一種使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于船用輔助設(shè)備，具體來說是一種依靠吸水膨脹橡膠在膨脹時(shí)產(chǎn)生的巨大應(yīng)力，補(bǔ)償船舶擱淺時(shí)損失的浮力的自主脫險(xiǎn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶擱淺是船舶在航行中經(jīng)常遇到的一種嚴(yán)重事故，可能會(huì)造成船舶的停航和船體破損，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，某些情況下甚至?xí)斐森h(huán)境污染和人員傷亡。目前針對(duì)船舶擱淺一般采用救援船拖曳的方式解決，不僅耗費(fèi)巨大而且耗時(shí)較長。而自力脫淺主要有候潮脫淺、移載脫淺、卸載脫淺等方式，通過等候潮汐、螺旋槳倒車、傾斜船體、減輕船體重量等方式嘗試脫淺，而這些方式應(yīng)用范圍十分有限，難以應(yīng)對(duì)大型船舶擱淺等嚴(yán)重事故。
[0003]現(xiàn)有的一種典型的脫險(xiǎn)技術(shù)是助浮氣囊技術(shù)(專利申請(qǐng)?zhí)?201410195404.0)，該技術(shù)需要改裝船體結(jié)構(gòu)，將未充氣的氣囊加裝在船的舷側(cè)，在船舶擱淺時(shí)利用充氣機(jī)將壓縮空氣充入放出的氣囊，使氣囊脹大，起到增加浮力的作用(如圖1)，以便船舶自主脫離擱淺狀態(tài)。
[0004]但該項(xiàng)技術(shù)存在改變船舶結(jié)構(gòu)，增加建造成本以及增加船舶重量等缺陷，而且該技術(shù)也無法解決船艏擱淺等問題，因而目前也沒有被廣泛采用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使船舶脫離軟擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，利用吸水膨脹橡膠吸水膨脹產(chǎn)生的壓力，對(duì)船舶軟擱淺時(shí)損失的浮力進(jìn)行彌補(bǔ)，使船舶脫險(xiǎn)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0007]—種使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，包括由內(nèi)圓筒和外圓筒組成的圓筒本體，在所述的內(nèi)圓筒中央設(shè)置有吸水膨脹橡膠，該吸水膨脹橡膠外套有空心鋼結(jié)構(gòu)，該空心鋼結(jié)構(gòu)的外壁與內(nèi)圓筒的內(nèi)壁嚙合，且該空心鋼結(jié)構(gòu)伸出內(nèi)圓筒外，該外端固定有表層橡膠，所述的圓筒本體的底端密封連接有底面吸附裝置，所述的圓筒本體的中部、內(nèi)圓筒和外圓筒之間由內(nèi)至外依次填充有氧化鈣填充層和保溫材料填充層，所述的氧化鈣填充層的頂端設(shè)有超濾月吳。
[0008]所述的空心鋼結(jié)構(gòu)與圓筒本體之間設(shè)置有卡扣。
[0009]所述的超濾膜，在0.1?0.5MPa(約為水下1m?50m)條件下工作性能良好，可以使水單向進(jìn)入。
[0010]所述的吸水膨脹橡膠與空心鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)壁之間留有間隙以保證足夠的膨脹空間，用以和海水作用膨脹并產(chǎn)生應(yīng)力。
[0011 ]發(fā)生軟擱淺事故時(shí)將本發(fā)明設(shè)備安裝到船舶底部并保證設(shè)備和海底接觸，海水進(jìn)入本設(shè)備，與氧化鈣反應(yīng)放熱，配合保溫隔熱材料將溫度維持在120?170°C，使吸水膨脹橡膠在該溫度條件下迅速吸水膨脹，并推動(dòng)該設(shè)備上部的空心鋼結(jié)構(gòu)，與海底之間產(chǎn)生巨大應(yīng)力，從而彌補(bǔ)船舶發(fā)生軟擱淺時(shí)損失的浮力，進(jìn)而使船舶脫險(xiǎn)。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]I)工作高效，單位面積產(chǎn)生的壓強(qiáng)可達(dá)1m水深壓強(qiáng)的100倍以上，因此只需要在與海底直接接觸的船底周圍布置較小面積的該設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶損失浮力的補(bǔ)充。
