CN105775045A - 浮标减摇装置 - Google Patents

Abstract

浮标减摇装置，浮标包括漂浮在海面上的浮体，其减摇机构包括摆臂、阻尼机构，摆臂两端分别与浮体和阻尼机构相接；环绕浮体均布有多个摆臂安装机构，摆臂的一端与摆臂安装结构连接；阻尼机构包括阻尼体，环绕阻尼体外周面对称安装有阻尼板组，包括多个阻尼板，由海面向海底的方向竖向环绕排列在阻尼体外壁；阻尼体上端面延伸出一连接臂，连接臂上方安装有万向铰，摆臂与万向铰相接；阻尼体位于海面之下。本发明通过为浮标加装减摇装置，吸收波浪对浮标系统作用的能量，结构简单，成本低，正浮状态下，阻尼体位于海面以下，安全可靠；同时，还为阻尼体设计了阻尼板，增强阻尼效果，更有利于保证浮标的稳定性。

Description

浮标减摇装置

技术领域

本发明属于减摇技术领域，涉及一种浮标辅助装置，具体的说涉及一种浮标减摇装置。

背景技术

漂浮在海面上的浮标受到风浪流等环境载荷的作用，会发生大幅的摇摆响应。摇摆运动对浮标的影响主要体现在两个方面：首先，浮标的摇摆运动极大影响着浮标水文和气象等参数的观测，通常浮标摇摆角度越小，探测传感器的测量准确度越高；其次，浮标的摇摆影响着浮标维护人员的登标维修和维护作业。海洋观测浮标搭载了众多的探测仪器，这些仪器服役在高湿度、高盐度的海洋环境中，并遭受着大风和波浪的作用，其老化和损坏的概率较陆地上高的多，需要更短周期的设备维护和维修作业。因此，风浪中浮标摇摆角度的合理控制是浮标设计的重要指标。浮标属于单点系泊体，通常是通过锚链固定在海底的。由于海况情况复杂，难以预测，波浪的冲击使浮标随时都处于摇动状态，一旦海浪过大，还会有倾覆的趋势。

专利号为201110292583.6的专利公开了一种轻体船减摇装置。包括对称设置的减摇浮箱，减摇浮箱上端设置有可相对减摇浮箱转动的支架，支架通过万向托架与船体支架连接。该装置通过在船体两侧对称的设置减摇浮箱，当船体在波浪的作用下，减摇浮箱可以相对船体做多个方向的运行，消除和低效波浪产生的作用力，稳定船体。这种结构也适用于浮标。但由于其减摇作用依靠的是浮箱，而浮箱工作时是漂浮在海面上的，其起到的作用仅仅可以吸收部分波浪能，减少船体的摇晃。但若海上风浪过大，浮体将具有倾覆的趋势，浮箱但并不具有使船体恢复的趋势。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种具有减摇、防倾覆及自动扶正效果的浮标减摇装置。

本发明的技术方案是：浮标减摇装置，浮标包括漂浮在海面上的浮体，包括均布环绕安装在浮标周围的多个减摇机构，减摇机构包括摆臂、阻尼机构，摆臂两端分别与浮体和阻尼机构相接；环绕浮体甲板一周均布有多个摆臂安装机构，摆臂的一端与摆臂安装结构连接；阻尼机构包括阻尼体，环绕阻尼体外周面对称安装有阻尼板组，包括多个阻尼板，由海面向海底的方向竖向环绕排列在阻尼体外壁，阻尼板为平行于海面方向的平板状结构；阻尼体上端面延伸出一连接臂，连接臂上方安装有万向铰，摆臂与万向铰相接；阻尼体位于海面之下。

优选的是：摆臂安装机构包括眼板，眼板上安装有上限位板和下限位板，摆臂安装在上限位板和下限位板之间的眼板孔内。通过控制眼板的角度、摆臂的长度，可以使阻尼体位于海面之下。

优选的是：万向铰处安装有限位机构，为环绕万向铰圆周，相对万向铰向下倾斜的环绕板状结构。

优选的是：阻尼体为满载封闭水箱，所述水箱内装有海水，阻尼体需要尽量轻，以保证在水中的浮力，同时阻尼体又需要保证能下沉在海面之下，因此，在水箱内装有海水。

优选的是：阻尼体为圆柱体。

本发明的有益效果为：本发明通过为浮标加装减摇装置，吸收波浪对浮标系统作用的能量，结构简单，成本低，阻尼体的数量可根据浮标尺寸和减摇效果增减，操作较放便，其在浮标上的安装和拆卸操作简便。与传统的采用浮箱作为减摇装置的结构相比，本发明对阻尼体的结构和选材进行设计，保证在正浮状态下，阻尼体位于海面以下，安全可靠；同时，还为阻尼体设计了阻尼板，增强阻尼效果，更有利于保证浮标的稳定性。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图。

图2为本发明俯视结构示意图。

图3为浮标倾斜后受力示意图。

其中：1-浮体，2-阻尼体，3-阻尼板，4-万向铰，5-限位机构，6-摆臂，7-眼板，8-限位板，801-上限位板，802-下限位板，9-连接臂

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。

如图1、图2和图3所示，浮标包括漂浮在海面上的浮体1，浮标减摇装置包括均布环绕安装在浮标1周围的多个减摇机构。本实施例中，减摇机构有四个，间隔90°排列。根据需要，也可以将减摇机构设计为三个，间隔120°排列。也可以采用其他的排布结构。

