CN110963004B - 一种单体货船的减摇装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单体货船的减摇装置，属于船舶技术领域。本减摇装置包括设置在单体货船船身两侧之间的若干个平衡机构，平衡机构包括两个分别设置在单体货船船身两侧的浮力控制单元，浮力控制单元包括第一浮箱、第二浮箱、浮球、第一螺杆、第二螺杆、套筒、转轴、平衡杆、第一水管和第二水管，同一平衡机构的两个浮力控制单元之间的连接方式为：其中一个浮力控制单元的浮球同时与另一浮力控制单元的第一浮箱顶部和第二浮箱顶部相连通；当船体处于平静水面上静置时，第一浮球和第二浮球均位于水平线处，第一浮箱、第二浮箱、浮球、第一水管和第二水管均位于水平线之下，复位弹簧处于拉伸状态。本发明具有减摇效果好等优点。

Description

一种单体货船的减摇装置

技术领域

本发明属于船舶技术领域，涉及一种单体货船的减摇装置。

背景技术

单体货船细长，在航行过程中遇到风浪时，会产生摇摆的现象，船舶的摇摆会降低船舶的适航性，损坏船体结构，影响设备、仪表的正常工作， 还会导致货物移位或撞击损坏，也会使乘客和船员昏晕，为了减少船舶的摇摆，目前效果较好的解决办法是在船舶的舭部安装减摇鳍，控制装置通过测量船舶摇摆的角度，结合船舶速度等因素输出一个控制信号去控制减摇鳍在水中的位置。现有减摇鳍的稳定船舶的能力是依靠水流对鳍翼的作用力来获得的，即船舶必须具备一定的航速，减摇鳍才能发挥作用。船舶静止时减摇鳍不起作用。而实际情况中，船舶静止或低速时也会受到风浪作用而发生摇摆。

对单体货船而言，减摇鳍安装在其尾部，不仅在低速或静止时难以对船身产生较大的复原力臂，即便是在船体运行速度较快时能够产生的复原力也有限，加上货物排放位置和均匀性的影响，现有的单体货船维稳效果较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种单体货船的减摇装置，本发明所要解决的技术问题是如何提高减摇效果。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种单体货船的减摇装置，其特征在于，本减摇装置包括设置在单体货船船身两侧之间的若干个平衡机构，所述平衡机构包括两个分别设置在单体货船船身两侧的浮力控制单元，所述浮力控制单元包括第一浮箱、第二浮箱、浮球、第一螺杆、第二螺杆、套筒、转轴、平衡杆、第一水管和第二水管，所述第一水管和第二水管均连接在船身上，所述第一螺杆转动连接在第一水管内，所述第二螺杆转动连接在第二水管内，所述第一螺杆伸出第一水管之外的一端上固定设置有锥齿轮一，所述第二螺杆伸出第二水管之外的一端上固定设置有锥齿轮二，所述平衡杆花键连接在套筒内，所述转轴螺纹连接在平衡杆内，所述浮球设置在平衡杆的顶部，所述转轴的底部固定设置有同时啮合锥齿轮一和锥齿轮二的驱动齿轮，所述第一水管和第二水管之间通过一齿轮箱相连，所述锥齿轮一、锥齿轮二位于齿轮箱内，所述驱动齿轮转动连接在齿轮箱上，所述第一水管靠近锥齿轮一的一端具有连通外界与第一水管内腔的第一水孔，所述第二水管靠近锥齿轮二的一端具有连通外界与第二水管内腔的第二水孔，所述第一螺杆和第二螺杆的螺纹方向相反，所述第一水管与第一浮箱的底部相通，所述第二水管与第二浮箱的底部相通，所述浮球为囊式可形变的软质材料制成，所述转轴与平衡杆之间连接有复位弹簧；

同一平衡机构的两个浮力控制单元之间的连接方式为：其中一个浮力控制单元的浮球同时与另一浮力控制单元的第一浮箱顶部和第二浮箱顶部相连通；当船体处于平静水面上静置时，所述第一浮球和第二浮球均位于水平线处，所述第一浮箱、第二浮箱、浮球、第一水管和第二水管均位于水平线之下，复位弹簧处于拉伸状态。

