[发明专利]船舶抗翻结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶制造行业的机械结构，具体是指一种适用于船舶等水上或水下航行的船舶抗翻结构。

背景技术

船舶指的是：举凡利用水的浮力，依靠人力、风帆、发动机（如蒸气机、燃气涡轮、柴油引擎、核子动力机组）等动力，牵、拉、推、划、或推动螺旋桨、高压喷嘴，使能在水上移动的交通运输工具。另外，民用船一般称为船（古称舳舻）、轮（船）、舫，军用船称为舰（古称艨艟，排水量500吨以上）、艇（排水量500吨以下），小型船称为舢舨、艇、筏或舟，其总称为舰船、船舶或船艇。船是重要的水上交通工具。在石器时代就出现了最早的船——独木舟（把一根圆木中间挖空）。然后，出现了有桨和帆的船。后来又出现了用蒸汽或柴油发动机提供动力的船。今天人们用太阳能和喷气式发动机作为船的动力，航行的速度令人吃惊，最高时速已经可以达到500千米以上了。

船舶在航行过程中，由于水面情况复杂多变，一不小心就会出现侧翻的风险。目前传统的船舶结构在设计时，为了防止翻船，需要一个能够使船回复到原平衡位置的力矩，即“复原力矩”。复原力矩只有在船体呈现横摇、纵摇、垂荡三个方向的运动状态时才会产生，而翻船与船体横摇有最为直接的关系。在这里我们着重分析船体横摇方向的复原力矩。以船体顺时针向右倾斜θ度为例——这时船体右侧浸水中的体积相对左侧变大，即浮力作用的中心位置（浮心）移向船体右侧，而船的重心并不随着船体倾斜发生变化。这样，船体就出现一个由重心出发竖直向下、大小等于排水量的重力，同时出现一个由已移向船体右侧的浮心出发竖直向上、与排水量相等的浮力。由于这时船体的重力与浮力不在同一直线上，所以就会产生一个逆时针方向的、使倾斜船体回复到原有状态的力矩，这就是“复原力矩”。重力与浮力所在直线之间的距离叫做“稳性力臂”，用“GZ”表示。纵轴取GZ、横轴取船身倾斜角度所构成的曲线，叫做“稳性曲线”。当这个曲线变为负数时，就会发生翻船。

复原力矩的判定方法：在船体倾斜的状态下，由船体的浮力出发竖直向上的浮力作用线与船体中心线的交点叫做“稳心”。在稳心比重心高的情况下，复原力矩为正值，这时即使船体倾斜也会回复到原平衡位置；反之，如果稳心比重心低，复原力矩为负数，则会发生翻船。重心到稳心的距离叫低复原做“稳心高度”，用“GM”来表示。置于波浪中，船体总要发生摇荡运动。具体而言，它会出现六个“自由度”的运动。其中，有三种运动属于直线运动：一是“垂荡”，即上下方向的运动；二是“横荡”，即左右方向的运动；三是“纵荡”，即前后方向的运动。另外，还有三种属于旋转运动：一是“纵摇”，即以船体中央作为中心的船首与船尾的上下运动；二是“横摇”，以船体的中心线为轴的横向摇摆；三是“艏摇”，即船首与船尾的横向左右摇摆。

虽然船舶设计师通过上述方法对船舶进行了科学且精密的设计，但是在现实中，翻船事故率仍然颇高。比如2015年6月1日21时30分，隶属于重庆东方轮船公司的东方之星轮，在从南京驶往重庆途中突然遇到罕见的强对流天气，在长江中游湖北监利水域发生侧翻沉没。沉船事件发生后，交通运输部门、解放军、武警部队和公安干警、沿江省市等调集动员了大批专业搜救人员、解放军、武警和消防官兵以及沿江地区群众，采取空中巡航、水面搜救、水下搜救、进舱搜救和全流域搜救相结合的方式，在事发地及下游水域开展全方位、立体式、拉网式搜寻。截至2015年6月13日，经有关各方反复核实、逐一确认，“东方之星”号客轮上共有454人，其中成功获救12人，遇难442人。2015年12月30日，长江沉船事故调查报告公布，经国务院调查组调查认定，“东方之星”号客轮翻沉事件是一起由突发罕见的强对流天气（飑线伴有下击暴流）带来的强风暴雨袭击导致的特别重大灾难性事件。另外国外类似的翻船事件也常有发生。

综合上述背景内容，可见船舶遇到复杂水域或突发性天气等状况时，抗翻能力仍然急需改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种在复杂水域或突发性天气等状况能更好的防止翻船的船舶抗翻结构。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种船舶抗翻结构，它包括主框架、前仓和后仓，所述的主框架内为船舶的主仓，所述的前仓通过伸缩式万向节与主框架的前端相连接，所述的后仓通过伸缩式万向节与主框架的后端相连接，所述的主框架的外周通过导向机构连接有一个可围绕主框架进行旋转的外壳；所述的主框架与外壳之间设置有用于防止外物进入的旋转密封结构。