CN108791745A - 一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统及其应用 - Google Patents

Abstract

一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的抗摆动平衡系统包括：设置在船体中心线位置、重心以下船舱内的某一舱体内平面上的滑动式平衡机构、信号传感机构及自动操控系统；所述的滑动式平衡机构由永磁式磁浮阵列轨道装置、直线电机、以及设置在永磁式磁浮阵列轨道装置上部的配重载物台和固定在配重载物台上的可移动的配重件构成；通过由信号传感机构触发、并经自动操控系统操控下的构成直线电机组构件之一的电机动子的驱动，自动将可移动的配重件移向船体摇摆的高位一侧；在随可移动配重载物台上可移动配重件形成的、可随机变化的力矩的作用下，促使摇摆中处于高位一侧的船体下降，短时间内恢复船体平衡。

Description

一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统及其应用

技术领域

本发明涉及船舶安全保障技术领域，尤其是一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，适用于各类船舶的安全航行使用。

背景技术

船舶在外力的作用下，易偏离其固有的平衡状态发生倾斜，当外力消失后能自行恢复到平衡位置，称之为船舶的稳定性。当在外力的作用下不能恢复其平衡位置时，就有可能发生船舶倾覆意外。近年来发生了多起船舶在外力的作用下的倾覆事件，如韩国的“世越号”和中国的“东方之星”号轮船的倾覆事故，不仅造成了轮船的倾覆，同时也造成的数百人的死亡事故。造成上述倾覆事故的主要原因是：当外力作用于船体时船体失去平衡能力，导致船体最终发生倾斜、侧翻，颠覆后沉入河海中。

目前解决船体平衡的主要方法有以下三种：

一、减摇鳍

在船体的水下左右两侧安装两个(或者四个)鳍，在风、水流和水浪对船体造成左右摇摆时，适时给予补偿一个反作用力，使船体及时恢复左右平衡状态。但是这种装置的造价昂贵，一般均使用在军用船舶和大型游轮上。

二、减压水舱

一般将减压水舱装在船体的左右两侧，两者之间由阀门和管道串接联通。当船一侧的船舷抬高时，减压水舱内的水体很自然低流向处于低位的减压水舱的另一侧，此时关闭处于减压水舱中间位置的阀门，启动水泵将储存在低位水舱内的快速地泵入高位水舱内；由于处于高位侧水舱内受注如水体的重量以及船体本身重量的共同作用下，使船的高位一侧下沉，低位一侧的水舱往上抬升，当低位水舱高于船体的平衡位置时阀门打开，原先高位一侧的水流体流入原先处于低位一侧的水舱，形成了一个反作用力，这样来回运动使船体得到平衡。

此种平衡装置的缺陷在于：不仅平衡的速度比较慢，而且占用船体有效空间、增加制造成本和使用成本。

三、力矩减摇仪

该方法是根据陀螺仪高速旋转后产生的一种力矩，这个力矩通过机械结构作用到船体上，同时要求这个力作用到船体上以后与风、浪等形成的对船体的力的作用方向相反，从而导致受风、浪影响的船体恢复正常的平衡状态；该方法和装置的缺陷是：陀螺的稳定性操作时间较长，大约需要15分钟以上，而且造价比较高。同时，由于力矩比较小，只能在10吨以下的船舶中使用。

综上所述的船舶减摇技术和装置，不管采用哪一种方式都或多或少存在一些问题，特别在实际的适用性上都存在不足，因此在实际的船舶制造或设计中好大一部分船都未考虑安装上述提到的减摇装置，从而造成相当一部分船舶翻船悲剧的发生。

因此，为了可靠地解决船舶的抗倾覆问题，寻求一种科学、有效的船舶减摇方法及装置，提高船舶受外力影响时的平衡能力已成为船舶设计制造业亟需解决的课题。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统。