第一螺杆能够通过正反转动驱使第一浮箱内的水流出外界或外界的水进入第一浮箱；第二螺杆能够通过正反转动驱使第二浮箱内的水流出外界或外界的水进入第二浮箱。

在上述的一种单体货船的减摇装置中，同一平衡机构的两个浮力控制单元在船体侧壁处的位置可纵向调节。

浮力控制单元包括第一浮箱、第二浮箱、浮球、第一螺杆、第二螺杆、套筒、转轴、平衡杆、第一水管和第二水管制成一体，在船体侧壁或夹层内设置纵向可调的轨道或其他调节机构，实现不同船体载重下的减摇。

在上述的一种单体货船的减摇装置中，所述第一浮箱、第二浮箱、浮球、第一螺杆、第二螺杆、套筒、转轴、平衡杆、第一水管和第二水管均设置在船体的侧壁上。

在上述的一种单体货船的减摇装置中，所述第一浮箱、第二浮箱、浮球、第一螺杆、第二螺杆、套筒、转轴、平衡杆、第一水管和第二水管均设置在船体侧壁的夹层内，水孔与外界相通，所述浮球伸出船体侧壁之外。

在上述的一种单体货船的减摇装置中，所述齿轮箱上还转动连接有同时啮合锥齿轮一和锥齿轮二的中间齿轮。

在上述的一种单体货船的减摇装置中，所述第一浮箱、第二浮箱的顶部设置有注水入孔，所述第一浮箱、第二浮箱的底部设置有放水出口。

在上述的一种单体货船的减摇装置中，同一平衡机构中，其中一个浮力控制单元的浮球通过埋设在船体内的气管同时与另一浮力控制单元的第一浮箱顶部和第二浮箱顶部相连通。

现有技术中的减摇水舱虽然能够在船体处于缓慢运行状态下有效的降低船体的摇晃，但是，外还需注意的是减摇水舱的自摇频率必须高于船舶横摇的自摇频率，才能实现横摇减摇，否则甚至会产生增大横摇作用，这样就会给减摇水舱的设计带来了一定困难，也限制了减摇水舱的工作频率范围，这是由于两个水舱之间互通太灵敏，且如果想要达到理想的复原力矩，需要较大水舱才能够实现，大水舱占据床体空间，特别是货船，其实用性较差。

本方案的原理是：当船体向一侧倾斜时，倾斜一侧的浮球被拉入水平线直线，浮球对船体处于倾斜一侧提供浮力，与此同时，浮球受浮力作用而上移，使转轴旋转，转轴旋转驱动第一螺杆和第二螺杆旋转，将处于倾斜一侧的第一浮箱和第二浮箱内的水驱离至外界，使第一浮箱和第二浮箱进一步减少负重、提供浮力，以纠正倾斜状态下的船身，倾斜一侧的第一浮箱和第二浮箱水量减少，产生负压，以吸附处于翘起一侧的第一浮箱和第二浮箱内的气体，与此同时，复位弹簧驱使上翘一侧船身上的平衡杆下移，驱使该侧的第一浮箱和第二浮箱进水，提高自重、减小浮力，该侧的第一浮箱和第二浮箱进水后，第一浮箱和第二浮箱内的气体被驱至处于倾斜一侧的浮球内，进一步使处于倾斜一侧的浮球增大浮力，维持平稳后，以相同的原理，使第一浮箱和第二浮箱处于半水半气的状态，浮球恢复初始尺寸。

不难看出，在船体倾斜时，维稳的方式多重进行，处于倾斜一侧的浮球逐渐膨胀，第一浮箱和第二浮箱减轻自重，另一侧的浮球逐渐减小，第一浮箱和第二浮箱增大自重，驱动力来源于处于倾斜一侧下沉的浮球和另一侧的复位弹簧，船体两侧的两个浮力控制单元相互配合、此消彼长，且气道的互通使配合有效进行，但是，由于维稳的方式多重、且反应周期相对较长，适于载重较大的货船的减摇，与现有的减摇水舱相比，具有不受摇晃频率影响的特点，原因是：摇晃频率较大时，相互作用过程中，水的互通量较小，气体的互通反应灵敏，可以瞬间实现浮力的补偿，当摇晃频率较大时，由于水和气的互通能够在较长时间内持续进行，能够产生的复原力矩较大。

