CN116888042A - 船舶振动阻尼器系统 - Google Patents
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Abstract
一种船舶振动阻尼器系统，所述船舶振动阻尼器系统包括：一对或多对翅片总成(20)，所述翅片总成关于穿过船舶(60)的艉板的中间的横向轴(x)对称地放置在所述船舶的所述艉板中，其中所述翅片总成(20)由布置在垂直方向上的多个连续的单个翅片(21)组成，每个翅片具有II型横截面，由一个基底和两个相交侧边组成，其中上部翅片的侧边与紧接的下部翅片的侧边相切，从而形成连续的封闭式导管以供水通过，并且所述翅片总成(20)在水位之上顺时针旋转，并通过所述翅片总成到所述船舶的铰接连接(22)同时地或彼此独立地并且同时反向且平行地逆时针旋转，从而导致同时地或个别地即时对纵摇和横摇进行阻尼，并且防止所述船舶倾覆和水流入。
Description
本发明涉及对抗水上船舶由于涟波、风和/或其负载而经受的振动来稳定水上船舶的技术领域。
任何大小的水上船舶中出现的重大问题是所述船舶经受的振动。这些振动令乘客和船员不舒服，从而导致恶心或疲劳，而且也会变得危险，从而造成货物损失或毁坏，甚至使船舶本身倾覆，威胁到乘客和船员的安全。
纵摇(pitching)是船舶的纵向振动，而横摇(rolling)是沿着船舶的垂直轴发生的振动。
许多船舶目前配备了振动阻尼器，尤其是为了运载集装箱建造的货物船舶，以防止这些集装箱由于激烈的水而移动，从而造成可能威胁船舶的意外。
存在两种类型的船舶/船稳定：被动式和主动式。
被动式
主要用于大型船舶(商船、游轮)中的被动稳定方法是用水淹没船舶的某些隔室。隔室的操作是基于使船舶连通的原理。
关于横摇的第二种被动稳定方法是安装在船舶的船体的侧面上的固定翅片。固定翅片的缺点是所述翅片使船舶减速并且使燃料消耗增加，即使是在没有振动的静水中。另外，由于固定翅片永久地从船舶的主体突出，因此造成损害的概率很高。
主动式
主动稳定方法在于液体质量通过活塞移位。这种方法的缺点是操作上的困难，因为必须在正确的时间准确地移动液体质量。
另一种主动稳定方法是通过由陀螺稳定系统控制的泵系统用水淹没船舶水箱。这种方法的缺点是响应缓慢，因为将水从一侧泵出到另一侧引起延迟。
第三种主动稳定方法是通过安装在船舶的船体的侧面上的翅片，当不需要使用时，翅片被拖拽并收纳在船体中的凹部中。这在海平静时不产生水阻力，因此不使船舶减速，也不消耗额外燃料，并且翅片在不使用时被保护在凹部中。
这种方法的缺点是所述方法仅关于横摇提供稳定，这样做代价高昂，翅片放置不容易并且需要专业技能，因为要在船舶船体中形成大孔以形成用来存储翅片的隔室，必须非常小心地密封这些隔室。这些隔室还占用了船舶船体中的宝贵空间。此外，这些翅片只能在船舶在移动时起作用。
关于保持静止船舶在水系中的稳定性，由于大部分的水上船舶沿着纵轴暴露大量表面，因此所述表面使船舶对例如水流和风的力的作用敏感。这些力会造成船舶偏离期望的固定位置或期望的航线(course)。这需要始终保持警惕和进行大量调整以保持期望的位置和/或航线。
目前存在为停止的船舶提供稳定性的主动式稳定器。主动式稳定器是分布最广的稳定器系统，使用了在水位以下的在外部安装在船体侧面上的一对翅片，翅片可能或不能被拖拽并围绕其轴线旋转以便实现可能静止或移动的船舶的期望稳定性。然而，这种稳定器应该只能对横摇进行阻尼，而不能对纵摇进行阻尼。
另一种类型的主动式纵摇稳定器是动力调整件(power trim)。动力调整件是主要快艇控制件之一。动力调整件提供对滑行和速度的最优利用，燃料经济性，从而避免发动机应变和平稳巡航。动力调整件安装在发动机上；动力调整件仅在船舶在移动时操作，从而需要经验以进行恰当处置，并且响应缓慢。
另一种主动式稳定器是调整片(Trim tab)，调整片也是快艇的基本控制件之一并且用途是对横摇进行阻尼。调整片可以与具有舷外电动机的船舶上的动力调整件组合，或在具有舷内电动机的船舶中独立。这些调整片是安装在船舶的艉板上的多对翅片。调整片是电动的和液压的。调整片以不大于15到17节的速度高效地操作，因而对燃料消耗仅有正面影响。调整片难以操作。
