CN104271438A - 用于水上船舶的扶正装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在倾覆后扶正船或其他水上船舶的装置。该装置(50)包括可充气本体(51)，该可充气本体在未充气时可收纳成折叠状态。压缩气体源(78，80)设置成在倾覆后对本体进行充气。可充气本体具有形成至少第一可充气室和第二可充气室(91，95)的柔性表皮，阀布置设置成使室以预定顺序进行充气。具体地，第一可充气室在第二可充气室充气之前进行充气。第一可充气室设置有用于将该第一可充气室牢固地安装至船舶上的装置。第二可充气室耦接至第一可充气室，当装置部署时，第二可充气室由第一可充气室支撑。当淹没时，由于第一可充气室的浮力，，第二可充气室能将扶正力矩施加至船舶。第一可充气室用于将该力矩传递至船舶。本体的分阶段的充气减轻其在充分充气之前“爆出”水面的自然趋势。

Description

用于水上船舶的扶正装置

本发明涉及船倾覆后的扶正(righting)，并且特别地，涉及用于该目的的一种充气装置。

一些船在倒转的情况下通常是不稳定的，并且因此在倾覆后趋于无需辅助而可使自身扶正。另外，诸如航行中的小船的其他船当在海上时可被船员扶正。然而，一些船在倾覆后将以倒转的状态稳定地漂浮，并且会难以扶正。刚性可充气船(“RIB”)通常落入该类型中。显然地，这种姿势对船员来说是危险的。

本领域中已知的是这种船可设置有被称为自扶正装置的装置—也就是，将船扶正而无需外部干预的装置。在图1中可见配备有自扶正装置的船舶的实例。这是众所周知类型的刚性可充气船(RIB)10，具有刚性船体12，该刚性船体具有沿其船舷上缘在两侧上延伸的充气管14。这种常见类型的船以大范围的尺寸出现并且用在许多不同的任务中。例如，它们可用作军用船、救生艇、用于更大的船的小船等。示出的实例具有舷内发动机，但是RIB常常使用艉板安装的舷外发动机。位于RIB10的后部的是刚性拱形物(arch，中拱)16，该刚性拱形物良好地竖立在船体上方，并且该刚性拱形物由金属管子形成。充气漂浮件18安装在拱形物16顶部处的横杆19上。在常规操作中，漂浮件18放气并以紧凑的构造收纳在横杆19上(图中未示出)。如果RIB例如由于大浪而倾覆，则加压气体被供应至漂浮件18以使该漂浮件充气。明显地，随着RIB10倒转，漂浮件被淹没。当被充气后，漂浮件18变得有浮力并且寻找到达水面的路径。刚性拱形物16用作杠杆(lever)，漂浮件18通过该杠杆将扶正力矩施加在船上，从而使的该船滚动回直立定向。

漂浮件18使用加压气缸以及相关的阀(该阀在附图中不可见)充气。

虽然有效，但示出的类型的自扶正装置不适于所有的应用。特别地，刚性拱形物16或一些其他升高的、固定的结构的设置可能是有问题的，通过这些结构漂浮件18可以施加所需要的杠杆作用。例如在RIB10用作炮艇的情况下，重要的是炮台应该具有完全的360度的视野。图1的刚性拱形物16将潜在地妨碍对RIB10后面的目标的瞄准，这是不期望的。另一个潜在的问题在于，用作补给船的船可能需要被储存在母船上而位于具有受限的净空高度(headroom)的空间中，而拱形物16不能容纳在该空间中。

一种可能的设想是漂浮件18可用安装在甲板或艉板上的更大的可充气漂浮件替换，但是在实践中这证明是无效的。经验显示这种类型的漂浮件在使用中在其充分地充气之前趋于在倒转的船旁边爆出水面，从而使得该漂浮件不能使船扶正。