出航前的调试方法如下：单体货船在满载起航前，调节其中一个浮力控制单元的第一浮球和第二浮球均位于水平线处，第一浮箱、第二浮箱、浮球、第一水管和第二水管均位于水平线之下，后将该浮力控制单元与船体定位，然通过对第一浮箱和第二浮箱内添加水或排出水的方式，调节其它浮力控制单元所处状态与已经固定的浮力控制单元相同。

附图说明

图1是安装有本减摇装置后的船体的侧视图。

图2是安装有本减摇装置后的船体的正视图。

图3是平衡机构的结构原理示意图。

图4是浮力控制单元的结构示意图。

图中，1、平衡机构；21、第一浮箱；22、第二浮箱；23、浮球；24、第一螺杆；25、第二螺杆；26、套筒；27、转轴；28、平衡杆；31、第一水管；32、第一水孔；33、第二水管；34、第二水孔；41、锥齿轮一；42、锥齿轮二；43、驱动齿轮；44、齿轮箱；45、中间齿轮；5、复位弹簧。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2、图3和图4所示，本减摇装置包括设置在单体货船船身两侧之间的若干个平衡机构1，平衡机构1包括两个分别设置在单体货船船身两侧的浮力控制单元，浮力控制单元包括第一浮箱21、第二浮箱22、浮球23、第一螺杆24、第二螺杆25、套筒26、转轴27、平衡杆28、第一水管31和第二水管33，第一水管31和第二水管33均连接在船身上，第一螺杆24转动连接在第一水管31内，第二螺杆25转动连接在第二水管33内，第一螺杆24伸出第一水管31之外的一端上固定设置有锥齿轮一41，第二螺杆25伸出第二水管33之外的一端上固定设置有锥齿轮二42，平衡杆28花键连接在套筒26内，转轴27螺纹连接在平衡杆28内，浮球23设置在平衡杆28的顶部，转轴27的底部固定设置有同时啮合锥齿轮一41和锥齿轮二42的驱动齿轮43，第一水管31和第二水管33之间通过一齿轮箱44相连，锥齿轮一41、锥齿轮二42位于齿轮箱44内，驱动齿轮43转动连接在齿轮箱44上，第一水管31靠近锥齿轮一41的一端具有连通外界与第一水管31内腔的第一水孔32，第二水管33靠近锥齿轮二42的一端具有连通外界与第二水管33内腔的第二水孔34，第一螺杆24和第二螺杆25的螺纹方向相反，第一水管31与第一浮箱21的底部相通，第二水管33与第二浮箱22的底部相通，浮球23为囊式可形变的软质材料制成，转轴27与平衡杆28之间连接有复位弹簧5；

同一平衡机构1的两个浮力控制单元之间的连接方式为：其中一个浮力控制单元的浮球23同时与另一浮力控制单元的第一浮箱21顶部和第二浮箱22顶部相连通；当船体处于平静水面上静置时，第一浮球和第二浮球均位于水平线处，第一浮箱21、第二浮箱22、浮球23、第一水管31和第二水管33均位于水平线之下，复位弹簧5处于拉伸状态。

第一螺杆24能够通过正反转动驱使第一浮箱21内的水流出外界或外界的水进入第一浮箱21；第二螺杆25能够通过正反转动驱使第二浮箱22内的水流出外界或外界的水进入第二浮箱22。

同一平衡机构1的两个浮力控制单元在船体侧壁处的位置可纵向调节。浮力控制单元包括第一浮箱21、第二浮箱22、浮球23、第一螺杆24、第二螺杆25、套筒26、转轴27、平衡杆28、第一水管31和第二水管33制成一体，在船体侧壁或夹层内设置纵向可调的轨道或其他调节机构，实现不同船体载重下的减摇。

