CN1586985A - 一种船舶防倾缓沉系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船舶防倾缓沉系统，它包括信号发生系统、控制系统、气囊系统、锁紧机构；气囊系统设置在船体两侧的船侧舷板上，它由内部具有压力气体的气囊和气囊外壳组成；气囊外壳通过锁紧机构关闭；锁紧机构的开启由控制系统控制，控制系统由信号发生系统控制。当船舶即将倾覆时，信号系统发出信号，通过控制系统控制开启锁紧机构，这时，在气囊内部压力气体的作用下，气囊外壳打开，气囊在没有气囊外壳约束的情况下，迅速膨胀，快速地在船体两侧分别形成两个大的气囊，大气囊产生的浮抬力，充分抵消船体的侧倾力矩，使船体扶正，以防止船舶倾覆。当船舶下沉时，大气囊还可减缓船舶下沉速度，为乘客的逃生争取更多的时间。

Description

一种船舶防倾缓沉系统
技术领域
本发明涉及船舶，特别是船舶上用于防止船舶倾覆和减缓船舶下沉速度的系统。
背景技术
目前，船舶在突遇强风或触礁等情况而倾覆时，会造成很大的人员伤亡，其主要原因是：船舶倾覆的整个过程时间短暂，如图9所示，船舶在遭遇大浪而倾覆时，倾覆的整个过程只有短短的6秒钟，乘客没有足够的时间抓取救生衣或救生圈从通道逃生。
中国《船舶》杂志2003年4月第2期(63-64页)文章“介绍一种简单高效的船舶防摇设计”，公开了一种船舶防摇系统，该系统在船舶的双侧设置可展缩的气囊；该系统的工作原理为：当船体在风浪中刚发生横摇，产生侧倾力矩起始，注气机迅速向船舯的舷外两侧的气囊充气，使之产生浮抬力的复原力矩能充分抵消船体的侧倾力矩，保持船体的扶正，以减轻风浪对船体的随机横摇。
该系统的缺陷是：1、由于船舶倾覆的过程时间短，防止船舶倾覆的有效时间更短(大约在0.6秒以内)，在船舶发生紧急情况时，才对舷外两侧的气囊进行充气，气囊不能充分展开，因此，该系统很难起到防止船舶倾覆和减缓船舶下沉速度的作用；2、要提高充气速度，该系统必须采用大功率的注气机，成本高，结构复杂，体积庞大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能防止船舶倾覆和减缓船舶下沉速度的船舶防倾缓沉系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
船舶防倾缓沉系统包括信号发生系统、控制系统、气囊系统、锁紧机构；
气囊系统设置在船体两侧的船侧舷板上，它由内部具有压力气体的气囊和气囊外壳组成；气囊与船体连接，并压缩设置在气囊外壳内；气囊外壳通过锁紧机构关闭；
锁紧机构的开启由控制系统控制，控制系统由信号发生系统控制。
上述方案中，气囊外壳为向外凸的弧面板，其下侧通过铰接件与船侧舷板外壁铰接，其上侧通过锁紧机构与船体连接，气囊设置在气囊外壳和船体之间所形成的空间内；气囊与船侧舷板外壁连接。
上述方案中，锁紧机构设置在船体的舷侧甲板内。
上述方案中，锁紧机构由锁紧装置和开启装置组成；
锁紧装置由插销、固定在船体上的插销孔座、固定在气囊外壳上的插销孔座组成，插销的两端分别插入插销孔座的孔中，插销一端插销孔座孔中设有压簧；
开启装置包括顶杆和顶杆的推动机构，推动机构由控制系统控制；
插销开有供顶杆插入的孔，孔靠压簧一侧的孔壁为迎向顶杆的斜面。
上述方案中，锁紧机构为电磁锁，电磁锁的电源由控制系统控制。
上述方案中，推动机构为气缸，气缸固定在船体上，顶杆与气缸的活塞固定连接；气缸的气室通过管道与气动力源连通，管道上设有电磁阀，电磁阀的电源由控制系统控制。
上述方案中，信号发生系统包括倾角度传感器开关、机械触发开关、手动开关中的一种或几种。
上述方案中，气囊上设有进气管和出气管。
上述方案中，气囊外壳内的气囊内气体压力为6-7个大气压。
