CN113428311A - 一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，控制器与无轴轮缘驱动泵电性连接，无轴轮缘驱动泵和多个弧形管接通形成轮圈状的环路腔，且环路腔内填充有液体介质，同时每个弧形管的内壁上均固定有弧形的导流片，且每个导流片的弧度均与对应的弧形管的弧度相同。本发明公开了一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，结构简单，重量较轻，散热效果更好，可根据陀螺惯性原理抑制船舶在海上运动的摇摆，或者通过控制流体管路沿所在平面任意轴进动，从而产生抵抗外界干扰的陀螺力矩，匹配效果更好，可满足不同平台的稳定力矩需求。

Description

一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路
技术领域
本发明涉及海洋减摇装置技术领域，更具体的说是涉及一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路。
背景技术
高海况下航行的船舶横摇会影响船舶的适航性、安全性，无法保证船上设备的正常工作以及影响船员的工作，为抑制船舶横摇带来的不利影响，目前广泛采用减摇鳍、舵减摇、减摇水舱、陀螺减摇等减摇装置。其中，陀螺减摇装置采用实心的刚体转子产生稳定输出的角动量，并用一个较小的力矩输入产生进动，获得放大的输出力矩来抑制船舶横摇，但陀螺减摇装置一般将整个装置安装在船体中心位置，占用舱内体积，且由于要将转子与驱动电机封闭，散热效果较差，并且重量较大。
因此，如何提供一种散热效果较好，且重量较轻的基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，结构简单，重量较轻，散热效果更好，可根据陀螺惯性原理抑制船舶在海上运动的摇摆，或者通过控制流体管路沿所在平面任意轴进动，从而产生抵抗外界干扰的陀螺力矩，匹配效果更好，可满足不同平台的稳定力矩需求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，包括：
无轴轮缘驱动泵、控制器和多个弧形管；其中，所述控制器与所述无轴轮缘驱动泵电性连接，所述无轴轮缘驱动泵和多个所述弧形管接通形成轮圈状的环路腔，且所述环路腔内填充有液体介质，同时每个所述弧形管的内壁上均固定有弧形的导流片，且每个所述导流片的弧度均与对应的所述弧形管的弧度相同。
优选的，所述无轴轮缘驱动泵为多个，均与所述控制器电性连接，同时多个所述无轴轮缘驱动泵与多个所述弧形管间隔分部。
优选的，每个所述弧形管的内壁均涂敷有超疏水纳米减阻材料层。
优选的，所述弧形管为柔性软管或硬质PVC管。
优选的，所述弧形管为金属管。
优选的，每个所述导流片的弧长均与对应的所述弧形管的弧长相同。
优选的，还包括：流体补充调压装置，且所述流体补充调压装置接通所述环路腔，同时所述流体补充调压装置与所述控制器电性连接。
优选的，所述流体补充调压装置包括：
液位传感器，所述液位传感器固定在所述环路腔内，并与所述控制器电性连接；
进出水管，所述进出水管的一端接通所述环路腔，另一端接通有流体室，同时所述流体室通过水管接通有流体供给处，所述水管上接通有水泵，并且所述流体室内固定有水压压力传感器，所述水压压力传感器与所述控制器电性连接；
进出气管，所述进出气管的一端接通所述环路腔，另一端接通有空气室；
第一电控阀，所述第一电控阀接通在所述进出水管上，并与所述控制器电性连接；
第二电控阀，所述第二电控阀接通在所述进出气管上，并与所述控制器电性连接。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，可以实现如下技术效果：
(1)本发明利用结构更加紧凑的无轴轮缘驱动泵，省去传统的轴系结构，驱动装置与外界只仅存在线缆连接，不额外占用空间，提高本发明整体性与集成化，使得结构简单，重量较轻；
(2)本发明的无轴轮缘驱动泵主要散热部件表面浸没于液体介质中，散热性好；
(3)本发明通过导流片可以使液体介质的流动方向尽可能趋于层流稳定状态，从而本发明可以输出较为准确且稳定的流体角动量，以保证本发明的可实施性，因此本发明可根据陀螺惯性原理抑制船舶在海上运动的摇摆，或者通过控制流体管路沿所在平面任意轴进动，从而产生抵抗外界干扰的陀螺力矩，匹配效果更好，可满足不同平台的稳定力矩需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路局部剖开的结构示意图；
图2为本发明弧形管的结构图；
图3为本发明的流体补充调压装置接通环路腔的结构示意图。
其中，1-无轴轮缘驱动泵；2-弧形管；120-环路腔；3-导流片；4-流体补充调压装置。
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。
本发明实施例公开了一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，包括：
