CN109421903A - 军用舰船防沉救生系统 - Google Patents

Abstract

本发明的军用舰船防沉救生系统，属于各种舰艇、航母的制造或升级改造。本发明能为舰船提供足够的额外储备浮力，在遇到沉船危险时，能将舰船浮在水面，防止沉没，确保舰船和全体人员的安全。其特征是不改变舰船的原有结构，安装在船的表面和外侧就能实现三重防沉作用。本系统由固体气囊，永浮体和永久浮舱组成。充入气囊的不是气体，而是低密度硬质聚氨酯发泡剂，发泡成不怕漏气的固体气囊。气囊用高强度、柔性合成纤维布做受力骨架，用高强度PVC做气密涂层。用手动和电控自动启用气囊。永浮体和永久浮舱内也具有永久漂浮性的泡沫，就像给舰船安装了永久性救生衣，套上了不怕漏气的固体救生圈，具有有很高的实用价值和安全性。

Description

军用舰船防沉救生系统

技术领域

本发明属于军用水面舰船(包括航母)的建造或者升级改装。

背景技术

自从人类发明了船和使用船以来，水上的沉船事故就屡屡发生。尤其是战争时期的军用舰船，战损沉没的风险会更大，这给国家和军人的生命财产造成巨大损失。

本技术能克服背景技术的不足，能为舰船提供额外足够的储备浮力，能防止舰船的沉没，提高战时的生存能力和战斗力。

发明内容

发明目的：用不怕漏气的固体安全气囊和不怕变形漏气的永久浮舱以及船体外飘的永浮体，给舰船提供足够的额外储备浮力，在舰船发生沉没危险初期快速释放出来，将其浮在水面不沉，确保舰船和所有官兵的生命安全。

技术方案：

1、在舰船内开辟建造不怕撞击漏气的永久浮舱。把船内所有不方便使用的空间，不管大小形状，都做成中空的，里面充入硬质低密度聚氨酯发泡剂(以下简称PU硬泡)，发泡成具有最好漂浮性、保温性、防腐、隔音降噪的硬质聚氨酯泡沫。所有的舾装夹层、隔断、管廊保温层等等，都注满PU硬泡发泡剂。不能做成中空腔室的狭小空间，就直接喷涂PU硬泡，表面再喷涂聚脲防水涂料。船内这些具有永久漂浮性的个体总和，这里取名叫永久浮舱。

如果有全封闭的水密舱(不是普通的水密隔舱)，将里面充满PU硬泡，使之成为不怕漏气的永久浮舱。

2、给舰船安装永浮体。在船壳周围水位线以上安装外飘的中空箱体，箱体内注入PU硬泡，构成不怕漏气的漂浮性永久浮体。相当于给舰船戴上了不怕漏气的固体救生圈。

3、给舰船安装固体安全气囊。在船舷外水位线以上和甲板船墙处分别安装众多的固体安全气囊，平时叠放在储藏柜中，万一遇险时会自动打开充入PU硬泡(硬质聚氨酯)发泡剂，很短时间就形成众多巨大的不怕漏气的固体气囊。(充气气囊更简单，也有专门技术可用，但是后续战斗相互攻击时，容易受损漏气，发生二次沉没危险)。

4、用两套电控智能感知控制器和一个手动控制开关，监控、控制舰船的沉没危险。一套是挂摆式智能感知控制器，用来感知控制船体倾斜的沉船危险，适时报警并打开充入系统给气囊充入PU硬泡发泡剂。另一套是在船内的前后左右公共警戒水位处，安装八个以上的远程压力传感器和浮球液位开关(为了防止其中一个出现故障，所以两种同时用，远程压力传感器和浮球液位开关同时并联安装)，用来感知控制船体破损进水的无倾斜沉船危险。他还是前者挂摆智能感知控制器故障时的第二道监控控制防线，他能感知控制任何情况下的船内进水沉船危险。

