CN114394196B - 一种利用船舶横摇运动的取水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用船舶横摇运动的取水装置，包括船体，在船体的尾部固定有上转轴和下转轴，上转轴上套设有上链轮，下转轴上套设有下链轮，上链轮和下链轮只能够相对于船体作单向的逆时针转动而无法相对于上转轴作顺时针转动，上链轮和下链轮外部套设有链条，链条上等间距地固定有若干个装水斗，从而从船体外取水进入船舱内，本发明将获取的水补充进压载水舱从而能够增加船舶的稳性，并且能够有效建立负反馈机制以减小船体的横摇。

Description

一种利用船舶横摇运动的取水装置

技术领域

本发明属于船舶节能取水的技术领域，尤其涉及一种利用船舶横摇运动的取水装置。

背景技术

船舶在进行长时间航行的过程中往往需要往船舱内补充海水进行各项用途，包括且不限于：在进入风浪较大的海区时补充压载水以增强船舶的稳性，渔船在返航途中为了保证特定的海鲜存活，需要不断地补充新鲜海水以增加海鲜的存活率，海上对不明船只进行驱逐时需要抽水发射水炮，设备着火时需要大量抽水进行灭火等。现有技术中船舶往船舱内补充海水大多是采用水泵从海里抽水进船舱，然而水泵在使用的过程中会消耗大量的电能或是汽油，从而导致浪费了大量的能源。

因此，需要一种节能的取水装置对现有的抽水方式进行补充，从而保证船舶的节能性和环保性。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用船舶横摇运动的取水装置，它针对背景技术中的取水方式消耗能量大，不够环保节能的缺点进行了改进和补充，降低了成本，同时更加环保。

为了解决现有技术中存在技术问题，本发明采用如下技术方案：一种利用船舶横摇运动的取水装置，其特征在于：包括船体，在船体的尾部固定有上转轴和下转轴，所述上转轴与下转轴平行设置，且所述上转轴和下转轴的轴向方向与船体长度方向相同，所述上转轴上套设有上链轮，所述下转轴上套设有下链轮，所述上链轮只能够相对于所述上转轴作单向的逆时针转动而无法相对于所述上转轴作顺时针转动，所述下链轮只能够相对于所述下转轴作单向的逆时针转动而无法相对于所述下转轴作顺时针转动，所述上转轴和所述上链轮设置于水面的上方，所述下转轴和所述下链轮设置于水面的下方，所述上链轮和所述下链轮外部套设有链条，所述链条上等间距地固定有若干个装水斗，所述上链轮的左下方设置有储水池，所述储水池能够收集所述装水斗倒下的水。

作为本发明进一步的方案：所述船体内部两侧设置有压载水舱，所述储水池通过水管与所述压载水舱连通。

作为本发明再进一步的方案：所述压载水舱内的水面高度低于所述储水池的底面高度。

作为本发明再进一步的方案：所述装水斗包括装水斗本体，所述装水斗本体通过铰链与盖板转动连接，所述盖板远离所述铰链的一端固定有浮体，所述浮体完全淹没于水中时所受到的浮力大小大于所述浮体与所述盖板所受到的重力之和，在装水斗本体远离铰链的一侧固定安装有水翼板，水翼板的横截面形状为机翼型。

作为本发明再进一步的方案：所述浮体完全淹没于水中时所受到的浮力大小为所述浮体与所述盖板所受到的重力之和的两倍。

作为本发明再进一步的方案：所述盖板的材料为橡胶。

作为本发明再进一步的方案：所述浮体由气囊组成。

作为本发明再进一步的方案：所述上转轴和所述上链轮之间通过单向棘轮连接，所述下转轴和所述下链轮之间通过单向棘轮连接。

本发明有益效果：

1、本发明通过使得上链轮和下链轮只能相对于上转轴和下转轴作逆时针运动而无法作顺时针运动的特点，从而不断地在船舶横摇的过程中将船舶横摇转动的动能转化为装水斗中的水的势能，从而不断将船外的水输送进船舱内，从而达到节能地取水的效果。

2、本发明使得当船舶遇到风浪导致横摇幅度较大时，上链轮和下链轮在一个横摇周期内能够相对于船体逆时针转动更大的角度，进而在一个横摇周期内能够将更多的水补充进压载水舱从而快速增加船舶的稳性以应对风浪海况，本发明为船舶的横摇运动构建了一个负反馈机制，能够自适应性地针对恶劣海况快速补充压载水从而增加船舶稳性，针对平稳的海况则慢速补充压载水，该负反馈机制是本申请的一个重要的发明点所在。

3、本发明通过设置浮体和盖板，从而使得盖板能够在水面以下受浮体的作用而打开，从而为装水斗装水，而盖板在水面以上时则受到重力作用盖紧装水斗本体防止装水斗中的水漏出，从而能够自动地控制盖板的开启和关闭，同时盖板在将装水斗中的水倒入储水池时能够起到引导水流的作用。

