CN114212187B - 一种可用于多种海况的小型双体救助船 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可用于多种海况的小型双体救助船，包括：平行设置的为该船体提供浮力的第一可变刚度浮筒和第二可变刚度浮筒，所述第一可变刚度浮筒的上表面固定连接有第一刚性滑板，所述第二可变刚度浮筒的上表面固定连接有第二刚性滑板，所述第一刚性滑板上固定连接有左前拱和左后拱，所述第二刚性滑板上固定连接有右前拱和右后拱，所述左前拱、左后拱、右前拱和右后拱上连接有主船体，所述主船体上设置有采用防水设计的控制单元，该装置实现小型救助船在不同海况下可以有效减摇，从而提高小型救助船舶的乘坐舒适性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程领域，尤其涉及一种可用于多种海况的小型双体救助船。
背景技术
目前小型救助船一般具有高航速、高机动的特点，在海上救助、巡逻、检测等领域得到了广泛的应用。在不同海况下小型救助船舶的颠簸程度有着巨大的差异，对乘员的乘坐舒适性和安全性产生了较大的影响。在低海况下，周期性的振动会造成乘员疲劳和眩晕，高海况下会造成乘员身体损伤和仪器设备损坏。现有的减摇技术有减摇鳍、减摇水舱、减摇舵等，这些技术方案可以实现较好的减摇效果，提高船舶在不同海况下的适应能力，但是这些技术需要较多的附加设备来实现，造成在小型船舶上不易实现的现象。
发明内容
针对现有的小型救助船在实际应用中所存在的缺点，提出一种可用于多种海况的小型双体救助船，实现小型救助船在不同海况下可以有效减摇，从而提高小型救助船舶的乘坐舒适性和安全性，具体方案包括：平行设置的为该船体提供浮力的第一可变刚度浮筒和第二可变刚度浮筒，所述第一可变刚度浮筒的上表面固定连接有第一刚性滑板，所述第二可变刚度浮筒的上表面固定连接有第二刚性滑板，所述第一刚性滑板上固定连接有左前拱和左后拱，所述第二刚性滑板上固定连接有右前拱和右后拱，所述左前拱、左后拱、右前拱和右后拱上连接有主船体，所述主船体上设置有采用防水设计的控制单元；
所述第一可变刚度浮筒或第二可变刚度浮筒外设置有检测单元和执行机构；
所述检测单元包括安装在主船体上的浪高仪、加速度传感器和位于可变刚度浮筒上的气压计，所述浪高仪采集该主船体所在的航行海域的海况信息，所述加速度传感器采集主船体垂向的加速度信号，所述气压计采集第一可变刚度浮筒和第二可变刚度浮筒内的气压值；
所述控制单元接收检测单元传送的检测信息、将主船体的加速度值通过积分和滤波算法转化为主船体的垂向位移、结合航行海域的海况信息和第一可变刚度浮筒和第二可变刚度浮筒的内压值，与预先设定的控制策略相匹配，从而获得第一可变刚度浮筒和第二可变刚度浮筒的最佳刚度值，依据第一可变刚度浮筒和第二可变刚度浮筒的内部气压与刚度的关系计算第一可变刚度浮筒和第二可变刚度浮筒的需要达到的气压值，将需要达到的气压值与实际气压值进行对比获取对第一可变刚度浮筒和第二可变刚度浮筒的充气或放气的操作指令；
所述执行机构接收控制单元传送的充气或放气的操作指令、调控充气阀和泄压阀的工作；所述执行机构包括充有压缩空气的小型气缸、充气阀、泄压阀和柔性浮筒，所述充气阀将小型气缸内的压缩空气充入柔性浮筒或通过泄压阀将柔性浮筒内的气压泄入大气。
设海浪垂向位移为W，浮筒垂向位移为Z1，此时浮筒的整体刚度为K，设质量为M的主船体垂向位移为Z0，经过浮筒的缓冲减振后，主船体的垂向位移小于浮筒的垂向位移，对主船体进行缓冲隔振控制；当航行海域海况改变后，海浪的垂向位移和周期发生改变，则针对性地改变浮筒的刚度K，在此海况下仍对主船体进行缓冲隔振控制。
