CN109094750B - 一种用于船舶减横摇的摇摆伸缩臂减摇装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于船舶减横摇的摇摆伸缩臂减摇装置，涉及游艇的减摇技术。设有底座、轴承组、伸缩臂、螺旋桨自旋传动链、伸缩臂摇摆传动链、轴承、电机支座和底座螺栓孔；所述底座与轴承组、电机支座和轴承相固接，底座上设有与船体甲板相固定的底座螺栓孔；所述螺旋桨自旋传动链设有自旋电机、电机锥齿轮、螺旋桨和伸缩臂锥齿轮，电机锥齿轮固定在自旋电机上，螺旋桨和伸缩臂锥齿轮固定在伸缩臂上，自旋电机与伸缩臂垂直设置；所述伸缩臂摇摆传动链设有外壳直齿轮、转体外壳、电机直齿轮和摇摆电机，外壳直齿轮与转体外壳固接，电机直齿轮与摇摆电机固接，所述自旋电机固定在转体外壳内。

Description

一种用于船舶减横摇的摇摆伸缩臂减摇装置
技术领域
本发明涉及游艇的减摇技术，尤其是涉及减少船舶横摇的一种用于船舶减横摇的摇摆伸缩臂减摇装置。
背景技术
船舶在海浪中航行，由于受到风、浪、海流等因素的影响，将产生六个自由度的运动：横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡、垂荡。对这些运动的控制不当，会引起姿态失稳，危及船舶航行安全([1]Perez T,Blanke M.Ship roll damping control[J].Annual Reviews inControl,2012,36(1):129-147)。
船舶在河海中航行时的摇晃以横摇为主，为了减少船舶的横摇，一般船体上都会被改造装上一些减横摇装置。在一些游艇为主的奢侈品中，舒适性成为衡量游艇优劣的非常重要的指标。一般来说，小型游艇的内部空间相对较小，所以通过改造其内部来增加减摇装置的方式并非最佳选择。
减摇鳍是目前效果比较好、应用范围广、装船量高的一种减摇方式。但是，减摇鳍只是在高速下减摇效果明显，在低速以及零航速下减摇效果很不明显。除此之外，减摇鳍的改造费用以及后期的维护费用相对较高，不适用于小型游艇。
减摇水舱应用范围也比较广，减摇水舱利用船内反向力矩的作用，减摇效果也非常好，但是减摇水舱对船体的改动较大一般占到全船约1％～4％的排水量，不适合中小型机动性能高的船只。
利用重物在转动系统中沿径向方向运动时的科氏效应，日本横滨国立大学的Hirakawa等([2]Hirakawa Y,Hirayama T,Kakizoe K,et al.Sea trial of prototypeVertical Weight Stabilizer(VWS)anti-rolling system for small ships[J].Journalof Marine Science&Technology,2014,19(3):292-301)提出了一种垂直重力稳定器系统，并在船模实验中证实了其有效性，然而缺乏合适的致动器，该系统实际应用较为困难。
所以，现在需要一种全航速下减摇效果比较好、对船体改动较小、不占用游艇内部空间以及造价相对低廉的减横摇装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于船舶减横摇的摇摆伸缩臂减摇装置，该装置安装固定在游艇甲板两侧，在全航速下减摇效果比较好、拆装方便、对船体改动较小并且不占用游艇内部空间以及造价相对低廉。
本发明设有底座、轴承组、伸缩臂、螺旋桨自旋传动链、伸缩臂摇摆传动链、轴承、电机支座和底座螺栓孔；
所述底座与轴承组、电机支座和轴承相固接，底座上设有与船体甲板相固定的底座螺栓孔；所述螺旋桨自旋传动链设有自旋电机、电机锥齿轮、螺旋桨和伸缩臂锥齿轮，电机锥齿轮固定在自旋电机上，螺旋桨和伸缩臂锥齿轮固定在伸缩臂上，自旋电机与伸缩臂垂直设置；所述伸缩臂摇摆传动链设有外壳直齿轮、转体外壳、电机直齿轮和摇摆电机，外壳直齿轮与转体外壳固接，电机直齿轮与摇摆电机固接，所述自旋电机固定在转体外壳内。
所述伸缩臂可采用可控式伸缩臂。
所述自旋电机与摇摆电机采用对置的方式放置。
本发明具有拆装方便的优势，可控式伸缩臂可以根据不同船体排水量的不同而自由伸缩，改变其长度来适应不同船体。
所述自旋电机通过伸缩臂锥齿轮传动来控制伸缩臂的位置，螺旋桨自旋传动链固定在转体外壳的内部。
所述外壳直齿轮和电机直齿轮中分别与转体外壳和摇摆电机固结，故通过控制摇摆电机就可以控制自旋传动链的摆动。
由于自旋电机与摇摆电机采用对置的方式放置，因此减少本发明的摆动对船体甲板横向空间的占用。
本发明通过底座固定在船体甲板上的两侧，当船体左右横摇时，两侧的减摇装置根据船体的横摇方向和横摇角度，控制两侧可控式伸缩臂的转速和角度，螺旋桨转动产生力，进而给船只一个扶正力矩，扶正力矩与海浪的倾覆力矩相抵消，从而维持住船体的平衡。
本发明提供了一种能够大幅度解决近海游艇船舶横摇的伸缩臂减摇装置的解决方案。本发明设有自旋电机与摇摆电机两个电机，采用对置式放置，减少了对游艇横向空间的占用；可控式伸缩臂采用可控伸缩式，不会阻碍游艇的快速航行。自旋电机与摇摆电机两个电机和可控式伸缩臂共同约束在底座上，底座与游艇的甲板固结，使本发明固定在游艇的重心两侧，对游艇的减摇功能不受航速限制，因此可以实现在船体全航速的范围内，在近海范围内中小级别的风浪条件下达到船体平稳、最大极限减少船体横摇的目的。
附图说明
图1为本发明实施例的未组装的主要部件图。
图2为本发明实施例的组装后的示意图。
图3为本发明实施例的可控式伸缩臂上摆结构示意图。
图4为本发明实施例的可控式伸缩臂收缩状态示意图。
图5为本发明实施例的可控式伸缩臂与船体的安装效果图。
具体实施方式
以下实施例将结合附图对本发明作进一步说明。本发明主要用于在近海或内湖等地的小型游艇。
参见图1～5，本发明实施例设有底座1、轴承组2、可控式伸缩臂8、螺旋桨自旋传动链、伸缩臂摇摆传动链、轴承12、电机支座13和底座螺栓孔14；
所述底座1与轴承组2、电机支座13和轴承12相固接，底座1上设有与船体甲板16相固定的底座螺栓孔14；所述螺旋桨自旋传动链设有自旋电机5、电机锥齿轮6、螺旋桨7和伸缩臂锥齿轮9，电机锥齿轮6固定在自旋电机5上，螺旋桨7和伸缩臂锥齿轮9固定在伸缩臂8上，自旋电机5与可控式伸缩臂8垂直设置；所述伸缩臂摇摆传动链设有外壳直齿轮3、转体外壳4、电机直齿轮10和摇摆电机11，外壳直齿轮3与转体外壳4固接，电机直齿轮10与摇摆电机11固接，所述自旋电机5固定在转体外壳4内。
所述自旋电机5与摇摆电机11采用对置的方式放置。
所述可控式伸缩臂8可以根据需求缩短或延长其长度，当使用时，可控式伸缩臂8可以根据排水量的不同控制可控式伸缩臂的长度以适应不同的船只；当闲置时，可控式伸缩臂8缩短其长度，以达到对船体运动影响最小的目的。
当船只面临风浪海流(尤其是横浪)等情况时，船只会发生横摇。此外，在船舶各自由度运动中，横摇周期最小，对船舶影响最为显著。对于装备有本发明的船只，当船只发生横摇时，船内部的控制中心会根据船体的横摇方向和横摇角度控制两侧的可控式伸缩臂8，通过改变可控式伸缩臂8的长度、角度和螺旋桨7的转速，螺旋桨7转动产生力，进而给船只一个扶正力矩，扶正力矩与海浪的倾覆力矩相抵消，从而维持住船体的平衡。
本发明易拆装，利用率高，在不需要减摇时还可以安装在船只的尾部充当动力螺旋桨。

