CN106542059B - 一种船舶抗翻结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在复杂水域或突发性天气等状况能更好的防止翻船的船舶抗翻结构。它包括内壳、导向机构和外壳，内壳即船舶本体，导向机构为固定连接于内壳外壁上的环状结构；外壳的内壁通过导向机构与内壳的外壁转动连接；外壳的边沿处设有用于防止外物进入内壳与外壳之间的间隙的旋转密封结构；当船舶受到冲击时，外壳通过旋转将冲击力转换为自身旋转的动力以保持内壳的平稳。内壳包括内壳中部、内壳前部和内壳后部三个部分，三个部分固定连接在一起。导向机构包括导轮、导轨和防脱与制动装置；导轮上设有用于卡在导轨上的环形槽，导轮和导轨分别设置在内壳和外壳上，导轮和导轨之间设置有防脱与制动装置。

Description

一种船舶抗翻结构
技术领域
本发明涉及一种船舶制造行业的机械结构，具体是指一种适用于船舶等水上或水下航行的船舶抗翻结构。
背景技术
船舶指的是：举凡利用水的浮力，依靠人力、风帆、发动机（如蒸气机、燃气涡轮、柴油引擎、核子动力机组）等动力，牵、拉、推、划、或推动螺旋桨、高压喷嘴，使能在水上移动的交通运输工具。另外，民用船一般称为船（古称舳舻）、轮（船）、舫，军用船称为舰（古称艨艟，排水量500吨以上）、艇（排水量500吨以下），小型船称为舢舨、艇、筏或舟，其总称为舰船、船舶或船艇。船是重要的水上交通工具。在石器时代就出现了最早的船——独木舟（把一根圆木中间挖空）。然后，出现了有桨和帆的船。后来又出现了用蒸汽或柴油发动机提供动力的船。今天人们用太阳能和喷气式发动机作为船的动力，航行的速度令人吃惊，最高时速已经可以达到500千米以上了。
船舶在航行过程中，由于水面情况复杂多变，一不小心就会出现侧翻的风险。目前传统的船舶结构在设计时，为了防止翻船，需要一个能够使船回复到原平衡位置的力矩，即“复原力矩”。复原力矩只有在船体呈现横摇、纵摇、垂荡三个方向的运动状态时才会产生，而翻船与船体横摇有最为直接的关系。在这里我们着重分析船体横摇方向的复原力矩。以船体顺时针向右倾斜θ度为例——这时船体右侧浸水中的体积相对左侧变大，即浮力作用的中心位置（浮心）移向船体右侧，而船的重心并不随着船体倾斜发生变化。这样，船体就出现一个由重心出发竖直向下、大小等于排水量的重力，同时出现一个由已移向船体右侧的浮心出发竖直向上、与排水量相等的浮力。由于这时船体的重力与浮力不在同一直线上，所以就会产生一个逆时针方向的、使倾斜船体回复到原有状态的力矩，这就是“复原力矩”。重力与浮力所在直线之间的距离叫做“稳性力臂”，用“GZ”表示。纵轴取GZ、横轴取船身倾斜角度所构成的曲线，叫做“稳性曲线”。当这个曲线变为负数时，就会发生翻船。
复原力矩的判定方法：在船体倾斜的状态下，由船体的浮力出发竖直向上的浮力作用线与船体中心线的交点叫做“稳心”。在稳心比重心高的情况下，复原力矩为正值，这时即使船体倾斜也会回复到原平衡位置；反之，如果稳心比重心低，复原力矩为负数，则会发生翻船。重心到稳心的距离叫低复原做“稳心高度”，用“GM”来表示。置于波浪中，船体总要发生摇荡运动。具体而言，它会出现六个“自由度”的运动。其中，有三种运动属于直线运动：一是“垂荡”，即上下方向的运动；二是“横荡”，即左右方向的运动；三是“纵荡”，即前后方向的运动。另外，还有三种属于旋转运动：一是“纵摇”，即以船体中央作为中心的船首与船尾的上下运动；二是“横摇”，以船体的中心线为轴的横向摇摆；三是“艏摇”，即船首与船尾的横向左右摇摆。
虽然船舶设计师通过上述方法对船舶进行了科学且精密的设计，但是在现实中，翻船事故率仍然颇高。比如2015年6月1日21时30分，隶属于重庆东方轮船公司的东方之星轮，在从南京驶往重庆途中突然遇到罕见的强对流天气，在长江中游湖北监利水域发生侧翻沉没。沉船事件发生后，交通运输部门、解放军、武警部队和公安干警、沿江省市等调集动员了大批专业搜救人员、解放军、武警和消防官兵以及沿江地区群众，采取空中巡航、水面搜救、水下搜救、进舱搜救和全流域搜救相结合的方式，在事发地及下游水域开展全方位、立体式、拉网式搜寻。截至2015年6月13日，经有关各方反复核实、逐一确认，“东方之星”号客轮上共有454人，其中成功获救12人，遇难442人。2015年12月30日，长江沉船事故调查报告公布，经国务院调查组调查认定，“东方之星”号客轮翻沉事件是一起由突发罕见的强对流天气（飑线伴有下击暴流）带来的强风暴雨袭击导致的特别重大灾难性事件。另外国外类似的翻船事件也常有发生。