由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种可用于多种海况的小型双体救助船，该救助船具有波浪适应能力，能够减轻由海浪起伏引起船体摇摆，从而提高耐波性和舒适性，从而减轻对艇上乘员和艇载设备的影响，相对于现有的船舶减摇结构，该装置具有所需设备少，花费资金低占用艇上空间小的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明小型双体救助船的结构示意图；
图2为本发明中可变刚度浮筒的电路原理图；
图3为本发明中可变刚度浮筒的原理说明图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：
如图1所示的一种可用于多种海况的小型双体救助船，包括：平行设置的为该船体提供浮力的第一可变刚度浮筒1-1和第二可变刚度浮筒1-2，所述第一可变刚度浮筒1-1的上表面固定连接有第一刚性滑板2-1，第二可变刚度浮筒1-2的上表面固定连接有第二刚性滑板2-2，第一刚性滑板2-1上固定连接有左前拱3-1和左后拱3-3，所述第二刚性滑板2-2上固定连接有右前拱3-2和右后拱3-4，所述左前拱3-1、左后拱3-3、右前拱3-2和右后拱3-4上连接有主船体4；主船体4上设置有采用防水设计的控制单元6。所述第一可变刚度浮筒1-1或第二可变刚度浮筒1-2外设置有检测单元5和执行机构7；
所述检测单元5包括安装在主船体上的浪高仪51、加速度传感器52、位于可变刚度浮筒上的气压计53，所述浪高仪51采集该主船体4所在的航行海域的海况信息，所述加速度传感器52采集主船体垂向的加速度信号，所述气压计53采集第一刚性滑板2-1和第二可变刚度浮筒1-2内的气压值；
所述控制单元6接收检测单元5传送的检测信息、将主船体4的加速度值通过积分和滤波算法转化为主船体的垂向位移、结合航行海域的海况信息和第一刚性滑板2-1和第二可变刚度浮筒1-2的内压值、与预先设定的控制策略相匹配，从而获得第一刚性滑板2-1和第二可变刚度浮筒1-2的最佳刚度值，依据第一刚性滑板2-1和第二可变刚度浮筒1-2的内部气压与刚度的关系计算第一刚性滑板2-1和第二可变刚度浮筒1-2的需要达到的气压值，将需要达到的气压值与实际气压值进行对比获取对可变刚度浮筒的充气或放气的操作指令；
所述执行机构7接收控制单元6传送的充气或放气的操作指令、调控充气阀72和泄压阀73的工作；所述执行机构7包括充有压缩空气的小型气缸71、充气阀72、泄压阀73和柔性浮筒74，所述充气阀72将小型气缸71内的压缩空气充入柔性浮筒74或通过泄压阀73将柔性浮筒74内的气压泄入大气。
当小型双体救助船遭遇不同浪高的海况时，如图2所示，安装在主船体上的浪高仪51、加速度传感器52和气压计53分别采集此时航行海域的浪高信息、主船体垂向的加速度信号和可变刚度浮筒内的气压值，传输至位于主船体4上的控制单元6，控制单元6将主船体4的加速度值通过积分和滤波算法转化为主船体的垂向位移、结合航行海域的浪高信息和可变刚度浮筒的内压值，与预先设定的控制策略相匹配，从而获得第一刚性滑板2-1和第二可变刚度浮筒1-2的最佳刚度值，依据第一刚性滑板2-1和第二可变刚度浮筒1-2的内部气压与刚度的关系计算第一刚性滑2-1和第二可变刚度浮筒1-2的需要达到的气压值，将需要达到的气压值与实际气压值进行对比获取对可变刚度浮筒的充气或放气的操作指令；所述执行机构7接收控制单元6传送的充气或放气的操作指令、调控充气阀72将小型气缸71内的压缩空气充入柔性浮筒74或通过泄压阀73将柔性浮筒74内的气压泄入大气，从而达到减小不同波浪作用下小型双体救助船的减摇效果。
