CN108298039A - 一种基于移动滑块的减横摇系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于移动滑块的减横摇系统，包括动力部分、轨道框架部分、移动滑块和控制部分；控制部分用于协调整个系统工作，动力部分提供移动滑块在轨道框架部分内移动的动力；当船舶横摇角度大于某一数值时，控制部分启动伺服电机，伺服电机驱动移动滑块在框架内按照一定周期往复移动，增大船舶摇荡阻尼，从而消除或减轻船舶横摇，当船舶横摇角度减小到某一数值时，伺服电机关闭，系统停止工作；本发明具有结构简单、体积小、减摇力矩大、响应迅速等优点，可有效减轻或消除船舶横摇。

Description

一种基于移动滑块的减横摇系统

技术领域

本发明属于船舶技术设备领域，涉及一种船舶减摇装置，具体的说是一种基于移动滑块的减少横摇装置。

背景技术

船舶在航行或静止过程中，不可避免的受到风浪的影响发生摇摆，包括横摇、纵摇、升沉及首摇等，其中横摇对船舶的影响最大，船舶横摇不但影响船舶航行，而且易造成船员及乘客眩晕，严重时甚至发生船舶倾翻事故，危害巨大。船舶减摇装置通过增大摇荡阻尼或者增大抗波倾力矩，从而消除或者减轻船舶振荡。现有的船舶减摇装置主要有减摇鳍、减摇水舱、减摇陀螺、舵减摇、舭龙骨等，其中减摇鳍、减摇水舱技术相对较为成熟，应用也较为广泛；与其他几种减摇装置相比，减摇鳍具有减摇效率高、尺寸小、重量轻等优点，广泛应用于高速小船上，但其对控制系统要求较高，成本也相对较高，其在低速大吨位船上应用受到一定限制；减摇水舱设计原理较为简单，设计良好的被动可控式减摇水舱通过对舱内水流速及相位进行调节，其减摇效果可达50％，但减摇水舱占用的体积较大，工作过程中消耗能量较大，且必须与船体设计同时进行，其控制系统由专业供应商提供，其在实船上应用较少；舵减摇利用转向操纵运动与横摇周期差异，以求在操纵同时实现减摇，但需设计特殊舵机，其减摇效果远小于减摇鳍，一般与减摇鳍或减摇水舱共同使用；减摇陀螺具有结构较为紧凑、不增加航行阻力、功率消耗相对较低、效率高等优点，一般应用于豪华游艇、巡逻艇等小型船上，在需全速航行的小型军舰上也有潜在需求，其关键技术为高速转子轴承润滑和冷却、消除转子内真空等，其价格较为昂贵。

现有的移动滑块船舶减摇装置，其滑块移动距离较小，滑块较重，因此其减摇力矩较小，动力系统所需功率大，控制系统响应及减摇效果不是很理想。

发明内容

基于以上现有技术中存在的不足，本发明要解决的问题是：提供一种性价比更高的基于移动滑块的船舶减横摇系统，减轻船舶振荡。

为解决该问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：包括动力部分、轨道框架部分、移动滑块和控制部分，所述轨道框架部分包括滑动轨道和框架，所述滑动轨道通过框架安装在船舶甲板上，且滑动轨道垂直于船舶行进方向设置，所述移动滑块安装在滑动轨道上，移动滑块为配重滑块，所述控制部分包括控制器、电子罗盘传感器和设于滑动轨道两端的激光传感器，所述激光传感器用于测量移动滑块的位移与速度，所述动力部分为驱动移动滑块在滑动轨道上来回移动的线性运动驱动装置，所述控制器根据电子罗盘传感器监测船舶横摇角度，通过线性运动驱动装置驱动移动滑块按照一定周期在滑动轨道上来回滑动，消除或者减小船舶横摇角度。

作为改进，所述滑动轨道包括两根平行设置的行走轨道，所述框架为由两根行走轨道固定横梁和两根框架底座横梁相连组成的方形框架，整个方形框架固定在船舶甲板上，两个行走轨道分别固定安装在两个行走轨道固定横梁上，所述移动滑块前后两端分别通过两个行走轮安装在两个行走轨道上。

作为改进，在每根行走轨道上方设有与其平行的导轨固定横梁，导轨固定横梁上安装有导轨，所述导轨固定横梁通过多根导轨固定纵梁安装在行走轨道固定横梁上，所述移动滑块前后两端分别通过导轮安装在两个导轨上。