这种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的抗摇摆平衡系统包括：设置在船体中心线位置、重心以下船舱内的某一舱体内水平面上的滑动式平衡机构7、信号传感机构3及自动操控系统；所述的滑动式平衡机构7由永磁式磁浮阵列轨道装置B以及设置在永磁式磁浮阵列轨道装置B上部的配重载物台13和固定在配重载物台13上的可移动的配重件16构成；通过由信号传感机构触发、并经自动操控系统操控下的、构成直线电机组构件之一的电机动子14的驱动，自动将可移动的配重件16移向船体摇摆的高位一侧；在随可移动配重载物台13上可移动配重件16形成的、可随机变化的力矩的作用下，促使摇摆中处于高位一侧的船体下降，在短时间内恢复平衡状态。

所述的永磁式磁浮阵列轨道装置B由多根磁浮轨道A和直线电机组组合而成；所述的磁浮轨道A由左、右对称设置在轨道箱体25内的永磁组件组成，所述直线电机组的电机动子的左、右绕组分开设置、构成直线电机的左右分设的电机定子15，并公用一个电机动子14；通过架设在轨道箱体25上部的配重载物台13构成磁浮式平移结构。

所述的配重载物台13上表面设有线性位置测量标记12，其下表面设有电机动子14。

所述的信号传感机构3包括信号传感电位器8、传感器底座9和摆锤11；所述的摆锤11悬置在信号传感电位器8的铅锤面上，并通过连杆与滑动式信号传感电位器8连接，所述的传感器底座9面上设有左右对称的0-45°的刻度线10；所述的信号传感电位器8的输出信号与自动操控系统电连接。

所述的永磁式磁浮阵列轨道装置还包括一锁定机构5，所述的锁定机构5由电磁绕组23、弹簧套22、弹簧24和穿置在弹簧中心的插销21构成，所述的电磁绕组23置于整个弹簧套22的下部，由其按操控指令通过通、断电磁绕组23的电源来控制位于弹簧套22内插销21的吸入松开配重载物台13，或者松开弹出插销21将配重载物台13固定在轨道箱体25的径向中心位置；由此操控配重载物台13的工作状态。

所述的轨道箱体25的两端各设有一限位器4，用于防止配重载物台13的惯性超越。

所述的配重件16的前后两端设有定位销孔17，所述的定位销孔17与锁定机构5中的插销21匹配，形成配重件16的固定定位状态。

所述的配重件16的前后两侧件体上设有若干个滚动轴承18，所述的滚动轴承18的中心轴的一端与配重件16固定连接，其另一端则与轨道箱体25上部内侧设置的定位凹槽19构成配重件16的限位滑道。

所述的限位滑道上部的轨道箱体25顶部设有封口挡板20。

所述的自动控制系统包括PLC程序控制器、变频器、触摸屏、工控机、驱动、模块、数据卡和检测元件，所述的PLC程序控制器分别与驱动模块、变频器、接触器、检测模块、工控机直接电连接，并且所述的PLC程序控制器同时分别与触摸屏和驱动模块构成联通回路；所述的驱动模块与接触器构成互为连通式连接回路，并又经三个输出接口与检测模块的三个输入端电连接，同时又经检测模块的三个输出端与直线电机组的三相电机定子电连接；所述的变频器的输出端与接触器的另一个输入端电连接；所述的数据卡的一个输出端与工控机的输入端电连接，其输入端与A/D电源输出端电连接，该的A/D电源的输入端则同时与PLC程序控制器检测模块并联。