如图3所示，预先设定的控制策略为机械工程领域设计人员熟知的变刚度垂向减振问题，设海浪垂向位移为W，浮筒垂向位移为Z1，此时浮筒的整体刚度为K，设质量为M的主船体4其垂向位移为Z0，经过浮筒的缓冲减振之后，主船体4的垂向位移要小于浮筒的垂向位移，对主船体4达到了缓冲隔振的效果。当航行海域海况改变后，海浪的垂向位移和周期发生改变，如果不改变浮筒的刚度K，整个系统的缓冲效果就达不到预计的要求，只有针对性地改变浮筒的刚度K，才能在此海况下仍然达到对主船体4达到了缓冲效果。具体的浮筒的刚度K与海况的匹配关系采用模型试验提前测出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种可用于多种海况的小型双体救助船，其特征在于包括：平行设置的为船体提供浮力的第一可变刚度浮筒(1-1)和第二可变刚度浮筒(1-2)，所述第一可变刚度浮筒(1-1)的上表面固定连接有第一刚性滑板(2-1)，所述第二可变刚度浮筒(1-2)的上表面固定连接有第二刚性滑板(2-2)，所述第一刚性滑板(2-1)上固定连接有左前拱(3-1)和左后拱(3-3)，所述第二刚性滑板(2-2)上固定连接有右前拱(3-2)和右后拱(3-4)，所述左前拱(3-1)、左后拱(3-3)、右前拱(3-2)和右后拱(3-4)上连接有主船体(4)，所述主船体(4)上设置有采用防水设计的控制单元(6)；
所述第一可变刚度浮筒(1-1)或第二可变刚度浮筒(1-2)外设置有检测单元(5)和执行机构(7)；
所述检测单元(5)包括安装在主船体上的浪高仪(51)、加速度传感器(52)和位于可变刚度浮筒上的气压计(53)，所述浪高仪(51)采集该主船体(4)所在的航行海域的海况信息，所述加速度传感器(52)采集主船体垂向的加速度信号，所述气压计(53)采集第一可变刚度浮筒(1-1)和第二可变刚度浮筒(1-2)内的气压值；
所述控制单元(6)接收检测单元(5)传送的检测信息、将主船体(4)的加速度值通过积分和滤波算法转化为主船体的垂向位移、结合航行海域的海况信息和第一可变刚度浮筒(1-1)和第二可变刚度浮筒(1-2)的内压值，与预先设定的控制策略相匹配，从而获得第一可变刚度浮筒(1-1)和第二可变刚度浮筒(1-2)的最佳刚度值，依据第一可变刚度浮筒(1-1)和第二可变刚度浮筒(1-2)的内部气压与刚度的关系计算第一可变刚度浮筒(1-1)和第二可变刚度浮筒(1-2)的需要达到的气压值，将需要达到的气压值与实际气压值进行对比获取对第一可变刚度浮筒(1-1)和第二可变刚度浮筒(1-2)的充气或放气的操作指令；
所述执行机构(7)接收控制单元(6)传送的充气或放气的操作指令、调控充气阀(72)和泄压阀(73)的工作；所述执行机构(7)包括充有压缩空气的小型气缸(71)、充气阀(72)、泄压阀(73)和柔性浮筒(74)，所述充气阀(72)将小型气缸(71)内的压缩空气充入柔性浮筒(74)或通过泄压阀(73)将柔性浮筒(74)内的气压泄入大气；
设海浪垂向位移为W，浮筒垂向位移为Z1，此时浮筒的整体刚度为K，设质量为M的主船体(4)垂向位移为Z0，经过浮筒的缓冲减振后，主船体(4)的垂向位移小于浮筒的垂向位移，对主船体(4)进行缓冲隔振控制；当航行海域海况改变后，海浪的垂向位移和周期发生改变，则针对性地改变浮筒的刚度K，在此海况下仍对主船体(4)进行缓冲隔振控制。
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