CN1037115A

CN1037115A - 抗倾覆船体设计

Info

Publication number: CN1037115A
Application number: CN 88102667
Authority: CN
Inventors: 杨增祥
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1989-11-15

Abstract

此项发明属于航海运载工具，是船舶系列中的水面舰艇部分。“抗倾覆船体”首先需要解决的技术问题是主船体和重心定位器的连接方式，因为这涉及到连接牢固度和重心纵坐标。再者就是甲板有效使用面积比较小，若要安置舰载飞机则需要大胆的技术尝试和精心设计。“抗倾覆船体”的主要技术特征：良好的稳性；极强的复原能力；有抗触礁能力；可用于各种军用作战舰艇和各种长期在海上作业的考察船等。

Description

此项发明属于航海运载工具，是船舶系列中的水面舰艇部分。

“抗倾覆船体设计”以其全新的外形和抗倾覆原理;打破了传统船舶的外形和抗倾覆原理设计。本发明最大的特点是在任何风浪条件下都不会倾覆。就目前技术条件而言，还没有见到任何国家有过能在狂风恶浪中快速、安全行驶的船舶。如果我们首先有了这种船舶，把它用于各种舰艇上，那这些舰艇就会有全天候、全海况作战能力。我们的舰艇若能在别人的舰艇丧失攻击能力的天气、海况下使用，产生的有利于我们的作用不会亚于核武器的威力。“抗倾覆船体”的宗旨就是化大自然的不利为有过，用大自然的威力来武装自己，消灭敌人。

在“抗倾覆体”的设计中，我曾经参考过《船舶概论》、《舰船知识》、《小型船舶设计与建造》。但是“抗倾覆船体”以前从未有过，还没有直接反映该项技术的资料，因此本文中出现了一些新的技术术语，请同志们审查时注意。

下面将要介绍“抗倾覆船体”的原理，这个问题并不复杂，谁都见过人们游泳时所嬉戏的彩球，只要你观察一下就会发现彩球在水面上是可以自由转动的。但是要在彩球上粘一重物，以彩球吃水一半为宜，这时不管将球怎样转动，粘有重物的那一面始终回转到水下的球顶点处，根据这一现象可以总结出这样一条定律：“漂浮在水面上的圆形物体（球形、圆柱形都可）如果在其任意一侧按一重物，那么按有重物的那一侧永远向下，任何流体性外力都不能将其改变”。按照这一定律我制作了一艘“抗倾覆船体”的模型。（见附图一）这艘船的主要结构是由两个直径相差很大的圆形流线体组成的。其中“1”是主体船，产生一个向上的正浮力。“2”是重心定位器产生一个垂直向下的重力。“3”是倾覆恢复舱。保证船体模倾180°时仍有很好的复原能力。那么这艘船在水中是怎样工作的呢？大家知道漂浮在水面上的物体的摩擦力比物体在陆地的摩擦力要小的多。比如一艘十吨重的船浮在水面上用一个人也能将其撑动，如果把此船放在陆地上就是换辆汽车来拉也未能拉的动。而圆形流线体在水中的纵向运动阻力比矩形或近似矩形的物体还要小一点，特别是圆形物体的转动阻力比矩形物体的转动阻力又小许多倍。这是因为园形物体在同一平面内不存在第二个支撑点，所以园形的物体不管是在陆地上还是在水里都具有良好的转动性，不过在水中表现更为突出。园形物体另一个重要的特性是：良好的抗流体冲性;也就是说同样强烈的流体冲击在园形物体表面所作的功比在其它形状物体上所作的功要小的多。我国在进行原子弹试验时在试验区里盖了几种不同形状的房子，以观察冲击波对它们的破坏力。试验开始后一阵强烈的冲击波刮倒了大部分房子，只有园形的房子在完好无损地树立着。

了解了园形物体的这些性质，再分析“抗倾覆船体”就不难了。主船体“1”所产生的浮力，远大于重心定位器“2”所产生的重力，所以船能够浮在水面上。而园形物体良好的转动性使重心定位器“2”能够把“2”的那一面牢牢地定在水面下的重垂线上，不管什么外力破坏了船体的平衡位置，那么外力一旦消失重心定位器会立即返回原来的位置。

使船舶发生倾覆的原因有很多种，在海洋上以突发横风最为严重，下面假设有一艘“抗倾覆船体”在1级航区受到强风冲击的情况，此船的主尺度为：垂线间长85米;型宽10米;型深6.5米;吃水5米;水线下排水体积2000吨;重心定位器产生重为500吨;倾覆恢复舱长30米。请看图二。