根据以上技术方案提出的这种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，具有以下特点：

1)该系统适应范围广，可根据不同大小的船舶可选择不同型号的产品，从几吨的游艇到几十万吨的游船都可以安装；

2)其次安全性能高、感应速度快，产生力矩的时间短，平衡性能好；在失电时由于采用磁浮结构克服了摩擦力矩能自动恢复到中心位置，帮助船体自动处于平衡位置；

3)智能化程度高，整套系统采用自动工作状态，不需要人工操纵、节能效果好，采用磁浮技术，使电机的功率减少三分之一以上。

4)产生的力矩大，充分利用磁悬浮技术将多根磁浮导轨的有效组合使配重的重量呈几何级增加为抗摇摆的大力矩提供了技术支持。

附图说明

图1为本发明的系统的整体结构示意图；

图2为信号传感机构的结构示意图；

图3为滑动式平衡机构的结构示意图；

图4为永磁式磁浮阵列轨道装置的内部结构示意图；

图5为磁浮轨道的结构示意图；

图6为锁定机构的结构示意图；

图7为本发明的电控工作原理图

图8.1为磁性的同性相斥原理示意图；

图8.2为磁性的异性相吸原理示意图。

图中：1-船体 2-甲板 3-信号传感机构 4-限位器 5-锁定机构 6-船体中心轴线7-滑动式平衡机构 8-信号传感电位器 9-传感器底座 10-刻度线 11-摆锤 12-线性位置测量标记 13-配重载物台 14-电机动子 15-电机定子 16-配重件 17-定位销孔 18-滚动轴承 19-定位凹槽 20-封口挡板 21-插销 22-弹簧套 23-电磁铁绕组 24-弹簧 25-轨道箱体 A-磁浮轨道 B-永磁式磁浮阵列轨道装置 C-轨道支架 D-磁浮电机。

具体实施方式

这种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其发明的核心在于：利用磁悬浮轨道技术作为推动力，将有效控制船体摇摆的配重件、快速移送到受风浪作用导致的船体摇摆状态时的船体高位侧，形成一定的附加力矩，使船体摇摆时的高位侧船体尽快地恢复至正常位置；达到防止船体侧翻的作用。

如图1所示的这种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的抗摆动平衡系统包括：设置在船体中心线位置、重心以下船舱内的某一舱体内水平面上的滑动式平衡机构7、信号传感机构3及自动操控系统；所述的滑动式平衡机构7由永磁式磁浮阵列轨道装置B以及设置在永磁式磁浮阵列轨道装置B上部的配重载物台13和固定在配重载物台13上的可移动的配重件16构成；通过由信号传感机构触发、并经自动操控系统操控下的、构成直线电机构件之一的电机动子14的驱动，自动将可移动的配重件16移向船体摇摆的高位一侧；在随可移动配重载物台13上可移动配重件16形成的、可随机变化的力矩的作用下，促使摇摆中处于高位一侧的船体下降，在短时间内恢复船体平衡。

所述的永磁式磁浮阵列轨道装置B由多根磁浮轨道A和直线电机组组合而成；所述的磁浮轨道A由左、右对称设置在轨道箱体25内的永磁组件组成，所述直线电机组的电机动子的左、右绕组分开设置、并公用一个电机动子14，通过架设在轨道箱体25上部的配重载物台13构成磁浮式平移结构。

所述的配重载物台13上表面设有线性位置测量标记12，其下表面设有电机动子14；在左、右定子绕组之间设有一个驱动元件。

所述的信号传感机构3包括信号传感电位器8、传感器底座9和摆锤11；所述的摆锤11悬置在信号传感电位器8的铅锤面上，并通过连杆与滑动式信号传感电位器8连接，所述的传感器底座9面上设有左右对称的0-45°的刻度线10；所述的信号传感电位器8的输出信号与自动操控系统电连接。

所述的永磁式磁浮阵列轨道装置还包括一锁定机构5，所述的锁定机构5由电磁绕组23、弹簧套22、弹簧24和穿置在弹簧中心的插销21构成，所述的电磁绕组23置于整个弹簧套22的下部，由其按操控指令通过通、断电磁绕组23的电源来控制位于弹簧套22内插销21的吸入松开配重载物台13，或者松开弹出插销21将配重载物台13固定在轨道箱体25的径向中心位置；由此操控配重载物台13的工作状态。

