CN109436233A - 一种无人监测船减摇装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人监测船减摇装置，属于船舶减摇技术领域，包括船体，船体的船首处设有破流体，破流体为锥状且后端连接有连接杆，连接杆通过减震器与船体连接，破流体端部连接有绳体，绳体与设置在船体上的收放机构连接，本发明的装置具有破浪、减摇、发电功能，增强无人船保存平衡能力及无人船监测数据精准性。

Description

一种无人监测船减摇装置

技术领域

本发明属于船舶减摇技术领域，具体涉及一种无人监测船减摇装置。

背景技术

无人船是一种依靠自身携带的能源进行自主航行的水面平台，其体量小、吃水浅、机动灵活，可以替代工作人员从事水上作业，目前在水环境检测、水文测量、安防、核安全、抗洪抢险等方面得到了越来越广泛的应用，但是在海浪作用下会产生横向摇摆，无人船的横向摇摆将降低无人船的适航性，影响无人船上设备和仪表的正常工作，甚至可能损坏船体结构。因此，现代船舶必须采取减摇措施，以保证船舶的安全性与稳定性。目前船舶减摇的装置主要有：舭龙骨、减摇水舱、减摇鳍等。舭龙骨虽然结构简单，但减摇效果不理想，且会增加船舶的航行阻力。而减摇水舱需要占据较大的船舶空间，且排水量大。目前效果较好的解决办法是在船舶的舭部安装减摇鳍及其控制装置。减摇鳍的正常运行需要耗费船舶电力系统大量的电能同时这些减摇装置或机构均未见在无人船上使用。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题提供一种具有破浪、减摇、发电功能，增强无人船保存平衡能力及无人船监测数据精准性的一种无人监测船减摇装置。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案为：一种无人监测船减摇装置，包括船体，船体的船首处设有破流体，破流体为锥状且后端连接有连接杆，连接杆通过减震器与船体连接，破流体端部连接有绳体，绳体与设置在船体上的收放机构连接，本发明通过在船首处设置破流体可实现对无人船行进过程中波浪起到破碎效果，降低波浪与船首处的船体接触，即首部不易上浪起到减少船体摇晃的作用，提高无人船在水中行驶速度同时增强无人船的平衡能力，将破流体设置成锥状对波浪具有减小兴波阻力的作用，在无人船行驶过程破流体还可充当防撞块的作用，而通过收放机构和绳体可调节破流体锥头水平位置高度调整破浪破碎效果和对波浪减小兴波阻力的作用，进一步提高对船体减摇作用，增强无人船保存平衡能力及无人船监测数据精准性。

进一步的，破流体为半圆锥状，将破流体设置成半锥状对波浪具有减小兴波阻力的作用，还可在锥状体内安装声呐设备探测行驶过程中前方物体，保证无人船航线安全。

进一步的，收放机构包括与船体固定连接的底座，底座上设有与船首方向一致的液压缸，液压缸伸出杆端连接有定滑轮，连接破流体的绳体通过定滑轮与安置在底座上的电动绞车连接。通过收放机构可对破流体及减摇板的相对位置进行调整，以实现针对水面情况使破流体和减摇板形成不同形态起到最优的破流、减摇效果，液压缸可调整定滑轮伸出的长度扩大对破流体及减摇板的调整范围。

进一步的，船体两侧均设有对应的减摇板，船体上设有与减摇板对应的收放机构，收放机构与减摇板配合连接，通过设置减摇板可对无人船行驶过程中无人船附近的波浪起到消除作用，提高无人船在水中的稳定性。

进一步的，减摇板包括固定板和活动板，固定板和活动板铰接，固定板和活动板表面均设减摇孔，减摇孔内设转轴，固定板中一转轴与船体内的锥齿轮组配合连接，锥齿轮组还对应连接有电机，转轴上连接有可在减摇孔内摆动的摆动体。波浪对无人船作用时先与减摇板接触，水流作用下可驱动摆动体带动转轴产生旋转，起到对波浪消浪的作用，降低无人船的摇晃，有益于无人船数据采集例如监测区域内水样数据精准性、监测区域内噪声分呗监测精准性、图像数据精准性等，并且在船体内设计的电机、锥齿轮组可对转轴的机械能转化成电能，实现能源转换，设计固定板和活动板铰接可利用固定板时刻对无人船起到减摇作用并保证无人船在行驶过程中的稳定性，活动板可通过收放机构调整使活动板放置在水中或与水面平行或高于水面位置三种形态分别满足不同的需求，提高减摇效果和无人船行驶速度。