减摇机构包括摆臂6、阻尼机构，摆臂6两端分别与浮体1和阻尼机构相接；环绕浮体1甲板一周均布有多个摆臂安装机构，本实施例中，环绕浮体1周围设置有四个摆臂安装结构，间隔90°排列。摆臂6的一端与摆臂安装结构连接；摆臂安装机构包括眼板7，眼板7上安装有限位板8，限位板包括上限位板801和下限位板802，摆臂6安装在上限位板801和下限位板802之间的眼板孔内，两个限位板9限制摆臂的摆动角度。通过控制眼板7的角度、摆臂6的长度，可以使阻尼体2位于海面之下。波浪作用下，浮标和阻尼体摆动过程中，摆臂6与眼板7之间亦能发生一定的相对摆动，有效缓冲和降低阻尼体2所受波浪力对浮标体结构的影响。

阻尼机构包括阻尼体2，环绕阻尼体2外周面对称安装有阻尼板组，多个阻尼板3，由海面向海底的方向竖向环绕排列在阻尼体2外壁，阻尼板3为平行于海面方向的平板状结构，阻尼体2上端面延伸出一连接臂9，连接臂9上方安装有万向铰4，摆臂6与万向4铰相接；阻尼体2位于海面之下。为了减小阻尼体2的阻力系数，阻尼体2采用规则圆柱体。减摇装置设计重量要轻，因此本实施例中，阻尼体2采用封闭水箱，封闭水箱盛有海水，目的是使阻尼体2具有足够的浮力和重量，沉在海面下。保证阻尼体2在水下中浮力，以减小装置重量对浮标吃水产生影响。

万向铰4处安装有限位机构5，为环绕万向铰4圆周，相对万向铰向下倾斜的环绕板状结构。在波浪的作用下，阻尼体2可以绕万向铰4处旋转，但若波浪过大，会造成阻尼体2转动角度过大，影响阻尼效果，限位机构5用于限制阻尼体的转动角度。

如图3所示，浮标在外部倾斜力矩作用下发生倾斜，左侧的阻尼体2在浮标的带动下向海面的方向抬起，直至抬离海面，位于海面以上部分的阻尼体2，在自身重力G作用下，会为浮标提供复原力矩，当阻尼体2全部提离海面后，复原力矩达到最大值。阻尼体2在向上提升过程中，位于水下部分的阻尼体2外围阻尼板3能够增大阻尼体2的附加质量和阻尼，即增加了阻尼体2的附加惯性力I1和阻尼力C1，以上三个力同时作用，为浮标提供复原力矩M1。

位于浮标右侧的阻尼体2在自身重力作用下始终处于海面下方，但是在限位器5和8的约束下，随着浮标倾斜角度的增大，阻尼体2最终将呈稳定的倾斜状态。此时阻尼板3将发挥作用，提供阻碍阻尼体2下降的附加惯性力I2和阻尼力C2，为浮标提复原力矩M2。两侧阻尼体2提供的复原力矩的和，即为减摇装置所提供的总的复原力矩M＝M1+M2，该复原力矩与浮标体本身的复原力矩一起在浮标倾斜过程中做功，以抵消外部倾斜力矩的功，实现减缓和阻止浮标摇摆的作用。

阻尼体2是对阵布置的，当浮标在波浪作用下发生摇摆时，伴随着阻尼体2的交替出水和入水，可持续发挥减摇装置的减摇功能，降低浮标的摇摆幅值。

Claims (5)

1.浮标减摇装置，所述浮标包括漂浮在海面上的浮体，其特征在于：包括均布环绕安装在浮标周围的多个减摇机构，所述减摇机构包括摆臂、阻尼机构，所述摆臂两端分别与浮体和阻尼机构相接；环绕浮体甲板一周均布有多个摆臂安装机构，摆臂的一端与摆臂安装结构连接；所述阻尼机构包括阻尼体，环绕阻尼体外周面对称安装有阻尼板组，包括多个阻尼板，由海面向海底的方向竖向环绕排列在阻尼体外壁，阻尼板为平行于海面方向的平板状结构；阻尼体上端面延伸出一连接臂，连接臂上方安装有万向铰，摆臂与万向铰相接；阻尼体位于海面之下。

2.如权利要求1所述的浮标减摇装置，其特征在于：所述摆臂安装机构包括眼板，眼板上安装有上限位板和下限位板，摆臂安装在上限位板和下限位板之间的眼板孔内。

3.如权利要求1或2所述的浮标减摇装置，其特征在于：所述万向铰处安装有限位机构，为环绕万向铰圆周，相对万向铰向下倾斜的环绕板状结构。

4.如权利要求1所述的浮标减摇装置，其特征在于：所述阻尼体为满载封闭水箱，所述水箱内装有海水。

5.如权利要求1或4所述的浮标减摇装置，其特征在于：所述阻尼体为规则圆柱体。