所述的轨道箱体25的两端各设有一限位器4，用于防止配重载物台13的惯性超越。

所述的配重件16的前后两端设有定位销孔17，所述的定位销孔17与锁定机构5中的插销21匹配，形成配重件16的固定定位状态。

所述的配重件16的前后两侧件体上设有若干个滚动轴承18，所述的滚动轴承18的中心轴的一端与配重件16固定连接，其另一端则与轨道厢体5上部内侧设置的定位凹槽19构成配重件16的限位滑道。

所述的限位滑道上部的轨道箱体25顶部设有封口挡板20。

一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其操控方法为一种全自动操控方法，该方法具体如下：

1)、接通电源后由PLC根据传感器提供的信号进行处理，PLC先进行内部进行通信处理：输入扫描、程序执行和输出判断；变频器根据PLC进行工作，变频器靠内部IGBT的开合调整输出电源的电压和频率，根据直线电机的实际需要来提供其所需要的电源、电压，进而达到节能、调速的目的，变频器具有过流、过压、过载保护功能；

2)、当平衡系统执行PLC的指令达到摇摆的最大角度时，直线电机组停止工作，接触器的常闭触点短接电机定子，改变电机的供电相序，使平衡系统从船体摇摆的最高船舷侧往船体中轴线返回，速度受PLC控制，此时船体的摇摆最高点往下降。

14.如权利要求11-12之一所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其操控方法为一种手控操控方法，该方法具体如下：打开触摸屏的电源开关，人工设定给出信号，一般不超过10度；当PLC接到信号后就发出平衡系统工作的指令，系统即可开始工作，检查人员也可通过触摸屏检查整个系统的工作是否正常与否。

图2为信号传感机构3的结构示意图，所述的摆锤机构由两部分构成：

其中第一部分为摆锤11，其上端悬挂在与船体纵向轴线(或者是横截面)相垂直位置的任意一舱板上，并要求与信号传感电位器8的中心重合设置；其下部的摆锤能实现自由摆动。在船体航行中受外力作用出现左右、或前后摇摆时，摆锤能够实现同步的左右、或前后摇摆，其摇摆的幅度与船舶受外力作用引起的摇摆幅度相同。

第二部分是一个信号传感电位器8，该信号传感电位器8的线圈部分与摆锤11的壳体相连接，信号传感电位器8的滑动部分和摆锤11的中心重叠在一起，当摆锤随船体摆动时，就带着电位器滑动部分一起转动、并将滑动信号发出，该信号的大小与船体摆动的角度成正比。

在实际监控中，本设计方案中将摆锤左、右摆动大于5度作为电位感应传感器的正式工作触发信号。

所述的永磁式磁浮阵列轨道装置还包括一锁定机构5，所述的锁定机构5由电磁绕组23、弹簧套22、弹簧24和穿置在弹簧中心的插销21构成，所述的电磁绕组23置于整个弹簧套22的下部，通过对电磁绕组23的通、断电源控制，使位于弹簧套22内插销21的弹出或吸入；所述的锁定机构5设置在轨道箱体25的径向中心位置，由其锁定配重载物台13的固定定位。

图3给出的是本发明提出的滑动式平衡机构的结构示意图；

图4给出永磁式悬浮阵列轨道装置的结构示意图。

这种永磁式悬浮轨道的结构利用了磁铁的同极相斥、的原理(见图8.1和图8.2)，做成了像磁悬浮列车轨道那样的磁浮轨道结构。

为了解决在船体的有限空间内设计出可以利用的磁浮导轨，并为使其具有比较大的承载能力，设计人将单根悬浮轨道做成组合式的磁浮轨道。具体方法为：将多根磁浮轨道并排相邻组合在一起，使其的承载能力呈几何级数式增长；具体结构见图5所示。

图中所示的每一条磁浮轨道承载能力可达6吨/米，每一米磁阵列轨道有四组磁浮轨道组成，而对应一侧也拌有四组磁阵列轨道，也就是说1米磁浮轨道承载48吨的重量，如果将直线电机的动子部分做成2米长的台面，就能承载96吨的重量。