有益效果：

①舰船安装永浮体以后会更加平稳，不易侧翻。

②船内的永久浮舱+船外永浮体+固体气囊＝全部的储备浮力，能将舰船浮在水面不沉，能提高战时的生存能力，能提高战斗力，能增加舰船和水兵的安全性。

附图说明

共有附图10个，共10页。

图1是固体气囊(1)打开以后的俯视图。

图2是船体两侧永浮体(3)以及气囊(1)打开以后的横剖面正视图。

图3是弓弦式气囊储藏柜③和永浮体(3)横剖面正视图。

图4是气囊系统控制电路和发泡机充入PU发泡剂管路连接图。

图5是船体倾斜智能感知控制器(2)中阻尼液面盖板5的俯视图。

图6是船体倾斜智能感知控制器(2)正面示意图。

图7是船体倾斜智能感知控制器(2)工作原理、电路示意图。

图8是气囊储藏柜和永浮体内骨架支撑板位置图。

图9是永浮体内单板支撑骨架示意图。

图10是永浮体内三角形支撑骨架示意图。

图中(1)是气囊，①是船体。③是弓弦式气囊储藏柜，A处是舌簧型伸缩式电磁插销锁，弧AB是圆弧形柜门，用有弹性的薄钢板压制成，B处是带弹簧的转动门轴，弦AB是柔性布(图3中的虚线AB)，BC是由厚钢板做成的柜底。

(2)是船体倾斜智能感知控制器，1是船体左倾接线柱，2是船体右倾接线柱，3是摆锤，4是金属摆杆，θ是危险倾斜角，5是控制器中阻尼液面盖板，6是盖板上限定摆锤做直线摆动的长条形限制口。⑤是远程压力传感器和浮球液位开关。⑥是手动控制开关。⑦是发泡机。⑧是报警器。⑨是报警灯。⑩是发泡剂混合头。是骨架支撑板。

(3)是船体外永浮体。

具体实施方式

1、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。需要保留的全封闭式水密舱，也做成简单的中空箱体，里面注满聚氨酯泡沫。以上这些合起来组成永久浮舱。

2、船外的永久浮体：

2.1首先确定船的空载水位线。让船空载，处于正常浮态，标出水位线GH。(图8中的浪线GH)。由船头H点向上大约100-300毫米(由船的大小设计而定)取点C，由船尾G点向上约100-200毫米取点B，BC就是气囊储藏柜的底。柜底BC是前头高，后头低，使船向前航行时能有一个向上抬升作用。

2.2做出永浮体下底AE。AE//BC，AE和BC之间是气囊储藏柜③。

2.3做出永浮体内的骨架支撑板。骨架支撑板是永浮体与船体连接固定的重要部件之一，既起支撑固定作用，又要经得起碰撞和大浪的抨击。所以支撑板用2毫米以上的镂空钢板，牢固的固定在船体周围。有单板支撑(图9的虚线)和三角形支撑(图10的虚线所示)。三角形支撑骨架更坚固防撞、防弹。

看图8的上半部分，骨架支撑板从船尾向船头排列，间隔宽度＝蒙皮用钢板的宽度。船前面的迎浪、易撞击处要加密骨架支撑板。从船帮上沿至AE等间隔地画垂线FD，FD就是骨架支撑板的安装位置。

骨架支撑板一定是钢质、镂空的。钢质为的是要有钢性强度。镂空是为了减少重量，重要的是镂空孔能让发泡剂更好地流淌均匀、发泡均匀。

如果是三角形支撑板，不镂空时其三角形斜面能滑掉非垂直斜面射击的子弹和弹片，如果是垂直于支撑板斜面的子弹穿透支撑板，则其能量被衰减，而且垂直于支撑板斜面的子弹，一定不垂直于船壳钢板，所以穿过支撑板的子弹会被船壳钢板滑掉。所以三角形支撑板有一定的防弹作用。

骨架支撑板的形状、大小、间隔都因船而设计。

2.4做出永浮体外侧蒙皮(图3中的EK)，构成无盖的箱体。用高压喷涂机向箱体内喷涂PU硬泡。要分层、多次喷涂。每次要等上一次的PU硬泡固化以后再喷涂下一次，直到发泡满箱体以后，用铆接的方式将箱体上盖板封闭，与船体形成一体的永浮体。

箱体厚度不超过1米的非镂空三角形支撑的箱体，可以给三角形箱体一次性地灌注PU硬泡。

较大的箱体可以在箱体四壁喷涂一层PU硬泡进行密封，然后向箱内填入PU硬泡块体(有很多家生产这种PU硬泡块体)，填满以后注入PU硬泡发泡剂填缝粘接，使其与船体构成一体的永浮体。这样既省时、省力、节省材料又能防止“烧芯”，漂浮效果一样。

