CN108909965A - 船舶减摇兼抗倾水舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了船舶减摇兼抗倾水舱，包括水舱；其中，所述水舱的内部设置有舱内水位测量装置，所述水舱的U型舱外设置有电气控制装置和船姿态测量装置，所述水舱的U型舱外设置有空气压生成装置，所述空气压生成装置连接有气压换向装置。本发明通过将水舱设置成U型结构，通过合理控制阀门，使得水舱可以在减摇时生成减摇力矩，在抗倾时生成抗倾力矩，当船舶既需要抗倾又需要减摇时可以让减摇功能和抗倾功能共用一个水舱，从而达到节省船上空间的目的；或者，在船上已经设置有多个水舱的情况下，通过让每个水舱兼备减摇和抗倾功能，可以使这些水舱总体的抗倾效果或者减摇效果获得明显提高。

Description

船舶减摇兼抗倾水舱

技术领域

本发明属于船舶姿态控制设备技术领域，具体涉及船舶减摇兼抗倾水舱。

背景技术

对于装载货物的船舶，当由船外向船上吊装重物或者由船上向船外吊卸重物时，船舶会因为受到重物产生的横倾力矩的作用而发生横倾。对于所有船舶，在有波浪的环境下，船舶会因为受到波浪产生的周期性的横摇力矩的作用力而发生横摇。横倾和横摇都会对船上设备以及船上人员产生负面影响，如果需要减小这种影响，就需要对船舶实施抗倾和减摇。

减摇水舱或者抗倾水舱其减摇效果或者抗倾效果不但与控制技术水平有关，而且还与水舱本身的减摇能力容量（可以生成的减摇力矩的最大值）或者抗倾能力容量（可以生成的抗倾力矩的最大值）有关。通常，水舱的容积越大、占用的船上空间越大、减摇能力容量或者抗倾能力容量也就越大。

由于现有技术中减摇水舱系统与抗倾水舱系统是相互独立的，当船舶既需要抗倾又需要减摇时，就必须在船上设置至少两个水舱，总共占用的船上空间较大。

发明内容

本发明的目的在于提供船舶减摇兼抗倾水舱，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明提供的船舶减摇兼抗倾水舱，具有节省水舱占用的船上空间，每个水舱兼备减摇和抗倾两种功能，明显提高水舱的抗倾和减摇效果的特点。

本发明另一目的在于提供船舶减摇兼抗倾水舱的实现方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：船舶减摇兼抗倾水舱，包括水舱；其中，所述水舱的内部设置有舱内水位测量装置，所述水舱的U型舱外设置有电气控制装置和船姿态测量装置，所述水舱的U型舱外设置有空气压生成装置，所述空气压生成装置连接有气压换向装置，所述气压换向装置的两端分别连接有第一管路和第二管路，所述第一管路和第二管路分别连接到水舱的上端两侧，所述水舱的U型舱外连接有第三管路，所述第三管路的两端均匀设置有第一气阀和第二气阀，所述水舱的底部设置有调节水阀。

在本发明中进一步的，所述水舱包括左边舱、底通道和右边舱，其中，所述底通道的两端分别连接有左边舱和右边舱，所述左边舱和右边舱尺寸均相同仅位置不同。

在本发明中进一步的，所述水舱采用为U型结构设计，且水舱兼用作为抗倾水舱和减摇水舱。

在本发明中进一步的，所述水舱的整个控制系统通过一套电气控制装置进行控制调节。

在本发明中进一步的，所述水舱的两侧的左边舱和右边舱的顶部由第一管路、第三管路和第二管路相连接贯通。

在本发明中进一步的，所述第一管路与第二管路的连接处安装有气压换向装置进行气流方向切换，所述第三管路靠近左边舱和右边舱的两端分别安装有第二气阀和第一气阀，所述第一气阀和第二气阀型号尺寸均一样。