4、本发明通过设置水翼板从而辅助推动链轮和链条作逆时针转动，同时水翼板能够大幅增加装水斗在水中运动的阻尼，从而有效地防止链轮和链条由于受装水斗中的水的重力作用而全程与转轴保持相对静止状态导致本申请无法正常工作，在实践过程中水翼板的存在有无极大地决定了链轮能否顺利地相对于转轴作逆时针转动，因此该水翼板的设置是本申请的重要的发明点所在。

附图说明

图1是一种利用船舶横摇运动的取水装置从船尾方向观察的结构示意图。

图2是一种利用船舶横摇运动的取水装置在船舶横摇作顺时针转动时的工作状态图。

图3是一种利用船舶横摇运动的取水装置在船舶横摇作逆时针转动时的工作状态图。

图4是一种利用船舶横摇运动的取水装置在船舶在大倾角横摇运动作顺时针转动时的工作状态图。

图5是一种利用船舶横摇运动的取水装置的水翼板的工作状态示意图。

图6是一种利用船舶横摇运动的取水装置的装水斗的结构示意图。

其中：

1、水面； 2、船体； 3、压载水舱；

6、上链轮； 7、下链轮； 8、链条；

9、装水斗； 10、储水池； 11、水；

51、上转轴； 52、下转轴； 91、装水斗本体；

92、铰链； 93、盖板； 94、浮体；

95、水翼板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出详细地说明：

请参见附图1，一种利用船舶横摇运动的取水装置，包括船体2，在船体2的尾部固定有上转轴51和下转轴52，所述上转轴51与下转轴52平行设置，且所述上转轴51和下转轴52的轴向方向与船体长度方向相同，所述上转轴51上套设有上链轮6，所述下转轴52上套设有下链轮7，所述上链轮6只能够相对于所述上转轴51作单向的逆时针转动而无法相对于所述上转轴51作顺时针转动，所述下链轮7只能够相对于所述下转轴52作单向的逆时针转动而无法相对于所述下转轴52作顺时针转动，本领域可以在上转轴51和所述上链轮6之间通过单向棘轮连接，所述下转轴52和所述下链轮7之间通过单向棘轮连接以实现单向转动的功能。

所述上转轴51和所述上链轮6设置于水面1的上方，所述下转轴52和所述下链轮7设置于水面1的下方，所述上链轮6和所述下链轮7外部套设有链条8，所述链条8上等间距地固定有若干个装水斗9，所述上链轮6的左下方设置有储水池10，所述储水池10能够收集所述装水斗9倒下的水11。

请参见附图2、图3、图4，当船舶作横摇周期运动的过程中进行顺时针转动时，由于上链轮6和下链轮7自身存在转动惯性，且装水斗9受到海水的阻尼作用，从而导致上链轮6和下链轮7转动的角速度无法被加速到与船体2顺时针转动的角速度一样快，即上链轮6和下链轮7顺时针转动的角速度小于船体2顺时针转动的角速度，即上链轮6和下链轮7相对于船体2、上转轴51和下转轴52作逆时针转动，然而当船体2作横摇周期运动的过程中进行逆时针转动时，由于单向棘轮的限制作用，导致上链轮6和下链轮7无法由于自身惯性而相对于上转轴51和下转轴52作顺时针转动，而只能相对于上转轴51和下转轴52保持静止，由此可见，在船舶横摇的一个周期内，当船舶顺时针转动时上链轮6和下链轮7相对于上转轴51和下转轴52作逆时针转动，当船舶逆时针转动时上链轮6和下链轮7相对于上转轴51和下转轴52保持静止，如此往复使得上链轮6和下链轮7带动链条8相对于船体2作间歇性的逆时针转动，从而将右侧链条8上的装水斗9往上传送，将海水从水面挑上来，并且在装水斗9绕过上链轮6后将水倒入储水池10中。

储水池10中收集到的水可以用于饲养船上的海鲜，用于船上人员的生活用水，用于船上设备的用水，用于补充船舶的压载水。

10中的水用于补充压载水时，在船体2内部两侧设置有压载水舱3，所述储水池10通过水管与所述压载水舱3连通，水管上设置有阀门，压载水舱不需要补充压载水时可以关闭阀门，所述压载水舱3内的水面高度低于所述储水池10的底面高度，从而使得储水池10中的水能够受重力作用流入压载水舱3里，当船舶遇到风浪导致横摇幅度较大时，上链轮6和下链轮7在一个横摇周期内能够相对于船体2逆时针转动更大的角度，进而在一个横摇周期内能够将更多的水补充进压载水舱3从而快速增加船舶的稳性以应对风浪海况，本发明为船舶的横摇运动构建了一个负反馈机制，能够自适应性地针对恶劣海况快速增加船舶稳性，针对平稳的海况则慢速增加船舶稳性。

