高速艇自动旋开防倾覆装置的制作方法

本发明属于防倾覆装置，具体涉及一种高速艇自动旋开防倾覆装置。

背景技术：

1、高速艇(high speed boat)又称为快艇(fast craft)，通常包括航速55.6km/h(30节)以上的小型舟艇。高速艇船型较多，其中高速排水艇和滑行艇两种船型最为常见。高速艇结构简单、尺度小、航速高，应用广泛，常见的运动艇、游艇、公务艇、交通艇以及军警用的冲锋舟、侦察艇、截击艇和缉私艇等均属于高速艇范畴。但这种“小、轻、快”的特点，也造成了高速艇抵御风浪能力的不足。出于安全性的考虑，一般将小型高速艇(l＜20m)适航性限制在3级海况以下。这对用于娱乐、运动和游览等用途的高速艇影响不大，但对航程较大的交通艇、公务艇以及军警用高速艇，如在途中突遇暴风雨或在高海况航区将无法安全航行。例如，军/警用截击艇和缉私艇要求在6级海况(风力7级，浪高4～6m)下能够执行任务，这就对高速艇的稳性和抗倾覆能力提出了更高的要求。

2、目前，为解决小型高速艇抗倾覆能力不足的问题，采取的措施主要有：提高船艇排水量，采用水密舱室，降低船体重心以及加装减摇鳍、自动扶正装置和减摇陀螺等附属设备等。但这些技术措施亦存在着一定的副作用。譬如：提高排水量会影响航速；降低船体重心有一定的局限性；加装减摇鳍、减摇陀螺只能有限度地减小船体的摇摆幅度，对提高船体抗倾覆能力的作用不大。而自动扶正装置是在雷达架上安装一个气囊，当船体侧倾时，触发器浸水，气囊瞬间打开后产生一个扶正力矩，在惯性作用下船体恢复成正浮状态；但这种装置有两个缺点：一是只能在船体侧倾成90°，气囊浸入水中才能动作；二是气囊打开后，如果船体再次倾覆，因装置已经打开，将无法发挥自动扶正的作用。

3、由船体静力学，可知在风浪中船体保持正浮的条件是mq＞mf(mq为临界扶正力矩，mf为风压倾侧力矩)。mq是船舶的固有参数，船舶在规定的装载条件下mq为定值；但mf是由风压决定的，风力越大则mf越大，当mq＜mf就会造成船舶倾覆。这就提示了一个方法，如果能为船体提供一个附加扶正力矩ma，使得mq+ma＞mf，船体总扶正力矩增大，就能够抵御更大mf，从而提高了船舶在更高海况下的航行性能。

4、设想一下，若将浮体置于船体两侧并与船体连接，当船体侧倾时，船体向水面倾斜一侧的浮体就会浸入水中，其产生的浮力就成为船体的附加扶正力矩，船体+两侧浮体就构成了稳性良好三体船型，使其抗倾覆能力得到较大提高。如果改变浮体的排水量和与船体中线的距离，就可以根据需要得到不同的ma。采用这个技术方案，由稳性不足，高速艇在高海况的风浪中造成倾覆的技术难题就能得到解决。这个方案需要解决以下技术问题：1)三体船型的稳性、抗沉性虽好，但速度、操纵性和靠岸系泊等性能都不能满足高速艇的技术要求，因此，所设置的附加浮体在平时必须收起，以保证原有性能；2)如果采用收纳方式存储浮体，必须能够快速开启，否则船体仍有倾覆危险；3)应采用增重最小和较低成本的结构设计，在兼顾性能和成本双优的前提下，提高船体的抗倾覆能力。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的缺陷，提供一种高速艇自动旋开防倾覆装置。

2、本发明是这样实现的：一种高速艇自动旋开防倾覆装置，包括开启机构、充气机构和控制系统，其特征在于：当船体横摇角θ≥临界横倾角θmax，且舷侧边进水，舱内的倾角传感器和舷边的压力传感器l/r发出信号，指令打开速开阀，使储气瓶内的高压二氧化碳气体充入两舷侧的气筒；膨胀的气筒迅速冲开绑扎带，成为圆柱形，同时将多连杆支架展开，使船体和两舷侧展开的气筒构成三体船型结构。