进一步的，摆动体为三角板，三角板中部折弯设置且转轴与折弯三角板两侧面连接，通过上述连接方式摆动体的三角前端因重力较大下垂，在水流作用下水流先与折弯三角板前端内面接触并推动其产生转动带动转轴旋转，在这一过程中由于水流首先与折弯三角板前端接触导致折弯三角板前端较尖锐处不断与水流产生相互作用的状态，而折弯三角板后端与水流产生碰撞效果，折弯三角板前后端分别与水流作用效果下水流之间相互碰撞或产生旋涡，逐级消耗水流波能，减小水流横纵波波高同时折弯三角板的设计增大了板件与水流的接触面积，三角板中部折弯又对水流具有破流效果因此在摆动体消浪过程中可实现降低消浪噪声声波，提高监测区域内噪声分呗监测精准性。

进一步的，活动板上设有扣体，扣体通过绳体与收放机构连接，活动板的旋转角度为-20°～90°。活动板可通过收放机构调整使活动板放置在水中或与水面平行或高于水面位置三种形态分别满足不同的需求，活动板相对于水面形成-20°～-1°时可对水中的波浪起到消浪效果，-1～2°时对水面波浪起到消浪效果，2°～90°时不消浪，避免活动板与水体接触降低无人船航速，提高减摇效果和无人船行驶速度。

进一步的，船体的船尾设有推进器，用于实现在无人船在水中行驶。

进一步的，船体内设有重力感应器，与收放机构、电机、重力感应器、推进器连接的工控机，重力感应器将感应信号传递给工控机，工控机对数据处理选择控制收放机构调整破流体和减摇板形成不同形态起到最优的破流、减摇效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1)本发明通过在船首处设置破流体可实现对无人船行进过程中波浪起到破碎效果，降低波浪与船首处的船体接触，提高无人船在水中行驶速度同时增强无人船的平衡能力；2)在无人船行驶过程破流体还可充当防撞块的作用，而通过收放机构和绳体可调节破流体锥头水平位置高度调整破浪破碎效果和对波浪减小兴波阻力的作用，进一步提高对船体减摇作用，增强无人船保存平衡能力及无人船监测数据精准性。3)减摇板可起到对波浪消浪的作用，降低无人船的摇晃，有益于无人船数据采集例如监测区域内水样数据精准性、监测区域内噪声分呗监测精准性、图像数据精准性等；4)在船体内设计的电机、锥齿轮组可对转轴的机械能转化成电能，实现能源转换。

附图说明

图1为本发明一种无人监测船减摇装置的正视图；

图2为本发明一种无人监测船减摇装置的右视图；

图3为本发明的减摇板中活动板收起状态示意图；

图4为本发明的一种无人监测减摇装置的船体内部示意图；

图5为本发明的减摇板俯视图；

图6为本发明摆动体的结构示意图；

图7为本发明收放机构示意；

图8为本发明的破流体结构示意图；

图9为本发明实施例2仿真模拟中未设置减摇装置的无人船横摇角数据图；

图10为本发明实施例2仿真模拟中未设置减摇装置的无人船航速数据图；

图11为本发明实施例2仿真模拟中设置本发明装置的无人船摇角数据图；

图12为本发明实施例2仿真模拟中设置本发明装置的无人船船航速数据图。

附图标记说明：1-船体；101-推进器；2-收放机构；201-底座；202-电动绞车；203-液压缸；204-定滑轮；205-绳体；3-破流体；4-连接杆；5-减震器；6-减摇板；601-固定板；602-活动板；603-扣体；604-减摇孔；7-工控机；8-转轴；9-锥齿轮组；10-重力感应器；11-电机；12-摆动体。