综合上述背景内容，可见船舶遇到复杂水域或突发性天气等状况时，抗翻能力仍然急需改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种在复杂水域或突发性天气等状况能更好的防止翻船的船舶抗翻结构。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种船舶抗翻结构，它包括内壳、导向机构和外壳，所述的内壳即船舶本体，所述的导向机构为固定连接于内壳外壁上的环状结构；所述的外壳的内壁通过导向机构与内壳的外壁转动连接；所述的外壳的边沿处设有用于防止外物进入内壳与外壳之间的间隙的旋转密封结构；当船舶受到冲击时，所述的外壳通过旋转将冲击力转换为自身旋转的动力以保持内壳的平稳。
作为优选，所述的内壳包括内壳中部、内壳前部和内壳后部三个部分，所述的三个部分固定连接在一起。
作为优选，所述的导向机构包括导轮、导轨和防脱与制动装置；所述的导轮上设有用于卡在导轨上的环形槽，所述的导轮和导轨分别设置在内壳和外壳上，所述的导轮和导轨之间设置有防脱与制动装置。
作为优选，所述的内壳的截面为环型、半环型或多边型结构。
作为优选，所述的外壳的截面为环型、半环型或多边型结构。
作为优选，所述的内壳中部和内壳前部的外周均设有外壳，且内壳中部外周上的外壳与内壳前部上的外壳之间可独立旋转。
作为优选，所述的内壳后部上还连接有动力装置。
作为优选，所述的导轮可以在导轨上横向偏移。
采用上述结构后，本发明具有如下有益效果：本发明是一种新的船舶的外壳与船体内壳固定的结构，该结构主要由外壳和内壳组成，内壳可为圆形、多边形或其它形态的外观，无前、后盖之分，内壳外壁上设计有导向机构，内壳通过导向机构与外壳相连，外壳在内壳外壁上作圆周旋转，当风浪冲击外壳时，外壳通过旋转将冲击力转换成旋转力，以保持内壳平稳。
综上所述，本发明提供了一种在复杂水域或突发性天气等状况能更好的防止翻船的船舶抗翻结构。
附图说明
图1是本发明中船舶抗翻结构的结构示意简图。
图2是本发明实施例一中船舶抗翻结构的外壳与内壳之间的截面示意图。
图3是本发明实施例二中船舶抗翻结构的内壳为其他形状时与外壳之间的截面示意简图。
图4是图3中的外壳受到冲击后旋转一定角度后的示意简图。
图5是本发明实施例三中船舶抗翻结构的外壳与不规定内壳之间的截面简图。
图6是本发明中内壳前部也设有外壳时的示意图。
图7是本发明中导向机构的结构示意简图。
如图所示：1、内壳中部，2、内壳前部，3、内壳后部，4、导向机构，401、导轮，402、导轨，403、防脱与制动装置，5、外壳，6、动力装置，7、旋转密封结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
结合附图1到附图7，一种船舶抗翻结构，它包括内壳、导向机构4和外壳5，所述的内壳即船舶本体，所述的导向机构4为固定连接于内壳外壁上的环状结构；所述的外壳5的内壁通过导向机构4与内壳的外壁转动连接；所述的外壳5的边沿处设有用于防止外物进入内壳与外壳5之间的间隙的旋转密封结构7；当船舶受到冲击时，所述的外壳5通过旋转将冲击力转换为自身旋转的动力以保持内壳的平稳。
作为优选，所述的内壳包括内壳中部1、内壳前部2和内壳后部3三个部分，所述的三个部分固定连接在一起。
作为优选，所述的导向机构4包括导轮401、导轨402和防脱与制动装置403；所述的导轮401上设有用于卡在导轨402上的环形槽，所述的导轮401和导轨402分别设置在内壳和外壳5上，所述的导轮401和导轨402之间设置有防脱与制动装置403。
作为优选，所述的内壳的截面为环型、半环型或多边型结构。
作为优选，所述的外壳5的截面为环型、半环型或多边型结构。
