CN102910264A - 一种船舶系泊状态的减摇装置 - Google Patents

一种船舶系泊状态的减摇装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种船舶系泊状态的减摇装置，包括减摆器、绳索，绳索设置在船舶上，绳索的两端各连接一个置于水下的减摆器；所述的减摆器包括框架、挡板、伸缩杆，挡板有两个，两个挡板的支撑端通过转动轴对称安装在框架的左右两端上，两个挡板的悬起端分别连接两个伸缩杆，两个伸缩杆均通过各自的角轴连接框架。本发明具有结构简单、重量轻、收放自如、不占用过多船舶空间、成本低、便于操作等特点，该装置既可以采用被动方式，也可采用主动控制方式，可广泛应用于普通船舶的减摇，特别适用于数十吨以下的小型船舶。

Description

一种船舶系泊状态的减摇装置
技术领域
本发明涉及的是一种小型船舶，具体地说是小型船舶的减摇装置。
背景技术
目前，国际上用于船舶减摇的装置主要包括以下几种类型：减摇鳍、舭龙骨、减摇水舱。舭龙骨是一种安装在船舶左右舷舭部的被动式减摇装置；减摇鳍装置属于主动式减摇装置，中高航速下，通过鳍翼与流体之间的相对速度，产生需要的控制力矩对抗海浪对船舶的干扰力矩；系泊或零航速状态下，则通过主动拍击水面，产生需要的控制力矩，该装置在运动状态下具有很好的减摇效果，但是在系泊状态下，减摇效果稍差，且消耗的能量较大，且价格昂贵，不能普及到一般船舶上利用，该主要应用在舰船领域、豪华游艇等船舶上。减摇水舱是另一种减摇装置，其通过控制舱内水流的流动，形成需要的控制力矩，不过无论是被动式水舱、可控被动式水舱，其在船舶上的布局均需要与船体的结构相协调，且占用较大的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供提高船舶风浪条件下的作业能力的一种船舶系泊状态的减摇装置。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种船舶系泊状态的减摇装置，其特征是：包括减摆器、绳索，绳索设置在船舶上，绳索的两端各连接一个置于水下的减摆器；所述的减摆器包括框架、挡板、伸缩杆，挡板有两个，两个挡板的支撑端通过转动轴对称安装在框架的左右两端上，两个挡板的悬起端分别连接两个伸缩杆，两个伸缩杆均通过各自的角轴连接框架。
本发明还可以包括：
1、所述的每个挡板上连接两个伸缩杆，两个伸缩杆分别位于挡板悬起端的上下两端。
2、还包括可伸缩管路，可伸缩管路设置在船舶上，绳索穿过可伸缩管路并与可伸缩管路一体。
本发明的优势在于：本发明具有结构简单、重量轻、收放自如、不占用过多船舶空间、成本低、便于操作等特点，该装置既可以采用被动方式，也可采用主动控制方式。本发明专利可广泛应用于普通船舶的减摇，特别适用于数十吨以下的小型船舶。
附图说明
图1为本发明减摇器的结构示意图；
图2为本发明减摇器的俯视图；
图3为本发明在船舶上的安装示意图；
图4为减摇器上升时的受力示意图；
图5为减摇器下落时的受力示意图；
图6为船舶右舷倾斜状态下的减摆器受力示意图；
图7为船舶左舷倾斜状态下的减摆器受力示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1～7，本发明置主要包括减摆框9、挡板1、挡板2、伸缩杆10、伸缩杆11构成。其中挡板1和挡板2的一个边分别通过转动轴3、转动轴4固定在减摆框9上。如果需要采用主动方式进行减摆，则在如图2所示位置，分别在减摆框的角轴a、b、c、d位置安装伸缩杆，这些支杆另一端固定在如图2所示的挡板位置。通过控制各支杆的伸缩量，可以控制挡板1、挡板2的转动角度。当挡板转动时，与周围的流体相互作用，在挡板上产生需要的控制力。当该减摇装置不工作时，挡板1和挡板2平铺在减摆框内，与减摆框形成一个平面。
装置布置完成后，静水条件下如图2所示。减摆器5、减摆器6分别固定在缆绳8上，然后分别通过缆绳8放到船舶左、右舷侧的水下，减摆器的挡板与减摆框在同一平面内。为了提高减摇效果，增加减摆器的减摇能力：1.将缆绳穿过一个平放在甲板上的可伸缩管路7放到水下，取可伸缩管路的长度为L，这样通过管路的长度L的调整，可以增加减摇装置的减摇力臂长度l；2.在船舶所处水深允许的条件下，使减摆器5、减摇器6尽可能放到较深的水下，以提高减摆鳍的水动力特性。
