CN201800870U - 一种耐碰撞的复合材料船体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防碰撞复合材料船体结构，由夹芯结构船侧板、全船金属笼、一体化防撞舷墙、船周加强筋和高强船头五部分构成。船侧壁为复合材料夹芯板(7)，其内设置金属笼(17)结构件；一体化防撞舷墙(16)由发泡护舷(1)、发泡护舷固定件(4)和金属架龙骨组成，金属架龙骨通过粘接和螺接并用的方式与船体相接；船周加强筋为固定在船体环周的、与船体形状相应金属管(14)；高强船头由包头结构，距离船头一定位置的金属板舱壁(24)，和延船头方向在船壁或腔内布设的数条金属管加强筋(23)构成。该全面的防碰撞船体，在兼顾质轻高强特性的同时，有效提高复合材料船艇的整体防撞性能，保护人民的生命和财产安全。

Description

一种耐碰撞的复合材料船体 

技术领域

本实用新型涉及一种耐碰撞的船体，特别是一种耐碰撞的复合材料船体。 

背景技术

随着海上运输业的不断发展，船艇的碰撞事故也越来越多。此类事件往往引起船艇结构、使用寿命、安全性能等方面的损失，严重的更会造成船毁人亡的惨剧。根据海事资料分析，在全世界发生的海难中，有40％以上是船艇碰撞悲剧，每年高达千余次，而且船艇碰撞事故发生的频次呈逐年上升的趋势。为了保证船艇安全，有关提高船艇防撞性能的研究越来越受到人们的重视！ 

目前，防撞护舷已经成为人们研究开发的一个活跃领域，近年来，我国专利申请中出现了多种类型的防撞护舷装置。如专利号为ZL03272397.0的实用新型专利公开了一种便拆式船艇防撞护舷条，由防撞架条和防撞橡胶条组成，两者呈“凹”“凸”结构通过螺丝和安装插条连接在一起。尽管需要维修时，直接进行防撞橡胶条的拆换就可以了，较为方便，但是，防撞橡胶条本身较为容易磨损，且该种结构在发生碰撞时并不易于能量的消减，橡胶条还是非常容易被撞坏的，在船艇速度较高时发生碰撞的安全性就更差了。该专利的缺点在于防撞装置使用寿命较短，整体安全性保护不够。另外，专利号为ZL200720038384.1的实用新型专利提出了一种护舷碰垫，该装置通过高强合金安装骨架与船体本身紧密相连接，增加护舷主体与船体连接的牢固性，以延长护舷主体的使用寿命。该专利的护舷主体上设有若干缓冲孔，在受到外部碰撞挤压时，可以一定程度上缓解外来压力，但是由于设计理念比较单一，同样存在着寿命较短、安全性较差的缺点。 

船艇是一类结构非常复杂的装备，要想提高其防撞性能，需要从多方面去考虑，以提高其整体防撞安全性能。这样才能有效保护人民的生命和财产安全。对于进行执法、巡逻、狙击、救援等公务，尤其是进行临检、非法船只追捕、截获时最易发生船体碰撞，此类用途的船艇更是不可避免的要承担互相碰撞的风险。增强船艇的整体防撞性能，尤其可以更加切实保障执法人员的安全、提高执勤效率，甚至在海上反恐作战、超限海战中将可发挥更大的军事用途。 

发明内容

本实用新型的目的在于解决船艇的硬碰撞问题，尤其是提供一种耐碰撞的复合材料船体，提高船艇的整体防撞性能，甚至船艇在较高速度之下碰撞时可以有效保障船艇的碰撞安全性。 

本实用新型的技术方案通过夹芯结构船侧板、全船金属笼、一体化防撞舷墙、船周加强筋和高强船头五方面的结构设计来全方位提高船艇的整体防撞性能。 

所述的夹芯结构船侧板，其特征在于：船侧板外壁全部为复合材料夹芯板，夹芯板材为玻璃钢复合夹心板材或其他轻质的高分子复合材料夹芯板材，在保证了船体重量较轻的条件下，满足船体强度高、刚性好的防撞需求。 

