CN105197197A - 一种带有导流叶片的旋转式v型舭龙骨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，它包括V形转板，V形转板包括外盖板以及彼此平行间隔的设置在同一平面内多个内横梁，外盖板为一平直板,外盖板的一端和内横梁的一端共同与转轴固定相连，外盖板和内横梁之间呈V形设置，在转轴的两端分别设置有艏支持箱和艉控制箱，艏支持箱和艉控制箱固定于船舭列板上，转轴的一端与安装在艉控制箱的转轴旋转驱动装置相连，在V形转板与船舭列板之间设置有多个叶片，叶片分别通过安装在叶片上的叶片支轴转动连接于艏支持箱和艉控制箱的叶片限位孔内,内横梁能够在驱动装置的带动下绕转轴旋转贴合在叶片上。采用本装置能够实现在限制航道内或小风浪中采用折叠形态，防止触底、碰撞等破坏。

Description

一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨

技术领域

本发明涉及一种船舶附体结构，可以根据所遇环境海况不同而变化的舭龙骨，特指用于减小船舶横摇的带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨。

背景技术

船舶的稳性研究是船舶行业中一个非常重要和复杂的课题，稳性是船舶最重要的性能之一，是船舶安全航行的基本保障，也是船舶检验的主要内容之一。

船舶在航行时经常会在波浪中航行，为了满足稳性要求，设计者在考虑稳性时会保留一定的余度。在实际情况下，波浪对船舶稳性的影响是很大的，有时候，保留的余度并不能保证船舶的稳性满足安全要求。

现代船型由于具有较大的宽度吃水比(B/t)以及具有较大的外展，其稳性虽然能满足规范的要求，但在中等海情下还会发生严重的参数激振横摇，往往能导致结构破坏、货物移动等，进一步导致船舶倾覆，所以常常被船舶设计者和使用者所关注。

如果船舶受到参数激振横摇运动，那么就需要对该船的阻尼系数作精确的研究。研究表明，增大阻尼对于去除参数激振横摇非常有效，在设计和实际工程应用中最简便的方法是设置舭龙骨。

舭龙骨是一种结构简单、应用最广的防摇、减摇装置，结构形式主要有两种，即单板舭龙骨和双层板空心舭龙骨(又称三角式舭龙骨)。

有学者曾在船的侧面、舭部和底部等处装舭龙骨进行试验，试验表明装在舭部的舭龙骨减摇效果最好。分析原因是舭部距船重心G最远；舭部曲率大，此处流速较大，因此提高了舭龙骨引起的阻尼力矩。

对减摇效果有影响的另一个因素是舭龙骨的尺寸。首先，舭龙骨的宽度对其减摇效果有影响，舭龙骨引起的附加阻尼随宽度增加而增大。其次是长度对减摇效果的影响，通常舭龙骨的长度约为(1/4-1/2)倍的船长。

已有的技术改进往往注重对不同船舶系数的船进行尺度上的经验优化，且致力于简单直线型的端部改进和断面优化，如：对于方形系数大的船舶，采用长而窄的舭龙骨，同时，为了避免舭龙骨参与总纵弯曲，设置为分段式结构；对于方形系数小的船舶，如渔船，舭龙骨尽可能安装在舭部上方，短而宽，可制成三角形以提高局部强度。

现有的舭龙骨结构形式存在以下缺陷和不足：

舭龙骨的结构尺寸受到一定限制，比如：舭龙骨不应超出船横剖面的最大边框线，它平均是取(3-5％)倍的船宽，一般在0.3-1.2米之间。舭龙骨的长度存在一有效值，当超过有效值时再增加其长度，舭龙骨效能变化不大，原因是靠船首尾的舭龙骨处在船舭部曲率减小的位置，故阻尼力矩很小。

此外，舭龙骨结构过于简单，通常是简单直线型或封闭的V型，减摇效果一般在10％-20％左右，难以满足需求。

对于确定的舭龙骨，由于舭龙骨形状尺寸的固定，不能针对海况的变化及横摇角度和加速度的缓急进行动态调整，极大地影响其使用范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，本龙骨不受舭部宽度限制，增加了横摇阻尼从而增大减摇效率、而且能根据复杂海况和装载条件的变化进行动态调节。