作为改进，两个导轨固定横梁端部之间通过连接横梁加固固定，所述连接横梁通过加强梁固定在框架底座横梁上，两个激光传感器分别安装在两个连接横梁上。

作为改进，所述线性运动驱动装置为链条驱动装置，其包括主动链轮、从动链轮、齿形链条和伺服电机，所述主动链轮通过主动链轮轴安装在方形框架一端的框架底座横梁上，所述从动链轮通过从动链轮轴安装在方形框架另一端的框架底座横梁上，主动链轮轴通过伺服电机驱动，伺服电机通过控制器控制，齿形链条首尾两端分别绕过主动链轮和从动链轮之后固定在移动滑块左右两侧底部。

作为改进，所述移动滑块为中间高左右两边低的凸字形结构，且移动滑块端部的两个行走轮对称的设置在导轮下方两侧。

作为改进，所述移动滑块左右两侧底部设有用于安装齿形链连接结构的凹槽，齿形链连接结构用于连接齿形链条。

作为改进，所述行走轨道通过行走轨道调平结构固定于行走轨道固定横梁上，所述行走轨道调平结构包括底板和设于底板上的两个挡板，所述底板上还设有成对设置的楔形块，行走轨道安装在两个挡板之间，且搁置在成对的楔形块上，两个挡板上分别设有接触行走轨道的顶紧螺栓，通过两个顶紧螺栓调节行走轨道在楔形块上搁置区域来调节行走轨道的水平度。

作为改进，所述加强梁与框架底座横梁之间，导轨固定纵梁与行走轨道固定横梁之间均设有加强三角支架。

作为改进，所述伺服电机设在框架外面的船舶甲板上，伺服电机通过减速器与主动链轮轴动力传动。

与其他现有减横摇技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明用电机拖动移动重块(移动滑块)，来实现船舶减摇，其原理较为简单，且该系统所需设备较为简单，价格也较为便宜，成本较低；

(2)本发明设备的移动滑块移动距离较长，产生的减摇力矩较大，减摇效果较好，不受船舶航速限制；

(3)本发明系统设备所占体积较小，布置方便，在吨位较大的船上，数套该系统设备科并联使用。

附图说明

图1基于移动滑块的减横摇系统总图。

图2基于移动滑块的减横摇系统动力部分示意图。

图3基于移动滑块的减横摇系统轨道框架部分示意图。

图4基于移动滑块的减横摇系统滑动轨道与移动滑块装配示意图。

图5基于移动滑块的减横摇系统的移动滑块示意图。

图中：1.动力部分，1-1.伺服电机，1-2.联轴器Ⅰ，1-3.减速器，1-4.联轴器Ⅱ，1-5.主动链轮轴，1-6.主动链轮，1-7.轴承座Ⅰ，1-8.轴承座支架Ⅰ，1-9.齿形链条，1-10.从动链轮轴，1-11.从动链轮，1-12.轴承座Ⅱ，1-13.轴承座支架Ⅱ，2.轨道框架部分，2-1.框架底座横梁Ⅰ，2-2.框架底座横梁Ⅱ，2-3.行走轨道安装横梁Ⅰ，2-4.框架底座安装横梁Ⅱ，2-5.行走轨道调平结构，2-6.行走轨道Ⅰ，2-7.行走轨道Ⅱ，2-8.导轨Ⅰ，2-9.导轨Ⅱ，2-10.导轨安装横梁Ⅰ，2-11.导轨安装横梁Ⅱ，2-12.连接横梁Ⅰ，2-13.连接横梁Ⅱ，2-14.导轨安装纵梁，2-15.加强三角支架，2-16.加强梁，3.移动滑块，3-1.滑块骨架，3-2.行走轮，3-3.导轮，3-4.齿形链条连接结构Ⅰ，3-5.齿形链条连接结构Ⅱ，4.控制部分，4-1.电子罗盘传感器，4-2.控制器，4-3.激光传感器Ⅰ，4-4.激光传感器Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明一种基于移动滑块的减横摇系统作进一步的说明，但不应理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例；在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