具体实施方式

以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述：

实施例1：

如图1-8所示，一种无人监测船减摇装置，包括船体1，船体1的船首处设有破流体3，破流体3为锥状且后端连接有连接杆4，连接杆4通过减震器5与船体1连接，破流体3端部连接有绳体205，绳体205与设置在船体1上的收放机构2连接，本发明通过在船首处设置破流体3可实现对无人船行进过程中波浪起到破碎效果，降低波浪与船首处的船体1接触，即首部不易上浪起到减少船体1摇晃的作用，提高无人船在水中行驶速度同时增强无人船的平衡能力，将破流体3设置成锥状对波浪具有减小兴波阻力的作用，在无人船行驶过程破流体3还可充当防撞块的作用，而通过收放机构2和绳体205可调节破流体3锥头水平位置高度调整破浪破碎效果和对波浪减小兴波阻力的作用，进一步提高对船体1减摇作用，增强无人船保存平衡能力及无人船监测数据精准性。

破流体3为半圆锥状，将破流体3设置成半锥状对波浪具有减小兴波阻力的作用，还可在锥状体内安装声呐设备探测行驶过程中前方物体，保证无人船航线安全。

收放机构2包括与船体1固定连接的底座201，底座201上设有与船首方向一致的液压缸203，液压缸203伸出杆端连接有定滑轮204，连接破流体3的绳体205通过定滑轮204与安置在底座201上的电动绞车202连接。通过收放机构2可对破流体3及减摇板6的相对位置进行调整，以实现针对水面情况使破流体3和减摇板6形成不同形态起到最优的破流、减摇效果，液压缸203可调整定滑轮204伸出的长度扩大对破流体3及减摇板6的调整范围。

船体1两侧均设有对应的减摇板6，船体1上设有与减摇板6对应的收放机构2，收放机构2与减摇板6配合连接，通过设置减摇板6可对无人船行驶过程中无人船附近的波浪起到消除作用，提高无人船在水中的稳定性。

减摇板6包括固定板601和活动板602，固定板601和活动板602铰接，固定板601和活动板602表面均设减摇孔604，减摇孔604内设转轴8，固定板601中一转轴8与船体1内的锥齿轮组9配合连接，锥齿轮组9还对应连接有电机11，转轴8上连接有可在减摇孔604内摆动的摆动体12。波浪对无人船作用时先与减摇板6接触，水流作用下可驱动摆动体12带动转轴8产生旋转，起到对波浪消浪的作用，降低无人船的摇晃，有益于无人船数据采集例如监测区域内水样数据精准性、监测区域内噪声分呗监测精准性、图像数据精准性等，并且在船体1内设计的电机11、锥齿轮组9可对转轴8的机械能转化成电能，实现能源转换，设计固定板601和活动板602铰接可利用固定板601时刻对无人船起到减摇作用并保证无人船在行驶过程中的稳定性，活动板602可通过收放机构2调整使活动板602放置在水中或与水面平行或高于水面位置三种形态分别满足不同的需求，提高减摇效果和无人船行驶速度。

摆动体12为三角板，三角板中部折弯设置且转轴8与折弯三角板两侧面连接，通过上述连接方式摆动体12的三角前端因重力较大下垂，在水流作用下水流先与折弯三角板前端内面接触并推动其产生转动带动转轴8旋转，在这一过程中由于水流首先与折弯三角板前端接触导致折弯三角板前端较尖锐处不断与水流产生相互作用的状态，而折弯三角板后端与水流产生碰撞效果，折弯三角板前后端分别与水流作用效果下水流之间相互碰撞或产生旋涡，逐级消耗水流波能，减小水流横纵波波高同时折弯三角板的设计增大了板件与水流的接触面积，三角板中部折弯又对水流具有破流效果因此在摆动体12消浪过程中可实现降低消浪噪声声波，提高监测区域内噪声分呗监测精准性。

