本發明涉及一種船舶制造行業的機械結構，具體是指一種適用于船舶等水上或水下航行的船舶抗翻結構。

背景技術：

船舶指的是：舉凡利用水的浮力，依靠人力、風帆、發動機（如蒸氣機、燃氣渦輪、柴油引擎、核子動力機組）等動力，牽、拉、推、劃、或推動螺旋槳、高壓噴嘴，使能在水上移動的交通運輸工具。另外，民用船一般稱為船（古稱舳艫）、輪（船）、舫，軍用船稱為艦（古稱艨艟，排水量500噸以上）、艇（排水量500噸以下），小型船稱為舢舨、艇、筏或舟，其總稱為艦船、船舶或船艇。船是重要的水上交通工具。在石器時代就出現了最早的船——獨木舟（把一根圓木中間挖空）。然后，出現了有槳和帆的船。后來又出現了用蒸汽或柴油發動機提供動力的船。今天人們用太陽能和噴氣式發動機作為船的動力，航行的速度令人吃驚，最高時速已經可以達到500千米以上了。

船舶在航行過程中，由于水面情況復雜多變，一不小心就會出現側翻的風險。目前傳統的船舶結構在設計時，為了防止翻船，需要一個能夠使船回復到原平衡位置的力矩，即“復原力矩”。復原力矩只有在船體呈現橫搖、縱搖、垂蕩三個方向的運動狀態時才會產生，而翻船與船體橫搖有最為直接的關系。在這里我們著重分析船體橫搖方向的復原力矩。以船體順時針向右傾斜θ度為例——這時船體右側浸水中的體積相對左側變大，即浮力作用的中心位置（浮心）移向船體右側，而船的重心并不隨著船體傾斜發生變化。這樣，船體就出現一個由重心出發豎直向下、大小等于排水量的重力，同時出現一個由已移向船體右側的浮心出發豎直向上、與排水量相等的浮力。由于這時船體的重力與浮力不在同一直線上，所以就會產生一個逆時針方向的、使傾斜船體回復到原有狀態的力矩，這就是“復原力矩”。重力與浮力所在直線之間的距離叫做“穩性力臂”，用“GZ”表示。縱軸取GZ、橫軸取船身傾斜角度所構成的曲線，叫做“穩性曲線”。當這個曲線變為負數時，就會發生翻船。

復原力矩的判定方法：在船體傾斜的狀態下，由船體的浮力出發豎直向上的浮力作用線與船體中心線的交點叫做“穩心”。在穩心比重心高的情況下，復原力矩為正值，這時即使船體傾斜也會回復到原平衡位置；反之，如果穩心比重心低，復原力矩為負數，則會發生翻船。重心到穩心的距離叫低復原做“穩心高度”，用“GM”來表示。置于波浪中，船體總要發生搖蕩運動。具體而言，它會出現六個“自由度”的運動。其中，有三種運動屬于直線運動：一是“垂蕩”，即上下方向的運動；二是“橫蕩”，即左右方向的運動；三是“縱蕩”，即前后方向的運動。另外，還有三種屬于旋轉運動：一是“縱搖”，即以船體中央作為中心的船首與船尾的上下運動；二是“橫搖”，以船體的中心線為軸的橫向搖擺；三是“艏搖”，即船首與船尾的橫向左右搖擺。

雖然船舶設計師通過上述方法對船舶進行了科學且精密的設計，但是在現實中，翻船事故率仍然頗高。比如2015年6月1日21時30分，隸屬于重慶東方輪船公司的東方之星輪，在從南京駛往重慶途中突然遇到罕見的強對流天氣，在長江中游湖北監利水域發生側翻沉沒。沉船事件發生后，交通運輸部門、解放軍、武警部隊和公安干警、沿江省市等調集動員了大批專業搜救人員、解放軍、武警和消防官兵以及沿江地區群眾，采取空中巡航、水面搜救、水下搜救、進艙搜救和全流域搜救相結合的方式，在事發地及下游水域開展全方位、立體式、拉網式搜尋。截至2015年6月13日，經有關各方反復核實、逐一確認，“東方之星”號客輪上共有454人，其中成功獲救12人，遇難442人。2015年12月30日，長江沉船事故調查報告公布，經國務院調查組調查認定，“東方之星”號客輪翻沉事件是一起由突發罕見的強對流天氣（颮線伴有下擊暴流）帶來的強風暴雨襲擊導致的特別重大災難性事件。另外國外類似的翻船事件也常有發生。