由于本申请的链轮、链条8和装水斗9等装置紧贴着船体2的尾部设置，因此在船舶航行过程中不会增加船舶航行的阻力。

所述装水斗9包括装水斗本体91，所述装水斗本体91通过铰链92与盖板93转动连接，所述盖板93远离所述铰链92的一端固定有浮体94，所述浮体94完全淹没于水中时所受到的浮力大小大于所述浮体94与所述盖板93所受到的重力之和，从而使得盖板93能够在水面以下时受浮体的作用而打开，从而为装水斗9装水，而盖板93在水面以上时则受到重力作用盖紧装水斗本体91防止装水斗9中的水漏出，从而能够自动地控制盖板93的开启和关闭，同时盖板93在将装水斗9中的水倒入储水池10时能够起到引导水流的作用，优选浮体94完全淹没于水中时所受到的浮力大小为所述浮体94与所述盖板93所受到的重力之和的两倍，优选盖板93的材料为橡胶，优选所述浮体94由气囊组成。

如图5、图6所示，装水斗本体91远离铰链92的一侧固定安装有水翼板95，水翼板95的横截面形状为机翼型，且凸起的边朝上，扁平的边朝下，当装水斗9转动至下链轮7的正下方时，水翼板95的位置位于船体2的底面之下，从而使得水翼板95能够迎接前方的水流而产生升力，该升力的方向为从装水斗本体91的底面指向装水斗本体91的开口，该升力能够推动链轮和链条8相对于船体2作逆时针转动，从而辅助推动右侧的装水斗9向上传送。同时，在某些极端工况下，由于右侧的装水斗9中的水重量太大，导致即使在船体2横摇作顺时针转动时，链轮也会受到来自右侧的装水斗9中的水带来的顺时针的力矩作用而跟随船体2一同进行顺时针运动，即链轮与船体2全程保持相对静止，从而导致本发明的装置无法正常工作。而设置水翼板95后，由于水翼板95受到了来自水的阻尼作用，当船体2横摇作顺时针转动时，水翼板95将受到一个向右方的阻尼力，从而为链轮和链条8提供一个逆时针方向的力矩，以帮助链轮和链条8相对于船体2作逆时针转动。

上述实例仅用于说明本发明，其中各部件的方向、结构、材料、连接方式都是可以有所变化的，凡是在本发明技术基础上进行的等同变换和改进，均不应该排除在本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种利用船舶横摇运动的取水装置，其特征在于：包括船体（2），在船体（2）的尾部固定有上转轴（51）和下转轴（52），所述上转轴（51）与下转轴（52）平行设置，且所述上转轴（51）和下转轴（52）的轴向方向与船体长度方向相同，所述上转轴（51）上套设有上链轮（6），所述下转轴（52）上套设有下链轮（7），所述上链轮（6）只能够相对于所述上转轴（51）作单向的逆时针转动而无法相对于所述上转轴（51）作顺时针转动，所述下链轮（7）只能够相对于所述下转轴（52）作单向的逆时针转动而无法相对于所述下转轴（52）作顺时针转动，所述上转轴（51）和所述上链轮（6）设置于水面（1）的上方，所述下转轴（52）和所述下链轮（7）设置于水面（1）的下方，所述上链轮（6）和所述下链轮（7）外部套设有链条（8），所述链条（8）上等间距地固定有若干个装水斗（9），所述上链轮（6）的左下方设置有储水池（10），所述储水池（10）能够收集所述装水斗（9）倒下的水（11）；

装水斗（9）包括装水斗本体（91），所述装水斗本体（91）通过铰链（92）与盖板（93）转动连接，所述盖板（93）远离所述铰链（92）的一端固定有浮体（94），所述浮体（94）完全淹没于水中时所受到的浮力大小大于所述浮体与所述盖板所受到的重力之和，在装水斗本体（91）远离铰链（92）的一侧固定安装有水翼板（95），水翼板（95）的横截面形状为机翼型，凸起的边朝上，扁平的边朝下，当装水斗（9）转动至下链轮（7）的正下方时，水翼板（95）的位置位于船体（2）的底面之下，从而使得水翼板（95）能够迎接前方的水流而产生升力，该升力的方向为从装水斗本体（91）的底面指向装水斗本体（91）的开口，该升力能够推动链轮和链条（8）相对于船体（2）作逆时针转动，从而辅助推动右侧的装水斗（9）向上传送。

2.根据权利要求1所述的一种利用船舶横摇运动的取水装置，其特征在于：所述船体（2）内部两侧设置有压载水舱（3），所述储水池（10）通过水管与所述压载水舱（3）连通。

3.根据权利要求2所述的一种利用船舶横摇运动的取水装置，其特征在于：所述压载水舱（3）内的水面高度低于所述储水池（10）的底面高度。

4.根据权利要求1所述的一种利用船舶横摇运动的取水装置，其特征在于：所述浮体（94）完全淹没于水中时所受到的浮力大小为所述浮体（94）与所述盖板（93）所受到的重力之和的两倍。

5.根据权利要求4所述的一种利用船舶横摇运动的取水装置，其特征在于：所述盖板（93）的材料为橡胶。

6.根据权利要求1所述的一种利用船舶横摇运动的取水装置，其特征在于：所述浮体（94）由气囊组成。

7.根据权利要求2所述的一种利用船舶横摇运动的取水装置，其特征在于：所述上转轴（51）和所述上链轮（6）之间通过单向棘轮连接，所述下转轴（52）和所述下链轮（7）之间通过单向棘轮连接。

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