CN107914821A - 永远不沉的船 - Google Patents

Abstract

本发明的永远不沉的船属于新船型的开发制造。水上沉船事故频发，主要是船的稳性低而且不能有效的抗沉。当今都是钢铁造船，抗沉更加重要。本发明的永远不沉的船包括航母邮轮等超大型船。其特征是尖形船底；主体船壳是圆弧型；两侧壁外空载水位线以下是多层维稳平衡减摇鳍；空载水位线以上是外飘的不怕撞击、不怕漏气的永久性浮体；永久性浮体以上是数十个巨大的可充气安全气囊；船内还有不怕漏气的永久浮舱取代水密舱，水密舱怕漏气。船上有八种抗沉和维稳减摇设施，还有智能全自动调倾报警系统，能全时、全方位的自动调倾，全天候地保证船平稳平衡。遇到极端险情调倾无效时会自动启动安全气囊并排空调倾舱内的水，让船永远不沉。

Description

永远不沉的船

技术领域

本发明属于新船型的开发制造和把旧船升级为不沉的安全船。

背景技术

从古到今，水上沉船事故不断。从泰坦尼克号到韩国的岁月号、到中国的东方之星号，都给国家和人民的生命财产造成了巨大损失。其关键原因是船的稳性差，没有有效的抗沉技术或抗沉水密舱漏气失效。当今都是钢铁造船，抗沉极为重要，急需有效的抗沉技术。本发明能克服背景技术的不足，具有简单、高效、万无一失的多重抗沉功能。用本技术能造出非常平稳，永远不沉的船，包括航母邮轮等超大型船。

发明内容

发明目的：从根本上解决沉船的世界性难题。新造或者把旧船改造成永远不沉的船，确保船和船上人员的生命财产安全。

技术方案：降低重心，提高浮心，大幅度提高稳性；使总浮力(总排水量)＞总重量，让船永远不沉。

1、船底(1)是V字型尖底。

2、主体船壳两侧壁(2)是圆弧型，上面向两侧敞开，下面是两圆弧相交构成的尖形船底(1)。

3、主体船壳两侧壁外，空载水位线以下至船底尖部是钢制多层维稳平衡减摇鳍(3)，取消压载和压载水舱。

4、主体船壳周围，空载水位线以上是外飘的中空箱体，箱体内充满漂浮性聚氨酯泡沫永久浮体(5)。

5、船舷处排列着数十个独立的安全气囊(6)，平时叠放在柜子里兼做船墙用，应急时自动充气弹出。

6、船内所有不方便使用的空间，不管大小、形状，都做成中空的，里面注满聚氨酯泡沫。所有的舾装夹层、隔断、管道保温层等等里面也都注满聚氨酯泡沫。不能做成中空腔室的狭小空间就直接喷涂聚氨酯泡沫，表层喷涂聚脲涂料，具有最好的防腐、防漏和抗撕裂性；这些具有漂浮性不怕漏气的小舱室、夹层、管道保温层等等，合起来统称叫做永久浮舱。取消水密舱，如果需要保留的水密舱，也是做成简单的中空箱体，里面注满低密度漂浮性的硬质聚氨酯泡沫，不怕漏气，具有永久漂浮性。

7、船内有智能调倾系统。在船的内壁两侧是前后排列的双舱室调倾舱(8)，负责调整横倾和纵倾。调倾舱尾部有水泵和电动阀门组合(7)，控制调倾舱内水的进出，应急时，排空调倾舱内的水关闭阀门，使调倾舱变成浮舱。调倾舱由智能调倾控制器(9)、应急控制器和手动三重控制。

8、在船的前后左右警戒水位线上装有浮球液位开关，这里命名叫做应急控制器负责监控无倾斜均衡沉船和其他任何情况下的沉船危险，都是双套双电路的，它与安全气囊启动开关、调倾舱排空开关和报警器开关并联。当船底漏水，出现无倾斜均衡的慢沉或者智能调倾控制器出现故障，未能启动安全气囊(6)、报警器(18)和排空调倾舱内的水关闭阀门时，应急控制器能自动接通这些电路，完成应急动作。