Claims (1)

1.一种用于船舶减横摇的摇摆伸缩臂减摇装置，其特征在于设有底座、轴承组、伸缩臂、螺旋桨自旋传动链、伸缩臂摇摆传动链、轴承、电机支座和底座螺栓孔；所述底座与轴承组、电机支座和轴承相固接，底座上设有与船体甲板相固定的底座螺栓孔；所述螺旋桨自旋传动链设有自旋电机、电机锥齿轮、螺旋桨和伸缩臂锥齿轮，电机锥齿轮固定在自旋电机上，螺旋桨和伸缩臂锥齿轮固定在伸缩臂上，自旋电机与伸缩臂垂直设置；所述伸缩臂摇摆传动链设有外壳直齿轮、转体外壳、电机直齿轮和摇摆电机，外壳直齿轮与转体外壳固接，电机直齿轮与摇摆电机固接，所述自旋电机固定在转体外壳内；
所述伸缩臂采用可控式伸缩臂；
所述自旋电机与摇摆电机采用对置的方式放置；
当船体左右横摇时，两侧的减摇装置根据船体的横摇方向和横摇角度，控制两侧可控式伸缩臂的转速和角度，螺旋桨转动产生力，进而给船只一个扶正力矩，扶正力矩与海浪的倾覆力矩相抵消，从而维持住船体的平衡。
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