现有技术中的文献US 5,056,453(Wright)描述了一种具有可充气拱形物形式的自扶正设备的刚性可充气船，该自扶正设备的端部都锚定至各自的RIB的管上。也就是，拱形物横跨RIB的整个宽度。似乎可设想的是拱形物将由在倾覆之后会被充气的单个可充气室而形成，并且这种结构将自然地趋于在一侧比在另一侧更迅速地充气，以使得其不对称的浮力将确定船滚动的方向。某些缺点是明显的。在该文献中示出的拱形物看起来是安装在RIB的可充气管上并且与该可充气管整体形成，这可能会使船的制造复杂。还可能证明放气的拱形物的储藏(需要延伸完全地横过RIB)也是有问题的。在实践中这种设计如何有效是不为人知的。

因此，存在对于用于船或其他船舶的改进的自扶正装置的需求。特别地，期望的是该装置在储存时应当具有低的外形。

根据本发明的第一方面，存在一种用于在倾覆后扶正船或其他水上船舶的装置，该装置包括可充气本体，该可充气本体适于在未充气时收纳成折叠状态，该可充气本体设置有或适于连接至压缩气体源，该压缩气体源用于在倾覆后为可充气本体充气，并且该可充气本体包括形成第一可充气室和第二可充气室的柔性表皮，该装置进一步包括阀布置，该阀布置用于使得室以预定顺序进行充气，在该顺序中，第一可充气室在第二可充气室充气之前进行充气，第一可充气室设置有用于将该第一可充气室牢固地安装在船上的装置，而第二可充气室耦接至第一可充气室，并且该第二可充气室布置成当可充气本体充气时由第一可充气室支撑，以使得由于第一可充气室的浮力，第二可充气室能施加扶正力矩，该扶正力矩通过第一可充气室传递以扶正船舶。

由于第一可充气室和第二可充气室的连续充气，可在第二可充气室充气之前建立用于第二可充气室的足够地刚性的基部或支撑，从而提供扶正船所需要的浮力。

本发明使提供一种整体可充气装置成为可能，该可充气装置在收纳时具有低的外形，并且该可充气装置适于安装在甲板处或艉板平面上而无需任何刚性的直立支撑结构。

根据本发明的第二方面，存在一种在倾覆后扶正船或其他船舶的方法，该方法包括

提供可充气本体，该可充气本体包括柔性的且不透气体的外表皮，该外表皮形成第一可充气和第二可充气室，

将可充气本体安装在船舶上，并且将该可充气本体收纳成折叠的、未充气的状态，

在船舶倾覆后，将压缩气体供应至第一可充气室，并且然后在第一可充气室充气后，将压缩气体供应至第二可充气室，以部署可充气本体并且使得可充气本体扶正船舶。

现将参考附图，仅通过实例的方式来说明本发明的具体实施方式，在附图中：-

图1是装备有属于现有技术的自扶正装置的刚性可充气船的立体图；

图2是示出在其充气状态下的体现为本发明的自扶正装置的立体图；

图3和图4分别是再次示出在其充气状态下的同一自扶正装置的端视图和侧视图；

图5a至图5e示出了自扶正装置的室充气的顺序，从这些图中忽略了未充气的室；以及

图6示出了(以立体图且不包含装置的任何其他部分)形成自扶正装置的部分的一对带。

在图2至图5中可见的扶正装置50具有可完全充气的本体51。就是说，该扶正装置不具有或不需要直立的支撑结构(诸如图1中的拱形物16)。当折叠时，该扶正装置形成紧凑的包装件，该包装件可安装在甲板平面处或船的艉板上。因此，例如，如果讨论的船是炮艇，则该装置必须不能阻挡炮沿任何方向的视线。如将在下文说明的，可充气本体51分成多个室，这些室充气的顺序由阀的布置来控制，室可通过该阀的布置连接至彼此。通过以该方式控制充气的顺序，并且通过本体51的适当设计，抵制了可充气本体过早地爆出水面的自然趋势。