9、在船的前后左右四个方向的调倾舱(11)、(12)、(13)、(14)中装有远传压力表，这里命名叫做超载偏载监控器监控是否有超载或偏载情况。

有益效果

1、船是尖底的能有效降低重心，增加稳性和抗风能力。

2、圆弧型船壳坚固、抗压性能好。

3、多层钢制维稳平衡减摇鳍(3)的有益效果有3个：是增加了船底重量，降低了重心，提高了稳性；是增加了船底的刚性强度防撞(保留双层船底，但是夹层要充满硬质聚氨酯泡沫，起到防腐保温、隔音降噪增加强度的作用)；是最重要的，它像鱼的胸鳍腹鳍一样，能起到非常重要、非常明显的平衡、稳定、减摇作用。实验结果表明，有两层以上的维稳平衡减摇鳍的船，耐波性明显高于没有维稳平衡减摇鳍的船。其原理是，船在摇晃时减摇鳍能产生与船摇晃方向相反的阻力，增加了船恢复平衡的力矩。实践中典型的实例就是用双桨划行的船，双桨插在水中，桨平面在上下状态时，能控制船的平衡稳定，防止横倾侧翻。仿生原理是鱼，鱼在水中能立着游动，是因为鱼有胸鳍和腹鳍控制平衡，把鱼的胸鳍腹鳍剪掉以后，鱼就侧翻立不起来了。所以，有了维稳平衡减摇鳍，能大大增加船的抗风能力，防止船摇晃或快速倾斜侧翻，船就非常平稳，就不会发生类似东方之星船瞬间翻沉的悲剧。

4、船内的永久浮舱：不怕漏气，安全保险，简单耐用，取代水密舱，少占用船内空间，降低造价。

5、外飘的永久浮体(5)：里面是低密度硬质聚氨酯泡沫，具有最好的永久漂浮性，不怕撞击，不怕漏气，大大增加了浮力，提高了浮心，有非常好的抗侧翻性能和抗沉性。

这种永久浮体、永久浮舱、安全气囊(军用的安全气囊，充入气囊的是聚氨酯快速发泡剂)，不怕撞击，不怕被击穿漏气，最适合用于航母等军用、警用舰船。

这种低密度硬质聚氨酯泡沫外飘型永久浮体，不仅具有最好的漂浮性，还有最好的保温隔热性能，最适合用于LNG船和远洋冷冻渔船。尤其是以船为家的渔民，能有这样一只永远不沉，又平稳又保温的渔船是最好的水上生活了。

6、安全气囊(6)：就像飞机的应急滑梯，在极端险情时会自动弹出充气救生。众多的气囊能产生巨大的浮力，与永久浮舱、永久浮体和排空了水的调倾舱，四种抗沉设施一起，将船漂浮在水面永远不沉。为航空母舰等军警舰船充入气囊的是漂浮性最好的低密度硬质聚氨酯快速发泡剂，这种发泡剂很快就发泡成漂浮性固体泡沫，形成许多巨大的固体漂浮体，不怕击穿漏气，不怕撞击，将航母、邮轮等舰船漂浮在水面永远不会沉。

7、智能调倾系统：系统由船内左右两侧的两个调倾舱(8)、智能调倾控制器(9)、供高压气系统(10)和调倾舱底部众多的连通器管道(15)组成。它的有益效果有5个：能全时、全方位地自动调倾，时刻保持船体平衡。不论是锚地、港口装卸货物时的静倾，还是航行中、战斗中的动态倾斜，只要达到设定的倾斜角度就会自动调倾，全时全方位地保证船体平衡。遇到极端险情调倾无效时，能自动排空调倾舱内的水以后关闭阀门(7)，使调倾舱变成浮舱。能自动启动安全气囊把舰船浮起来，让船永远不沉，同时发出警报。非调倾状态下，调倾舱顶部的气垫有维稳减摇作用。能主动调整船的重心。调整调倾舱内的水量，能调整船的重心高低。风平浪静的好天气航行时，可使调倾舱内的水少一些(用调倾舱上的浮球液位控制器监控)，能保证一般情况下的调倾功能就行，这时船的载荷减少，船体上浮，减小航行阻力。空载航行或者风浪天气航行时，把调倾舱的水加到50/100(这时调倾力度最大)，降低船的重心，提高稳性。

