一种舰船沉没时的救援装置及方法与流程

1.本发明涉及舰船领域，尤其是涉及一种舰船沉没时的救援装置及方法。


背景技术：

2.随着经济全球化的发展，船舶作为海上交通工具发挥着巨大的作用，而船舶在海上航行也面临着极大的海上风险，潜艇面临的风险更为巨大。船舶在海上航行时，难免会发生船舶倾覆、沉没等事故，而现有的船舶救援装置大都不能有效的让船舶上浮。
3.cn106585932a公开了一种潜艇上浮自救设备，该设备是在潜艇前部、舰桥、后部及两侧配置密封浮囊，在潜艇下沉时，浮囊充气带动潜艇上浮。但由于船舶在海上航行时，面临水生动植物的生物淤积，且密封浮囊采用纺织品制作，直接接触海水，容易发生化学变化，导致浮囊失效。
4.cn 109398657a公开了一种潜艇防沉救生装置，该装置在潜艇下沉时采用鱼雷管发射浮囊。该装置救援速度慢，且由于浮囊对潜艇上浮拉力的作用点仅位于鱼雷管，容易造成潜艇的不平衡。
5.现代潜艇多数为双壳体结构。所谓双壳体结构是指在潜艇两侧设有若干浮箱，一旦潜艇发生事故就排出浮箱内的压载水，潜艇就浮起来了。但浮箱体积庞大，且带有大量压载水，这就大大降低了潜艇的航速和灵活性。
6.因此，研究一种快速、有效的舰船救援装置及方法具有重要意义。


技术实现要素：

7.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种舰船救援装置及方法以解决船舶失事下沉后快速上浮的问题。
8.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的。
9.一种舰船沉没时的救援装置，包括用于舰船上浮的浮力系统、外壳、推举装置，浮力系统与船体固定连接，外壳将浮力系统、推举装置罩住，外壳底部密封固定在船体上，推举装置可以将固定在船体上的外壳向外撑开使外壳脱离舰船。底部在船舶下沉后，通过推举装置撑开外壳后，使浮力系统带动船舶上浮。通过将浮力系统设置在外壳内，避免了浮力系统受到海水侵蚀及生物淤积。
10.进一步的，浮力系统包括浮囊、包裹层、充气装置、放气装置，包裹层包裹浮囊，浮囊底部与船体固定连接，充气装置与浮囊连通，放气装置和浮囊连通。通过包裹层包裹浮囊，增强了浮囊的稳定性。在外壳被撑开后，充气装置往浮囊中充气，当浮囊中的气压与浮囊外的压强相当时，停止往浮囊中充气。在舰船上浮过程中浮囊外的压强会随着浮囊的上升而减小，放气装置可以使浮囊在上浮过程中随着海水压强的减小而减小浮囊中的压强，使浮囊内外的压强平衡，避免浮囊因海水压强的减小被撑破。
11.进一步的，充气装置还设置有外壳出气口，外壳出气口连通外壳内。由于外壳内的气压通常为一个大气压，在舰船沉没后，而外壳受到外部的水压较大，此时推举装置难于撑
开外壳，通过往外壳内充气可以使得外壳内外的压力平衡或者使得外壳内的压强大于外壳外的压强，方便推举装置撑开外壳。
12.进一步的，密封固定为外壳底部与船体通过焊接固定。焊接固定可以起到密封外壳的效果。同时由于焊接强度较大，当舰船位于较深水处时，焊接固定可以使外壳抵抗水的压力。
13.进一步的，推举装置底部与船体固定连接，推举装置顶部与外壳顶部接触而不是固定。可以充分发挥浮囊的膨胀进程。