綜合上述背景內容，可見船舶遇到復雜水域或突發性天氣等狀況時，抗翻能力仍然急需改進。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，提供一種在復雜水域或突發性天氣等狀況能更好的防止翻船的船舶抗翻結構。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種船舶抗翻結構，它包括主框架、前倉和后倉，所述的主框架內為船舶的主倉，所述的前倉通過伸縮式萬向節與主框架的前端相連接，所述的后倉通過伸縮式萬向節與主框架的后端相連接，所述的主框架的外周通過導向機構連接有一個可圍繞主框架進行旋轉的外殼；所述的主框架與外殼之間設置有用于防止外物進入的旋轉密封結構。

作為優選，所述的前倉與水體相接觸的部分均為流線型結構，所述的前倉與主框架之間設有通道，所述的前倉上設有觀察窗、進出氣口、人員及物料進出口、動力輸出及導向連接頭。

作為優選，所述的后倉與水體相接觸的部分均為流線型結構，所述的后倉與主框架之間設有通道，所述的后倉上設有觀察窗、進出氣口、人員及物料進出口、動力輸出及導向連接頭。

作為優選，它還包括動力裝置，所述的動力裝置與主框架、前倉或后倉中的任意一個相連。

作為優選，所述的導向機構包括導輪、導軌和防脫與制動裝置；所述的導輪上設有用于卡在導軌上的環形槽，所述的導輪和導軌分別設置在主框架和外殼上，所述的導輪和導軌之間設置有防脫與制動裝置。

作為優選，所述的主框架的截面為環型、半環型或多邊型結構。

作為優選，所述的外殼上開設有玻璃窗，所述的玻璃窗在船舶處于平穩狀態時可以打開。

作為優選，所述的伸縮式萬向節的伸縮長度范圍為0.2到0.6米。

作為進一步優選，所述的導輪可以在導軌上橫向偏移。

采用上述結構后，本發明具有如下有益效果：本發明是一種新的船舶的外殼與內部框架固定的結構，該結構有效解決了船舶在惡劣天氣下和急轉彎時無法正常行駛、遇大風大浪或操作失誤以及失去動力、無法掌控任意漂泊等等情況下造成的側翻、下沉等等問題，以及外殼受損面積少于50%依然可繼續航行和漂泊，同時采用本專利結構的軍用船舶可在復雜環境下全天候執行任務。

綜上所述，本發明提供了一種在復雜水域或突發性天氣等狀況能更好的防止翻船的船舶抗翻結構。

附圖說明

圖1是本發明中船舶抗翻結構的結構示意簡圖。

圖2是本發明中船舶抗翻結構的外殼與主框架之間的截面示意圖。

圖3是本發明中船舶抗翻結構的主框架為其他形狀時與外殼之間的截面示意簡圖。

圖4是本發明中船舶抗翻結構的導向機構的放大示意簡圖。

如圖所示：1、主框架，2、前倉，3、后倉，4、伸縮式萬向節，5、動力裝置，6、導向機構，601、導輪，602、導軌，603、防脫與制動裝置，7、外殼，8、旋轉密封結構。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。

結合附圖1到附圖4，一種船舶抗翻結構，它包括主框架1、前倉2和后倉3，所述的主框架1內為船舶的主倉，所述的前倉2通過伸縮式萬向節4與主框架1的前端相連接，所述的后倉3通過伸縮式萬向節4與主框架1的后端相連接，所述的主框架1的外周通過導向機構6連接有一個可圍繞主框架1進行旋轉的外殼7；所述的主框架1與外殼7之間設置有用于防止外物進入的旋轉密封結構8。

作為優選，所述的前倉2與水體相接觸的部分均為流線型結構，所述的前倉2與主框架1之間設有通道，所述的前倉2上設有觀察窗、進出氣口、人員及物料進出口、動力輸出及導向連接頭。

作為優選，所述的后倉3與水體相接觸的部分均為流線型結構，所述的后倉3與主框架1之間設有通道，所述的后倉3上設有觀察窗、進出氣口、人員及物料進出口、動力輸出及導向連接頭。