当船快速摇晃倾斜时，气囊储藏柜的底BC和永浮体的底AE以及永浮体的浮力，能产生三个与船体摇晃、倾斜方向相反的阻力，阻止减缓船的摇晃倾斜，有减摇、防止侧翻作用。

3、气囊的制造安装与使用：

3.1气囊采用高强度、柔性、合成纤维网布做受力骨架，布的内面是高强度PVC气密涂层。

用这种气密的布料做成像图2中的(1)所示的“E字型气囊”。(图2中的(1)是气囊充满时的横剖面正视图，气囊内里是PVC涂层，外表面是网布。网布放在外表面为的是散热和防止划伤)。气囊整体外围每间隔1米用绑带横向环绕捆绑，再将绑带穿过绑带固定头或者销轴固定在船上。

绑带是由多层强拉力的合成纤维丝(如涤纶丝)编织成，像汽车用的牵引带或者吊车用的吊带一样，经高温热合粘接在气囊表面。

绑带固定头用高强度钢做成，形状像汽车安全带插头一样，是做气囊时就穿在绑带上，安装时用大号的螺栓固定在船体上。

如果用销轴穿过绑带固定气囊的，要先将穿销轴的基座固定好。可择优选用。

气囊做成这种复杂的“E字型气囊”，是因为硬质聚氨酯发泡剂在发泡固化时，是高分子聚合反应，会产生热量，如果不能及时的散发掉，发泡体的中心会被烧焦碳化，俗称“烧芯”(聚氨酯硬泡有阻燃性，只会碳化，不会燃烧起火)。所以要把很大的发泡体(气囊)，从中间分隔成若干个扁方体，每个扁方体的厚度1米左右，之间留有一定的空隙，让空气或海水进入降温。

3.2固体气囊发泡剂的充入方法

用管网式充入法。用多台高压聚氨酯(PU硬泡)喷涂机或者发泡机充入发泡剂。发泡机必须是高压、大输出量、带加热的。

根据气囊的大小，每组气囊要用一个以上的发泡机，每个发泡机配用多个枪头或多个混合头，从多处同时向叠放着的气囊内注入发泡剂。每个抢尾的两根管(分别输送黑料和白料的)对应的接入两根总管。管网式充入法的连接方法见图4虚线框起来部分。

充入气囊发泡剂的重量(黑料+白料按1∶1)＝气囊的容积×40kg/m³+15％(考虑低 气温时的发泡缩量)。

3.3气囊的存放。气囊抽成真空的叠放在弓弦式储藏柜③中，储藏柜安装在船的外侧水位线以上或者

安装在甲板船墙处(可以随船型进行设计)。

3.4储藏柜的横断面是扇形，如图3。弧AB是柜门，弦AB是柔性布(图3中的虚线AB)，BC是厚钢板焊出的柜底(船内的储藏柜是借助甲板做底，船外储藏柜的底固定在船壳水位线以上的位置。储藏柜的底还有重要的减摇作用，所以要用厚钢板焊接牢固。)B是转动轴，转动轴上安装开门用的旋转弹簧。柜门AB通过转动轴B铰链式连接在底BC上。A处是柜门关闭时与船体连接的舌簧型电磁插销锁，(舌簧插销用塑料的，万一电磁锁失灵打不开，气囊充气时的膨胀力也能胀断插销，不至于影响气囊的打开)。C处是固定气囊的螺栓或销轴基座，每个气囊绑带对应一个基座固定在此处。

启用气囊时，自动控制电路同时也给电磁锁通电，打开插销，柜门AB在弹簧作用下弹开。(气囊充气膨胀时也能胀开柜门)。

3.5柜门做成弓弦式的，是为了便于打开或者胀开柜门，弧AB是弓，柔性布AB犹如弓上的弦，当气囊内充入发泡剂快速发泡膨胀时，弦被挤压，就像弓AB的弦被拉紧一样，柜门A处被拉脱离插销锁，柜门被打开。

3.6为了更保险，可以安装一套备用的充气系统，在气囊顶部另安装一个带限压阀的充气口连接充气管路备用。万一没能充入发泡剂或者气温超低发泡不良，就启用备用系统充气补充。

4、气囊的控制。气囊控制器的控制电路接到发泡机和柜门电磁锁、报警器、报警灯上，如图4中的(2)、⑤、⑥，连接④、⑧、⑨、和⑦上。

4.1、船体倾斜智能感知控制器(2)：

船体倾斜智能感知控制器(2)(以下简称控制器)，如图6、图7，采用挂摆式触点开关。其原理是挂摆在自由状态时，在摆锤重力作用下，能保持在经过摆轴的垂线位置不动。在船体正常浮态时将控