直线电机组的电机定子安装在船体的舱内，如为解决横向摇摆，则最好将其安装在船的重心位置下面，用以增加船体的总体稳定性，充分利用船的宽度，使其力矩达到最大。直线电机的电机动子由永磁式悬浮轨道悬浮在定子上方，间隙一般控制在5-8mm左右。

直线电机组的电机定子(绕组)采用左、右两个绕组组成，右舷由右绕组控制，左舷由左绕组控制，动子采用同一组件。

附图3给出了滑动式平衡机构的基本结构：所述的永磁式悬浮阵列轨道装置B其外形似一个矩形箱体，顶部搁置着一块可承载配重件16的配重载物台13；矩形的轨道箱体25内部布设有永磁体构成的磁浮导轨组件A。所述的配重载物台13上表面设有线性位置测量标记12，其下表面设有电机动子14。

附图4详细给出了配重件与永磁体构成的磁浮导轨组件的结构关系，配重件16坐落在配重载物台13的上表面，两者之间可以通过连接件(如螺栓)固定连接，也可以通过焊接工艺直接固定。当直线电机组的电机动子左右移动时，带动配重件16同步左右位移，并同时产生力矩使船体得到平衡。配重件16的重量大小根据船舶排水量多少、船体的宽度多少而定。

这种永磁式悬浮轨道的结构利用了磁铁的同极相斥、的原理(见图8.1和图8.2)，做成了像磁悬浮列车轨道那样的磁浮轨道结构。

为了解决在船体的有限空间内设计出可以利用的磁浮导轨，并为使其具有比较大的承载能力，设计人将单根悬浮轨道做成组合式的磁浮轨道。具体方法为：将多根磁浮轨道并排相邻组合在一起，使其的承载能力呈几何级数式增长；具体结构见图5所示。

这种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其工作原理如下：

当船体的一侧船舷(如右舷)遇到外力作用抬高时，设置在船体相应位置、原来处于平衡位置的摆锤往左舷摆动；此时，安装在摆锤中心位置的信号感应传感电位器在感应到摆锤发出的位移信号，该位移信号的大小与船体摆动的角度相对应；船体左右摇摆的角度大信号就大，左右摇摆的角度小信号也小。在摇摆角度小于5的状态下，信号设定不输出、平衡系统不工作；当摇摆角度大于5度时，当信号传感电位器8输出信号到PLC，经处理后指挥直线电机组向右移动，从而使与直线电机组结合在一起的配重件16随着直线电机一起向右移动。在配重件16重量形成的力矩的作用下，使原来处于高位的右船舷下沉；与此同时，随着船体右舷向下下落，摆锤的指针也向中间位置偏移，信号感应传感电位器8的输出信号开始变小。当信号逐渐变小的同时，PLC输出相反的指令信号，驱使直线电机组向反方向运动；等到直线电机组和配重件16一起返回到导轨中心位置时信号感应传感电位器8的输出信号为零，并经锁定装置5中的插销21将整个装置锁定；一旦船体再次发生倾斜时松开受电磁控制的锁定装置，执行下一条指令。

