CN110254655A - 一种客船气囊式抗倾覆装置 - Google Patents

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孙玉清
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Abstract

本发明公开了一种客船气囊式抗倾覆装置，包括触发控制单元，其包括对客船航行状态中的运动姿态进行实时监测的MRU和实时采集MRU的监测数据，对监测数据进行分析判断客船是否有发生倾覆的风险并控制气体发生装置的PLC；驱动装置具有多组且对称地分布在客船两侧，每组包括位于客船侧壁驱动槽内的气动缸和转盘以及位于客船侧壁气囊槽内的防倾杆和安全气囊；防倾杆具有与安全气囊连通的气道；气体发生装置包括化学式气体发生装置和CO2气体充气装置，化学式气体发生装置和CO2气体充气装置的气体输出端均与气道连通。本发明可在很短时间内驱动防倾杆并向安全气囊充气使安全气囊膨胀，有效地恢复客船稳性，避免了客船倾覆的危险。

Description

一种客船气囊式抗倾覆装置
技术领域
本发明涉及客船气囊式抗倾覆装置，具体为一种客船气囊式抗倾覆装置。
背景技术
根据IMO相关规定，客船瞬时倾角超过当船舶横倾角30°，或3分钟内的平均倾斜角超过20°，船舶即处于倾覆状态。
随着我国内河航运的发展以及船舶运输体系的逐步完善，客滚运输方式迅速发展，自2010年起，全国累计完成了水路客运量2.24亿人次，同比增长0.3％。但由于客滚船舶其结构存在特殊性，在恶劣天气下很难保持船舶稳性。
目前，针对船舶倾覆问题，船上通常采用以下措施来提高船舶的防倾覆性能：(1)减摇水舱、舭龙骨、减摇鳍及回转仪减摇装置和舵减摇装置。(2)减摇装置、纵向舱壁、增大船舶的宽度吃水比。以上装置和措施均可在一定程度上提高船舶的防摇性和防倾覆性能，但存在以下缺陷：(1)各装置功能单一，不能兼顾。(2)各装置在发挥各自性能时均存在一定限制条件。(3)加装以上装置均会给船舶正常航行带来副作用。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要发明一种客船防倾覆装置，该装置可在短时间内快速驱动执行机构延伸并对气囊进行充气，可在紧急情况下提升船舶的防倾覆性能，避免发生倾覆事故，其结构简单，便于安装，使用方便。
为实现上述目的，本发明的技术方案：
一种客船气囊式抗倾覆装置，包括：
触发控制单元，其包括对客船航行状态中的运动姿态进行实时监测的MRU(Motion Reference Unit，运动参考单元)和实时采集MRU的监测数据，对监测数据进行分析判断客船是否有发生倾覆的风险并控制气体发生装置的PLC (Programmable LogicController，可编程式逻辑控制器)；
驱动装置，具有多组且对称地分布在客船两侧，每组驱动装置包括位于客船侧壁驱动槽内的气动缸和转盘以及位于客船侧壁气囊槽内的防倾杆和安全气囊；所述客船侧壁气囊槽位于所述客船侧壁驱动槽的正下方；所述气动缸的输出端与所述转盘铰接，铰接处与所述转盘轴线不同轴；所述转盘下端与其轴线对应处设有竖直向下延伸且伸入所述客船侧壁气囊槽内与所述防倾杆连接的连杆；所述防倾杆一端与所述客船侧壁气囊槽铰接，另一端与所述安全气囊连接，且具有与所述安全气囊连通的气道；
所述驱动装置的个数依据客船的大小不同，沿船首尾方向分别在船首部、船中、船尾位置两舷对称布置。
所述气体发生装置包括化学式气体发生装置和CO2气体充气装置，所述化学式气体发生装置和所述CO2气体充气装置的气体输出端均与所述气道连通，所述化学式气体发生装置和所述CO2气体充气装置的气体输出端均通过用气管与气动缸连通。