[0014]2)各部分組件都已經(jīng)在工業(yè)中量產(chǎn)，成本較低，工藝簡單，安裝便捷，適用與絕大多數(shù)發(fā)生軟擱淺的船舶，避免了氣囊等額外的船舶附體影響船舶動(dòng)力學(xué)特征。
【附圖說明】
[00?5]圖1是現(xiàn)有技術(shù)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備的剖視圖。
[0017]圖3是本發(fā)明使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備的外形圖。
[0018]圖中，吸水膨脹橡膠1、氧化鈣填充層2、保溫材料填充層3、超濾膜4、空心鋼結(jié)構(gòu)5、表層橡膠6、底面吸附裝置7、圓筒本體8。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了具體的實(shí)施方法，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0020]請(qǐng)先參閱圖1，圖1是本發(fā)明使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備的剖視圖，如圖所示，一種使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，包括由內(nèi)圓筒和外圓筒組成的圓筒本體8，在所述的內(nèi)圓筒中央設(shè)置有吸水膨脹橡膠1，該吸水膨脹橡膠I外套有空心鋼結(jié)構(gòu)5，所述的吸水膨脹橡膠I與空心鋼結(jié)構(gòu)5內(nèi)壁之間留有間隙以保證足夠的膨脹空間，用以和海水作用膨脹并產(chǎn)生應(yīng)力。該空心鋼結(jié)構(gòu)5的外壁與內(nèi)圓筒的內(nèi)壁嚙合，且該空心鋼結(jié)構(gòu)5伸出內(nèi)圓筒外，該外端固定有表層橡膠6，所述的圓筒本體8的底端密封連接有底面吸附裝置7。所述的圓筒本體8的中部、內(nèi)圓筒和外圓筒之間由內(nèi)至外依次填充有氧化鈣填充層2和保溫材料填充層3。所述的氧化鈣填充層2的頂端設(shè)有超濾膜4。所述的空心鋼結(jié)構(gòu)5與圓筒本體8之間設(shè)置有卡扣。
[0021]吸水膨脹橡膠I遇水膨脹，用以和海水作用膨脹并產(chǎn)生應(yīng)力，其與圓筒壁之間留有的間隙以保證足夠的膨脹空間。氧化鈣填充層2內(nèi)部填充有氧化鈣微塊，用以和水反應(yīng)釋放熱量，在該層上部覆蓋有超濾膜4保證海水進(jìn)入的同時(shí)防止反應(yīng)產(chǎn)物摻雜進(jìn)海水環(huán)境。最外層是保溫材料填充層3，其中填充有硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，用以防止熱量的散失。在設(shè)備的底面是吸附裝置7，可以采用磁性材料和粘合劑，用以幫助設(shè)備安裝在金屬船底上。設(shè)備上部是由空心鋼結(jié)構(gòu)5和外表面橡膠層6組成的可伸縮裝置。依靠可伸縮裝置下部與設(shè)備最內(nèi)層圓柱壁之間的微小間隙，這部分結(jié)構(gòu)可以和設(shè)備主體在垂直方向發(fā)生相對(duì)位移，一方面用以將吸水膨脹橡膠產(chǎn)生的壓力均勻分散，另一方面也起到保護(hù)裝置內(nèi)部材料不被尖銳礁石破壞以及防滑的作用。在可伸縮裝置和設(shè)備主體之間設(shè)置卡扣，防止兩者脫離。在未工作狀態(tài)時(shí)，兩者之間應(yīng)該緊密貼合，并使用密封圈密封，防止海水進(jìn)入。本設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有多種不同尺寸，以適應(yīng)復(fù)雜的海底環(huán)境。
[0022]吸水膨脹橡膠在高于100°C的條件下，其在2小時(shí)之內(nèi)的膨脹率可達(dá)300?500%，能夠產(chǎn)生7?9MPa的壓強(qiáng)。環(huán)境溫度在120?170°C之間時(shí)，膨脹速率達(dá)到最大，此時(shí)膨脹產(chǎn)生的壓強(qiáng)會(huì)有所減小，但減小的幅度相對(duì)與100°c的溫度條件下的壓強(qiáng)能夠控制在10%以內(nèi)。氧化鈣的反應(yīng)速率可以通過改變氧化鈣表面顆粒的大小進(jìn)行控制，在考慮保溫材料的情況下，通過實(shí)驗(yàn)使得吸水膨脹橡膠的環(huán)境溫度控制在120?170°C的溫度區(qū)間，達(dá)到理想的膨脹效果。