第一浮箱21、第二浮箱22、浮球23、第一螺杆24、第二螺杆25、套筒26、转轴27、平衡杆28、第一水管31和第二水管33均设置在船体的侧壁上。

第一浮箱21、第二浮箱22、浮球23、第一螺杆24、第二螺杆25、套筒26、转轴27、平衡杆28、第一水管31和第二水管33均设置在船体侧壁的夹层内，水孔与外界相通，浮球23伸出船体侧壁之外。

齿轮箱44上还转动连接有同时啮合锥齿轮一41和锥齿轮二42的中间齿轮45。

第一浮箱21、第二浮箱22的顶部设置有注水入孔，第一浮箱21、第二浮箱22的底部设置有放水出口。

同一平衡机构1中，其中一个浮力控制单元的浮球23通过埋设在船体内的气管同时与另一浮力控制单元的第一浮箱21顶部和第二浮箱22顶部相连通。

现有技术中的减摇水舱虽然能够在船体处于缓慢运行状态下有效的降低船体的摇晃，但是，外还需注意的是减摇水舱的自摇频率必须高于船舶横摇的自摇频率，才能实现横摇减摇，否则甚至会产生增大横摇作用，这样就会给减摇水舱的设计带来了一定困难，也限制了减摇水舱的工作频率范围，这是由于两个水舱之间互通太灵敏，且如果想要达到理想的复原力矩，需要较大水舱才能够实现，大水舱占据床体空间，特别是货船，其实用性较差。

本方案的原理是：当船体向一侧倾斜时，倾斜一侧的浮球23被拉入水平线直线，浮球23对船体处于倾斜一侧提供浮力，与此同时，浮球23受浮力作用而上移，使转轴27旋转，转轴27旋转驱动第一螺杆24和第二螺杆25旋转，将处于倾斜一侧的第一浮箱21和第二浮箱22内的水驱离至外界，使第一浮箱21和第二浮箱22进一步减少负重、提供浮力，以纠正倾斜状态下的船身，倾斜一侧的第一浮箱21和第二浮箱22水量减少，产生负压，以吸附处于翘起一侧的第一浮箱21和第二浮箱22内的气体，与此同时，复位弹簧5驱使上翘一侧船身上的平衡杆28下移，驱使该侧的第一浮箱21和第二浮箱22进水，提高自重、减小浮力，该侧的第一浮箱21和第二浮箱22进水后，第一浮箱21和第二浮箱22内的气体被驱至处于倾斜一侧的浮球23内，进一步使处于倾斜一侧的浮球23增大浮力，维持平稳后，以相同的原理，使第一浮箱21和第二浮箱22处于半水半气的状态，浮球23恢复初始尺寸。

不难看出，在船体倾斜时，维稳的方式多重进行，处于倾斜一侧的浮球23逐渐膨胀，第一浮箱21和第二浮箱22减轻自重，另一侧的浮球23逐渐减小，第一浮箱21和第二浮箱22增大自重，驱动力来源于处于倾斜一侧下沉的浮球23和另一侧的复位弹簧5，船体两侧的两个浮力控制单元相互配合、此消彼长，且气道的互通使配合有效进行，但是，由于维稳的方式多重、且反应周期相对较长，适于载重较大的货船的减摇，与现有的减摇水舱相比，具有不受摇晃频率影响的特点，原因是：摇晃频率较大时，相互作用过程中，水的互通量较小，气体的互通反应灵敏，可以瞬间实现浮力的补偿，当摇晃频率较大时，由于水和气的互通能够在较长时间内持续进行，能够产生的复原力矩较大。