本实施例一种基于移动滑块的减横摇系统，包括：动力部分1、轨道框架部分2、移动滑块3、控制部分4；

所述动力部分1，包括伺服电机1-1、联轴器Ⅰ1-2、减速器1-3、联轴器Ⅱ1-4、主动链轮轴1-5、主动链轮1-6、轴承座Ⅰ1-7、轴承座支架Ⅰ1-8、从动链轮轴1-10、从动链轮1-11、轴承座Ⅱ1-12、轴承座支架Ⅱ1-13、齿形链条1-9；

所述轨道框架部分2，包括行走轨道Ⅰ2-6、行走轨道Ⅱ2-7、行走轨道固定横梁Ⅰ2-3、行走轨道固定横梁Ⅱ2-4、行走轨道调平结构2-5、导轨Ⅰ2-8、导轨Ⅱ2-9、导轨固定横梁Ⅰ2-10、导轨固定横梁Ⅱ2-11、连接横梁Ⅰ2-12、连接横梁Ⅱ2-13、导轨固定纵梁2-14、加强三角支架2-15、加强梁2-16、框架底座横梁Ⅰ2-1、框架底座横梁Ⅱ2-2；

所述移动滑块3，包括滑块骨架3-1、行走轮3-2、导轮3-3、齿形链条连接结构Ⅰ3-4、齿形链条连接结构Ⅱ3-5；

所述控制部分4，包括电子罗盘传感器4-1、激光传感器Ⅰ4-3、激光传感器Ⅱ4-4、控制器4-2。

所述伺服电机1-1通过联轴器Ⅰ1-2与减速器1-3相连，减速器1-3通过联轴器Ⅱ1-4与主动链轮轴1-5相连，所述伺服电机1-1、减速器1-3位于轨道框架2外部，主动链轮轴1-5为一长轴，穿过行走轨道固定横梁Ⅰ2-3，所述主动链轮1-6固定在主动链轮轴1-5上，主动链轮1-6位于移动滑块3运动方向中线处，主动链轮轴1-5通过轴承座Ⅰ1-7进行轴向和径向定位，轴承座Ⅰ1-7通过轴承座支架Ⅰ1-8固定在轨道框架底座横梁横梁Ⅰ2-1上，从动链轮1-11固定在从动链轮轴1-10上，从动链轮1-11位于移动滑块3运动方向中线处，从动链轮轴1-10通过轴承座Ⅱ1-12进行轴向和径向定位，轴承座Ⅱ1-12通过轴承座支架Ⅱ1-13固定在轨道框架底座横梁横梁Ⅱ2-2上，所述齿形链条1-9经过主动链轮1-6和从动链轮1-11后，首末两端分别固定在移动滑块3左右两侧底部的齿形链连接结构Ⅰ3-4、齿形链连接结构Ⅱ3-5上；

所述行走轨道框架底座横梁Ⅰ2-1、框架底座横梁Ⅱ2-2平行于船舶行驶方向固定于船舶甲板上，行走轨道固定横梁Ⅰ2-3、行走轨道固定横梁Ⅱ2-4垂直于船舶行驶方向固定在框架底座横梁横梁Ⅰ2-1、框架底座横梁横梁Ⅱ2-2上，轨道调平结构2-5固定在行走轨道固定横梁Ⅰ2-3、行走轨道固定横梁Ⅱ2-4上，行走轨道Ⅰ2-6、行走轨道Ⅱ2-7平行通过行走轨道调平结构2-5固定于行走轨道固定横梁Ⅰ2-3、行走轨道固定横梁Ⅱ2-4上，导轨Ⅰ2-8、导轨Ⅱ2-9固定在导轨固定横梁Ⅰ2-10、导轨固定横梁Ⅱ2-11上，导轨固定横梁Ⅰ2-10、导轨固定横梁Ⅱ2-11通过4根导轨固定纵梁2-14固定于行走轨道固定横梁Ⅱ2-4、行走轨道固定横梁Ⅰ2-3上，连接横梁Ⅰ2-12、连接横梁Ⅱ2-13固定连接导轨固定横梁Ⅰ2-10、导轨固定横梁Ⅱ2-11，加强梁2-16用于固定框架，加强三角支架2-15用于加强框架连接，所述激光传感器Ⅰ4-3、激光传感器Ⅱ4-4分别固定在连接横梁Ⅰ2-12、连接横梁Ⅱ2-13上；