在实际使用中，当船体左舷抬高时，该系统的平衡过程与上述程序相同，只是直线电机和配重件的起始位置的方向相反而已。

此外，根据同样的设计原理，可以在船体的纵向另外设置一套船舶自动平衡的永磁式磁悬浮船舶抗纵横摇动平衡系统；其工作的原理与上述完全相同。

这种永磁式悬浮轨道的结构利用了磁铁的同极相斥、的原理(见图8.1和图8.2)，做成了像磁悬浮列车轨道那样的磁浮轨道结构。

图6给出的是锁定装置5的结构示意图。

所述的锁定装置在船的摇摆角度小于设定角度(如5°以下)时，本发明的控制系统不输出启动信号。此时直线电机组和配重件在船体中心轴线6位置，锁定装置5将配重件16和直线电机组转子一起锁定。同时，所述的锁定装置5就是一电磁插锁。其工作原理：当通电时，电磁铁绕组23将插销21吸住，当不通电时插销21在弹簧套22作用下自动弹出，起到锁定配重件16和直线电机组转子的作用，使其处于船体中心轴线6位置、不发生摇摆。电磁插锁安装在整套平衡系统的轨道箱体25中心位置上，在平衡系统的中心和船体中心线重合。该电磁插锁还有一个作用，就是当整套平衡系统一旦失电时，平衡系统动子部分受船摇摆和本身重力的作用，滑向底部，当滑到中心位置时，因为电磁插销的头部是圆型结构，所以滑到平衡系统的初始位置时，该断电后的插销会自动弹入，将平衡系统动子部分锁定。

图7给出了本发明的自动控制系统的结构示意图和电控原理图。

所述的自动控制系统包括PLC程序控制器、变频器、触摸屏、工控机、驱动、模块、数据卡和检测元件，所述的PLC程序控制器分别与驱动模块、变频器、接触器、检测模块、工控机直接电连接，并且所述的PLC程序控制器同时分别与触摸屏和驱动模块构成联通回路；所述的驱动模块与接触器构成互为连通式连接回路，并又经三个输出接口与检测模块的三个输入端电连接，同时又经检测模块的三个输出端与直线电机组的三相电机定子电连接；所述的变频器的输出端与接触器的另一个输入端电连接；所述的数据卡的一个输出端与工控机的输入端电连接，其输入端与A/D电源输出端电连接，该的A/D电源的输入端则同时与PLC程序控制器检测模块并联。

本发明中的力矩大小设计方法如下：

根据M＝FL (1)

其中：M为力矩；L为距离；F为作用的力(在本技术方案中这个力可以看作只是一种重力，因为无需考虑摩擦力)。

以韩国“世越号”游轮为例，船体长度为145米、宽22米、深14米，空船净重3794吨，排水量9907吨。

以设计的平衡系统的配重96吨计，如果在韩国“世越号”游轮安装这一套平衡系统的话，根据公式：M＝FL、F＝96吨、L＝22÷2＝11米；

可以得出：M＝96X11＝1056吨/米。

根据船舶的横倾角正切为：

根据上式可转变成:

其中：

tanA为横倾角(取45度为最大)；

P为横向移动重力；

L为横向移动距离；L＝22÷2＝11米

△为船舶排水量；世越号排水量为9907吨；

为船的初稳性(根据船舶的稳定性高范围，一般客船取0.3-1.5)；

tan45°---为1；为1；

根据上面数据带入公式(2)中，

得到：

因此，从理论上说900吨/米小于本发明提出的平衡系统能产生的1056吨/米的力矩；反过来说如果“世越号”安装了我们设计的这一套横摇平衡系统，就不会发生死亡300多人这么严重的悲剧，所以从理论上说船舶平衡系统的发明，可以作为船舶航行的安全保障系统。

自动控制系统包括PLC程序控制器、变频器、触摸屏、工控机、驱动模块、数据卡和检测元件，所述的PLC程序控制器分别与驱动模块、变频器、接触器、检测模块、工控机直接电连接，并且所述的PLC程序控制器同时分别与触摸屏和驱动模块构成联通回路；所述的驱动模块与接触器构成互为连通式连接回路，并又经三个输出接口与检测模块的三相输入端电连接，同时又经检测模块的三个输出端与直线电机组的三个电机定子电连接。