8、应急控制器(在船四周警戒水位线的浮球液位控制器)与自动调倾控制器(9)、报警器(18)并联，共同控制安全气囊和调倾舱的排空，多一道安全保障。同时补齐了无倾斜慢沉危险的监控防沉短板，做到出现任何情况的沉船危险都能启动安全气囊等抗沉设施并报警，确保船的绝对安全。

9、超载偏载监控器(安装在四个调倾舱(11)、(12)、(13)、(14)上的远传压力表)。由于智能调倾系统的调倾作用，船始终保持平衡状态，所以船上载荷是否均衡，不知道。如果在港口出发时船就处在调倾极限状态，那么途中出现调倾情况时已没有调倾余地了。所以，船上的载荷应始终保持均衡，给调倾系统留出足够的调倾余地。根据船上四个方位调倾舱(11)、(12)、(13)、(14)内的气体压力数值，能监控船上载荷的均衡情况，压力数值大的方向载荷重，反之载荷轻。可以根据超载偏载监控器的数值，监控是否超载偏载，以便调整货物的装载，保证载荷均衡，进而保证有效地调倾和安全航行。

综上可知，本发明的永远不沉的船，有八种维稳抗沉功能。其中有四重抗沉措施：舱内的永久浮舱+外飘的永久浮体+调倾舱排空水+安全气囊+船自身的排水量＝总排水量远远大于船的总重量，能确保船永远不沉；

有四种减摇维稳措施：船底是尖的降低了重心+外飘的永久浮体提高了浮心和抗摇抗倾力矩+维稳平衡减摇鳍直接增加了恢复平衡的最大力矩+智能调倾舱的气垫减摇作用。这些设施极大地增加了船的抗沉性、稳性和抗风能力，使本发明的船非常平稳，永远不会沉。

具体实施方式

只增加和改进以下各项，船的其它基本要素不变。

1、主体船壳两侧壁(2)做成两圆弧型，上面向两侧张开，下面是两圆弧相交构成尖形船底(1)。横剖面看，主体船壳近似于深V字型。

2、维稳平衡减摇鳍(3)：在船壳两侧壁外，空载水位线以下，沿着船壳从船首到船尾水平地焊上80-100mm宽的长条形钢板(宽度由船型设计而定)。船首处要随着船的翘度向上翘起，这样船在航行时能有一个向上的抬升力，增加浮力。钢板是从空载水位线略下方开始焊接，往下到船底尖部多层均匀排列，间隔按设计要求可大可小。条形钢板除了船头上翘以外其余的是水平焊接，并且条形钢板的平面要垂直于船壳该点的圆弧切面，使减摇鳍的抗摇力矩最大。

3、船内的永久浮舱：将船内不方便使用的空间或者没有什么使用价值的地方都做成中空的，其形状大小不限，按照舾装要求用任何材料做表面都行，是中空的，就注入低密度漂浮性聚氨酯发泡剂，不是中空的，直接往表面上喷涂就行，发泡后即防腐、保温、隔音又有最好的漂浮性，构成永久浮体。所有的管道保温层、隔断、夹层也都注入发泡剂，构成永久漂浮性物体。需要保留的水密舱，也做成简单的中空箱体，里面注满聚氨酯泡沫，把这些具有永久漂浮性的个体总和叫做永久浮舱。高压聚氨酯发泡机，聚氨酯喷涂机市场上有售，已有多年的使用历史，效果安全可靠。

4、外飘的永久浮体(5)：在主体船壳外，空载水位线以上，用薄钢板焊成外飘的中空箱体，箱体底部在维稳平衡减摇鳍(3)之上，顶部和主甲板一平。为了减小航行的阻力，箱体底部的尺寸小于顶部详细尺寸根据船的用途和重量计算而定。需要大作业平台的航母、大型邮轮、石油作业船等，箱体顶部可以做得更大一些。为了减少重量，箱体内骨架支撑板是圆孔镂空钢板。具体方法是，先按设计图纸冲压出骨架支撑板然后将骨架支撑板按三角形排列，相互连接焊在船壳外壁上做支撑骨架，用钢板在船壳和骨架支撑板上焊接出箱体的下底外侧壁和上底构成中空的箱体。箱体内注满低密度硬质聚氨酯泡沫，构成大型外飘永久性浮体(5)和加大的甲板。

