要单独保护的重要舱室。

此外，本装置中还可包括有检测被保护舱室是否进水的控制阀传感器（图中未示），设于被保护舱室内部。当舱室发生破损，导致海水进入舱室后，控制阀传感器检测到舱室有海水进入，相关阀门工作，使得原料储存装置12与发泡剂储存装置13内的发泡材料迅速进入混合器11混合，发生化学反应后通过泡沫产生器9形成并喷出泡沫，泡沫充斥舱室大部分空间，将海水排出舱外，为船舶提供一定的浮力。

本实施方式的工作过程为：某舱室进水准备弃舱时，打开气瓶阀7，高压空气经过减压阀6减压，经过充气阀5分别进入装有发泡原料（如固体泡沫树脂）的原料储存装置12和装有发泡剂的发泡剂储存装置13，被压缩空气驱动的发泡原料和发泡剂在混合器11中混合后通过泡沫产生器9产生大量泡沫喷注到破损舱室。除减压阀6外，各阀门均可采用电磁阀，并且可以联动，做到一键启动。对于无人舱室可采用浸水感应，通过控制阀传感器自动启动。泡沫喷入舱室后，不断膨胀，受到舱壁阻挡后继续向空隙膨胀，填满空间后，与水面接触，膨胀的压力克服水压后将海水从破口和舱底排水阀中排出，从而保护了整个舱室。另外，舱室中的机械，如柴油机等如果未被水淹而熄火，由于它的油路、气路都是密闭的，泡沫无法进入，因而还能使用一段时间。

实施方式2：

图5所示为本发明的船舶防沉用泡沫喷注装置的另一种实施方式，本实施方式与前述实施方式1基本相同，区别在于：原料储存装置12、发泡剂储存装置13、高压空气储存装置14及混合器11均位于被保护舱室外部，集中使用和控制，以节省成本和空间；此时，多个被保护舱室可共用至少一个原料储存装置12、发泡剂储存装置13、高压空气储存装置14及混合器11，这些装置的数量根据需要选用，并无特别的限制。

毫无疑问地，本实施方式中每个被保护舱室内也可包括有感应装置（图中未示），所有感应装置可连接至统一的中央控制站（图中未示），中央控制站根据预定设置对多个被保护舱室的泡沫喷射进行控制。为了提高发泡效果和速度，混合器11还可连接有搅拌电机15；混合器11内还设有预热电阻16。此外，高压空气储存装置14还可通过管线10连接泡沫产生器9，用来通过高压空气对泡沫产生器9进行清洁、加速等操作。

本实施方式采用集中控制，其工作过程为：当某舱室准备弃舱，或无人舱室水位上升至危险水位时，感应装置传递信号给中央控制站。中央控制站根据该舱室的容积自动计算发泡原料（如树脂）和发泡剂的用量，启动高压空气储存装置14，驱动定量的发泡原料和发泡剂进入混合器11，经过搅拌电机15搅拌充分混合后，送入破损舱的泡沫产生器9发泡；当温度较低时，可以使用预热电阻16加热以提高发泡速度。本实施方式的未尽工作过程与实施方式1相同，在此不再详述。

本发明的船舶防沉用泡沫喷注装置便于统一存储；特别在采用集成式泡沫喷注系统时，可以在中央控制站统一控制下对各舱室进行抗沉，提高了使用效率，节约了成本。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种船舶防沉用方法，其特征在于，所述方法包括向破损舱室注入可固化的泡沫，由泡沫固化后将海水排出破损舱室的步骤。

2.根据权利要求1所述的船舶防沉用方法，其特征在于，所述可固化的泡沫由发泡原料和催化剂混合后发泡而成，所述方法在向破损舱室注入可固化的泡沫之前，还包括将所述发泡原料和发泡剂进行混合的步骤。

3.根据权利要求2所述的船舶防沉用方法，其特征在于，所述方法在向破损舱室注入可固化的泡沫之前，还包括检测舱室是否进水，以判断是否需要注入泡沫进行排水的步骤。

4.根据权利要求2所述的船舶防沉用方法，其特征在于，所述发泡原料为固体泡沫树脂。

5.一种船舶防沉用泡沫喷注装置，其特征在于，包括位于被保护舱室内，用以向被保护舱室注入可固化泡沫的泡沫产生器；所述泡沫产生器通过管线连接混合器；所述混合器通过管线分别连接原料储存装置和发泡剂储存装置，管线上设有虹吸管阀；所述原料储存装置和发泡剂储存装置还通过管线连接高压空气储存装置，管线上设有充气阀。

6.根据权利要求5所述的船舶防沉用泡沫喷注装置，其特征在于，所述高压空气储存装置连接所述原料储存装置和发泡剂储存装置的管线上还设有减压阀和气瓶阀；所述原料储存装置和发泡剂储存装置还通过管线连接原料源和发泡剂源，管线上设有装填阀。

7.根据权利要求5或6所述的船舶防沉用泡沫喷注装置，其特征在于，所述原料储存装置、发泡剂储存装置及高压空气储存装置均为位于被保护舱室内部的储存钢瓶；所述被保护舱室内部还包括有检测被保护舱室是否进水的控制阀传感器。

8.根据权利要求5或6所述的船舶防沉用泡沫喷注装置，其特征在于，所述原料储存装置、发泡剂储存装置、高压空气储存装置及混合器均位于被保护舱室外部；多个被保护舱室共用至少一个原料储存装置、发泡剂储存装置、高压空气储存装置及混合器。

9.根据权利要求8所述的船舶防沉用泡沫喷注装置，其特征在于，所述被保护舱室内还包括有感应装置，所述感应装置连接有中央控制站，所述中央控制站根据预定设置对多个所述被保护舱室的泡沫喷射进行控制。

10.根据权利要求8所述的船舶防沉用泡沫喷注装置，其特征在于，所述混合器还连接有搅拌电机；混合器内还设有预热电阻；所述高压空气储存装置还通过管线连接所述泡沫产生器。

Images