其中：

1、触摸屏

对直线电机运行状态的监控及程序的输入、修改；

2、PLC——程序控制器，对系统起总体控制；

3、工控机——采集电压、电流、频率等信号，并与PLC进行通讯，对整个系统进行监视等

本发明涉及的这种用于船舶自动平衡的永磁式磁悬浮船舶抗摇摆平衡系统，在安装调试中必须遵循以下原则：

1、整套抗摇摆平衡系统必须安置在船体重心点以下的船舱内，确保整个船体的稳定性；

2、整套抗摇摆平衡系统必须安装在船体的中轴线位置上，左右偏差不大于5mm；

3、摆锤应安装在船体中轴线位置处，确保输出信号的准确性；

4、所采用的配重件应该严格按照设计要求执行；

5、检查直线电机的动子与定子之间的间距是否符合设计的要求。

操控方法如下：

1、接通电源后由PLC根据传感器提供的信号进行处理，PLC先进行内部进行通信处理：输入扫描、程序执行和输出判断；变频器根据PLC进行工作，变频器靠内部I GBT的开合调整输出电源的电压和频率，根据直线电机的实际需要来提供其所需要的电源、电压，进而达到节能、调速的目的，变频器还具有齐全的保护功能、过流、过压、过载保护等当。

2、当平衡系统执行PLC的指令达到摇摆的最大角度时，直线电机组停止工作，接触器的常闭触点短接电机定子，改变电机的供电相序，使平衡系统从船体摇摆的最高船舷侧往船体中轴线返回，速度受PLC控制，此时船体的摇摆最高点往下降。

3、手动操作平衡系统工作状态：打开触摸屏的电源开关，人工设定输出信号，一般不超过15度；当PLC接到信号后就发出平衡系统工作的指令，整个系统开始工作；检察人员从触摸屏上可以看出整个系统的工作是否属于正常与否。

根据本技术方案提出的这种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统用于吨位在几吨到几十万吨的船舶使用。

以上仅仅是本发明依据技术方案给出的技术方案一般性实施方案，并不是本发明的全部；本领域的技术人员根据本发明给出的基本技术方案创意做出的不具备实质性创意，均属于本发明保护的范畴。

Claims (14)

1.一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的抗摆动平衡系统包括：设置在船体中心线位置、重心以下船舱内的某一舱体内平面上的滑动式平衡机构(7)、信号传感机构(3)及自动操控系统；所述的滑动式平衡机构(7)由永磁式磁浮阵列轨道装置(B)、直线电机、以及设置在永磁式磁浮阵列轨道装置上部的配重载物台(13)和固定在配重载物台(13)上的可移动的配重件(16)构成；通过由信号传感机构触发、并经自动操控系统操控下的构成直线电机组构件之一的电机动子(14)的驱动，自动将可移动的配重件(16)移向船体摇摆的高位一侧；在随可移动配重载物台(13)上可移动配重件(16)形成的、可随机变化的力矩的作用下，促使摇摆中处于高位一侧的船体下降，短时间内恢复船体平衡。

2.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的永磁式磁浮阵列轨道装置(B)由多根磁浮轨道(A)和直线电机组组合而成；所述的磁浮轨道(A)由左、右对称设置在轨道箱体(25)内的永磁组件组成，所述直线电机组的左右绕组分开设置、并公用一个电机动子(14)，通过架设在轨道箱体(25)上部的配重载物台(13)构成磁浮式平移结构。

3.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的配重载物台(13)上表面设有线性位置测量标记(12)，其下表面设有电机动子(14)。

4.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的信号传感机构(3)包括信号传感电位器(8)、传感器底座(9)和摆锤(11)；所述的摆锤(11)悬置在信号传感电位器的铅锤面上，并通过连杆与滑动式信号传感电位器(8)连接，所述的传感器底座(9)面上设有左右对称的0-45°的刻度线(10)；所述的信号传感电位器(8)的输出信号与自动操控系统电连接。

5.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的永磁式磁浮阵列轨道装置还包括一锁定机构(5)，所述的锁定机构由电磁绕组(23)、弹簧套(22)、弹簧(24)和穿置在弹簧中心的插销(21)构成，所述的电磁绕组(23)置于整个弹簧套(22)的下部，由其按操控指令通过通、断电磁绕组(23)的电源来控制位于弹簧套(22)内插销(21)的吸入松开配重载物台(13)，或者松开弹出插销(21)将配重载物台(13)固定在轨道箱体(25)的径向中心位置；由此操控配重载物台(13)的工作状态。

