基本信息
- 项目名称：
- 用于江海联运集装箱船的旋转浮力干舷系统--原理、设计、优选、论证
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- “十二五”期间，江海联运将成为我国支线水运的主要方式。然而，现有江海联运船内河或海上严重亏舱的缺陷却一直被忽视，因此造成了50%的运力浪费。 本作品通过在船上安装一种可以旋转的密封箱型浮力干舷，不仅彻底解决了上述亏舱问题，还可防撞击、防倾覆、改善视野、防海冰、协助停船、 协助转向、防搁浅、防海盗。据计算，本发明可将现有江海联运集装箱船的经济指标提升40%，并可极大提高船舶的安全性。
- 详细介绍：
- 现有的江海联运船有一个先天缺陷，此缺陷与其双重营运环境有关：在海洋航区，江海联运船需有较高的干舷，以抵御海上的风浪；但在内河航区，风浪较小，高干舷则显得多余，从而导致江海联运船在内河会有亏舱.而现有的变吃水设计并没有解决上述问题，因为变吃水船在采用浅吃水时，便是在亏舱运营。 除上述缺陷外，江海联运船也具有普通大中型船舶共有的一些缺陷，如：破损后易沉没、大风浪时可能倾覆、转向半径较大、制动距离较长、集装箱向上堆高会影响视野、海面结冰时可能被挤坏、浅水区易搁浅、易受海盗袭击等. 旋转浮力干舷系统设置于船舶的内河载重水线以上，取代原有的干舷。它采用密封箱型结构，通过转轴或铰链与主船体连接，可由绞车或液压泵旋转收放. 船在海上航行时，它和普通集装箱船的舷侧一样，处于垂直状态，起干舷的作用，抵抗海上的风浪；当船在内河航行时，由于不需要高干舷，系统可向舷外旋转90°展开，浸入水中，成为浮体，提供额外的浮力，并承载额外的集装箱，提高船在内河的运力. 由于内河加载的额外集装箱的重量可由浮力干舷提供的浮力平衡，故虽然船的载重量增加，但吃水没有增加；船进入海洋航区前，卸下加载于浮力干舷上的集装箱，并使浮力干舷还原垂直状态，恢复干舷的功能，此时船仍可在满载水线下航行，吃水与内河吃水相同，不会发生亏舱.可见，此方案达到了本文第一部分中提出的前三条目标：干舷可变、吃水不变、无亏舱. 旋转浮力干舷系统除了可解决江海联运船特有的问题外，还可以消除普通大中型船舶共有的缺陷.如： a) 保护主船体免受撞击：在内河，当撞击发生时，已经处于放下状态的浮力干舷可以保护主船体舯部.在海上，撞击发生时，可迅速展开浮力干舷，保护主船体. b) 防倾覆：在内河，浮力干舷展开后船的水线面变宽，稳性增加；而且，集装箱向宽度方向堆放而不是向上堆高，可减小风倾力矩. c) 减小转向半径：海上航行时若需要急转弯，可只展开某一侧的浮力干舷，产生偏航力矩，使船更快地完成转向. d) 减小停船冲程：海上航行时若遇紧急情况需要紧急停船，可展开两侧的浮力干舷，产生阻力，使船更快地停止. e) 改善视野：集装箱堆放在浮力干舷上而不是向上堆高，可改善驾驶员的视野，降低驾驶室高度. f) 防冰：水面结冰时，冰从四周包围船舶并挤压船舷.展开浮力干舷，敲碎刚生成的薄冰，可以让船的周围始终保持无冰. g) 防搁浅：海上航行时，如果误入浅水区，可以展开浮力干舷，提供额外浮力，让全船吃水变浅，顺利通过浅水区. h) 防海盗：在海上，当海盗的快艇靠帮，准备登船时，可迅速展开浮力干舷，敲击海盗快艇，使其倾覆或沉没. 可见，本发明解决了江海联运船的所有特有问题，并解决了它与普通中型船舶所共有的问题，提高了船的经济性与安全性。 为本发明设计了12中可行方案，从中选出了一种最优方案，计算表明，该方案的经济指标（必要运费率）比常规船优40%以上。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1）目的 首先，解决现有的江海联运船特有的在内河或海上有亏舱的问题。 其次，解决江海联运船作为普通中型船舶共有的一些缺陷，如：集装箱向上堆高会影响视野、海面结冰时可能被挤坏、浅水区易搁浅、易受海盗袭击等. 2）思路、创新点、技术关键 旋转浮力干舷系统设置于船舶的内河载重水线以上，采用密封箱型结构，通过转轴或铰链与主船体连接，可由绞车或液压泵旋转收放. 船在海上航行时，它处于垂直状态，抵抗海上的风浪；船在内河航行时，系统可向舷外旋转90°展开，浸入水中，成为浮体，承载额外的集装箱，提高船在内河的运力.内河中虽然船的载重量增加，但吃水没有增加；船进入海洋航区前，卸下加载于浮力干舷上的集装箱，并使浮力干舷还原垂直状态，恢复干舷的功能，此时船仍可在满载水线下航行，吃水与内河吃水相同，不会发生亏舱. 此外，它还可以消除普通大中型船舶共有的缺陷.如防撞击、防倾覆、改善视野、防海冰、协助停船、 协助转向、防搁浅、防海盗。 3）技术指标 对12种方案用层次分析法进行进行了船型优选，得到了一种最佳船型方案，其具体尺寸从略。经经济性论证，发现本方案的经济指标（必要运费率）较常规船优化了40%。
科学性、先进性
- 1）本作品可提升现有江海联运集装箱船的经济性： 据计算，采用本作品可使船的经济性（以必要运费率RFR衡量）提高40%； 2）本作品可提升现有江海联运集装箱船的安全性： 本作品可解决八个船舶安全问题。可以防撞击、防倾覆、改善视野、防海冰、协助停船、 协助转向、防搁浅、防海盗。 3）本作品尺寸符合造船规范和国家标准，可直接安装在现有船上，取代其上原有的干舷，提高经济效益和安全性。
获奖情况及鉴定结果
- 1）2010年5月，大连海事大学新船型设计大赛：一等奖 2）2010年12月，大连市大学生科技创新创意作品大赛：三等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 拟用普通许可方式转让专利。
作品可展示的形式
- 1）模型 2）设计图
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1）使用说明：本作品尺寸符合造船规范和国家标准，可直接安装在现有船上，取代其上原有的干舷，提高经济效益和安全性。 2）适用范围及推广前景：任何江海联运集装箱船都可安装本作品。而在“十二五”期间，我国将建造大批该船型，所以，本作品具有较好的推广前景。 3）市场分析、经济效益预测：江海联运集装箱船将被大量建造，而本作品可将该船型的经济效益提高40%，还可极大提高船的安全性，所以，预计将会被各船公司广泛采用。
同类课题研究水平概述
- 在1970-2010年间国内外有关江海联运集装箱船的一百余篇论文和报道中，未见与本课题同类的研究。 值得一提的是，鲍波等（1991）在《江海直达集装箱船船型要素分析和经济论证》一文中，比较了变吃水船舶与不变吃水船舶的经济性，证明了变吃水船舶在江海联运航线上的优势。但此文未提及变吃水船舶在海上会发生亏舱的缺点，未能从根本上解决问题。而此后的研究皆直接采用变吃水方案，且同样未提及其缺点。 因此，本作品系首次指出了变吃水船舶缺点，并提出了旋转浮力干舷系统方案。