无轴轮缘驱动泵1、控制器和多个弧形管2；其中，控制器与无轴轮缘驱动泵1电性连接，无轴轮缘驱动泵1和多个弧形管2接通形成轮圈状的环路腔120，且环路腔120内填充有液体介质，同时每个弧形管2的内壁上均固定有弧形的导流片3，且每个导流片3的弧度均与对应的弧形管2的弧度相同。
本发明通过控制无轴轮缘驱动泵1的转速，来调节环路腔120中流体介质的流速，即可根据需求改变本发明整体的角动量，进而产生所需要的控制力矩。由于本发明利用结构更加紧凑的无轴轮缘驱动泵1，省去传统的轴系结构，驱动装置与外界只仅存在线缆连接，不额外占用空间，提高本发明整体性与集成化，使得结构简单，重量较轻，并且本发明的无轴轮缘驱动泵1主要散热部件表面浸没于液体介质中，散热性好，同时，本发明通过导流片3可以使液体介质的流动方向尽可能趋于层流稳定状态，从而本发明可以输出较为准确且稳定的流体角动量，以保证本发明的可实施性，即本发明利用流体在环路腔120中高速流动产生环流角动量，则本发明沿力矩矢量所在平面进动，以产生抵抗外界干扰的陀螺力矩，因此本发明可根据陀螺惯性原理抑制船舶在海上运动的摇摆，或者通过控制流体管路沿所在平面任意轴进动，从而产生抵抗外界干扰的陀螺力矩，匹配效果更好，可满足不同平台的稳定力矩需求。
为了进一步优化上述技术方案，无轴轮缘驱动泵1为多个，均与控制器电性连接，同时多个无轴轮缘驱动泵1与多个弧形管2间隔分部。
本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：提高本发明输出的流体角动量，提高对海浪的抵抗能力。
为了进一步优化上述技术方案，每个弧形管2的内壁均涂敷有超疏水纳米减阻材料层。
本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：减少液体介质流动过程中与弧形管2内壁的摩擦，降低沿程损失，减小无轴轮缘驱动泵1维持液体介质运转所需功率，从而可有效降低能耗。
为了进一步优化上述技术方案，弧形管2为柔性软管或硬质PVC管。
本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：使本发明适用在环路腔120内外压相差较小的场合，并且可以进一步降低本发明的重量。
为了进一步优化上述技术方案，弧形管2为金属管。
本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：使本发明适用在环路腔120内外压相差较大的场合.
为了进一步优化上述技术方案，每个导流片3的弧长均与对应的弧形管2的弧长相同。
本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：进一步提高环路腔120内液体介质层流的稳定性，从而可以进一步提高本发明输出角动量的稳定性和准确性。
为了进一步优化上述技术方案，还包括：流体补充调压装置4，且流体补充调压装置4接通环路腔120，同时流体补充调压装置4与控制器电性连接。
本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：本发明的流体补充调压装置4用于开始工作前向环路腔12内补充流体介质，以及工作过程中与环路腔12连通，防止环路腔12内温度、压力引起流体的体积变化，以及管道内压强变化。
为了进一步优化上述技术方案，流体补充调压装置4包括：
液位传感器，液位传感器固定在环路腔120内，并与控制器电性连接；
进出水管，进出水管的一端接通环路腔120，另一端接通有流体室，同时流体室通过水管接通有流体供给处，水管上接通有水泵，并且流体室内固定有水压压力传感器，水压压力传感器与控制器电性连接；
进出气管，进出气管的一端接通环路腔120，另一端接通有空气室；
第一电控阀，第一电控阀接通在进出水管上，并与控制器电性连接；
第二电控阀，第二电控阀接通在进出气管上，并与控制器电性连接。
本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：本发明通过液位传感器监测环路腔120内的液位，通过水泵向流体室中泵送补充流体介质，通过进出水管将流体室中的流体介质向环路腔120内补充，或将环路腔120内的流体介质输出至流体室中，并通过第一电控阀控制环路腔120中输入和输出水的流量，通过进出气管将空气室中的空气向环路腔120内输入，或将环路腔120内的空气输出至空气室中，并通过第二电控阀控制环路腔120输入和输出空气的流量，从而可以维持环路腔120内气压的平衡。
为了进一步优化上述技术方案，流体室和空气室通过支架连接在弧形管2上。
本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：增加流体室和空气室与环路腔120接通的稳定性。
实施例：
本发明的无轴轮缘驱动泵1和多个弧形管2通过法兰接通形成轮圈状的环路腔120，(无轴轮缘驱动泵1为现有技术，又称为：轮缘驱动推进器、梢部推进器、无轴推进器、集成电机推进器等，其主要包括电机、叶片、轴承和导管，电机和轴承安装于导管中，叶片和导管内壁连接，导管的两端通过法兰连接相邻的弧形管2，且导管的内壁和弧形管2的内壁平齐，电机通过导线与控制器连接)；