所述的全船金属笼，其特征在于：金属笼为与船体形状相应的整体笼状结构，置于船侧复合材料夹芯板的内壁处，与船壁一起形成刚性增强结构，防撞性能优异。 

所述的一体化防撞舷墙，其特征在于：一体化防撞舷墙由发泡护舷、发泡护舷固定件和金属架龙骨组成。发泡护舷由多段缓冲发泡体和外表增强层构成，保证了发泡护舷整体的弹性模量和刚度，可以有效分散外力、减震吸能，并具有重量轻、坚固耐久的优点。所述的缓冲发泡体为聚氨酯、聚乙烯、聚脲、PVC中的一种或几种材料混合制；所述的外表增强层为以帘子布做骨架的橡胶层或高强度聚乙烯层或纤维布，可以承受较大的冲击负荷。发泡护舷外悬于空中的一侧为固定面，相对的另一侧与船体凹形槽相接。在发生船艇碰撞的过程中，通过发泡护舷的压缩变形可以部分吸收冲击能量，另一方面，与船体凹形槽相接的一侧，半圆的接触面使得受到的外来撞击力得到了很好的分散，其整体的高吸能性可以有效减轻碰撞对船艇的破坏作用。所述的发泡护舷由发泡护舷固定件固定在船体的凹形槽外侧。所述的发泡护舷固定件可以是外包帆布并通过金属压条或粘接的方式进行整体固定，或是使用带扣进行分段固定，拆换方便。所述的发泡护舷的横截面可分为两部分，一部分为外悬防撞部分，另一部分为内侧半圆形连接部分。金属架龙骨由两条平行、且与船体形状相应的金属管和若干连接两者的金属管横梁焊接而成，金属架龙骨通过粘接和螺接并用的方式，使其牢固接在船体凹形槽的里面，与船体形成整体结构件。所有金属管与复合材料夹芯板的连接面均使用腻子进行粘接，以增强连接强度，均匀力的传递。进行螺接时，本实用新型中使用了大垫片，增大外来冲击力需要对抗的面积，增强了螺钉与复合材料夹芯板连接的牢固性和紧密性。此种结构可以使得已经被发泡护舷初步消减了冲击能量进一步降低，增加了一体化防撞舷墙的防撞安全性。 

一体化防撞舷墙的位置可以在甲板之上以“墙”的方式进行设计，也可以置于甲板之下的船体侧部。 

所述的船周加强筋为固定在船体环周的、与船体形状相应的金属管，其数量为1～12条。 金属管通过粘接和螺接并用的方式，与船壁复合材料夹芯板牢固相接，有效增强船壁的抗撞性，保护船艇内部构件。 

所述的高强船头，其特征在于：在船头设计包头结构，在距离船头一定的位置使用金属板作为船头舱壁，同时，延船头方向在船壁或腔内布设数条金属管加强筋。包头结构由包覆在船头复合材料夹芯板外侧的黑橡胶板及外侧钢板，和船头复合材料夹芯板内侧的内侧钢板组成，使用腻子将内侧钢板粘接在复合材料夹芯板内侧。在船头的复合材料夹芯板内预埋金属块，在金属块预埋件处使用螺钉将外侧钢板和内侧钢板螺接固定。所述的金属管加强筋的一端固定抵在金属板舱壁上，另一端收口于内侧钢板上。当船头发生碰撞时，冲击力通过外侧钢板传到黑橡胶板上，黑橡胶板可以均匀力的传递，避免船头复合材料夹芯板集中受力以致损坏，当冲击力达到内侧钢板上时，由于数条金属管加强筋同时对抗外来冲击力，且后面还有金属板舱壁的支撑，使得高强船头在碰撞受力过程中的整体压缩变形较小，防撞安全性能优异。所述的金属管加强筋的数量为2～14条，延船体左右对称设计。 

作为本实用新型的进一步改进，所述的发泡护舷的外悬防撞部分可以是半圆形、矩形、梯形、多边形或椭圆形；所述的金属管、金属管横梁、金属管加强筋、金属板舱壁、金属块预埋件、金属笼、垫片和大垫片均为质轻高强的合金材料。 

本实用新型的有益效果在于：它能够提高复合材料船艇的整体防撞安全性能，无论船艇出现正面碰撞还是侧面碰撞，均能有效缓冲船艇碰撞时的撞击力，吸能效果好，抗变形能力强，有利于防止或者减少船艇因碰撞(乃至高速碰撞)而发生的人员伤亡和财产损失。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型中的一体化防撞舷墙及船周加强筋的横截面剖视示意图。 