作為優選，它還包括動力裝置5，所述的動力裝置5與主框架1、前倉2或后倉3中的任意一個相連。

作為優選，所述的導向機構6包括導輪601、導軌602和防脫與制動裝置603；所述的導輪601上設有用于卡在導軌602上的環形槽，所述的導輪601和導軌602分別設置在主框架1和外殼7上，所述的導輪601和導軌602之間設置有防脫與制動裝置603。

作為優選，所述的主框架1的截面為環型、半環型或多邊型結構。

作為優選，所述的外殼7上開設有玻璃窗，所述的玻璃窗在船舶處于平穩狀態時可以打開。

作為優選，所述的伸縮式萬向節4的伸縮長度范圍為0.2到0.6米。

作為進一步優選，所述的導輪601可以在導軌602上橫向偏移。

目前各種結構的船舶一旦遇到強大的風浪或急轉彎時無法保持平穩，都有側翻下沉的可能，由于船舶的外殼與內部為整體固定結構，若外殼抵抗不了風浪的沖擊或急轉彎造成的強大離心力，勢必造成整個船舶的側翻下沉，國內外由此發生的翻沉事故層出不窮。

本發明設計了種全新的船舶的外殼與內部的結構，有效地抗擊了船舶的側翻下沉，只要外殼不發生大面積損壞，任何天氣情況下和急轉彎都可以正常行駛，即使失去動力，無人操控，在風浪中漂泊也不會側翻下沉，若外殼同向水平面積破損少于50%,依然可保待航行或漂泊。本發明在具體實施時應該注意如下設計要點：

1、船舶由外殼和艙內框架設施兩部分組成。

2、外殼的外觀設計為長橢圓形和圓柱形以及多邊形，類似雞蛋和子彈頭形狀，前后左右以及周邊方向都呈拋物線狀和流線狀，各方向的外形構造均能最大程度的減少水流、氣流的阻力，如前進時，前方的水流、氣流能迅速流經尾部，左、右、后方向的水流、氣流可迅速向殼體周邊擴散流過，減少對外殼的沖擊力。

3、外殼內壁縱向的前、中、后端的設計有導輪，前后呈曲線形，便于艙內框架在導輪、導軌的引導下，作縱向搖擺運動，橫向及圓周設計有導輪、導軌，便于圍繞框架作圓周運動。

4、艙內設施固定在一個特定的框架內，重心在最低點，平衡點在中央，縱向平衡點在設定的位置，框架前后左右中多處設計有導輪、導軌以及鎖定裝置，艙內設施重量在框架上，框架上的重量在導輪、導軌上，由于導輪、導軌與外殼處于動配合狀態，所以全部重量轉移到外殼內壁。

5、艙內框架上設有前后搖擺和左右作圓周運動的制動裝置以及區間位置的調整裝置，保證停駛后的固定和特殊情況的要求。

6、外殼前、后倉固定在主框架上，并與殼體作動態密封，即殼體轉動時該兩部分不轉動，前后蓋設計有進出氣口，人員、物料進出口，動力輸出連接裝置。

7、本發明利用了物體平衡和重心下沉的條件及原理，用曲線外殼抗擊風浪沖擊，用艙內的導輪、導軌與外殼內壁連接的方法，將外殼前后受到的風浪沖擊轉換成外殼繞框架作縱向搖擺的運動力，將橫向左右受到風浪的沖擊力和急轉彎產生的離心力轉換成繞框架左或右旋轉的動力。前后左右風浪沖擊力和離心力再大，也能夠保持艙內框架及設施處于水平狀態，達到了船舶行駛平穩，不側翻的目的。

本發明專利在具體實施時，要求所述的外殼7為閉合的環狀結構，而所述的主框架1可以是任何結構，比如采用附圖2中的半環形結構，即主框架1的上半部分是開放的，但是導向機構6是與外殼7是環狀結構。或者采用如附圖3中示意的結構，主框架1采用現有技術中的常規船體結構，這樣可以適用于對現有的船體進行改造。關于導向機構6的結構，可以參照附圖4，即導輪601的凹槽寬度大于導軌603的外徑，使導輪601可以在導軌603上除了沿導軌的引導方向運動外還可以進行橫向的偏移，前后偏移時通過防脫與制動裝置603來防止導輪601脫軌，所述的防脫與制動裝置603為帶有伸縮性的制動鉗，防脫與制動裝置603的一端與導軌603固定連接，另一端與導輪601活動相抵。

以上對本發明及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發明的實施方式之一，實際的結構并不局限于此。總而言之如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬于本發明的保護范圍。