6.如权利要求2所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的轨道箱体(25)的两端各设有一限位器(4)，用于防止配重载物台(13)的惯性超越。

7.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的配重件(16)的前后两端设有定位销孔(17)，所述的定位销孔(17)与锁定机构(5)中的插销(21)匹配，形成配重件(16)的固定定位状态。

8.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述配重件(16)的前后两侧件体上设有若干个滚动轴承(18)，所述的滚动轴承(18)的中心轴的一端与配重件(16)固定连接，其另一端则与轨道箱体(25)上部内侧设置的定位凹槽(19)构成配重件(16)的限位滑道。

9.如权利要求8所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述限位滑道上部的轨道箱体(25)顶部设有封口挡板(20)。

10.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的自动控制系统包括PLC程序控制器、变频器、触摸屏、工控机、驱动模块、数据卡和检测模块，所述的PLC程序控制器分别与驱动模块、变频器、接触器、检测模块、工控机直接电连接，并且所述的PLC程序控制器同时分别与触摸屏和驱动模块构成联通回路；所述的驱动模块与接触器构成互为连通式连接回路，并又经三个输出接口与检测模块的三个输入端电连接，同时又经检测模块的三个输出端与直线电机组的三个电机定子电连接；所述的变频器的输出端与接触器的另一个输入端电连接；所述的数据卡的一个输出端与工控机的输入端电连接，其输入端与A/D电源输出端电连接，该A/D电源的输入端则同时与PLC程序控制器检测模块并联。

11.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的自动控制系统包括PLC程序控制器、变频器、触摸屏、工控机、驱动、模块、数据卡和检测元件，所述的PLC程序控制器分别与驱动模块、变频器、接触器、检测模块、工控机直接电连接，并且所述的PLC程序控制器同时分别与触摸屏和驱动模块构成联通回路；所述的驱动模块与接触器构成互为连通式连接回路，并又经三个输出接口与检测模块的三个输入端电连接，同时又经检测模块的三个输出端与直线电机组的三个电机定子电连接；所述的变频器的输出端与接触器的另一个输入端电连接；所述的数据卡的一个输出端与工控机的输入端电连接，其输入端与A/D电源输出端电连接，该的A/D电源的输入端则同时与PLC程序控制器检测模块并联。

12.如权利要求1所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其特征在于：所述的船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，既可以用于数吨的小型船舶的抗摇摆自动平衡，同时还可以用于几吨乃至几十万吨中型船舶或大型船舶的抗摇摆自动平衡。

13.如权利要求11-12之一所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其操控方法为一种全自动操控方法，该方法具体如下：

1)、接通电源后由PLC根据传感器提供的信号进行处理，PLC先进行内部进行通信处理：输入扫描、程序执行和输出判断；变频器根据PLC进行工作，变频器靠内部IGBT的开合调整输出电源的电压和频率，根据直线电机的实际需要来提供其所需要的电源、电压，进而达到节能、调速的目的，变频器具有过流、过压、过载保护功能；

2)、当平衡系统执行PLC的指令达到摇摆的最大角度时，直线电机组停止工作，接触器的常闭触点短接电机定子，改变电机的供电相序，使平衡系统从船体摇摆的最高船舷侧往船体中轴线返回，速度受PLC控制，此时船体的摇摆最高点往下降。

14.如权利要求11-12之一所述的一种船用永磁式磁悬浮抗摇摆自动平衡系统，其操控方法为一种手控操控方法，该方法具体如下：

打开触摸屏的电源开关，人工设定给出信号，一般不超过10度；当PLC接到信号后就发出平衡系统工作的指令，系统即可开始工作；检查人员也可通过触摸屏检查整个系统的工作是否正常与否。