在示出的实施方式中，可充气本体51具有包括相对小的宽度54和深度56的下部部分52并具有超大尺寸的上部部分58。由于上部部分的更大的宽度和深度，该上部部分在操作中提供显著的浮力，并且在下文中该上部部分将被称为漂浮部分58。下部部分用于承载漂浮部分58并且由于该原因将是指支撑部分52。下部部分用于承载漂浮部分58，并且因此该下部部分将被称为支撑部分52。然而要注意的是这些指定是有些任意的—明显地，本体51的每个部分(包括支撑部分52)在充气和被淹没时提供浮力，并且本体51的每层都支撑其上方的层。

要注意的是贯穿本文的术语“上部”与“下部”指当扶正装置50安装在船舶上准备使用并且船舶恰当的向上而未倾覆时，该扶正装置的定向。诸如“上方”与“下方”的相关的术语将是类似的解释。

根据示出的实施方式，可充气本体51包括多个层60a至601，这些层的每个都包括不可渗透的、柔性的外表皮，该外表皮具有由周边壁66连接以形成内部增压间的上部板62和下部板64。每个层60a..I都与其邻层或多个邻层连通，以使得气体能从一层流动到另一层，虽然在一些情况下这种气体的流动由阀的布置来调节。这方面将在下文更详细的说明。

在示出的实施方式中，上部板62和下部板64在多个点处通过内部结构以有利于层60a..I的刚性的方式耦接至彼此。这种内部结构限定上部板62与下部板64的间距，并且在加压时抵制它们彼此膨胀(bulge)分开的自然趋势。因此，横过其宽度和深度，每个层60a..I的高度都大致恒定，并且上部板62和下部板64大体上是平坦的且相互平行。内部结构还防止上部板62和下部板64相对于彼此过度的剪切。因此，极大地改善了整个可充气本体51的刚性。层的内部结构是柔性的并且不妨碍这些层为了储存而被压缩和被折叠。

更具体地，本实施方式的层60a..I包括形成上述内部结构的漏线织物(drop thread fabric)。这种材料对于可充气领域的技术人员是来说已知的，并且这种材料还被称为漏针织物(drop stitch fabric)。上部织物板和下部织物板通过互锁经纱(warp)耦接至彼此，互锁经纱可通过使用多个针的缝合过程形成，并且互锁经纱通常包括从一个织物层延伸到另一个织物层的高密度的细线(例如聚酯纤维或聚酰胺纤维)。通过应用外表皮将织物构造成不透气体的，在本实施方式中该外表皮是氯丁橡胶。

层60a..I形成堆叠物，其中一个板的上部板62固定(并且更具体地是结合(bond))至上方的层的下部板64。

围绕支撑部分52布置的带也有利于该支撑部分的刚性。在示出的实施方式中存在一对带66、68，当装置充气时，这对带的每一个都形成“U”形(具体可见图6)。形成带的材料是柔性的但具有高的抗拉强度和抗拉刚度。编织带(woven webbing)用在示出的实施方式中。相同材料的袢扣(tab)70间隔地结合至支撑部分52，并沿支撑部分的高度向上形成回路，带66、68穿过该回路(见图4)。每个带66、68的基部部分72(再次见图6)可固定至支撑结构(未示出)，以在该支撑结构上稳固地安装可充气本体51。附加的带74设置在可充气本体的每个直立顶点处，并且该附加的带在支撑部分52与漂浮部分58上的锚定点之间对角地延伸，以用作支撑件(barce)，进一步增强在充气时本体的刚性。

期望的是提供一些围挡件的形式，以在可充气本体51未有效使用时储存并保护处于其放气和折叠状态的该可充气本体。这种围挡件没有在附图中示出并且可采取多种不同的形式。例如，本体可收纳到适于打开或撕开的袋子中，以当可充气本体51充气时释放该可充气主体。可替换的是将折叠的可充气本体51收纳到具有形成可移动的盖的顶板的浅箱中，当本体51充气时该可移动的盖将被推开。申请人设想的是，这种类型的箱可通过适当牢固的支架安装在RIB的艉板的上部边缘上。因此箱本身将用作用于扶正装置50的基座和基部的作用。