所述触发控制单元还包括手动控制所述气体发生装置的手动操作控制面板。当客船驾驶台根据气象观察和驾驶台航行数据判断有险情发生的可能性时，客船驾驶人员还可通过手动操作控制面板控制气体发生装置。
所述CO2气体充气装置由客船储备的CO2储气瓶作为充气气源并通过客船应急消防灭火的气体管路上的消防充气转换管路输入，所述消防充气转换管路上设有启闭阀门。
在客船正常航行时，所述启闭阀门关闭，CO2储气瓶可作为客船应急灭火的储备气源，而当客船发生倾覆危险时，收到PLC发出的控制信号，所述启闭阀门开启，CO2储气瓶内的CO2经过客船应急消防灭火的气体管路和所述消防充气转换管路输入至所述CO2气体充气装置并通过所述气道进入所述安全气囊，为其充气，通过用气管进入气动缸驱动转盘旋转，因CO2储气瓶的气量很大，故可在很短时间内完成对所述安全气囊的充气作业。
所述MRU实时测量客船航行状态中六自由度运动姿态。
所述对监测数据进行分析判断客船是否有发生倾覆的风险具体指：
对客船的横倾角、横倾角速度、横倾角加速度进行分析，当超过规定的阈值，认为客船有发生倾覆的风险。之后，PLC发出指令，气体发生装置向气动缸输送气体进而驱动转盘旋转，进而驱动防倾杆从客船侧壁气囊槽旋转至海面，同时气体发生装置对安全气囊进行充气，安全气囊快速膨胀并浮于海面之上，由此提供浮力保证客船不会发生倾覆。随着安全气囊体积的膨胀，可进一步为客船提供抗倾力矩和回复力矩，阻止客船发生进一步的横倾或扶正客船，使客船重新回到平衡状态。
所述安全气囊上设有手动排气阀。
与现有的船舶防倾覆装置相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明可在很短时间内驱动防倾杆并向安全气囊充气使安全气囊膨胀，有效地恢复客船稳性，避免了客船倾覆的危险；
(2)驱动装置和安全气囊在客船正常航行过程中放置在客船侧壁内，因此本发明不会对客船进行大的改装，有效改善客船性能的同时不带来其他副作用；
(3)当客船发生倾覆时安全气囊会进行充气作业，而当船舶再次恢复稳性时可对安全气囊进行排气作业，本发明可在生命周期内循环多次使用，最大限度发挥经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的具体实施方式中客船气囊式抗倾覆装置的布置图(安全气囊未填充)。
图2为本发明的具体实施方式中客船气囊式抗倾覆装置的布置图(安全气囊填充)。
图3为图1中I部放大结构示意图。
图4为本发明的具体实施方式中客船气囊式抗倾覆装置的控制连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，一种客船气囊式抗倾覆装置，其特征在于：包括：
触发控制单元，其包括对客船1航行状态中的运动姿态进行实时监测的 MRU(Motion Reference Unit，运动参考单元)和实时采集MRU的监测数据，对监测数据进行分析判断客船1是否有发生倾覆的风险并控制驱动装置和气体发生装置的PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程式逻辑控制器)；
所述MRU实时测量客船1航行状态中六自由度运动姿态。
所述PLC的型号为西门子ST-300。
所述对监测数据进行分析判断客船1是否有发生倾覆的风险具体指：
对客船1的横倾角、横倾角速度、横倾角加速度进行分析，当超过规定的阈值，认为客船1有发生倾覆的风险。
所述驱动装置，具有多组且对称地分布在客船1两侧，每组驱动装置包括位于客船侧壁驱动槽内的气动缸2和转盘3以及位于客船侧壁气囊槽内的防倾杆4和安全气囊5；所述客船侧壁气囊槽位于所述客船侧壁驱动槽的正下方；所述气动缸2的输出端与所述转盘3铰接，铰接处与所述转盘3轴线不同轴；所述转盘3下端与其轴线对应处设有竖直向下延伸且伸入所述客船侧壁气囊槽内与所述防倾杆4连接的连杆；所述防倾杆4一端与所述客船侧壁气囊槽铰接，另一端与所述安全气囊5连接，且具有与所述安全气囊5连通的气道；