[0023]當(dāng)軟擱淺事故發(fā)生時(shí)，應(yīng)該根據(jù)船舶發(fā)生擱淺時(shí)的海底環(huán)境選擇不同尺寸的本設(shè)備。選擇船底和海底間隙較小的區(qū)域，將本設(shè)備安裝在船底，并盡量保證設(shè)備頂部能夠接觸到海底。本設(shè)備的安裝數(shù)量應(yīng)該足夠大，確保能夠產(chǎn)生足夠的力量使船舶上浮，安裝設(shè)備的區(qū)域面積可以根據(jù)船底和海底接觸區(qū)域面積的1%估算。需要設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，應(yīng)當(dāng)把可伸縮裝置和設(shè)備主體之間的密封條撕去，海水得以進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。一部分海水與氧化鈣反應(yīng)，為吸水膨脹橡膠的膨脹提供120?170°C的環(huán)境溫度;另外一部分海水和吸水膨脹橡膠發(fā)生作用，在適宜的溫度條件下產(chǎn)生巨大的壓強(qiáng)，并通過可伸縮裝置將力傳遞到海底，進(jìn)而對(duì)船舶損失的浮力進(jìn)行補(bǔ)償。
[0024]最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，其特征在于，包括由內(nèi)圓筒和外圓筒組成的圓筒本體(8)，在所述的內(nèi)圓筒中央設(shè)置有吸水膨脹橡膠(I)，該吸水膨脹橡膠(I)外套有空心鋼結(jié)構(gòu)(5)，該空心鋼結(jié)構(gòu)(5)的外壁與內(nèi)圓筒的內(nèi)壁嚙合，且該空心鋼結(jié)構(gòu)(5)伸出內(nèi)圓筒外，該外端固定有表層橡膠(6)，所述的圓筒本體(8)的底端密封連接有底面吸附裝置(7)，所述的圓筒本體(8)的中部、內(nèi)圓筒和外圓筒之間由內(nèi)至外依次填充有氧化鈣填充層(2)和保溫材料填充層(3)，所述的氧化鈣填充層的頂端設(shè)有超濾膜(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，其特征在于，所述的空心鋼結(jié)構(gòu)(5)與圓筒本體(8)之間設(shè)置有卡扣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，其特征在于，所述的吸水膨脹橡膠(I)與空心鋼結(jié)構(gòu)(5)內(nèi)壁之間留有間隙以保證足夠的膨脹空間，用以和海水作用膨脹并產(chǎn)生應(yīng)力。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，其特征在于，所述的氧化鈣填充層(2)內(nèi)填充有氧化鈣微塊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，其特征在于，所述的保溫材料填充層(3)內(nèi)填充有硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種使船舶脫離擱淺狀態(tài)的輔助設(shè)備，包括由內(nèi)圓筒和外圓筒組成的圓筒本體，在所述的內(nèi)圓筒中央設(shè)置有吸水膨脹橡膠，該吸水膨脹橡膠外套有空心鋼結(jié)構(gòu)，該空心鋼結(jié)構(gòu)的外壁與內(nèi)圓筒的內(nèi)壁嚙合，且該空心鋼結(jié)構(gòu)伸出內(nèi)圓筒外，該外端固定有表層橡膠，所述的圓筒本體的底端密封連接有底面吸附裝置，所述的圓筒本體的頂端、內(nèi)圓筒和外圓筒之間設(shè)有超濾膜，所述的圓筒本體的中部、內(nèi)圓筒和外圓筒之間由內(nèi)至外依次填充有氧化鈣填充層和保溫材料填充層。本發(fā)明用吸水膨脹橡膠吸水膨脹產(chǎn)生的壓力，對(duì)船舶軟擱淺時(shí)損失的浮力進(jìn)行彌補(bǔ)，使船舶脫險(xiǎn)，具有成本較低、工藝簡單、安裝便捷的特點(diǎn)。
【IPC分類】B63B43/00, B63B43/10
【公開號(hào)】CN105584602
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511027620
【發(fā)明人】王磊, 齊英鶴, 張建新
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2015年12月31日