采用小平底大圆舭的内河航运货船的制作方法

本发明涉及江河船舶运输，特别涉及一种适合在江河等有限宽度的河道中进行大载重运输的采用小平底大圆舭的内河航运货船。

背景技术：

众所周知，我国是一个内河支流比较密集的国家，尤其是江南一带水网，几乎覆盖了长三角地区的主要城市。其沿河工业带集合聚了华东主要进出口企业，是我国进出口制造业的重地和上海国际航运中心集装箱腹地箱源密集生成地（占航海港进出口总箱源的70%）。并且通过近年来国家队运河主航道的政治改造，连同各进出口工业城市的内河航道已经普遍达到了IV级（IV级标准为航道底宽40米，概率水深2.5米，曲平半径320米，桥涵净高空8米）且正在快速向III级（III级标准为航道底宽45米，概率水深3.2米，曲平半径480米，桥涵净高空10米）标准改造到位。

然而，当前在上述内河航道条件下运营的货运船舶，载货吨位仅300-500吨集装箱的箱位量只有17TEU-24TEU，由于技术的落后以及船舶数量的不足，使得内河航运，无论是在货运船舶的单艘船只的运力上，还是整个船队的实际可消化的货运总量上都远远无法赶上以上海为龙头的这些急需依靠内河水网来实现货物集疏的集装箱水运需求量（上海2015年集装箱吞吐量为3500万TEU）。

由此可见，如何通过改造现有内河货运船舶，提高货物依托内河水网提升运力，将是缓解华东地区，尤其是长江三角洲地区在集装箱货物集疏最有效的方式，同时，也是合理利用资源，重新开辟内河航运，继而对国内内河货运行业发展的一次颠覆性的革命。

技术实现要素：

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种适合在江河等有限宽度的河道中进行大载重运输的采用小平底大圆舭的内河航运货船。该货船船体采用小平底大圆舭的横截面设计后，降低了以往后于货船船舭小，底面积大，且船底贴近河道底部，导致河道中水流对整船造成的行进阻力。使得货船本身的行驶速度和效率能显著提高，继而促进了货运运输的效率，降低了成本。另外，该货船在船身改造的基础上还创造性地采用了一种全新安全可靠的挠性连接装置，使得整船在多节级联后在内河相对狭窄的河道做转弯时更加便捷高效。

本发明的具体技术方案如下：

采用小平底大圆舭的内河航运货船，其特征在于，所述船体采用小平底大圆舭，船舭的半径为700-800cm，船底宽5000cm，船体宽10800cm，船舭距离船底的高度为1400cm。

上述方案中，所述两个以上船体通过一个以上挠性连接装置串联成一多节船体；所述位于主连船体和次连船体之间的挠性连接装置，它包括中位动力油缸连接器和2个侧边铰支式自动连接器；所述中位动力油缸连接器为一根带有液压油缸的可控制伸缩的连杆，所述中位动力油缸连接器的液压油缸部安置在主连船体中部的摆动活动腔室内；所述中位动力油缸连接器的连杆部与设置在次连船体中部的中位滑槽连接；所述侧边铰支式自动连接器对应安置在主连船体和次连船体的两侧，每个侧边铰支式自动连接器包括设置在主连船体上的钳牙机构和设置在次连船体上的推柱，所述根据需要钳牙机构和推柱可以咬合连接或者分离；所述中位动力油缸连接器其本体部分在摆动活动腔室内可实现水平左右摆动。

上述方案中，所述中位动力油缸连接器包括一带有伸缩杆的长柱形的液压油缸，所述液压油缸本体端连接外门架式保护机构，伸缩杆端连接内门架式导向机构，所述内门架式导向机构套接在外门架式保护机构内，使得整个液压油缸只受到轴向力的作用，延长了液压油缸的使用寿命。

上述方案中，所述内门架式导向机构位于伸缩杆的连接部还设有用于缓冲外力的弹性连接箱，该弹性连接箱内置有弹簧装置。

上述方案中，所述弹性连接箱连接有十字形滚轮式接头，该十字形滚轮式接头扣接在中位滑槽内，并在中位滑槽内可作上下滚动自由移动。

上述方案中，所述位于外门架式保护机构外设有万向式支承机构，该万向式支承机构与主连船体中部的摆动活动腔室内的船体转向支承连接，优化中位动力油缸连接器在运行时的受力状态。