本发明初始向环路腔120内充入流体介质(包括但不限水)，则控制器同时打开第一电控阀和第二电控阀，由于此时环路腔120内与流体室之间存在压力差，则流体室内的流体介质通过进出水管向环路腔120内输入，同时环路腔120内的空气则通过进出气管向空气室内输入，在这个过程中，水压压力传感器检测的压力降低时，控制水泵向流体室内注入流体介质，则水泵中的流体介质通过进出水管向环路腔120中继续输入，直至液位传感器检测到环路腔120内的液位满，则控制器控制第二电控阀关闭，控制第一电控阀的阀门开口较小，即第一电控阀的阀门开至微调状态(因为此时环路腔120内充满流体，则环路腔120内是没有空气的，即使随着使用时间的增加，环路腔120膨胀而体积变大，环路腔120内也不会有空气，而是真空，因此无需再将第二电控阀打开，这样由于没有排空气的扰动，因此会提高环路腔120内进流体的稳定性，从而利于本发明产生角动量的准确性和稳定性)；
本发明在工作中，第二电控阀始终处于关闭状态，控制第一电控阀的阀门始终处于阀门开至微调状态，当水压压力传感器检测的压力较低时，则代表环路腔120内的流体压力较低，控制器控制水泵向流体室内注入流体介质，则水泵中的流体介质通过进出水管和第一电控阀向环路腔120中继续输入，直至液位传感器检测到环路腔120内的液位满，则控制器关闭水泵；当水压压力传感器检测的压力较高时，则代表环路腔120内的流体压力较高，则环路腔120内的流体通过进出水管和第一电控阀向流体室20中输入。
调节工作完成后，控制器控制无轴轮缘驱动泵1工作，则会驱动流体加速到指定速度并保持流速稳定，使环路腔120内产生角动量，并且本发明通过导流片3可以使液体介质的流动方向尽可能趋于层流稳定状态，从而本发明可以输出较为准确且稳定的流体角动量，以保证本发明的可实施性，即本发明利用流体在环路腔120中高速流动产生环流角动量，则本发明沿力矩矢量所在平面进动，以产生抵抗外界干扰的陀螺力矩，因此本发明可根据陀螺惯性原理抑制船舶在海上运动的摇摆，或者通过控制流体管路沿所在平面任意轴进动，从而产生抵抗外界干扰的陀螺力矩，匹配效果更好，可满足不同平台的稳定力矩需求。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，其特征在于，包括：
无轴轮缘驱动泵(1)、控制器和多个弧形管(2)；其中，所述控制器与所述无轴轮缘驱动泵(1)电性连接，所述无轴轮缘驱动泵(1)和多个所述弧形管(2)接通形成轮圈状的环路腔(120)，且所述环路腔(120)内填充有液体介质，同时每个所述弧形管(2)的内壁上均固定有弧形的导流片(3)，且每个所述导流片(3)的弧度均与对应的所述弧形管(2)的弧度相同。
2.根据权利要求1所述的一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，其特征在于，所述无轴轮缘驱动泵(1)为多个，均与所述控制器电性连接，同时多个所述无轴轮缘驱动泵(1)与多个所述弧形管(2)间隔分部。
3.根据权利要求1所述的一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，其特征在于，每个所述弧形管(2)的内壁均涂敷有超疏水纳米减阻材料层。
4.根据权利要求1所述的一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，其特征在于，所述弧形管(2)为柔性软管或硬质PVC管。
5.根据权利要求1所述的一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，其特征在于，所述弧形管(2)为金属管。
6.根据权利要求1所述的一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，其特征在于，每个所述导流片(3)的弧长均与对应的所述弧形管(2)的弧长相同。
7.根据权利要求1所述的一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，其特征在于，还包括：流体补充调压装置(4)，且所述流体补充调压装置(4)接通所述环路腔(120)，同时所述流体补充调压装置(4)与所述控制器电性连接。
8.根据权利要求7所述的一种基于无轴轮缘驱动泵驱动的流体动量环路，其特征在于，所述流体补充调压装置(4)包括：
液位传感器，所述液位传感器固定在所述环路腔(120)内，并与所述控制器电性连接；
进出水管，所述进出水管的一端接通所述环路腔(120)，另一端接通有流体室，同时所述流体室通过水管接通有流体供给处，所述水管上接通有水泵，并且所述流体室内固定有水压压力传感器，所述水压压力传感器与所述控制器电性连接；
进出气管，所述进出气管的一端接通所述环路腔(120)，另一端接通有空气室；
第一电控阀，所述第一电控阀接通在所述进出水管上，并与所述控制器电性连接；
第二电控阀，所述第二电控阀接通在所述进出气管上，并与所述控制器电性连接。
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