在本发明中进一步的，所述第三管路在不使用第一气阀和第二气阀时通过加装的第三气阀进行气流方向切换。

在本发明中进一步的，所述水舱中也可以不使用调节水阀，也能保证减摇兼抗倾水舱的正常运行。

在本发明中进一步的，所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其实现方法主要包括以下步骤：

（1）抗倾工作：当船舶需要抗倾时，电气控制装置会发送动作指令使第一气阀和第二气阀处于关闭状态，并使空气压生成装置工作，连续产生压缩空气，压缩空气的流向流向左边舱或者右边舱由气压换向装置控制，压缩空气流经第二管路进入左边舱或者流经第一管路进入右边舱，会使左边舱内的水通过底通道流向右边舱或者使右边舱内的水通过底通道流向左边舱，左边舱和右边舱的水位差将产生使船向右或者向左倾斜的抗倾力矩，实现纠正船舶左倾或者右倾的目的，舱内水位由舱内水位测量装置来测量，测量结果输入电气控制装置，被用作为抗倾计算减摇计算同的依据，抗倾指令、抗倾计算、气压换向装置等装置的工作指令、舱内水位显示排水检修或者向舱内注水时需要、船的横倾角度显示等功能皆由电气控制装置来实现；

（2）减摇工作：当船舶需要减摇时，电气控制装置发送指令给气压换向装置使其处于中位常闭状态，并发送指令给空气压生成装置使其停止工作，电气控制装置还利用船的横摇角度、两边舱的水位差等数据信息进行减摇计算，并给第一气阀、第二气阀和调节水阀发送动作指令。当船的装载状况发生较大变化时，船的固有横摇周期会发生明显变化，这时需要打开或者关闭调节水阀，使水舱的固有振荡周期变短或者变长，来匹配船的固有横摇周期的变化，波浪通常是不规则的，船在受迫横摇时其实际横摇周期通常与波浪当前的周期比较接近，且随时变化，舱内水的实际振荡周期通常与水舱的固有振荡周期更为接近，因此，舱内水在每个振荡周期内产生的重力矩不尽是减摇的，为了获得较好的减摇效果，需要调节舱内水的振荡相位，关闭第二气阀和气阀第一气阀可以使舱内水停止振荡，打开第二气阀和第一气阀可以使舱内水恢复振荡，通过合理控制第二气阀和第一气阀的开或闭时间就可以实现对舱内水振荡相位的调节，获得较好的减摇效果。

在本发明中进一步的，所述的船舶减摇兼抗倾水舱的实现方法，所述水舱包括左边舱、底通道和右边舱，其中，所述底通道的两端分别连接有左边舱和右边舱，所述左边舱和右边舱尺寸相同仅位置不同；所述水舱采用为U型结构设计，且水舱兼用作为抗倾水舱和减摇水舱；所述水舱的整个控制系统通过一套电气控制装置进行控制调节；所述水舱的两侧的左边舱和右边舱的顶部由第一管路、第三管路和第二管路相连接贯通；所述第一管路与第二管路的连接处安装有气压换向装置进行气流方向切换，所述第三管路靠近左边舱和右边舱的两端分别安装有第二气阀和第一气阀，所述第一气阀和第二气阀型号尺寸均一样；所述第三管路在不使用第一气阀和第二气阀时通过加装的第三气阀进行控制调节；所述水舱中也可以不使用调节水阀，也能保证减摇兼抗倾水舱的正常运行。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过通过将水舱设置成U型结构，通过合理控制阀门，使得水舱可以在减摇时生成减摇力矩，在抗倾时生成抗倾力矩，避免安装不同舱体而占用空间，当船舶既需要抗倾又需要减摇时可以让减摇功能和抗倾功能共用一个水舱，从而达到节省船上空间的目的；或者，在船上已经设置有多个水舱的情况下，通过让每个水舱兼备减摇和抗倾功能，可以使这些水舱总体的抗倾效果或者减摇效果获得明显提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的气压换向装置结构示意图；

图3为本发明的多水舱控制结构示意图；

图4为本发明的不使用水阀的水舱结构示意图；

图5为本发明的不使用第一气阀的水舱结构示意图；

图中：1、舱内水位测量装置；2、电气控制装置；3、水舱；31、左边舱；32、底通道；33、右边舱；4、船姿态测量装置；5、调节水阀；6、第一气阀；7、第一管路；8、空气压生成装置；9、气压换向装置；10、第三管路；11、第二管路；12、第二气阀；13、第三气阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供以下技术方案：船舶减摇兼抗倾水舱，包括水舱3；其中，水舱3的内部设置有舱内水位测量装置1，水舱3的U型舱外固定有电气控制装置2和船姿态测量装置4，水舱3的U型舱外设置有空气压生成装置8，空气压生成装置8连接有气压换向装置9，气压换向装置9的两端分别连接有第一管路7和第二管路11，第一管路7和第二管路11分别连接到水舱3的上端两侧，水舱3的U型舱外连接有第三管路10，第三管路10的两端均匀设置有第一气阀6和第二气阀12，水舱3的底部设置有调节水阀5。