14.进一步的，浮力系统包括浮囊，浮囊下方设置有至少一套浮囊抗扭装置，抗扭装置一端与浮囊下方的船体固定连接，另一端与外壳下方顶部固定连接，抗扭装置与浮囊相对贴合。浮囊充气带动舰船上浮时必然会产生远离舰船一端的端面上翘现象，浮囊产生扭曲。抗扭装置为斜拉绳索，斜拉绳索位于浮囊下方，斜拉绳索一端与船体固定连接，另一端与外壳下方顶部固定连接。在浮囊膨胀后，斜拉绳索的长度恰好使浮囊靠近舰船的一端与远离舰船的另一端处于同一水平面上，达到浮囊靠近舰船一侧的受到的力与远离舰船一侧受到的力平衡，避免了因两侧受力不平衡而导致浮囊受损的情况。
15.进一步的，还包括在推举装置将外壳推离船体后，将外壳恢复原位的外壳回位装置。将受损舰船修好后，将外壳恢复至原位，方便舰船能较顺利的继续航行。
16.进一步的，外壳回位装置包括设置在外壳上的连接装置、外壳绳索、固定在船体上的卷绕装置，所述外壳绳索一端与连接装置固定连接，另一端与卷绕装置固定连接。本回位装置简单、可靠。
17.进一步的，外壳回位装置还包括空心环支架、空心环，空心环支架固定安装在外壳内的船体上，空心环设置在空心环支架上，外壳绳索位于空心环内。
18.一种舰船救援方法，当在舰船在自身浮力不足以上浮时，启动推举装置使外壳脱离船体，启动浮力系统。
19.有益效果：由于本发明中的浮力系统被密封在外壳内，可以保持浮力系统的长期有效性、抗腐蚀性，同时抗扭装置和放气装置保证了气囊在上浮过程中不易破损，放气装置的设置还使得外壳容易被撑开，且采用电动液压千斤顶、高压气瓶对浮力系统充气达到快速救援的效果。
附图说明
20.图1是本发明浮囊收缩状态时的示意图。
21.图2是浮囊膨胀状态时的示意图。
22.附图标记名称如下：1、外壳；2、二号圆环；3、浮囊；4、浮囊顶层；5、约束带；6、斜拉绳索；7、一号圆环；8、放气开关；9、控制放气开关电机；10、充气开关，11、控制高压气瓶开关的电机；12放气道；13、高压气瓶；14、空心环支架；15、外壳内缘上的孔洞；16、空心环；17、外壳绳索；18、控制绳索的电机中轴；19、控制绳索的电机；20、内缘台阶；21、千斤顶；22、整流罩；23、船体。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描
述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要理解的是，术语
ꢀ“
前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
25.舰船沉没时的救援装置包括至少一个固定在船体23外侧的外壳1。外壳1为底部开口的框型结构。为不妨碍舰船在水中航行，外壳1外形采用流线形设计。外壳1所使用的材料与船体23的材料均为耐压材料，方便外壳1焊接在船体上。外壳1内设置有至少一套浮力系统、推举装置。外壳1内浮力系统之间设置有隔板，用以抵抗水的压力，使外壳1更加坚固。外壳底部固定在船体上，外壳1将浮力系统、推举装置罩住，外壳1底部（靠近船体23的一侧）通过焊接固定在船体23上，推举装置可以将固定在船体23上的外壳1向外撑开使外壳脱离舰船。
