[发明专利]中小型船舶水垫抗沉系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶抗沉系统，尤其是一种中小型船舶水垫抗沉系统，属于船舶海洋工程技术领域。

背景技术

船舶，特别是远洋运输船舶，由于船体破损而造成透水进水以至翻沉的事故，是一直以来试图规避而又无法完全解决的难题，结果造成巨大的经济损失和社会影响。已有技术中，申请号为200510111516.4的“船舶抗沉喷射系统”发明专利，是通过硬质泡沫塑料完全占据船舶的破损舱室、杜绝海水侵入的途径来实现抗沉目标的。船舶发生事故后，破损舱室内的人员要全部迁移离去，方可进行抗沉操作，稍有迟缓即有人员阻隔在舱内，并固定在原地不能活动，容易引起意外。当事故发生海水已经侵入舱室时，该措施的效果也将大幅度降低甚至失效。

发明内容

为了弥补现有技术的缺陷与不足，本发明提供一种利用水垫作用实现船舶破损后保持不沉的技术。

侧壁式气垫船或全垫升式气垫船都是利用压缩空气组织气垫以形成垫升效应，使船体完全飞升而脱离水面，再开始向前滑行运动的。由于空气本身密度很小，为形成足够的垫升力，必须采用相当大的流速和流量，以至消耗了大量的功率。由于船体飞升而离开水面，原有的螺旋桨推进装置不能发挥功能，必须另行配置空气推进装置作为气垫船的前进动力，也增加了制造成本和运行噪声。

本发明提供的中小型船舶水垫抗沉系统，是利用水流组织垫升作用。常温常压下水的密度大于空气775倍。为了产生抗沉的而不是飞升的垫升力，利用水流作为垫升介质，所耗费的功率有限，能可靠地保证船体维持在一定的浮升状态而不下沉，是一种经济、可靠的抗沉途径。

按照力的分析，被抬升的船重W：

W＝p_c·S_c×10⁴+2γV₀  (kg)

其中，p_c：水垫压力，kg/cm²；S_c：水垫面积，m²；γ：水的重量密度，kg/m³；V₀：每个侧推进器提供的排水容积，m³。

侧推进器的推力T

T＝p_c·S_p×10⁴    (kg)

其中，S_p：侧推进器(螺旋桨)的盘面积，m²。

由此可计算侧推进器的功率N；

N＝T·V_a  (kg·m/s)

其中，V_a：螺旋桨在水中运转时，螺旋桨运转边界前沿的速度，m/s。

由此，可计算求得，当船体重量为100吨时，只需配置4个侧推进器分别置于船体艏、艉的两侧，螺旋桨的直径为1m，一对侧推进器形成水垫面积为5m²，1个侧推进器的排水容积为5m³，每个侧推进器的消耗功率约167马力，就足以保持该船体处于不沉的安全状态。

本发明是通过以下技术方案实现的。本发明包括：尾侧推进器，中侧推进器，首侧推进器，首测深仪，中测深仪，尾测深仪，动力系统，主推进器，垂直基准元件，首向传感器，三座标控制器和推力分配逻辑单元。

尾侧推进器、中侧推进器和首侧推进器都是导管式螺旋桨，由左、右两件组成推进器对。尾侧推进器设置在艉部下方两侧，中侧推进器设置在船舶中部下方两侧，首侧推进器设置在船舶的艏部下方两侧。尾侧推进器、中侧推进器和首侧推进器均包括原动机、驱动轴、螺旋桨轴线、导管、螺旋桨。螺旋桨置于导管内。尾侧推进器、中侧推进器和首侧推进器的驱动轴均以与船舶中轴线平行的方位安置，驱动轴一端与原动机轴连接，另一端与螺旋桨转轴垂直连接，使尾侧推进器、中侧推进器和首侧推进器的螺旋桨转轴可以在与船体中轴线垂直的平面上任意调整角度，使侧推进器形成后仰、前倾或直立的态势，按要求发挥侧推或水垫抗沉的作用。当船体较大而船重较重时，中部可增设多对中侧推进器，当船体较小而船重较轻时，可不安置中侧推进器。首测深仪、中测深仪和尾测深仪均为压力变送器，以左、右两侧的配对组件设置，并沿着船舷纵向分别排列于船体艏部、中部和艉部外壳的两侧。动力系统是一组柴油发电机组，它的电力输出端与主推进器、尾侧推进器、中侧推进器、首侧推进器电连接，三座标控制器、推力分配逻辑单元的输出端均与动力系统的控制信号输入端电连接。首测深仪、中测深仪、尾测深仪、垂直基准元件和首向传感器的输出端分别与三座标控制器、推力分配逻辑单元的输入端电连接。