客輪防傾覆及生命保障系統(tǒng)

文湖南省吉首市第四中學(xué) 方若愚

沉船時(shí)，人往往因?yàn)椴荒苷：粑罱K溺亡。在各類水上樂園中，常常有這樣一個(gè)游戲項(xiàng)目：人在一個(gè)透明的球形氣囊中沿水面滾動(dòng)前進(jìn)。在客輪傾覆后，人若能處于一個(gè)這樣的環(huán)境中，就能獲得生存的空間。于是我萌生了設(shè)計(jì)客輪防傾覆及生命保障系統(tǒng)的想法。

一、設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)由救生氣倉(cāng)及保護(hù)模式構(gòu)成。救生氣倉(cāng)的設(shè)計(jì)可借助汽車內(nèi)配備的安全氣囊形成原理，在客艙內(nèi)的墻壁上配備一個(gè)安全氣倉(cāng)。一旦客輪傾覆，救生氣倉(cāng)能自動(dòng)在極短的時(shí)間內(nèi)充滿空氣，形成一個(gè)較大的空間。

當(dāng)氣倉(cāng)內(nèi)的氧氣濃度低于19%時(shí)，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生氧氣，高于25%時(shí)，停止產(chǎn)生氧氣?？团摮錃鈿鈧}(cāng)形成后，能增大客輪下沉?xí)r排開水的體積，從而增大客輪所受的浮力，延緩下沉速度，為救援爭(zhēng)取時(shí)間。

氣倉(cāng)內(nèi)配備聲光控制的照明電路，在無(wú)光、有聲的環(huán)境中能照明，以緩解人們遇到危險(xiǎn)時(shí)的恐懼心理。同時(shí)可利用光的直線傳播原理，確定氣倉(cāng)配備的位置應(yīng)在房間內(nèi)窗戶對(duì)面的墻壁上，以便氣倉(cāng)內(nèi)的光能透過(guò)玻璃照到船外，便于救援人員實(shí)施救援。

氣倉(cāng)為球形，每個(gè)氣倉(cāng)內(nèi)都配備無(wú)線通信工具。

但這種設(shè)計(jì)還存在一些不足，如尖銳物可能刺破氣囊，萬(wàn)一水壓較大可能會(huì)壓破氣倉(cāng)等。

救生氣倉(cāng)示意圖

二、保護(hù)模式

客輪傾覆是由于重心偏離導(dǎo)致客輪失去平衡，如果在即將傾覆時(shí)能使客輪受力平衡，就能避免災(zāi)難。

根據(jù)IMO國(guó)際海事組織的要求,客輪大部分的橫傾角超過(guò)20°就會(huì)很危險(xiǎn)。所以，我設(shè)想了以下兩種保護(hù)模式。

1.自動(dòng)啟動(dòng)模式

客輪一面船舷在傾覆20°至25°時(shí)，船用電子傾斜儀或船只傾斜度檢測(cè)裝置觸發(fā)近水一側(cè)的傾斜船舷，就能很快彈射出較寬大的平衡氣倉(cāng)，減緩傾覆。再在一個(gè)短時(shí)差后，彈射另一面的平衡氣倉(cāng)使客輪保持平衡，防止客輪傾覆。

2.手動(dòng)啟動(dòng)模式

設(shè)置手動(dòng)模式，可防止在緊急情況下，因自啟動(dòng)傾斜度數(shù)未達(dá)到而不能提前啟動(dòng)平衡氣倉(cāng)的狀況發(fā)生。

圖1語(yǔ)音警告啟動(dòng)后人員馬上到生命保障系統(tǒng)（船艙）內(nèi)躲避

圖2 先密封門窗

圖3 再密封生命保障系統(tǒng)（船艙）

圖4 在生命保障系統(tǒng)（船艙）里等待救援

三、材料選擇

可借鑒蜻蜓翅膀的構(gòu)造，在客輪傾覆時(shí)，利用配備在客艙壁上類似翅脈材料的裝置形成一個(gè)空間，隨即在其表面噴覆能迅速硬化的生物復(fù)合材料，形成一個(gè)封閉的應(yīng)急救生空間。

四、使用方法

客輪出現(xiàn)傾覆時(shí)，打開控制按鈕啟動(dòng)該生命保障系統(tǒng)（自動(dòng)啟動(dòng)指令在船傾斜25°或者30°以上時(shí)自動(dòng)激發(fā)，準(zhǔn)確度數(shù)仍需實(shí)踐證明），使客房?jī)?nèi)門、窗自動(dòng)密封，且迅速與四周的墻壁組合形成一個(gè)密閉空間。

該密閉空間內(nèi)配置應(yīng)急供氧發(fā)生器和40升醫(yī)用氧氣瓶，使空間的氧氣濃度維持在20%。聲光控制電路可緩解人的恐懼心理，封閉空間內(nèi)的光能傳到船外，方便救援人員實(shí)施救援。（指導(dǎo)老師：余斌）