5、安全气囊(6)：用多层抗撕裂性好的布料，涂胶粘合到一起(市场有售)，做成气袋，将气袋固定在底座上，底座上有充气阀门和固体燃料袋，充气阀门外接高压气管道，燃料袋内有点火电极与外面的控制电路相连。将装好气袋的底座固定在选定的位置上，然后将气袋叠放在一起即可。气囊的制造和安装，要比飞机应急滑梯简单得多，已联系多个厂家，都可以按本发明生产出成品。为了保险，安全气囊用两套充气系统，有多种充气方式选用。用气泵或者大型空压机充气。用压缩氮气钢瓶或压缩二氧化碳气体钢瓶充气。用电极火花点燃化学燃料充气，例如用电极火花点燃硝酸铵和硝酸钾混合燃料；点燃叠氮化钠等固体混合化学燃料。航母等军警用船充入的是漂浮性最好的低密度硬质聚氨酯快速发泡剂，发泡剂在短时间内发泡成不怕漏气的固体气囊，这种气囊不怕被击穿漏气，更安全。安全气囊的启用由智能调倾控制器(9)、应急控制器和人工三重控制，当遇到极端险情调倾无效时，智能调倾系统和应急控制器会自动启动安全气囊，也可以人工主动的操作。

6、智能调倾控制器(9)：是一种挂摆式触点开关。其原理是挂摆在无外力作用时，能在自身重力作用下，自动维持在垂线位置不动。把挂摆放在船上呈自由状态，挂摆接电源正极，在其摆动范围内安装两个电源负极触点，当船倾斜时，挂摆相对船偏转一个角度，这个角度就是船的倾斜角，当船倾斜到一定角度时，挂摆触点就会触碰到负极触点接通电路，启动相关设施。

具体方法是，用绝缘工程塑料做一个正方台型盒子，里面装上1/4盒子高度的不易蒸发的液体作为阻尼液体。液面上水平安装一方形塑料隔板5，防止液体乱摇，隔板内沿四个边开有长条形小口6，用来限定挂摆沿开口做直线摆动，而不是随船摇晃乱摆。用盒子的四个内表面作为固定面板，分成两组，对面的两个面板为一组。一组控制横倾，一组控制纵倾。以正对着自己的前面的这个面板为例，在面板上部取中点0打一个圆孔，拧上螺丝固定摆轴，将挂摆挂在摆轴上，外接电源正极。用导电性好的金属做摆杆，摆杆穿过隔板5的开口6，下端焊接摆锤3，摆锤3完全浸在阻尼液中，使摆锤能稳定的摆动(不然摆锤会乱摆)。在摆杆两侧一定的夹角θ(例如10度的稳性角)处，取两点1、2.打孔，拧上螺丝和电线。1、2处的螺丝杆要长一些，用他做负极电极触点，以能挡住摆杆接通电路为准。摆杆4与1、2处的螺丝杆接触点分别镀上耐氧化的合金，作为开关的触点。这就构成了自动调倾的控制面板，后面的面板也按此方法做，只是取1、2两个点时的夹角要比调倾夹角大，是船体危险倾斜角度，是启动安全气囊的角度。所以，前面的面板是正常调倾，后面的大夹角控制面板是控制船体危险倾斜时启动安全气囊的。前后这一组是控制横倾的。按此法做出左右两侧面板控制纵倾即可。

当船向左倾斜时，摆锤相对地向左摆动，摆杆触碰左侧的接线柱1，接通左侧的调倾电路调倾。船向右倾斜时，摆锤相对地向右摆动，摆杆触碰右侧的接线柱2，接通右侧的调倾电路调倾。当船继续倾斜到危险角度时，后面控制面板上的应急挂摆接通应急电路，启动安全气囊、排空调倾舱里的水关闭阀门(7)并报警。

同理，纵倾也是如此。四个面板全部安装好以后，将上盖密封，防止阻尼液体蒸发和触点氧化。如果电源电压太高或者电流较大，控制器的触点应该是合金的或者镀上合金，防止烧蚀。