进一步的，水舱3包括左边舱31、底通道32和右边舱33，其中，底通道32的两端分别连接有左边舱31和右边舱33，左边舱31和右边舱33尺寸相同仅位置不同。

进一步的，水舱3采用为U型结构设计，且水舱3兼用作为抗倾水舱和减摇水舱。

进一步的，水舱3的整个控制系统通过一套电气控制装置2进行控制调节。

进一步的，水舱3的两侧的左边舱31和右边舱33的顶部由第一管路7、第三管路10和第二管路11相连接贯通。

进一步的，第一管路7与第二管路11的连接处安装有气压换向装置9进行气流方向，第三管路10靠近左边舱31和右边舱33的两端分别安装有第二气阀12和第一气阀6，第一气阀6和第二气阀12型号尺寸均一样。

进一步的，第三管路10在不使用第一气阀6和第二气阀12时通过加装的第三气阀13进行控制调节。

进一步的，水舱3中也可以不使用调节水阀5，也能保证减摇兼抗倾水舱的正常运行。

进一步的，本发明所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其实现方法主要包括以下步骤：

（1）抗倾工作：当船舶需要抗倾时，电气控制装置2会发送动作指令使第一气阀6和第二气阀12处于关闭状态，并使空气压生成装置8工作，连续产生压缩空气，压缩空气的流向流向左边舱31或者右边舱33由气压换向装置9控制，压缩空气流经第二管路11进入左边舱31或者流经第一管路7进入右边舱33，会使左边舱31内的水通过底通道32流向右边舱33或者使右边舱33内的水通过底通道32流向左边舱31，左边舱31和右边舱33的水位差将产生使船向右或者向左倾斜的抗倾力矩，实现纠正船舶左倾或者右倾的目的，舱内水位由舱内水位测量装置1来测量，测量结果输入电气控制装置2，被用作为抗倾计算减摇计算同的依据，抗倾指令、抗倾计算、气压换向装置9等装置的工作指令、舱内水位显示排水检修或者向舱内注水时需要、船的横倾角度显示等功能皆由电气控制装置2来实现；

（2）减摇工作：当船舶需要减摇时，电气控制装置2发送指令给气压换向装置9使其处于中位常闭状态，并发送指令给空气压生成装置8使其停止工作，电气控制装置2还利用船的横摇角度、两边舱的水位差等数据信息进行减摇计算，并给第一气阀6、第二气阀12和调节水阀5发送动作指令。当船的装载状况发生较大变化时，船的固有横摇周期会发生明显变化，这时需要打开或者关闭调节水阀5，使水舱3的固有振荡周期变短或者变长，来匹配船的固有横摇周期的变化，波浪通常是不规则的，船在受迫横摇时其实际横摇周期通常与波浪当前的周期比较接近，且随时变化，舱内水的实际振荡周期通常与水舱3的固有振荡周期更为接近，因此，舱内水在每个振荡1周期内产生的重力矩不尽是减摇的，为了获得较好的减摇效果，需要调节舱内水的振荡相位，关闭第二气阀12和气阀第一气阀6可以使舱内水停止振荡，打开第二气阀12和第一气阀6可以使舱内水恢复振荡，通过合理控制第二气阀12和第一气阀6的开或闭时间就可以实现对舱内水振荡相位的调节，获得较好的减摇效果。

进一步的，水舱3包括左边舱31、底通道32和右边舱33，其中，底通道32的两端分别连接有左边舱31和右边舱33，左边舱31和右边舱33尺寸相同仅位置不同；水舱3采用为U型结构设计，且水舱3兼用作为抗倾水舱和减摇水舱；水舱3的整个控制系统通过一套电气控制装置2进行控制调节；水舱3的两侧的左边舱31和右边舱33的顶部由第一管路7、第三管路10和第二管路11相连接贯通；第一管路7与第二管路11的连接处安装有气压换向装置9进行气流方向切换，第三管路10靠近左边舱31和右边舱33的两端分别安装有第二气阀12和第一气阀6，第一气阀6和第二气阀12型号尺寸均一样；第三管路10在不使用第一气阀6和第二气阀12时通过加装的第三气阀13进行控制调节；水舱3中也可以不使用调节水阀5，也能保证减摇兼抗倾水舱的正常运行。