当不需要减摇时，可以通过缆绳将减摆器5、减摇器6收回，同时伸缩管路7也伸缩回甲板内，使其不致影响到船舶的靠岸和航行。需要利用该装置减摇时，根据需要伸长伸缩管路，同时将减摆器5、减摆器6放到船舶左舷、右舷的水下。
减摆器的减摆机理：当船舶由于受到海浪扰动力矩Mw的作用，向右舷倾斜时，左舷减摆器上升，该减摆器中的挡板受到水流作用，挡板1绕转动轴逆时针转动，挡板2绕转动轴顺时针转动，产生的升力L1,L2大小相等，方向相同，垂直向下，分别为FS1，FS2，对应的合力为FS；同理右舷减摆器下落，挡板1绕转动轴顺时针转动，挡板2绕转动轴逆时针转动在流体作用下产生的升力L3,L4垂直向上，对应的合力为FP。这样FP，FS大小相等，方向相反，围绕船舶重心构成一对力偶关系，形成逆时针的控制力矩MC，该力矩正好与海浪扰动力矩Mw方向相反，达到减少船舶摇摆的目的。反之，当船舶受到海浪扰动力矩Mw作用，船舶向左倾斜时，左舷减摆器5上的合力垂直向上，右舷减摆器6上的合力垂直向下，构成的控制力矩呈顺时针方向，与海浪扰动力矩方向相反，从而达到减少船舶摇摆的目的。
(3).有益效果
根据水动力理论，平板相对水流的速度为零的情况下，鳍翼上产生需要的控制力矩需要采取类似划桨方式进行必要的拍击才能产生需要的水动力。因此，在本专利中，减摆器的挡板产生控制力的原理与鳍翼类似，在被动方式下，挡板上产生的升力与船舶摇摆周期内减摆器上升、下降的垂直距离、垂荡的速度、加速度及其船舶横摇的角度有关。
为提高减摆器的减摇效果，可以利用控制方式，根据船舶的摇摆情况估算出需要的控制力矩，进而动态调整伸缩杆长度，来提高挡板上产生的垂直升力分量，进而达到提高减摆器减摇效果的目的。减摆器支杆的长度调节可以采用电动方式，也可以采用液压驱动。控制方式可以参照减摇鳍的力对抗原理进行。
该装置沿船舶首尾方向放置，也可用于船舶的纵摇控制。
当船舶由于受到海浪扰动力矩Mw的作用，向右舷倾斜时，左舷减摆器上升，该减摆器中的挡板1、挡板2受到水流作用，挡板1绕转动轴逆时针转动，挡板2绕转动轴顺时针转动，进而在挡板1、挡板2上分别产生水动力P1，P2。由于减摆器挡板5，6的对称性，其转动的角度相同，产生的水动力P1，P2大小也相同，方向与垂直方向对称。这两水动力分别沿垂直方向、水平方向分解为L1,D1,L2,D2，其中D1,D2大小相等，方向相反，相互抵消；L1,L2大小相等，方向相同，垂直向下，分别为FS1，FS2，对应的合力为FS；同理右舷减摆器下落，在流体作用下产生水动力，其左右水平分量相互抵消，垂直分量大小相等，方向相同，对应的合力为FP。对比减摆器5和减摆器6上产生的垂直力FP，FS，其大小相等，方向相反，且围绕船舶重心构成一对力偶关系，形成逆时针的控制力矩MC，控制力矩的大小为：
Mc＝(FP+FS)Lcosφ
其中φ为船舶的横摇角。
该力矩正好与海浪扰动力矩Mw方向相反，进而达到减少船舶摇摆的目的。
反之，当船舶受到海浪扰动力矩Mw作用，船舶向左倾斜时，左舷减摆器5上的合力垂直向上，右舷减摆器6上的合力垂直向下，构成的控制力矩呈顺时针方向，与海浪扰动力矩方向相反，从而达到减少船舶摇摆的目的。

Claims (3)

1.一种船舶系泊状态的减摇装置，其特征是：包括减摆器、绳索，绳索设置在船舶上，绳索的两端各连接一个置于水下的减摆器；所述的减摆器包括框架、挡板、伸缩杆，挡板有两个，两个挡板的支撑端通过转动轴对称安装在框架的左右两端上，两个挡板的悬起端分别连接两个伸缩杆，两个伸缩杆均通过各自的角轴连接框架。
2.根据权利要求1所述的一种船舶系泊状态的减摇装置，其特征是：所述的每个挡板上连接两个伸缩杆，两个伸缩杆分别位于挡板悬起端的上下两端。
3.根据权利要求1或2所述的一种船舶系泊状态的减摇装置，其特征是：还包括可伸缩管路，可伸缩管路设置在船舶上，绳索穿过可伸缩管路并与可伸缩管路一体。
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