作为优选，所述的内壳中部1和内壳前部2的外周均设有外壳5，且内壳中部1外周上的外壳与内壳前部2上的外壳之间可独立旋转。该结构可以进一步参见附图6，将前部和中部采用分体式的外壳5结构，降低了对外壳的加工难度，同时分体式设计使得外壳5的缓冲效果更加优良，因为前部和后部可以同时针对不同的风浪冲击进行缓冲。基于此优选项，还可以做进一步的扩展，即针对船舶比较容易受到风浪冲击的几个重点区域分别设计一个独立旋转的外壳结构。
作为优选，所述的内壳后部3上还连接有动力装置6。
作为优选，所述的导轮401可以在导轨402上横向偏移。
采用上述结构后，本发明具有如下有益效果：本发明是一种新的船舶的外壳与船体内壳固定的结构，该结构主要由外壳和内壳组成，内壳可为圆形、多边形或其它形态的外观，无前、后盖之分，内壳外壁上设计有导向机构，内壳通过导向机构与外壳相连，外壳在内壳外壁上作圆周旋转，当风浪冲击外壳时，外壳通过旋转将冲击力转换成旋转力，以保持内壳平稳。
本发明专利在具体实施时，有如下几点注意事项，1、外壳在导向机构的支撑下可绕内壳作圆周运动，可左右任意旋转。2、外壳可设计为圆柱形、半圆、多个小半圆形的组合形。3、外壳抗击风浪的部分可于水下、水面上；可整个圆体，也可半圆体，也可小半圆体。
另外实施时所述的外壳5并不要求一定是附图2中的闭合的环状结构，比如采用附图3中的半环形结构，即外壳5的上半部分是开放的。附图4反应的则是当外壳5受到冲击后向右上角旋转一定角度后的状态。或者采用如附图5中示意的结构，内壳采用现有技术中的常规船体结构，这样可以适用于对现有的船体进行改造。但是导向机构4必须是闭合的环状结构。这样外壳才能围绕内壳旋转。关于导向机构4的结构，可以参照附图7，即导轮401的凹槽宽度大于导轨403的外径，使导轮401可以在导轨403上除了沿导轨的引导方向运动外还可以进行横向的偏移，前后偏移时通过防脱与制动装置403来防止导轮401脱轨，所述的防脱与制动装置403为带有伸缩性的制动钳，防脱与制动装置403的一端与导轨403固定连接，另一端与导轮401活动相抵。导向机构4和外壳5之间的密封所采用的旋转密封结构7，属于一种动态密封，即在两者相对旋转时仍可实现两者之间的密封，这一结构在现有的机械领域已经存在。实施时可以直接参照现有技术中的方案。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种船舶抗翻结构，其特征在于：它包括内壳、导向机构(4)和外壳(5)，所述的内壳即船舶本体，所述的导向机构(4)为固定连接于内壳外壁上的环状结构；所述的外壳(5)的内壁通过导向机构(4)与内壳的外壁转动连接；所述的外壳(5)的边沿处设有用于防止外物进入内壳与外壳(5)之间的间隙的旋转密封结构(7)；当船舶受到冲击时，所述的外壳(5)通过旋转将冲击力转换为自身旋转的动力以保持内壳的平稳；所述的导向机构(4)包括导轮(401)、导轨(402)和防脱与制动装置(403)；所述的导轮(401)上设有用于卡在导轨(402)上的环形槽，所述的导轮(401)和导轨(402)分别设置在内壳和外壳(5)上，所述的导轮(401)和导轨(402)之间设置有防脱与制动装置(403)。
2.根据权利要求1所述的船舶抗翻结构，其特征在于：所述的内壳包括内壳中部(1)、内壳前部(2)和内壳后部(3)三个部分，所述的三个部分固定连接在一起。
3.根据权利要求1所述的船舶抗翻结构，其特征在于：所述的内壳的截面为环型、半环型或多边型结构。
4.根据权利要求1所述的船舶抗翻结构，其特征在于：所述的外壳(5)的截面为环型、半环型或多边型结构。
5.根据权利要求2所述的船舶抗翻结构，其特征在于：所述的内壳中部(1)和内壳前部(2)的外周均设有外壳(5)，且内壳中部(1)外周上的外壳与内壳前部(2)上的外壳之间可独立旋转。
6.根据权利要求2所述的船舶抗翻结构，其特征在于：所述的内壳后部(3)上还连接有动力装置(6)。
7.根据权利要求1所述的船舶抗翻结构，其特征在于：所述的导轮(401)可以在导轨(402)上横向偏移。
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