本发明的气囊系统，它的气囊压缩设置在气囊外壳内，气囊内部具有压力气体；气囊外壳通过锁紧机构关闭，锁紧机构的开启由控制系统控制，控制系统由信号发生系统控制。当船舶即将倾覆时，信号系统发出信号，通过控制系统控制开启锁紧机构，这时，在气囊内部压力气体的作用下，气囊外壳打开，气囊在没有气囊外壳约束的情况下，迅速膨胀，快速地在船体两侧分别形成两个大的气囊，大气囊产生的浮抬力，充分抵消船体的侧倾力矩，使船体扶正，以防止船舶倾覆。当船舶下沉时，大气囊还可减缓船舶下沉速度，为乘客的逃生争取更多的时间。
本发明的有益之处还在于：
1、气囊外壳为向外凸的弧面板，其下侧通过铰接件与船侧舷板外壁铰接，其上侧通过锁紧机构与船体连接，气囊设置在气囊外壳和船体之间所形成的空间内；使本发明的气囊系统与船体形成一个整体，结构牢固。
2、锁紧机构设置在船体的舷侧甲板内，结构紧凑，不影响船体的外观。
3、锁紧机构可由锁紧装置和开启装置组成，也可为电磁锁，结构简单，成本低。
4、信号发生系统采用倾角度传感器开关、机械触发开关、手动开关，可保证整个系统的可靠性。
5、气囊上设有进气管和出气管，安装气囊系统时，打开出气管，将气囊内的空气排出，将气囊压缩放置在气囊外壳内，通过锁紧机构将锁定在船体上，关闭出气管，打开进气管，通过船上现有的空压机向气囊内充气，使气囊内的气体压力升至6-7个大气压，关闭进气管。本系统无需增加新的注气设备，气囊系统可反复使用。
6、气囊内常备气体压力为6-7个大气压，展开体积可达常态的6-7倍。
7、气囊展开迅速，从展开指令信号发出到完全展开，时间可控制在0.1秒以内。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图
图2为具有本发明系统的船舶结构示意图
图3为气囊系统的结构示意图
图4为另一种气囊系统的结构示意图
图5为锁紧装置的结构示意图
图6为机械触发开关处于正常状态的结构示意图
图7为机械触发开关处于临界状态的结构示意图
图8为机械触发开关处于触发状态的结构示意图
图9为船舶倾覆的整个过程的状态示意图
具体实施方式
如图1所示本发明系统的实施例，它包括信号发生系统、控制系统、气囊系统、锁紧机构：锁紧机构的开启由控制系统控制，控制系统由信号发生系统控制。
如图2所示，气囊系统设置在船体1两侧的船侧舷板3上。
如图2、3所示，锁紧机构设置在船体1的舷侧甲板4内。气囊系统由内部具有6-7个大气压压力气体的气囊9和气囊外壳2组成；气囊外壳2为向外凸的弧面板，气囊外壳2由Q235碳钢制成，板厚取0.4mm；气囊外壳2的下侧通过铰接件10与船侧舷板3外壁铰接，气囊外壳2的上侧通过锁紧机构与船体1连接；气囊9与船侧舷板3外壁连接，并压缩设置在气囊外壳2和船体1之间所形成的空间内；气囊9上设有进气管16和出气管17。
锁紧机构为用于锁定连接气囊外壳2上侧和舷侧甲板4内壁的电磁锁18，电磁锁18可采用武汉施耐特网贸有限公司生产的HD-260磁力锁，电磁锁18的电源由控制系统控制。
气囊外壳2还可采用复合材料制成。
如图4、5所示，锁紧机构还可由锁紧装置8和开启装置组成；锁紧装置8由插销801、固定在船体1上的插销孔座802、固定在气囊外壳2上的插销孔座803组成，插销801的两端分别插入插销孔座802、803的孔中，插销801一端插销孔座孔中设有压簧804。
开启装置包括顶杆7和顶杆7的推动机构，推动机构由控制系统控制。插销801开有供顶杆7插入的孔805，孔805靠压簧804一侧的孔壁为迎向顶杆7的斜面。
推动机构为气缸6，气缸6固定在船体1的的舷侧甲板4内，顶杆7与气缸6的活塞固定连接。气缸6的气室通过管道5与气动力源连通，管道5上设有电磁阀，电磁阀的电源由控制系统控制。