制器水平固定在驾驶平台上，摆杆4接电源正极，接线柱1和2安装在船体危险倾斜角θ的最大角度处，接线柱1和2外接控制电路。

当船倾斜时，挂摆相对于船体偏转一个角度，这个角度就是船的倾斜角，当船倾斜到有害倾斜角度θ角时，挂摆就会触碰到接线柱1或2，控制电路被接通，就会启动应急设施给气囊充气。

控制器(2)的制作方法是：用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阻尼液，液面上水平安装一方形塑料盖板，图5，防止液体乱摇晃，在盖板上沿摆杆摆动的位置开长条形口6，用来限定挂摆沿开口做直线摆动，而不是随船摇晃乱摆。

用盒子的内表面作为固定面板，分两个方向，正面的控制横倾，侧面的控制纵倾。以控制横倾的正面面板为例详述如下：图6，在面板上部取中点0钻一个圆孔，拧上螺丝固定摆轴。用导电性好的金属做摆杆4，将摆杆穿过盖板5的开口6，上端挂在摆轴0上，接电源正极，下端拧上摆锤3。

阻尼液面要高于摆锤3一些，使摆锤在摆动的全过程中始终处于阻尼液中，不然摆锤会不停地来回乱摆。

在摆杆两侧设定的最大夹角θ处，取两点1和2，在这两点固定上接线柱1、2，接线柱外接发泡机和气囊储藏柜柜门电磁锁，报警器等控制电路。接线柱触点和摆杆触点都要镀上白金，防止触点烧蚀。

按此法做好相邻的面板，控制纵倾。(为了保险一些，把盒子的四个面都用上，两个一组，正面对着的两个面为一组，控制横倾，两个侧面为一组，控制纵倾)。

当船向左倾斜时，摆锤相对于船体向左摆动，摆杆触点触碰左边的接线柱1，接通控制电路，发泡机⑦被通电，开始快速给气囊充入发泡剂。同时，气囊储藏柜电磁锁打开，柜门AB在弹簧作用下或者气囊膨胀作用下被打开。气囊充入足量的发泡剂后，10多秒钟就发泡、固化成固体气囊。

同理，船向右和向前、向后的倾斜，都能自动启动气囊。

4.2、船体无倾斜沉船危险的智能感知控制器：在船内的前后左右关键的公共位置的警戒水位线处，安装八个以上的远程压力传感器和浮球液位开关⑤(两个并联同时安装组成)，与控制器(2)并联接入控制电路。船体进水到警戒水位时，远程压力传感器感知到压力接通控制电路，同时浮球液位开关也接通控制电路，启动气囊。

4.3将手动开关⑥与电控的船体倾斜智能控制器(2)和浮球液位开关⑤并联后接入电路。如图4中虚线框外面的电路图。

Claims (7)

1.军用舰船防沉救生系统由固体气囊，永浮体，船内的永久浮舱，控制系统和硬质低密度聚氨酯发泡剂充装系统共同组成，其特征是：将硬质低密度聚氨酯发泡剂充入气囊，构成固体气囊，永浮体和永久浮舱内是漂浮性泡沫。

2.如权利要求1所述气囊(1)由高强度柔性合成纤维布做受力骨架，用PVC做气密涂层做成的E字型密闭气袋，配以环绕捆绑式绑带和绑带固定头或者销轴式固定基座与船体连接。

3.如权利要求1所述的气囊平时叠放在弓弦式储藏柜中，储藏柜柜门是圆弧形像弓，柜门内置的布像弦，气囊膨胀时会挤压式垃弦打开柜门。

4.如权利要求1所述永浮体其特征是安装在船壳外一周，空载水位线以上至船舷上沿的中空箱体，箱体内有钢质骨架支撑板，箱体内装满漂浮性泡沫。

5.如权利要求1所述永久浮舱是把船内不方便使用的地方都做成中空的箱体，箱体内充入硬质低密度聚氨酯发泡剂，舾装时的狭小空腔或者中空隔断、夹层也都注入发泡剂，不便使用的狭小空间和保温管道直接喷涂硬质低密度聚氨酯发泡剂，表面喷涂聚脲防水涂料，构成具有永久漂浮性的个体。

6.如权利要求1所述控制系统是由船体倾斜智能感知控制器(2)，远程压力传感器、浮球液位开关和手动开关共同组成。

7.如权利要求1所述硬质低密度聚氨酯发泡剂充装系统，是管网式，由多个高压聚氨酯发泡机分别配以多个混合枪头同时充入发泡剂。