26.浮力系统包括至少一个浮囊3、包裹层、充气装置、放气装置，包裹层包裹浮囊3，浮囊底部与船体固定连接，充气装置与浮囊3连通，放气装置和浮囊3连通。包裹层为多层涤纶布或高强度、耐腐蚀布料。包裹层厚度可达若干毫米，包裹层用缝纫或编织等方法制成。浮囊3的底部与船体23固定连接，以防止舰船在航行过程浮囊3移动。浮囊3周向至少设有一根弹性约束带5，弹性约束带5将浮囊3以折叠形式收紧。弹性约束带5可以随浮囊3的膨胀而伸长。本实施例中充气装置包括与浮囊3进气口连通的高压气瓶13以及用于启闭充气开关10的控制高压气瓶开关的电机11，放气装置包括与浮囊3排气口连通的放气道12、用于启闭放气道12的放气开关8、用于启闭放气开关8的控制放气开关电机9。放气开关8、充气开关10可以设置在外壳1内，也可以在舰船内通过现有技术中的装置来控制放气开关8、充气开关10的启闭，以方便由人工操作来控制放气开关8、充气开关10。进一步的，高压气瓶13还设置有外壳出气口，，外壳出气口连通外壳1的内部。充气装置外壳出气口连通外壳内。通常情况下，高压气瓶的直径为0.2米。每一个浮力系统内所有设备的厚度要以0.2米为标准，各设备沿舰船航行的前后方向平行布设而不是重叠布设，这也规定了潜艇的浮力系统在收缩状态时的厚度均为0.2米。因此，在浮囊收缩时，外壳1的厚度（除去外壳本身的厚度）为0.2米。比如说，1艘传统的万吨级的双层外壳的潜艇如果设置50个压载水舱，每个压载水舱容量为20立方米，压载水舱厚度1米，总体积就是1000立方米，浮力为980万牛顿。压载水舱的总体积始终是固定不变的。而本发明如果在万吨级潜艇上设置50个浮力系统，每个系统的浮囊在膨胀时为20立方米，总体积也是1000立方米。但在正常航行状态下，外壳1焊接在船体23上，若外壳1采用与压载水舱的相同的底面积，在外壳1厚度仅0.2米的情况下，浮力系统呈收缩状态时的总体积则只有200立方米，本装置的厚度及体积分别只有传统双层外壳的五分之一。以最小的体积换取了最大的浮力。可撑开焊接外壳1的优点在于，它的浮力系统膨胀或收缩时体积是可以变化的。与传统双层外壳潜艇相比，使用本发明可焊接外壳1的潜艇除了体积小，储备浮力大，抗沉性好。由于潜艇在航行时不带压载水舱，更轻便，这对于增强潜艇的灵活性和航速具有重大意义。而且在潜艇发生破裂，部分进水或其中几个浮力系统损坏的情况下，其它浮力系统依然能让潜艇浮出水面。它既具备了单壳潜艇的所有特点，同时又
兼顾了双壳潜艇浮力大，抗沉性好，生命力强的全部优势。常规观点认为，外壳1既然己被焊接在船体23上，就不可能再将其撑开改作它用。如果既要将外壳1焊接在船体23上，又要将其撑开改作它用，这在实践上似乎是矛盾的。可焊接外壳1的发明突破了人们的常规认识。这项突破解决了潜艇自救的世界性难题，也是最具革命性的原创成果。除此之外，外壳1的发明不仅可以装备在潜艇上，也可以装备在水面船只上。
27.本发明中推举装置为沿外壳1内侧安装的若干个电动液压千斤顶21。推举装置的推力大于焊接部的抗拉力。在考虑余量的情况下，可以根据焊接部的抗拉力以及单个千斤顶21的推举力来确定设置千斤顶21的数量。千斤顶21安装在船体23与外壳1的顶部之间。千斤顶21的底部与船体23固定连接，顶部与外壳1顶部接触。可以充分发挥浮囊的膨胀进程。为使外壳1顶部均匀受力，也可以在外壳1内侧顶部设置与外壳1接触面积较大的内缘台阶20，使千斤顶21安装在内缘台阶20和船体之间。当舰船在自身浮力不足以上浮时，启动电动液压千斤顶21，由于推举装置的推力大于焊接部的抗拉力，千斤顶21将外壳1向远离船体的方向撑开。千斤顶21的顶部也可以与外壳1顶部接触。