本发明的一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，它包括V形转板，所述的V形转板包括外盖板以及彼此平行间隔的设置在同一平面内多个内横梁，所述的外盖板为一平直板,所述的外盖板的一端和内横梁的一端共同与转轴固定相连，所述的外盖板和内横梁之间呈V形设置，在所述的转轴的两端分别设置有艏支持箱和艉控制箱，其中艏支持箱是流线型封闭箱，所述的艉控制箱位于靠近船艉一端,所述的艏支持箱和艉控制箱固定于船舭列板上，所述的转轴的一端与安装在艉控制箱的转轴旋转驱动装置相连，在V形转板与船舭列板之间等距设置有多个叶片，每一个叶片分别通过安装在叶片上的叶片支轴转动连接于艏支持箱和艉控制箱的叶片限位孔内,所述的叶片支轴的端部为半圆轴,所述的半圆轴能够在叶片限位孔内旋转90度,所述的内横梁能够在驱动装置的带动下绕转轴旋转贴合在叶片上,所述的外盖板的顶面在舭龙骨折叠状态下与艏支持箱和艉控制箱的顶面保持在同一流线平面内。

采用本发明的有益效果是：

由于在控制箱内的控制轴带动转轴和V形转板，使舭龙骨具有完全折叠和完全展开两种典型结构形式，能够实现在限制航道内或小风浪中采用折叠形态，防止触底、碰撞等破坏；大风浪中采用展开形态，形成叶片结构和V形延伸，增大横摇阻尼。

舭龙骨的叶片可在展开时随波浪摆动，有利于平衡转轴转动时船舶舭部的流动水压，一定程度上也增大了完全展开状态下的漩涡阻尼。

船体内电动机带动控制轴，再通过锥齿轮与转轴齿轮垂直啮合，使端部转轴与V形转板同时转动，结构简单，占用空间小，操作简易。

附图说明

图1为本发明的一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨的展开状态整体外观图；

图2为本发明的一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨的折叠状态整体外观图；

图3为本发明的一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨的展开时的叶片自由状态图；

图4为本发明的一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨的折叠时的叶片闭合状态图；

图5为本发明的一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨中的叶片支轴端部支撑结构图；

图6为本发明一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨沿船侧纵向布置的简化图；

图7为本发明图6所示的舭龙骨的控制箱内部结构示意图；

1叶片2叶片支轴3转轴孔4转轴5A字支撑6内横梁7外盖板8艉控制箱9艏支持箱10半圆轴11叶片限位孔12转轴端部齿轮13控制轴端部齿轮14齿轮传动控制轴15电机16船舭列板17直角传动齿轮箱18内控制箱

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

该减摇装置即带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，主要用于对稳定性要求较高而对船速要求相对较低的运输船舶、海洋工程船、FPSO或类似结构物舭部以便抑制摇摆。

如图1至图7所示，本发明的一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，它包括V形转板，所述的V形转板包括外盖板7以及彼此平行间隔的设置在同一平面内多个内横梁6，所述的外盖板7为一平直板,所述的外盖板7的一端和内横梁6的一端共同与转轴4固定相连，所述的外盖板7和内横梁6之间呈V形设置，优选的为提高外盖板7和内横梁6之间的连接强度，在所述的外盖板7和内横梁6之间连接有多个A字支撑5。所述的转轴4的两端分别通过艏支持箱9和艉控制箱8的转轴孔3中设置的轴承穿入艏支持箱9和艉控制箱8，其中艏支持箱是流线型封闭箱，这样可以保持整个船体纵向流线，以防增加兴波阻力。所述的艉控制箱位于靠近船艉一端,所述的艏支持箱9和艉控制箱8固定于船舭列板16上，所述的转轴4的一端与安装在艉控制箱8的转轴旋转驱动装置相连，在V形转板与船舭列板16之间等距设置有多个叶片1，每一个叶片1分别通过安装在叶片上的叶片支轴2转动连接于艏支持箱9和艉控制箱8的叶片限位孔11内。如图叶片支轴2的端部为半圆轴10,所述的半圆轴10能够在叶片限位孔11内旋转90度,如此可便于叶片的闭合，且有效防止叶片的卡位。

所述的内横梁6能够在转轴旋转驱动装置的带动下绕转轴旋转贴合在叶片1上。外盖板7的顶面在舭龙骨折叠状态下与艏支持箱9和艉控制箱8的顶面保持在同一流线平面内，可保证正常风浪中的较小阻力。