出航前的调试方法如下：单体货船在满载起航前，调节其中一个浮力控制单元的第一浮球和第二浮球均位于水平线处，第一浮箱21、第二浮箱22、浮球23、第一水管31和第二水管33均位于水平线之下，后将该浮力控制单元与船体定位，然通过对第一浮箱21和第二浮箱22内添加水或排出水的方式，调节其它浮力控制单元所处状态与已经固定的浮力控制单元相同。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种单体货船的减摇装置，其特征在于，本减摇装置包括若干个平衡机构（1），所述平衡机构（1）包括两个分别设置在单体货船船身两侧的浮力控制单元，所述浮力控制单元包括第一浮箱（21）、第二浮箱（22）、浮球（23）、第一螺杆（24）、第二螺杆（25）、套筒（26）、转轴（27）、平衡杆（28）、第一水管（31）和第二水管（33），所述第一水管（31）和第二水管（33）均连接在船身上，所述第一螺杆（24）转动连接在第一水管（31）内，所述第二螺杆（25）转动连接在第二水管（33）内，所述第一螺杆（24）伸出第一水管（31）之外的一端上固定设置有锥齿轮一（41），所述第二螺杆（25）伸出第二水管（33）之外的一端上固定设置有锥齿轮二（42），所述平衡杆（28）花键连接在套筒（26）内，所述转轴（27）螺纹连接在平衡杆（28）内，所述浮球（23）设置在平衡杆（28）的顶部，所述转轴（27）的底部固定设置有同时啮合锥齿轮一（41）和锥齿轮二（42）的驱动齿轮（43），所述第一水管（31）和第二水管（33）之间通过一齿轮箱（44）相连，所述锥齿轮一（41）、锥齿轮二（42）位于齿轮箱（44）内，所述驱动齿轮（43）转动连接在齿轮箱（44）上，所述第一水管（31）靠近锥齿轮一（41）的一端具有连通外界与第一水管（31）内腔的第一水孔（32），所述第二水管（33）靠近锥齿轮二（42）的一端具有连通外界与第二水管（33）内腔的第二水孔（34），所述第一螺杆（24）和第二螺杆（25）的螺纹方向相反，所述第一水管（31）与第一浮箱（21）的底部相通，所述第二水管（33）与第二浮箱（22）的底部相通，所述浮球（23）为囊式可形变的软质材料制成，所述转轴（27）与平衡杆（28）之间连接有复位弹簧（5）；

同一平衡机构（1）的两个浮力控制单元之间的连接方式为：每个浮力控制单元的浮球（23）同时与另一浮力控制单元的第一浮箱（21）顶部和第二浮箱（22）顶部相连通；当船体处于平静水面上静置时，同一平衡机构的两个浮球位于水平线处，所述第一浮箱（21）、第二浮箱（22）、第一水管（31）和第二水管（33）均位于水平线之下，复位弹簧（5）处于拉伸状态。

2.根据权利要求1所述一种单体货船的减摇装置，其特征在于，同一平衡机构（1）的两个浮力控制单元在船体侧壁处的位置可纵向调节。

3.根据权利要求1或2所述一种单体货船的减摇装置，其特征在于，所述第一浮箱（21）、第二浮箱（22）、浮球（23）、第一螺杆（24）、第二螺杆（25）、套筒（26）、转轴（27）、平衡杆（28）、第一水管（31）和第二水管（33）均设置在船体的侧壁上。

4.根据权利要求1或2所述一种单体货船的减摇装置，其特征在于，所述第一浮箱（21）、第二浮箱（22）、第一螺杆（24）、第二螺杆（25）、套筒（26）、转轴（27）、平衡杆（28）、第一水管（31）和第二水管（33）均设置在船体侧壁的夹层内，所述浮球（23）伸出船体侧壁之外。

5.根据权利要求1所述一种单体货船的减摇装置，其特征在于，所述齿轮箱（44）上还转动连接有同时啮合锥齿轮一（41）和锥齿轮二（42）的中间齿轮（45）。

6.根据权利要求1所述一种单体货船的减摇装置，其特征在于，所述第一浮箱（21）、第二浮箱（22）的顶部设置有注水入孔，所述第一浮箱（21）、第二浮箱（22）的底部设置有放水出口。

7.根据权利要求1所述一种单体货船的减摇装置，其特征在于，同一平衡机构（1）中，其中一个浮力控制单元的浮球（23）通过埋设在船体内的气管同时与另一浮力控制单元的第一浮箱（21）顶部和第二浮箱（22）顶部相连通。

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