图2是本实用新型中的一体化防撞舷墙另一实施例的横截面剖视示意图。 

图3是金属笼剖视示意图。 

图4、图5、图6和图7是发泡护舷横截面形状示意图。 

图8是高强船头俯视截面示意图。 

图中，发泡护舷(1)，外悬防撞部分(2)，内侧半圆形连接部分(3)，发泡护舷固定件(4)，金属管(5)，金属管横梁(6)，复合材料夹芯板(7)，螺钉(8)，垫片(9)，金属垫板(10)，螺母(11)，外力(12)，大垫片(13)，(14)金属管，甲板(15)，一体化防撞舷墙(16)，金属笼(17)，金属块预埋件(18)，外侧钢板(19)，内侧钢板(20)，螺钉(21)，黑橡胶板(22)，金属管加强筋(23)，金属板舱壁(24)。 

具体实施方式

在如图1所示实施例中可以看出，本实用新型中的一体化防撞舷墙(16)由发泡护舷(1)、发泡护舷固定件(4)和金属架龙骨共同构成。金属架龙骨由两条平行、且与船体形状相应的金属管(5)和若干连接两条金属管(5)的金属管横梁(6)焊接而成。发泡护舷(1)由多段缓冲发泡体和外表增强层构成，其外悬于空中的一侧为固定面，相对的另一侧与船体凹形槽相接，并通过发泡护舷固定件(4)固定在船体凹形槽处。发泡护舷(1)的横截面为圆形。所述的发泡护舷的横截面可分为两部分，一部分为外悬防撞部分(2)，另一部分为内侧半圆形连接部分(3)。所述的发泡护舷固定件(4)可以是外包帆布并通过金属压条或粘接的方式进行整体固定，或是使用带扣进行分段固定，拆换方便。在受到外力(12)时，通过发泡护舷(1)的压缩变形可以部分吸收冲击能量，另一方面，与船体相接的一侧，半圆的接触面使得受到的外力均匀分散并消减。 

金属架龙骨通过粘接和螺接并用的方式，使其牢固接在船体凹形槽的里面。金属管(5)与复合材料夹芯板(7)的连接面均使用腻子进行粘接，以增强连接强度，均匀力的传递。进行螺接时，金属通(5)通过若干螺钉(8)、金属垫板(10)和大垫片(13)与船侧板外壁的复合材料夹芯板(7)紧密相接。大垫片(13)的使用，增加了螺帽与复合材料夹芯板(7)的接触面积，使得连接更加牢固。由于金属管(5)由若干组螺钉(8)、金属垫板(10)和大垫片(13)与船侧板外壁的复合材料夹芯板(7)相接，使得金属龙骨与船体的结合实现了一种整体承力增强效应，在受到外力(12)冲击时，一体化防撞舷墙(16)连同船体整体同时受力，有效进行了力的分散和消减，增加了一体化防撞舷墙(16)的防撞安全性。 

所述的船周加强筋为固定在船体环周的、与船体形状相应的金属管(14)，金属管(14)通过粘接和螺接并用的方式，与船壁复合材料夹芯板牢固相接，有效增强船壁的抗撞性，保护船艇内部构件。金属管(14)的数量为1～12条，其具体安装位置根据船艇的形状、大小的不同而定。 

在如图2所示实施例中可以看出，本实用新型中的一体化防撞舷墙(16)也可以根据不同客户的要求置于甲板之下的船体侧部。 

在如图3所示实施例中可以看出，金属笼(17)为与船体形状相应的整体笼状结构，置于船侧复合材料夹芯板(7)的内壁处。 

发泡护舷(1)的横截面由外悬防撞部分(2)和内侧半圆形连接部分(3)两部分组成。外悬防撞部分(2)可以为图1所示的半圆形，也可以是如图4所示的矩形、如图5所示的梯形、如图6所示的多边形或如图7所示的椭圆形。 

在如图8所示的高强船头俯视截面示意图中可以看出，高强船头包括船头的包头结构、距离船头一定位置的金属板舱壁(24)，和延船头方向在船壁或腔内布设的数条金属管加强筋(23)。包头结构由包覆在船头的黑橡胶板(22)及外侧钢板(19)和内侧钢板(20)组成，使用腻子将内侧钢板(20)粘接在复合材料夹芯板(7)内侧。在船头的复合材料夹芯板(7)内的金属块预埋件(18)处使用螺钉(21)将外侧钢板(19)和内侧钢板(20)螺接固定。所述的金属管加强筋(23)的一端固定抵在金属板舱壁(24)上，另一端收口于内侧钢板(20)上。所述的金属管加强筋(23)的数量为2～14条，延船体左右对称设计。 