28.浮囊3的下方设置有至少一套抗扭装置，抗扭装置一端与浮囊下方的船体固定连接，另一端与外壳下方顶部固定连接。抗扭装置包括设置在浮囊3下方船体23上的二号圆环2、设置在浮囊3下方外壳1上的一号圆环7、斜拉绳索6。斜拉绳索6一端与一号圆环7固定连接，另一端与二号圆环2固定连接，在外壳1被千斤顶21推举，浮囊3充气完全膨胀后，斜拉绳索6的最大长度刚好和二号圆环与一号圆环之间的距离相同。当膨胀的浮囊3带动舰船上升时，斜拉绳索6的长度恰好使浮囊3靠近舰船的一端与远离舰船的另一端处于同一水平面上，也就是说斜拉绳索6使浮囊3远离舰船的另一端受浮力产生的挠度接近于零。使浮囊3保持相对平衡。
29.本发明中的外壳1中还设置有至少一套将外壳恢复原位的外壳回位装置。外壳回位装置包括设置在外壳1上的连接装置、外壳绳索17、固定在船体23上的卷绕装置，所述外壳绳索17一端与连接装置固定连接，另一端与卷绕装置固定连接。所述连接装置为外壳内缘上的孔洞15。所述卷绕装置为控制绳索的电机19。外壳回位装置还包括空心环支架14、空心环16，空心环支架14固定安装在外壳内的船体23上，空心环16设置在空心环支架14的端部上，外壳绳索17一端固定在外壳内缘上的孔洞15内，另一端穿过空心环16，卷绕并固定在控制绳索的电机中轴18上。外壳绳索17位于空心环内。在外壳1被千斤顶21推举前，使控制绳索的电机18 正转，将卷绕在控制绳索的电机中轴18上外壳绳索17松开。在失事舰船安全后，通过控制绳索的电机19反转，将卷绕在控制绳索的电机中轴18上的外壳绳索17收紧，使被推举的外壳1向靠近船体23一侧移动，最终贴合在船体23上，以便修好的潜艇继续航行。
30.外壳1的沿舰船航行的前后方向分别设置有与外壳1结构相适应的且贴合在外壳1上的流线型整流罩22，以减小舰船航行时受到的阻力。整流罩22焊接在船体上。
31.本发明中的电机均可为水下电机。且可以由可编程控制器等一切己公开的自动化设备控制。本发明的装置可以保证不论是水面船只，还是水下潜艇都能安全脱险。
32.本发明具体操作方法如下：当舰船保持正常航行时，外壳1是焊接在船体23上的。当舰船沉没时，在自身浮力不足以上浮时，使控制绳索的电机18 正转，将卷绕在控制绳索的电机中轴18上外壳绳索17松开。然后启动电动液压千斤顶21，使液压千斤顶21的推举力大于外壳1与船体焊接部的抗拉力，使外壳1向远离船体23的方向撑开，脱离船体23。打开充
气开关10，向浮囊3内充气，浮囊3和弹性约束带5被完全撑开。浮囊3带动舰船浮出水面。当舰船脱离危险后，打开放气道12，使浮囊3内的空气排出。通过控制绳索的电机19反转，卷绕在控制绳索的电机中轴18上的外壳绳索17收紧，使被推举的外壳1向舰船方向移动，最终贴合在船体上。
33.本发明若使用在潜艇上，考虑到水下压力较大，可以先将高压气瓶13内的空气排入外壳1内，使外壳1内外的压力平衡。再按照上部步骤将外壳1撑开，并向浮囊3内充气，带动潜艇上浮。
34.本发明的操作步骤如下：第一步：当舰船沉没时，往外壳1内充气，使外壳1内外的气压平衡；第二步：控制电动液压千斤顶21撑开外壳1；第三步：往气囊3内充气；第四步：在舰船上浮时，通过放气开关8，使气囊3内外的气压平衡；第五步：在舰船安全后，通过放气开关8，放掉浮囊3中的气体；第六步：通过外壳回位装置使外壳1回位；第七步：将外壳1焊接在船体23上，焊接部的抗拉力小于推举装置的推举力。