活动板602上设有扣体603，扣体603通过绳体205与收放机构2连接，活动板602的旋转角度为-20°～90°。活动板602可通过收放机构2调整使活动板602放置在水中或与水面平行或高于水面位置三种形态分别满足不同的需求，活动板602相对于水面形成-20°～-1°时可对水中的波浪起到消浪效果，-1～2°时对水面波浪起到消浪效果，2°～90°时不消浪，避免活动板602与水体接触降低无人船航速，提高减摇效果和无人船行驶速度。

船体1的船尾设有推进器101，用于实现在无人船在水中行驶。

进一步的，船体1内设有重力感应器10，与收放机构2、电机11、重力感应器10、推进器101连接的工控机7，重力感应器101将感应信号传递给工控机7，工控机7对数据处理选择控制收放机构2调整破流体3和减摇板6形成不同形态起到最优的破流、减摇效果。

实施例2：

本发明的装置实际使用时：在无人船上按需求分别安装信息采集设备，例如水质采集装置、噪音数据采集装置、摄像机、无线控制设备等，将无人船放入水中无线控制器航行及数据采集，无人船在水中航行过程中重力感应器101将感应信号传递给工控机7，工控机7对数据处理选择控制收放机构2调整破流体3和减摇板6形成不同形态起到最优的破流、减摇效果。

仿真模拟：

设定海洋扰动环境参数：如下表所示：

分别对未设置减摇装置的无人船和设置本发明装置的无人船进行仿真对比，结果如图9-12所示，未设置减摇装置的无人船结果如图9、10所示，设置本发明装置的无人船结果如11、12所示。根据数据统计设置本发明装置的无人船的航速损失率为0.51％左右，减摇率为82.34％左右，证明采用了本发明的装置能够降低航速损失同时保持了很高的减摇率。

本发明的减摇装置不仅限于应用于无人船还可是捕鱼船、观光船、皮划艇等船舶。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种无人监测船减摇装置，包括船体(1)，所述船体(1)的船首处设有破流体(3)，所述破流体(3)为锥状且后端连接有连接杆(4)，所述连接杆(4)通过减震器(5)与船体(1)连接，所述破流体(3)端部连接有绳体(205)，所述绳体(205)与设置在船体(1)上的收放机构(2)连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人监测船减摇装置，其特征在于：所述破流体(3)为半圆锥状。

3.根据权利要求1所述的一种无人监测船减摇装置，其特征在于：所述收放机构(2)包括与船体(1)固定连接的底座(201)，所述底座(201)上设有与船首方向一致的液压缸(203)，所述液压缸(203)伸出杆端连接有定滑轮(204)，连接破流体(3)的绳体(205)通过定滑轮(204)与安置在底座(201)上的电动绞车(202)连接。

4.根据权利要求1所述的一种无人监测船减摇装置，其特征在于：所述船体(1)两侧均设有对应的减摇板(6)，所述船体(1)上设有与减摇板(6)对应的收放机构(2)，所述收放机构(2)与减摇板(6)配合连接。

5.根据权利要求4所述的一种无人监测船减摇装置，其特征在于：所述减摇板(6)包括固定板(601)和活动板(602)，所述固定板(601)和活动板(602)铰接，所述固定板(601)和活动板(602)表面均设减摇孔(604)，所述减摇孔(604)内设转轴(8)，所述固定板(601)中一转轴(8)与船体(1)内的锥齿轮组(9)配合连接，所述锥齿轮组(9)还对应连接有电机(11)，所述转轴(8)上连接有可在减摇孔(604)内摆动的摆动体(12)。

6.根据权利要求5所述的一种无人监测船减摇装置，其特征在于：所述摆动体(12)为三角板，所述三角板中部折弯设置且转轴(8)与折弯三角板两侧面连接。

7.根据权利要求5所述的一种无人监测船减摇装置，其特征在于：所述活动板(602)上设有扣体(603)，所述扣体(603)通过绳体(205)与收放机构(2)连接，所述活动板(602)的旋转角度为-20°～90°。

8.根据权利要求1所述的一种无人监测船减摇装置，其特征在于：所述船体(1)的船尾设有推进器(101)。

9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的一种无人监测船减摇装置，其特征在于：所述船体(1)内设有重力感应器(10)，与收放机构(2)、电机(11)、重力感应器(10)、推进器(101)连接的工控机(7)。