7、智能调倾舱(8)：在船的两个侧壁内侧，分别做两个独立密闭中空的箱体(8)，两个箱体底部用众多个管道均匀排列相连，构成多管道连通器(15)。箱体要设计到最大化，形状不限，容积必须相等。两个箱体要等高对称，下底越低越好。在箱体内、船体中剖面的横剖线处，安装隔板将调倾舱隔成前舱(11)、(13)和后舱(12)、(14)。隔板最底端留有开口，能让前后舱的水自由流窜。开口以上是密闭的。左右两侧箱体的尾部底端都是水泵和阀门的组合(7)。应急时，全部排空调倾舱里面的水，关闭阀门，使调倾舱变成浮舱。在调倾舱(11)、(12)、(13)、(14)的顶部分别装有进气电磁阀①、③、⑤、⑦和排气电磁阀②、④、⑥、⑧以及超载偏载监控器进气电磁阀分别与供气管道相接，由供气系统供高压气。

当船向左侧倾斜时，智能调倾控制器(9)的摆锤3相对的向左摆动，当船倾斜超出稳性倾斜角度时，金属摆杆上的触点触碰到左侧的接线柱触点1，接通左侧的调倾电路，左侧调倾舱的进气电磁阀①、③和右侧调倾舱的排气电磁阀⑥、⑧被打开，高压气进入左侧两个调倾舱，左侧调倾舱内的水被高压气挤压，经连通器管道(15)进入右侧的调倾舱。这时船左侧重量减少，右侧重量增加，船就产生一个向右的恢复力，不再继续向左倾斜，而向右恢复平衡。当船向右倾斜时，智能调倾控制器(9)接通右侧的调倾电路调倾，原理过程同上，方向相反。如果调倾无效，船继续倾斜到危险角度时，智能调倾控制器(9)的应急摆锤，摆动到危险触点，接通应急电路，排空调倾舱的水关闭阀门(7)并启动安全气囊充气同时发出警报。

8、应急控制器在船的前后左右警戒水位线处安装浮球液位开关(这里命名叫应急控制器)，与安全气囊启动电路、调倾舱排空电路和报警器并联。当船发生无倾斜的均衡慢沉时，智能调倾控制器无法启动安全气囊应急，当船下沉到警戒位置时，应急控制器自动启动安全气囊和调倾舱排空系统(调倾舱排空是打开两侧调倾舱(8)尾部阀门(7)，开动水泵向外排水，同时向调倾舱大量充入高压气)，并报警。保证安全无盲点，确保安全。

9、超载偏载监控器由于智能调倾系统的调倾作用，船始终处于平衡状态，船上的载荷是否均衡，是否偏载，是否超载无法知道。在调倾舱(11)、(12)、(13)、(14)的顶部安装远传压力表(这里命名超载偏载监控器)。根据超载偏载监控器的数据，调整控制装载，做到不偏载不超载，保证安全。

附图说明：

附图1是永远不沉的船横剖面正视图。图中(1)是尖形船底。 (2)是主体船壳圆弧形两个侧壁。 (3)是维稳平衡减摇鳍。 (5)是外飘的永久浮体。 (6)是安全气囊。 (8)是智能调倾舱。是永久浮体外侧壁。是永久浮体下底。是永久浮体上底；

附图2是外飘永久浮体平剖俯视图。图中(5)是永久浮体泡沫体。是永久浮体内骨架支撑板；

附图3是外飘永久浮体内的骨架支撑板图中(2)是支撑板内边，弧度与所在处船壳弧度一样，使其能与船壳吻合后焊接成一体。是支撑板外边。是支撑板下底边。是支撑板上底边；

附图4是智能调倾系统俯视图图中左右两侧粗实线部分是调倾舱，下方是智能调倾控制器图，中间的细线是管道和电路线路图。图中(6)是安全气囊。 (7)是水泵和阀门组合体。(9)是智能调倾控制器，其中1是左倾调倾开关触点，2是右倾调倾开关触点，3是摆锤，4是金属导体摆杆。 (10)是供高压气系统。 (11)、(12)、(13)和(14)是前后左右四个调倾舱。(15)是多管道连通器。 (16)是调倾舱中间的隔板。 (18)是报警器。①、③、⑤、⑦是进气电磁阀。②、④、⑥、⑧是排气电磁阀。是超载偏载监控器；