所述行走轮3-2和导轮3-3固定于滑块骨架3-1上，移动滑块3通过行走轮3-2和导轮3-3装配于轨道框架部分2的框架内，所述滑块骨架3-1为为中间高左右两边低的凸字形结构，且底部两侧由凹槽，用于安装齿形链连接结构Ⅰ3-4、齿形链连接结构Ⅱ3-5。

本发明的使用方法如下：

控制部分4控制器4-2根据电子罗盘传感器4-1的提供信号判断的船舶横摇角度，当横摇角度大于某一数值时，控制器4-2启动伺服电机1-1，通过齿形链条1-9拖动移动滑块3在方形框架内的滑动轨道上移动，控制器4-2通过控制伺服电机1-1正反转，使得移动滑块3可按照一定周期往复移动，以消除或者减小船舶横摇角度，当船舶横摇角度小于某一数值时，控制器4-2关闭伺服电机1-1，移动滑块3复位；

移动滑块3移动过程中，激光传感器Ⅰ4-3与激光传感器Ⅱ4-4用于监测移动滑块3位移与速度。

Claims (10)

1.一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：包括动力部分、轨道框架部分、移动滑块和控制部分，所述轨道框架部分包括滑动轨道和框架，所述滑动轨道通过框架安装在船舶甲板上，且滑动轨道垂直于船舶行进方向设置，所述移动滑块安装在滑动轨道上，移动滑块为配重滑块，所述控制部分包括控制器、电子罗盘传感器和设于滑动轨道两端的激光传感器，所述激光传感器用于测量移动滑块的位移与速度，所述动力部分为驱动移动滑块在滑动轨道上来回移动的线性运动驱动装置，所述控制器根据电子罗盘传感器监测船舶横摇角度，通过线性运动驱动装置驱动移动滑块按照一定周期在滑动轨道上来回滑动，消除或者减小船舶横摇角度。

2.如权利要求1所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：所述滑动轨道包括两根平行设置的行走轨道，所述框架为由两根行走轨道固定横梁和两根框架底座横梁相连组成的方形框架，整个方形框架固定在船舶甲板上，两个行走轨道分别固定安装在两个行走轨道固定横梁上，所述移动滑块前后两端分别通过两个行走轮安装在两个行走轨道上。

3.如权利要求2所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：在每根行走轨道上方设有与其平行的导轨固定横梁，导轨固定横梁上安装有导轨，所述导轨固定横梁通过多根导轨固定纵梁安装在行走轨道固定横梁上，所述移动滑块前后两端分别通过导轮安装在两个导轨上。

4.如权利要求3所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：两个导轨固定横梁端部之间通过连接横梁加固固定，所述连接横梁通过加强梁固定在框架底座横梁上，两个激光传感器分别安装在两个连接横梁上。

5.如权利要求4所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：所述线性运动驱动装置为链条驱动装置，其包括主动链轮、从动链轮、齿形链条和伺服电机，所述主动链轮通过主动链轮轴安装在方形框架一端的框架底座横梁上，所述从动链轮通过从动链轮轴安装在方形框架另一端的框架底座横梁上，主动链轮轴通过伺服电机驱动，伺服电机通过控制器控制，齿形链条首尾两端分别绕过主动链轮和从动链轮之后固定在移动滑块左右两侧底部。

6.如权利要求5所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：所述移动滑块为中间高左右两边低的凸字形结构，且移动滑块端部的两个行走轮对称的设置在导轮下方两侧。

7.如权利要求6所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：所述移动滑块左右两侧底部设有用于安装齿形链连接结构的凹槽，齿形链连接结构用于连接齿形链条。

8.如权利要求3所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：所述行走轨道通过行走轨道调平结构固定于行走轨道固定横梁上，所述行走轨道调平结构包括底板和设于底板上的两个挡板，所述底板上还设有成对设置的楔形块，行走轨道安装在两个挡板之间，且搁置在成对的楔形块上，两个挡板上分别设有接触行走轨道的顶紧螺栓，通过两个顶紧螺栓调节行走轨道在楔形块上搁置区域来调节行走轨道的水平度。

9.如权利要求4所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：所述加强梁与框架底座横梁之间，导轨固定纵梁与行走轨道固定横梁之间均设有加强三角支架。

10.如权利要求5所述的一种基于移动滑块的减横摇系统，其特征在于：所述伺服电机设在框架外面的船舶甲板上，伺服电机通过减速器与主动链轮轴动力传动。