作为本发明的一种实施方式，所述的艉控制箱8是封闭状舱室，所述的转轴旋转驱动装置包括安装在内控箱18内的电机15，所述的电机15的输出轴与齿轮传动控制轴14相连，在所述的齿轮传动控制轴14上安装有控制轴端部齿轮13，在所述的转轴的端部安装有能够与控制轴端部齿轮13垂直啮合配合的转轴端部齿轮12。优选的所述的控制轴端部齿轮和转轴端部齿轮12安装于直角传动齿轮箱17内。当然转动驱动装置也可以采用其他驱动结构:如电动皮带转轮。

本发明通过改变舭龙骨的结构形式，从而扰动船体周围的水，引起船的横摇附加质量惯性矩增加，增大横摇周期，同时，改变流场压力分布，在邻近的船体上产生增压区和减压区，所产生的合力起附加阻尼作用。不仅摆脱舭部宽度限制，增加横摇阻尼从而增大减摇效率、而且能根据复杂海况和装载条件的变化进行动态调节。提供这种舭龙骨加装到船舶上就能达到机动、高效的减摇效果。

在使用时，本装置安装操作方法如下：与船体连接时，艏支持箱9的内缘与船舭列板16成一定角度连接，连接处焊接覆板过渡，艉控制箱8安装区域开孔，使转轴通过。优选的在舭龙骨折叠状态时，最靠近船舭列板16的叶片1的内缘与船舭列板16之间可留有微小的间距，以防叶片1的往复运动碰撞到船舭列板16而破坏其防腐层。

当船舶靠岸、行驶于限制航道或波浪较小时，舭龙骨处于如图2中折叠状态所示，V形转板的内横梁6与叶片1贴合，外盖板7可与艏支持箱9和艉控制箱8保持在同一流线平面内，可保证正常风浪中的较小阻力。

当船舶行驶或停泊于非限制海域且风浪较大时，可利用电动机15，控制轴14转动，控制轴端部齿轮13与转轴端部齿轮12垂直啮合于直角传动齿轮箱17内，由于转轴4与V形转板是一体的，进而转动V形转板使盖外板7转到最远端，舭龙骨处于如图1中展开状态所示。此时V形转板形成外伸的V形结构能增大舭龙骨宽度，从而增加了横摇阻尼；舭龙骨的叶片随波浪摆动，能极大增加漩涡阻尼，同时扰动船体周围的水，引起船的横摇附加质量惯性矩增加，从而增大横摇周期。

以上所述的,仅为用以解释本发明的较佳实施例,并非企图据以对本发明作任何形式上的限制,于是,凡有在相同的创作精神下所作的任何修饰或变更,均仍应包括在本发明权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，其特征在于:它包括V形转板，所述的V形转板包括外盖板以及彼此平行间隔的设置在同一平面内多个内横梁，所述的外盖板为一平直板,所述的外盖板的一端和内横梁的一端共同与转轴固定相连，所述的外盖板和内横梁之间呈V形设置，在所述的转轴的两端分别设置有艏支持箱和艉控制箱，其中艏支持箱是流线型封闭箱，所述的艉控制箱位于靠近船艉一端,所述的艏支持箱和艉控制箱固定于船舭列板上，所述的转轴的一端与安装在艉控制箱的转轴旋转驱动装置相连，在V形转板与船舭列板之间等距设置有多个叶片，每一个叶片分别通过安装在叶片上的叶片支轴转动连接于艏支持箱和艉控制箱的叶片限位孔内,所述的叶片支轴的端部为半圆轴,所述的半圆轴能够在叶片限位孔内旋转90度,所述的内横梁能够在转轴旋转驱动装置的带动下绕转轴旋转贴合在叶片上,所述的外盖板的顶面在舭龙骨折叠状态下与艏支持箱和艉控制箱的顶面保持在同一流线平面内。

2.根据权利要求1所述的带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，其特征在于:在所述的外盖板和内横梁之间连接有多个A字支撑。

3.根据权利要求1或2所述的带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，其特征在于:所述的艉控制箱是封闭状舱室，所述的转轴旋转驱动装置包括安装在内控箱内的电机，所述的电机的输出轴与齿轮传动控制轴相连，在所述的齿轮传动控制轴上安装有控制轴端部齿轮，在所述的转轴的端部安装有能够与控制轴端部齿轮垂直啮合配合的转轴端部齿轮。

4.根据权利要求3所述的带有导流叶片的旋转式V型舭龙骨，其特征在于:所述的控制轴端部齿轮和转轴端部齿轮安装于直角传动齿轮箱内。