实施例1

当船舶需要抗倾时，船员通过控制电气控制装置2，电气控制装置2会发送动作指令使第一气阀6和第二气阀12处于关闭状态，并使空气压生成装置8工作，连续产生压缩空气，压缩空气的流向流向左边舱31或者右边舱33由气压换向装置9控制，压缩空气流经第二管路11进入左边舱31或者流经第一管路7进入右边舱33，会使左边舱31内的水通过底通道32流向右边舱33或者使右边舱33内的水通过底通道32流向左边舱31，左边舱31和右边舱33的水位差将产生使船向右或者向左倾斜的抗倾力矩，实现纠正船舶左倾或者右倾的目的，舱内水位由舱内水位测量装置1来测量，测量结果输入电气控制装置2，被用作为抗倾计算减摇计算同的依据，抗倾指令、抗倾计算、气压换向装置9等装置的工作指令、舱内水位显示排水检修或者向舱内注水时需要、船的横倾角度显示等功能皆由电气控制装置2来实现；当船舶需要减摇时，电气控制装置2发送指令给气压换向装置9使其处于中位常闭状态，并发送指令给空气压生成装置8使其停止工作，电气控制装置2还利用船的横摇角度、两边舱的水位差等数据信息进行减摇计算，并给第一气阀6、第二气阀12和调节水阀5发送动作指令。当船的装载状况发生较大变化时，船的固有横摇周期会发生明显变化，这时需要打开或者关闭调节水阀5，使水舱3的固有振荡周期变短或者变长，来匹配船的固有横摇周期的变化，波浪通常是不规则的，船在受迫横摇时其实际横摇周期通常与波浪当前的周期比较接近，且随时变化，舱内水的实际振荡周期通常与水舱3的固有振荡周期更为接近，因此，舱内水在每个振荡周期内产生的重力矩不尽是减摇的，为了获得较好的减摇效果，需要调节舱内水的振荡相位，关闭第二气阀12和气阀第一气阀6可以使舱内水停止振荡，打开第二气阀12和第一气阀6可以使舱内水恢复振荡，通过合理控制第二气阀12和第一气阀6的开或闭时间就可以实现对舱内水振荡相位的调节，获得较好的减摇效果。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.船舶减摇兼抗倾水舱，其特征在于：包括水舱（3），其中，所述水舱（3）的内部设置有舱内水位测量装置（1），所述水舱（3）的U型舱外设置有电气控制装置（2）和船姿态测量装置（4），所述水舱（3）的U型舱外设置有空气压生成装置（8），所述空气压生成装置（8）连接有气压换向装置（9），所述气压换向装置（9）的两端分别连接有第一管路（7）和第二管路（11），所述第一管路（7）和第二管路（11）分别连接到水舱（3）的上端两侧，所述水舱（3）的U型舱外连接有第三管路（10），所述第三管路（10）的两端均匀设置有第一气阀（6）和第二气阀（12），所述水舱（3）的底部设置有调节水阀（5）。

2.根据权利要求1所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其特征在于：所述水舱（3）包括左边舱（31）、底通道（32）和右边舱（33），其中，所述底通道（32）的两端分别连接有左边舱（31）和右边舱（33），所述左边舱（31）和右边舱（33）尺寸相同仅位置不同。

3.根据权利要求1所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其特征在于：所述水舱（3）采用为U型结构设计，且水舱（3）兼用作为抗倾水舱和减摇水舱。

4.根据权利要求1所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其特征在于：所述水舱（3）的整个控制系统通过一套电气控制装置（2）进行控制调节。

5.根据权利要求1所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其特征在于：所述水舱（3）的左边舱（31）和右边舱（33）的顶部由第一管路（7）、第三管路（10）和第二管路（11）相连接贯通。

6.根据权利要求1所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其特征在于：所述第一管路（7）与第二管路（11）的连接处安装有气压换向装置（9）进行气流方向切换，所述第三管路（10）靠近左边舱（31）和右边舱（33）的两端分别安装有第二气阀（12）和第一气阀（6），所述第一气阀（6）和第二气阀（12）型号尺寸均一样。