该锁紧机构的工作原理为：控制系统接收信号发生系统发出的信号向电磁阀供电，电磁阀开启，气动力源的气体通过管道5进入气缸6的气室，气缸6推动活塞，活塞上的顶杆7插入插销的孔805中，顶杆7推动孔壁上的斜面，插销801克服压簧804的作用力，使插销一端从插销孔座803的孔中退出，锁紧机构即被打开，气囊外壳2打开。。
气动力源可为高压气瓶，气缸6的气室通过管道5与高压气瓶的出气口连通。
动力源还可为空压机，气缸6的气室通过管道5与空压机的出气口连通。
如图1所示，本发明系统的实施例信号发生系统由倾角度传感器开关、机械触发开关、手动开关中组成。
倾角度传感器开关可为上海郎尚科贸有限公司的Lam-Ta-SW型号的倾角开关，它固定设置在船体上，并设定激发角度，当船舶倾覆到危险角度(如图9中的2.4-3.6秒的状态)时，信号发生系统的倾角度传感器开关向控制系统发出信号，启动救生系统。
机械触发开关如图6、7、8所示，它包括外壳11，外壳11设有球托12，外壳11的下部设有触发开关13，外壳11装有小球14。机械触发开关以图6所示状态固定设置在船体内的构件15上，当船舶倾覆到危险角度时，机械触发开关经过正常状态(如图6)、临界状态(如图7)，发展到触发状态(如图8)，触发状态时，小球14离开球托12，下落到外壳11的下部，触发触发开关13，机械触发开关向控制系统发出信号，启动救生系统。
手动开关一般设置在驾驶室，当船员认为船舶即将倾覆时，可通过手动开关启动救生系统。
本发明系统的实施例的控制系统为继电器，它在接收倾角度传感器开关、机械触发开关、手动开关中的任何一个开关发出的电信号后开启，向电磁锁或电磁阀供电，解除锁紧机构，使气囊外壳打开。

Claims (9)

1、一种船舶防倾缓沉系统，其特征在于：它包括信号发生系统、控制系统、气囊系统、锁紧机构；
气囊系统设置在船体(1)两侧的船侧舷板(3)上，它由内部具有压力气体的气囊(9)和气囊外壳(2)组成；气囊(9)与船体(1)连接，并压缩设置在气囊外壳(2)内；气囊外壳(2)通过锁紧机构关闭；
锁紧机构的开启由控制系统控制，控制系统由信号发生系统控制。
2、如权利要求1所述的系统，其特征在于：气囊外壳(2)为向外凸的弧面板，其下侧通过铰接件(10)与船侧舷板(3)外壁铰接，其上侧通过锁紧机构与船体(1)连接，气囊(9)设置在气囊外壳(2)和船体(1)之间所形成的空间内；气囊(9)与船侧舷板(3)外壁连接。
3、如权利要求2所述的系统，其特征在于：锁紧机构设置在船体(1)的舷侧甲板(4)内。
4、如权利要求1所述的系统，其特征在于：锁紧机构由锁紧装置(8)和开启装置组成；锁紧装置(8)由插销(801)、固定在船体(1)上的插销孔座(802)、固定在气囊外壳(2)上的插销孔座(803)组成，插销(801)的两端分别插入插销孔座(802、803)的孔中，插销(801)一端插销孔座孔中设有压簧(804)：
开启装置包括顶杆(7)和顶杆(7)的推动机构，推动机构由控制系统控制；
插销(801)开有供顶杆(7)插入的孔(805)，孔(805)靠压簧(804)一侧的孔壁为迎向顶杆(7)的斜面。
5、如权利要求1所述的系统，其特征在于：锁紧机构为电磁锁(18)，电磁锁(18)的电源由控制系统控制。
6、如权利要求4所述的系统，其特征在于：推动机构为气缸(6)，气缸(6)固定在船体(1)上，顶杆(7)与气缸(6)的活塞固定连接；气缸(6)的气室通过管道(5)与气动力源连通，管道(5)上设有电磁阀，电磁阀的电源由控制系统控制。
7、如权利要求1所述的系统，其特征在于：信号发生系统包括倾角度传感器开关、机械触发开关、手动开关中的一种或几种。
8、如权利要求1所述的系统，其特征在于：气囊(9)上设有进气管(16)和出气管(17)。
9、如权利要求1所述的系统，其特征在于：气囊外壳(2)内的气囊(9)内气体压力为6-7个大气压。
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