附图5是智能调倾控制器(9)的隔板俯视图。图中5是隔板。 6是隔板上长条形开口；

附图6是智能调倾控制器(9)的正视图。 图中1是左倾调倾触点。 2是右倾调倾触点。 3是摆锤。 4是金属摆杆。 5是隔板。 θ是设定的调倾夹角。 O是摆轴中心。

Claims (10)

1.一种永远不沉的船，包括尖形船底(1)，圆弧型船壳侧壁(2)，维稳平衡减摇鳍(3)，外飘的永久浮体(5)，安全气囊(6)，智能调倾舱(8)，智能调倾控制器(9)，超载偏载监控器，应急控制器和永久浮舱。

2.根据权利要求书1所述永远不沉的船，其特征是主体船壳是圆弧型两个侧壁(2)，上口向外张开.下面是两个圆弧相交构成尖形船底(1)。

3.根据权利要求书1所述维稳平衡减摇鳍(3)，其特征是长条型钢板，在船的空载水位线以下，从船头到船尾水平焊在船壳上，船头处随船的翘度上翘，钢板的面要垂直于该处船壳切面，钢板从空载水位线至船底多层均匀排列。

4.根据权利要求书1所述外飘的永久浮体(5)，其特征是在船壳的周围，空载水位线以上至主甲板所做的中空箱体，箱体内有圆孔镂空的钢板做骨架支撑板，箱体内注满漂浮性低密度硬质聚氨酯泡沫。

5.根据权利要求书1所述安全气囊(6)，其特征是多层抗撕裂性较好的布，涂胶粘在一起做成气袋固定在基座上，基座上有充气阀门和化学燃料袋，基座固定在船上选好的位置，气袋平时叠放在基座上，有多种充气方式：用气泵或者大型空压机充气，用压缩的二氧化碳气体钢瓶或压缩的氮气钢瓶充气，用电极火花点燃化学燃料充气，航母等军警用的安全气囊充入的是漂浮性最好的低密度聚氨酯硬质快速发泡剂。

6.根据权利要求书1所述智能调倾舱(8)，其特征是在船两个侧壁内侧安装两个等容积的密闭中空箱体；最底部是众多个管道与两个箱体相连，构成多管道连通器(15)；箱体形状不限，要等高对称，顶部高于满载水位线，底部越低越好；箱体内有隔板，将箱体分成前舱(11)、(13)和后舱(12)、(14)，隔板必须在船体中剖面的横剖线上，隔板最底部留有开口，开口以上密封；调倾舱后尾最底部是水泵和阀门组合体(7)；包括调倾舱顶部的进气电磁阀①、③、⑤、⑦和排气电磁阀②、④、⑥、⑧。

7.根据权利要求书1所述智能调倾控制器(9)，其特征是一个正方台型盒子，在四个侧面内是四个挂摆，摆锤3完全浸在盒子下部的阻尼液中，阻尼液面上是一水平隔板5，隔板上沿四个边开有长条形口6，摆杆4穿过长条形口与摆锤焊接，金属摆杆接电源正极，在摆杆两侧上取两点1、2作为电源负极接线柱，以此构成四个挂摆式触点开关，正面前后对着的两个为一组，负责调整横倾及横倾应急，另外两个为一组，负责调整纵倾及纵倾应急。

8.根据权利要求书1所述超载偏载监控器，其特征是安装在四个方向调倾舱(11)、(12)、(13)、(14)的远传压力表。

9.根据权利要求书1所述应急控制器，其特征是安装在船的前后左右警戒水位线上的浮球液位开关。

10.根据权利要求书1所述永久浮舱，是将舱内不方便使用的空间和没有什么用途的地方，隔断、夹层、管道保温层等等，都做成中空的，里面注满漂浮性的低密度硬质聚氨酯发泡剂，不是中空的就直接喷涂，必须保留的水密舱做成简单的中空箱体，注满聚氨酯泡沫，这些具有永久漂浮性的个体总和叫做永久浮舱。