上述方案中，所述摆动活动腔室为设在主连船体中部的一扇形腔室，该扇形腔室的圆心角不小于60度，圆心部设有用来安置中位动力油缸连接器的船体转向支承。

上述方案中，所述中位滑槽垂直安置在次连船体的中部，滑槽的槽沟长度为3.5米，可供十字形滚轮式接头在滑槽内上下活动位移。

上述方案中，所述钳牙机构通过挠性连接主轴分别安置在主连船体的两侧，该钳牙机构包括钳牙、锁舌及弹簧启闭器、定位卡块。

上述方案中，所述推柱分别垂直安置在次连船体的两侧，每根推柱长3.5米，可供钳牙机构在与它咬合连接后上下滑动摩擦运动。

本发明所述的采用小平底大圆舭的内河航运货船，通过对船体的重新设计来改进整船的航行速度，继而提高运输效率，解决了以往困扰内河航运的难题。具体来说，发明通过研究结合流体力学对船身剖面的形状做了一定的改良。以往内河河道，水深普遍不大，而河宽有限，为了充分利用行船的吃水，以往的内河航船的船体截面积都采用脸盆状，及大圆底小船舭。这样做的好处是在吃水深度相同的情况下，大圆底小船舭的货船可以更多的载重。而这样做同样会产生一个问题，当这种船身结构的船在航行时，如果船的底部越贴近河道底部，行驶过程中，经过该船底部的水流会使得河床对船底有吸附力，这种吸附力与船底的平面面积成正比，而吸附力越大，船的航行阻力也就越大。这样就影响了船的行驶效率，浪费了资源，提高了行船成本。而本发明在不调整船舱大小的情况下，将船体改造成小平底大圆舭，通过缩小船底平面的面积，来降低行船的水流阻力，从而提高了船舶的行驶速度，降低了行驶成本。

不仅如此，本发明在解决了单艘货船行驶效率的基础上，也在探索如何增加单艘货船的载重量，单船体改装成多船体串联是以往比较现实可行的方案，而所面临的问题就是如何解决这种情况下能整船能否适应内河普遍狭窄而弯曲的水道环境。在船体改造后，行船速度提高的情况下，如何保持整船安全高效转弯就非常重要。所以，本发明独创了挠性连接装置这一套机械传动系统，通过在两艘船体中安置该装置，解决了整船在弯曲水道中的航行自由转向的问题。尤其需要强调的是，该挠性连接装置中的中位动力油缸连接器以及侧边铰支式自动连接器。在实际应用中两者完美的配合，使得整船即便在颠簸起伏的弯曲水道，也能安全顺利地完成转向，其原理在于，中位动力油缸连接器通过液压油缸控制伸缩杆的伸缩，为转向提供基本的控制输出，而液压油缸外安置的内门架式导向机构和外门架式保护机构又对液压油缸在使用中起到了关键的保护，使其避免了轴向以外的受力损耗。而摆动活动腔室的扇形结构给中位动力油缸连接器在转向过程中提供了大角度的水平摆动幅度空间，中位动力油缸连接器通过万向式支承可以在液压油缸顶出伸缩杆的同时将液压油缸本体在摆动活动腔室的扇形空间内做一定幅度的摆动，这样做的目的是尽可能地降低因为转向船体外力对轴向伸缩的液压油缸的损耗，延长该液压油缸的使用寿命，提高了核心部件的可靠性。同时，该弹性连接箱也对伸缩杆所受到的压力起到了一定的缓冲作用。当然还有一个技术亮点就是中位滑槽和推柱，为了使得两船体在起伏的河道内顺利的完成转向，中位滑槽和推柱都从原来的一个连接点被改造成一个连接线，3.5米的长度可在河道波涛汹涌，两船前后起伏时使得十字形滚轮式接头和钳牙机构在与中位滑槽或者推柱紧密连接时可作上下垂直位移，以缓解河面起伏对两船体连接部的额外压力。使得整个挠性连接装置的损耗降到最低。

综上所述，通过解决上面船体形状以及连接结构这两方面的问题，本发明将原有单艘船体载重为45TEU的内河货运船，通过挠性连接装置两节甚至多节级联组成可转向的复合型内河货运船，同时将每节船体都改造成小平底大圆舭，使得改良后的货船单艘载重可达90TEU以上，大大提升了单船的运力，另一方面，船体结构改造也使得整船的行驶速度得到了普遍的提升。综合来讲根据实际统计，在同等内河航道环境下，采用本发明货船比传统货船在成本上节省21%-24%，这对内河航运的运输成本来说是个开拓性的创举。对未来我国内河航运业的繁荣发展有着不可估量的作用。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为传统内河航运货船的船身截面图。