3、所述开启机构由若干安装在船体两舷侧板上的多连杆支架及其连接在各个支架外顶端的保护壳组成；当支架收起后，其各个杆件紧贴船体的舷侧板，外顶端的保护壳嵌入护舷的缺口中，收起的保护壳用尼龙搭扣固定。所述保护壳的内侧连接着气筒，未充气的气筒经折叠后，采用端头带尼龙搭扣的绑带收纳在保护壳内。

4、所述充气机构由储气瓶、截止阀、速开阀、单向阀l/r、调压溢流阀l/r和左右舷侧的气筒组成。

5、所述控制系统由倾角传感器、压力传感器l/r和控制电路组成。

6、所述的高速艇自动旋开防倾覆装置，其特征在于：开启机构中所述多连杆支架由保护壳、支撑杆、下支座、双位支座、上支座、上拉杆、下拉杆、锁定插杆组成，每侧船舷各设置若干组，纵向等距离分布在船舷外侧。其中下支座安装在折角线上方，与支撑杆的下端铰接；支撑杆的上端与双位支座铰接；双位支座的另一工位与下拉杆的下端铰接，下拉杆的上端与上拉杆的下端相铰接，上拉杆的上端铰接于固定安装在护舷下方的上支座上；上下拉杆的铰接点上设置有锁定插杆，用于锁定开启后的上下拉杆，以保持开启状态，使气筒处于正确工位。

7、所述保护壳的外形与其嵌入位置护舷的外形相一致，保护壳与双位支座连接，并与支撑杆固接。所述气筒粘接在保护壳的内侧。

8、所述上拉杆、下拉杆的横截面为槽型，上拉杆的槽内尺寸与下拉杆外部轮廓尺寸相配合，闭合后下拉杆嵌入上拉杆的槽内。所述支撑杆采用矩形钢管制成。

9、所述多连杆支架及其附属构件，均采用不锈钢制成；保护壳采用纤维增强塑料制成；气筒为柔性结构，采用尼龙网格增强的聚氨酯橡胶制成。

10、所述的高速艇自动旋开防倾覆装置，其特征在于：所述充气机构的所述储气瓶为钢制高压容器，其上安装有压力表和截止阀；各个部件采用高压气管连接，其舱外与气筒连接的管路采用带保护套的高压软管；每个气筒进气管的前端连接了单向阀l/r，并设有保护气筒的调压溢流阀l/r。所述气筒内部沿纵轴线分布若干独立的气囊，每个气囊都单独具有带止回阀的充、放气系统。一个优选实施例的二氧化碳储气瓶，充入二氧化碳气体的工作压力为0.8mpa；气筒的工作压力为48kpa。

11、所述的高速艇自动旋开防倾覆装置，其特征在于：所述控制系统的控制逻辑为：1)选择为自动控制。2)判定横倾角横摇角θ≥临界横倾角θmax；3)判定舷侧进水；4)若两个条件都满足，则启动系统开启，使气筒充气，防倾覆装置打开。在一个优选的实施例中，设定倾角传感器的控制角θ为船体最大倾角θmax-2°；设定压力传感器l/r的控制压力p为0.2kpa。所述压力传感器设置在舱内甲板上；所述压力传感器l/r的进水口分别设于左右舷最低舷边下面50mm处。

12、本发明的显著效果是：1)稳性和抗倾覆能力显著增强防倾覆装置利用高压气体迅速打开折叠收纳的柔性气筒，并旋开的多连杆构架，将气筒置于船体两侧，构成三体船结构，使稳性和抗倾覆能力得到成倍增加。平时本装置收起，高速艇保持原有性能；当发生倾覆危险时，能够迅速打开成为三体船型；这种方式既保证了高速艇的性能，同时又提供了更大的安全保障。实施例气囊展开后，其附加扶正力矩ma远大于7级风下的风压倾侧压力矩mf，具有较大的安全裕量。

13、2)双重因素逻辑控制安全可靠采用倾角传感器和二个压力传感器监测船体最大横倾角和舷边是否进水，用以综合判断船体真实的危险状态，保证及时启动和避免误动作。

14、3)结构简单性价比高本装置的采用多连杆机构，气筒充气膨胀惯性打开的方式，无需外加动力系统，结构简单工作可靠，重量小，成本低，具有较高的性价比。