所述的金属管(5)，金属管横梁(6)，螺钉(8)，垫片(9)，金属垫板(10)，螺母(11)，大垫片(13)，金属管(14)，金属笼(17)，金属块预埋件(18)，外侧钢板(19)，内侧钢板(20)，螺钉(21)，金属管加强筋(23)和金属板舱壁(24)均为质轻高强的合金材料。 

Claims (8)

1.一种耐碰撞的复合材料船体，包括夹芯结构船侧板、全船金属笼、一体化防撞舷墙、船周加强筋和高强船头五部分构成，其特征在于：所述的夹芯结构船侧板是指船侧板外壁全部为复合材料夹芯板(7)；所述的全船金属笼是指在船侧复合材料夹芯板(7)的内壁处设置的为与船体形状相应的整体笼状结构金属笼(17)；所述的一体化防撞舷墙(16)由发泡护舷(1)、发泡护舷固定件(4)和金属架龙骨共同构成，所述的金属架龙骨由两条平行、且与船体形状相应的(5)金属管和若干连接两条金属管(5)的金属管横梁(6)焊接而成，并通过粘接和螺接并用的方式与船体牢固相接，粘接使用的是腻子，螺接部位是通过若干螺钉(8)、金属垫板(10)和大垫片(13)进行连接，与船体形成整体结构件；所述的船周加强筋为固定在船体环周的、与船体形状相应金属管(14)，金属管(14)与复合材料夹芯板(7)的连接方式与金属架龙骨与复合材料夹芯板(7)的连接方式相同；所述的高强船头由船头的包头结构、距离船头一定位置的金属板舱壁(24)，和延船头方向在船壁或腔内布设的数条金属管加强筋(23)共同构成，所述的包头结构由包覆在船头的黑橡胶板(22)及外侧钢板(19)和内侧钢板(20)组成，使用腻子将内侧钢板(20)粘接在复合材料夹芯板(7)内侧，在船头的复合材料夹芯板(7)内的金属块预埋件(18)处使用螺钉(21)将外侧钢板(19)和内侧钢板(20)螺接固定，所述的金属管加强筋(23)的一端固定抵在金属板舱壁(24)上，另一端收口于内侧钢板(20)上。

2.根据权利要求1所述的一种耐碰撞的复合材料船体，其特征在于：复合材料夹芯板(7)的夹芯板材为玻璃钢复合夹心板材。

3.根据权利要求1所述的一种耐碰撞的复合材料船体，其特征在于：一体化防撞舷墙(16)可以置于船体侧部任一高度位置。

4.根据权利要求1或3所述的一种耐碰撞的复合材料船体，其特征在于：发泡护舷(1)由多段缓冲发泡体和外表增强层构成，所述的缓冲发泡体为聚氨酯、聚乙烯、聚脲、PVC中的一种；所述的外表增强层为以帘子布做骨架的橡胶层或高强度聚乙烯层或纤维布；发泡护舷(1)上通过发泡护舷固定件(4)固定于船体的凹形槽外侧，所述的发泡护舷固定件(4)可以是外包帆布并通过金属压条或粘接的方式进行整体固定，或是使用带扣进行分段固定。

5.根据权利要求1或3所述的一种耐碰撞的复合材料船体，其特征在于：发泡护舷(1)的横截面由外悬防撞部分(2)和内侧半圆形连接部分(3)两部分组成，外悬防撞部分(2)可以半圆形，也可以是矩形、梯形、多边形或椭圆形。

6.根据权利要求1所述的一种耐碰撞的复合材料船体，其特征在于：金属管(14)的数量 为1～12条。

7.根据权利要求1、3或6所述的一种耐碰撞的复合材料船体，其特征在于：金属管(5)，金属管横梁(6)，螺钉(8)，垫片(9)，金属垫板(10)，螺母(11)，大垫片(13)，金属管(14)，金属笼(17)，金属块预埋件(18)，外侧钢板(19)，内侧钢板(20)，螺钉(21)，金属管加强筋(23)和金属板舱壁(24)均为质轻高强的合金材料。

8.根据权利要求1所述的一种耐碰撞的复合材料船体，其特征在于：金属通加强筋(23)的数量为2～14条，延船体左右对称布设。 

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