图2为本发明所述小平底大圆舭的船身截面图。

图3为本发明所述采用小平底大圆舭的内河航运货船的整体结构图。

图4为本发明中挠性连接装置的分解剖视图。

图5为本发明中中位动力油缸连接器的结构图。

图6为本发明中侧边铰支式自动连接器的结构图。

图7为本发明所述船舶在直线航行时的状态图。

图8为本发明所述船舶在利用挠性连接装置转弯时的状态图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，传统内河航运货船其船体构造，从截面积上看像个脸盆，整船宽10800cm，船底宽9800cm。本发明所述的采用小平底大圆舭的内河航运货船，不同于以往传统内河货运船大平底小圆舭的结构。其普遍采用小平底大圆舭的结构。船舭的半径为700-800cm，船底宽5000cm，船体宽10800cm，船舭距离船底的高度为1400cm，参见图2。

当然，在船体构造改良的基础上，本发明还独创了通过创设挠性连接装置经多个这种优化的船体进行串联形成多节体的整船。一般情况下，货船可以根据使用者的实际需要采用2节以上串联船体的方案。本实施例着重列举两节串联船体的典型方案，参见图3。

如图4所示，位于主连船体1和次连船体2之间的挠性连接装置。它包括中位动力油缸连接器10和2个侧边铰支式自动连接器20。其中，中位动力油缸连接器10为一根带有液压油缸的可控制伸缩的连杆，该中位动力油缸连接器的液压油缸部安置在主连船体中部的摆动活动腔室30内。中位动力油缸连接器的连杆部与设置在次连船体中部的中位滑槽40连接。

另外，摆动活动腔室30为设在主连船体中部的一扇形腔室，该扇形腔室的圆心角不小于60度，圆心部设有用来安置中位动力油缸连接器的船体转向支承。这样一来，中位动力油缸连接器其本体部分在摆动活动腔室内可实现水平左右摆动。

中位滑槽21垂直安置在次连船体的中部，滑槽的槽沟长度为3.5米，可供十字形滚轮式接头在滑槽内上下活动位移。

推柱22分别垂直安置在次连船体的两侧，每根推柱长3.5米，可供钳牙机构在与它咬合连接后上下滑动摩擦运动。

如图5所示，中位动力油缸连接器包括一带有伸缩杆102的长柱形的液压油缸101，液压油缸101本体端连接外门架式保护机构103，伸缩杆102端连接内门架式导向机构104。内门架式导向机构104套接在外门架式保护机构内103，使得整个液压油缸101只受到轴向力的作用，延长了液压油缸的使用寿命。此外，内门架式导向机构104位于伸缩杆的连接部还设有用于缓冲外力的弹性连接箱105，该弹性连接箱105内置有弹簧装置。弹性连接箱105连接有十字形滚轮式接头106，该十字形滚轮式接头106扣接在中位滑槽内，并在中位滑槽内可作上下滚动自由移动。当然，还有位于外门架式保护机构外设有万向式支承机构107，该万向式支承机构107与主连船体中部的摆动活动腔室内的船体转向支承连接，优化中位动力油缸连接器在运行时的受力状态。

如图6所示，对于侧边铰支式自动连接器，它有两个，分别对应安置在主连船体和次连船体的两侧，每个侧边铰支式自动连接器包括设置在主连船体上的钳牙机构21和设置在次连船体上的推柱22，实际运用时根据需要钳牙机构和推柱可以咬合连接或者分离。对于每个通过挠性连接主轴23连接于主连船体两侧的钳牙机构，其包括钳牙24、锁舌及弹簧启闭器25、定位卡块26。

如图7所示，当整船做直线航行时，左右两侧的侧边铰支式自动连接器，其钳牙机构和推柱都咬合连接，中位动力油缸连接器在液压油缸的作用下使得整个连杆收缩至最短，从而实现主连船体和次连船体的贴合连接。

如图8所示，当整船做转弯动作时，通过松开一侧的钳牙机构，另一侧钳牙机构仍然紧扣推柱，但该钳牙机构在挠性连接主轴的作用下成一定角度位移（30度），本例中，货船向左转，则主连船体和次连船体分离右侧的钳牙机构。同时中位动力油缸连接器通过液压油缸伸长连杆，并在主连船体中部的摆动活动腔室内液压油缸部做圆弧摆动。反之亦然。

当转弯结束时，中位动力油缸连接器的液压油缸收缩，伸缩杆将原本分离的船体拽回，此时将脱离的钳牙机构扣向推柱直至锁死。此时船体重新保持直线航行。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。