根据风压计算公式：M5＝0.001 ZPA5（吨、米）

式中 A5-受风侧面积（m²）

Z-受风面积压中心距实际水线和距离;

P-单位计算风压;

M5-风压力。

另-园形物体的受风面积要乘以流线型系数0.60;

列出算式：M5＝0.001×90×2.5＝24.75（吨、米）

此风压力24.75（吨、米）乘以倾覆恢复舱的长度30米。得742.5吨。

此数值再加上甲板下部于弦以及其它部位的风压力等于842.5吨。

也就是说整个船体的风力是842.5吨。按照“抗倾覆船体”倾斜条件：“外力施加于船体，若要使船体转动倾斜，那么这个力就必须大于重心定位器一侧重量”。“抗倾覆船体”建造规则中“船体下部（即水面线以下）的重量要占全船重量的70-80%”。

上例中船体排水量为2000吨，那么水面线以下重量就应是1600吨左右。而施加于船体的风力是842.5吨，这个力远小于船体下部的重量，连掀动船体的条件都不够又怎么能把船刮翻呢。

以上讨论了风力对船体的影响，现在来看看“抗倾覆船体”在波浪中横倾的状况。主船体即然为园形那么在它的园周上每一弧度离园的距离相等，所形成的体积也相等，但重心定位器一侧的重量却不相等，这一绝对偏重的一侧会以船体纵中心为轴，始终垂直向下方船在波浪中漂浮时水线虽然在不断地变化，但是船体水下的排水体积和排水形状都不改变。而且重心定位器又在不断地、连续地调节着船体的初始状态;而不象普通船舶那样被风浪掀到一定的角度，而后再靠自身的复原力距回转过来，随后船又被自身的惯性甩到另一边;尽管船在海浪是航行遇到的情况可能要复杂的多，但是“抗倾覆船体”不管是外形上还是在船体复原的原理上和普通船舶相比有了本质的改进，不管风浪有多么大的威力，即使把船体掀个底朝上“抗倾覆船体”也能迅速地复原到初始状态，这一点是毫无疑问的。

“抗倾覆船体”的设计、建造规则：

1.整个船体的大部分重量，要集中于重心定位器一侧的下半径，约占全船重量的70-80%。对一切重量的设备，设施要可能的设计在船的底部，对水面线以上的一切装备都要从轻设计。

2.倾覆恢复舱的设计要根据实际情况而定，比如船体要有较大的甲板使用面积时，可以缩短恢复舱的长度，现在用的最短长度为船体总长度1/2-1/3（再短没有试验过），若船体不需要甲板就可按流线型状设计成通长的倾覆恢复舱。

3.船体甲板上的一切人员进出口，挡风屏窗都需要密封设计，要经的住狂浪的袭击。

4.重心定位器的粗细、形状在设计时一般可灵活些，以减少阻力为主。重心定位器作为船体的一个通长大部件，若是只作为船坠使用有点太可惜，可把重心定位器同时作为有其它用途的部件，比如作为空心的（但必须重力远大于浮力）其中的空间作油箱，淡水舱或是压载水舱使用。

“抗倾覆船体”最大的特点是具有最优异的复原能力和良好的稳性，船受到风浪力矩发生横倾360°。范围内都能迅速恢复原初始状态。而现在使有的普通船舶无论如何也做不到这一点。

本船体在使用中如发生失误造成的重量过份集中一侧而引起翻船时，只要原重量消失船体会自行恢复初始状态。若是普通船舶发生了以上事故那么等待人们的只有死亡和沉船。

重心定位器在受到意外损坏时不会对整个船体的浮力与平衡造成不良影响，再加上“抗倾覆船体”同样采用全密封结构和隔离舱，本船在遇到船底触礁时有很好的防护性能。

图三是“抗倾覆船体”的线型图，本图只说明船体结构对其它船体数和船型系数暂不作讨论，因为本文的任务是说明“抗倾覆船体”的抗倾覆原理及性能，现在不是制造大型舰船，还不能确定具体参数。

Claims

1、抗倾覆船体有良好的稳性，极强的复原能力。该船体在中部剖面看去是由两个直径相差很大的形物体组成大园为主船体(1)，小园为重心定位器(2)，其特征为重心定位器(2)紧贴于主船体(1)的下部。

2、主船体首部特征为：上部为平台作甲板用，下部为斜圆锥抛物形其中心轴线在水线处。

3、主船体尾部特征为：上部为一平台作甲板，下部为抛物形斜圆台。

4、主船体中部为标准的正园形。