所述气体发生装置包括化学式气体发生装置和CO2气体充气装置，所述化学式气体发生装置和所述CO2气体充气装置的气体输出端均与所述气道连通，所述化学式气体发生装置和所述CO2气体充气装置的气体输出端均通过用气管与气动缸2连通。
所述CO2气体充气装置由客船1储备的CO2储气瓶作为充气气源并通过客船1应急消防灭火的气体管路上的消防充气转换管路输入，所述消防充气转换管路上设有启闭阀门。
所述触发控制单元还包括手动控制所述驱动装置和所述气体发生装置的手动操作控制面板。当客船1驾驶台根据气象观察和驾驶台航行数据判断有险情发生的可能性时，客船1驾驶人员还可通过手动操作控制面板控制驱动装置和气体发生装置。
所述安全气囊5上设有手动排气阀。
所述客船气囊式抗倾覆装置的具体工作过程如下：
客船1处于正常航行状态下由MRU对客船1航行状态中的运动姿态进行实时监测，PLC实时采集MRU的监测数据，对监测数据进行分析判断客船1是否有发生倾覆的风险，当监测数据超过阈值时，为防止客船1发生进一步的横倾乃至倾覆，PLC发出指令，输出相应的电信号，气体发生装置使气动缸2驱动转盘3旋转，进而驱动防倾杆4从客船侧壁气囊槽旋转至海面，同时启闭阀门开启，CO2储气瓶内的CO2经过客船1应急消防灭火的气体管路和所述消防充气转换管路输入至所述CO2气体充气装置并通过所述气道进入所述安全气囊5，为其充气，安全气囊5膨胀并浮于水面，由于部分气囊浸在水中，以此提供一定的浮力，因防倾杆4较长，此浮力可形成一个较大的抗倾力矩，阻止客船进一步倾覆并逐渐复位。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种客船气囊式抗倾覆装置，其特征在于：包括：
触发控制单元，其包括对客船航行状态中的运动姿态进行实时监测的MRU和实时采集MRU的监测数据，对监测数据进行分析判断客船是否有发生倾覆的风险并控制气体发生装置的PLC；
驱动装置，具有多组且对称地分布在客船两侧，每组驱动装置包括位于客船侧壁驱动槽内的气动缸和转盘以及位于客船侧壁气囊槽内的防倾杆和安全气囊；所述客船侧壁气囊槽位于所述客船侧壁驱动槽的正下方；所述气动缸的输出端与所述转盘铰接，铰接处与所述转盘轴线不同轴；所述转盘下端与其轴线对应处设有竖直向下延伸且伸入所述客船侧壁气囊槽内与所述防倾杆连接的连杆；所述防倾杆一端与所述客船侧壁气囊槽铰接，另一端与所述安全气囊连接，且具有与所述安全气囊连通的气道；
所述气体发生装置包括化学式气体发生装置和CO2气体充气装置，所述化学式气体发生装置和所述CO2气体充气装置的气体输出端均与所述气道连通，所述化学式气体发生装置和所述CO2气体充气装置的气体输出端均通过用气管与气动缸连通。
2.根据权利要求1所述的客船气囊式抗倾覆装置，其特征在于，所述触发控制单元还包括手动控制所述气体发生装置的手动操作控制面板。
3.根据权利要求1所述的客船气囊式抗倾覆装置，其特征在于，所述CO2气体充气装置由客船储备的CO2储气瓶作为充气气源并通过客船应急消防灭火的气体管路上的消防充气转换管路输入，所述消防充气转换管路上设有启闭阀门。
4.根据权利要求1所述的客船气囊式抗倾覆装置，其特征在于，所述MRU实时测量客船航行状态中六自由度运动姿态。
5.根据权利要求1所述的客船气囊式抗倾覆装置，其特征在于，所述对监测数据进行分析判断客船是否有发生倾覆的风险具体指：
对客船的横倾角、横倾角速度、横倾角加速度进行分析，当超过规定的阈值，认为客船有发生倾覆的风险。
6.根据权利要求1所述的客船气囊式抗倾覆装置，其特征在于，所述安全气囊上设有手动排气阀。
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