需要压缩气体源给本体51充气，并且在示出的实施方式中这采取一对气体瓶78、80的形式，这对气体瓶承载在支撑部分52的相对侧面上。本实施方式中使用的气体是氮气与二氧化碳的混合物。在本实例中可手动地操作控制气体释放的充气阀82。在倾覆事件中，标准的船员训练涉及：首先将船员在水中集合，在一个船员启动扶正装置(例如通过拉动更远处的绳子来打开充气阀82)以部署扶正装置50并且因此扶正船舶之前，通常握持附接至船的绳子。以这种方式可确保当船舶扶正时船员不会受到伤害。然而原则上扶正装置50可使用适于在浸没时自动地释放(例如通过流体静压力和/或通过感测其自身的定向)的阀。

充气本体51具有多个由阀的布置来控制的内部室，阀的布置确保室以预定的顺序充气。本体的形成支撑部分52的下部室在本体的形成漂浮部分58的上部室充气之前进行充气。在充气过程早期，以这种方式提供足够的刚性支撑。较大的漂浮部分58只在该支撑已经部署的情况下才进行充气。支撑部分52还形成杠杆，漂浮部分58通过杠杆可在船舶上施加力矩以扶正该船舶。

要注意的是，在此使用的术语“室”指可充气本体51的内部空间，气体能自由地通过该内部空间。然而这并不意味着每个这样的室都是简单的增压间，因为在示出的实施方式中，每个室都由多个漏线织物的层所形成。在每个室内，相邻的层(诸如60a与60b)通过一个层60a的上部板中的与下一个层60b的下部板中的类似的开口(多个开口)对准的开口或多个开口而连通。在附图中看不到这些开口。

图5a至图5e示出了在充气过程中的步骤的顺序。在这些附图的每一个中都仅示出了本体51的已经充气的部分。这简化了附图并使附图清楚，并且还揭示了确定的相关的内部细节。示出的实施方式具有布置成一个位于另一个上方的五个室91至95，并且这些室以竖直的顺序从最下部的室91到最上部的室95进行充气。每个室(除了最上部的室95)都通过各自的一组级阀(stage valve)100至103而与上方的室连通，所述一组级阀通常是关闭的，并且当下方的室与上方的室之间的压力差超过预定临界值时所述一组级阀打开。

当打开以启动自身的扶正程序时，充气阀82直接地将气体供给至第一、最下部的室91，并且因此这首先如在图5a中看到的进行充气。

当第一室91达到预定的压力时，第一级阀100打开以允许气体开始从第一室91流动至第二室92—见图5b。三个第一级阀100在图5a中可见，但是可以使用不同的数量。这些第一级阀安装在从第一室的顶部层60d的上部板62通向第二室的底部层60e的下部板中的开口中。级阀100至103可形成为常闭单向弹簧控制阀。对于技术人员来说合适的阀是众所周知的并且无需在此说明。

第一室91和第二室92一起形成支撑部分52。

当第二室92中的压力变得足够大以打开第二级阀101时，开始第三室93的充气—见图5c。这是形成漂浮部分58的第一个超大尺寸的室。

以类似的方式，然后第三级阀102和第四级阀103依次打开，以允许漂浮部分58的第四室94和第五室95充气—见图5d和图5e。

在该部署的过程期间或在该部署的过程之后，本体51的浮力趋于升高船舶的船尾，并且随着船舶转向一侧或另一侧，该本体的浮力趋于在船舶上施加力矩，从而使得船舶滚动回直立的定向。

要注意的是，级阀100至103每个都用来保持一个室与下一个室之间的压力差。因此紧接着的完全的充气压力在第一室91中是最大的，并且从第二室92至第五室94逐渐地减小。这是理想的—因此在本体的下部部分中是相对刚性的，本体的下部部分承受最大的负载。