7.根据权利要求1所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其特征在于：所述第三管路（10）在不使用第一气阀（6）和第二气阀（12）时通过加装的第三气阀（13）进行控制调节。

8.根据权利要求1所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其特征在于：所述水舱（3）中也可以不使用调节水阀（5），也能保证减摇兼抗倾水舱的正常运行。

9.根据权利要求1-8任一项所述的船舶减摇兼抗倾水舱，其实现方法主要包括以下步骤：

（1）抗倾工作：当船舶需要抗倾时，电气控制装置（2）会发送动作指令使第一气阀（6）和第二气阀（12）处于关闭状态，并使空气压生成装置（8）工作，连续产生压缩空气，压缩空气的流向（流向左边舱（31）或者右边舱（33））由气压换向装置（9）控制，压缩空气流经第二管路（11）进入左边舱（31）或者流经第一管路（7）进入右边舱（33），会使左边舱（31）内的水通过底通道（32）流向右边舱（33）或者使右边舱（33）内的水通过底通道（32）流向左边舱（31），左边舱（31）和右边舱（33）的水位差将产生使船向右或者向左倾斜的抗倾力矩，实现纠正船舶左倾或者右倾的目的，舱内水位由舱内水位测量装置（1）来测量，测量结果输入电气控制装置（2），被用作为抗倾计算（减摇计算同）的依据，抗倾指令、抗倾计算、气压换向装置（9）等装置的工作指令、舱内水位显示（排水检修或者向舱内注水时需要）、船的横倾角度显示等功能皆由电气控制装置（2）来实现；

（2）减摇工作：当船舶需要减摇时，电气控制装置（2）发送指令给气压换向装置（9）使其处于中位常闭状态，并发送指令给空气压生成装置（8）使其停止工作，电气控制装置（2）还利用船的横摇角度、两边舱的水位差等数据信息进行减摇计算，并给第一气阀（6）、第二气阀（12）和调节水阀（5）发送动作指令；当船的装载状况发生较大变化时，船的固有横摇周期会发生明显变化，这时需要打开或者关闭调节水阀（5），使水舱（3）的固有振荡周期变短或者变长，来匹配船的固有横摇周期的变化，波浪通常是不规则的，船在受迫横摇时其实际横摇周期通常与波浪当前的周期比较接近，且随时变化，舱内水的实际振荡周期通常与水舱（3）的固有振荡周期更为接近，因此，舱内水在每个振荡周期内产生的重力矩不尽是减摇的，为了获得较好的减摇效果，需要调节舱内水的振荡相位，关闭第二气阀（12）和气阀第一气阀（6）可以使舱内水停止振荡，打开第二气阀（12）和第一气阀（6）可以使舱内水恢复振荡，通过合理控制第二气阀（12）和第一气阀（6）的开或闭时间就可以实现对舱内水振荡相位的调节，获得较好的减摇效果。

10.根据权利要求9所述的船舶减摇兼抗倾水舱的实现方法，其特征在于：所述水舱（3）包括左边舱（31）、底通道（32）和右边舱（33），其中，所述底通道（32）的两端分别连接有左边舱（31）和右边舱（33），所述左边舱（31）和右边舱（33）尺寸和材质均相同仅位置不同；所述水舱（3）采用为U型结构设计，且水舱（3）兼用作为抗倾水舱和减摇水舱；所述水舱（3）的整个控制系统通过一套电气控制装置（2）进行控制调节；所述水舱（3）的两侧的左边舱（31）和右边舱（33）的顶部由第一管路（7）、第三管路（10）和第二管路（11）相连接贯通；所述第一管路（7）与第二管路（11）的连接处安装有气压换向装置（9）进行气流方向切换，所述第三管路（10）靠近左边舱（31）和右边舱（33）的两端分别安装有第二气阀（12）和第一气阀（6），所述第一气阀（6）和第二气阀（12）型号尺寸均一样；所述第三管路（10）在不使用第一气阀（6）和第二气阀（12）时通过加装的第三气阀（13）进行控制调节；所述水舱（3）中也可以不使用调节水阀（5），也能保证减摇兼抗倾水舱的正常运行。