上述的实施方式通过实例而非限制性的方式提出。在不脱离如由所附权利要求确定的本发明的范围的情况下，设计和功能的许多变型是可能的。例如虽然示出的实施方式使用五个单独的可充气室，但室的实际数量可根据设计标准(包括例如待扶正的船舶的尺寸)而变化。可充气本体的形状能够显著的改变。技术人员将认识到的是设置用于室的连续充气的阀布置可采取许多不同的形式。

Claims (15)

1.一种用于在倾覆后扶正船或其他水上船舶的装置，所述装置包括可充气本体，所述可充气本体适于在未充气时收纳成折叠状态，所述可充气本体设置有压缩气体源或者适于连接至所述压缩气体源，所述压缩气体源用于在倾覆后为所述可充气本体充气，并且所述可充气本体包括形成第一可充气室和第二可充气室的柔性表皮，所述装置进一步包括阀布置，所述阀布置用于使得这些室以预定的顺序进行充气，在该顺序中，所述第一可充气室在所述第二可充气室充气之前进行充气，所述第一可充气室设置有用于将所述第一可充气室牢固地安装在所述船舶上的装置，而所述第二可充气室耦接至所述第一可充气室，并且所述第二可充气室布置成当所述可充气本体被充气时由所述第一可充气室支撑，以使得由于所述第一可充气室的浮力，所述第二可充气室能够施加扶正力矩，所述扶正力矩通过所述第一可充气室传递以扶正所述船舶。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述阀布置包括至少一个阀，所述第一可充气室通过所述至少一个阀能连接至所述第二可充气室，当所述第一可充气室中的压力超过所述第二可充气室中的压力一值时，所述阀布置成打开，该值大于临界值。

3.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述第一可充气室包括多个层，所述多个层中的每个均具有上部板和下部板，在所述上部板与所述下部板之间限定有增压间。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，每个所述层的所述上部板和所述下部板通过内部结构在所述增压间内的多个位置处联接，当所述层被充气时所述内部结构确定所述上部板与所述下部板之间的间距。

5.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述第一可充气室包括多个漏线材料的层。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述漏线材料的层彼此堆叠。

7.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述阀布置包括(a)充气阀以及(b)至少一个级阀，所述充气阀的开口允许气体从所述压缩气体源通过进入所述第一可充气室中，所述至少一个级阀控制气体从所述第一可充气室至所述第二可充气室的流动，所述级阀通常是关闭的，所述级阀适于并布置成当所述第一可充气室中的压力超过所述第二可充气室中的压力一预定界限时打开。

8.根据任一前述权利要求所述的装置，所述装置包括第三室，所述第三室设置在所述第二可充气室上方，并且所述第三室耦接至所述第二可充气室，所述阀布置适于在所述第二可充气室充气之后使所述第三室充气。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，所述装置包括四个或更多个室，所述室布置成以预定顺序进行充气。

10.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，带耦接至所述第一可充气室，并且所述带提供用于将扶正装置安装至所述船舶的装置。

11.根据任一前述权利要求所述的装置，其中，所述第二可充气室或随后的室相对于所述第一可充气室是超大尺寸的。

12.一种在倾覆后扶正船或其他船舶的方法，所述方法包括

提供可充气本体，所述可充气本体包括柔性且不透气体的外表皮，所述外表皮形成第一可充气室和第二可充气室，

将所述可充气本体安装到所述船舶上，并且将所述可充气本体收纳成折叠的、未充气的状态，

在所述船舶倾覆后，将压缩气体供应至所述第一可充气室，并且然后在所述第一可充气室充气后，将所述压缩气体供应至所述第二可充气室，以部署所述可充气本体并且使得所述可充气本体扶正所述船舶。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述可充气本体包括三个或更多个可充气室，所述可充气室设置成一个位于另一个上方，所述方法进一步包括按照从最下部的室至最上部的室的顺序将所述压缩气体供应至所述可充气室。

14.一种扶正装置，所述扶正装置大体上如在此参考附图2至附图6所描述的并且如在附图2至附图6中所示出的。

15.一种扶正船舶的方法，所述方法大体上如在此参考附图2至附图6所描述的并且如在附图2至附图6中所示出的。