也可以获得自动调整片。从船舶的仪表板中的屏幕或控制面板进行操作，在船舶的最优补偿下进行调整，并且在巡航时，使用陀螺传感器，系统改变补偿翅片的设置以将船舶保持在预定位置，但不是在每个单独涟波中都改变。
另一种类型的主动式稳定器是陀螺稳定器。陀螺稳定器使用陀螺转矩来对船舶的横摇进行阻尼。陀螺稳定器的缺点是购买和维护成本高，能量消耗高，需要船舶上的大量空间，因为它被放在船体内，并且只要惯性允许陀螺仪辅助船舶，它就只能立即操作。在启动时还有15到20分钟的延迟。
因此，稳定器不能提供对船舶的振动进行阻尼，不仅在纵轴上，而且在垂直轴上。
而且，在强涟波期间，在每个单独涟波中，现有的稳定系统都无法对抗纵摇来校正船舶的倾角。
现有的稳定系统都不能防止船舶朝向其垂直轴和纵轴两条轴线倾覆。
目前为止，稳定器都不具有即时减速功能。
无论在静止船舶或在巡航船舶，利用自动或手动操作选择，现有的稳定系统无法同时提供效率、低购买成本、简单设计、小的总体积、燃料经济性、容易安装在所有类型的船舶(从最大到最小)上而不用保留船体内的空间、不会在船体中形成额外大孔、容易组装-拆卸、视每艘船舶的需求而定的适应性和个性化、立即启动。
本发明组合现有稳定器的所有以上特性并且提供到今天为止还不能实现的额外功能。
这将通过翅片总成来实现，所述翅片总成关于穿过船舶的艉板的中间的垂直轴对称地成对地放置在船舶的艉板中以代替翻板，或更广泛地，每个翅片总成由布置在垂直方向上的多个连续的单个翅片组成，每个翅片具有II型横截面，由一个基底和两个相交侧边组成，其中上部翅片的侧边与紧接的下部翅片的侧边相切，从而形成连续的封闭式管道以供水通过，并且翅片总成的移动通过驱动系统实行，由电子控制器来控制，电子控制器由翅片总成的陀螺仪、加速度计、GPS和位置传感器组成，翅片总成在水位之上顺时针旋转，并且关于其零平面在与船舶的艉板的至少两个点处从到船舶的铰接连接平行地或彼此独立地并且同时反向且平行地逆时针旋转，所述零平面完全平行于安装有翅片总成的船体的底部的水平面。
这种旋转影响通过翅片总成的水的移动，无论船舶在移动或静止，并且取决于旋转方向和翅片总成的平行或独立旋转，关于纵向轴和/或垂直轴的船舶的倾角减小到零，并且防止倾覆。特别地，当翅片总成平行旋转时，通过逆时针旋转从而使艉升高并使艏降低，或通过顺时针旋转从而使艉降低并使艏升高，翅片总成对纵摇进行阻尼，同时通过独立旋转，翅片总成校正横摇。
如果船舶在移动并且翅片总成已经锁定在彼此不同的倾斜度并同时平行地顺时针或逆时针旋转，则与此同时，翅片总成重设朝向其两个轴线的船舶倾角。
本发明的操作可以通过操作员按压对应旋钮来手动进行，向上以使期望的翅片总成顺时针旋转，向下以使期望的翅片总成逆时针旋转，或者通过传感器输入和操作员的设置来自动进行，适当的翅片总成以带来期望结果的方式自动地旋转。
当船舶静止时，以自动方式通过陀螺仪或以手动方式通过来回按压对应旋钮，抵消船舶向其垂直轴的倾斜。当船舶在移动时，通过以下方式，应操作员的紧急指示同时地或个别地抵消船舶关于其垂直轴和其纵轴两者的倾斜：通过来回按压对应旋钮进行的手动操作，或通过视船舶的速度和自动设置来定义关于纵摇的船舶的编程坡度图，通过使船舶以操作员定义的倾角关于纵摇对准，从而继续保持这个倾角，或通过激活设置，其中取决于通过GPS传感器和冲击传感器系统的船舶速度和船舶对水的冲击，并且关于横摇通过使每个翅片总成独立地逆时针或顺时针旋转，装置关于最优倾角进行选择并继续校正。
确切地说，通过安装在电子控制器中的陀螺仪，当船舶爬升到涟波的顶峰时，船舶检测到其强倾斜并命令翅片总成逆时针旋转，从而导致翅片总成使述艏降低并且船舶越过涟波而非爬升到涟波的顶峰，而此后，随着涟波下降的船舶命令翅片总成顺时针旋转，因此艏升高，不会突然地落到涟波的低谷中，但是重设船舶关于地平线的度数或操作员设置的倾斜度。用这种方式，除了实现稳定船舶以外，还防止水从艏流入，尤其在开放型船舶中和船舶倾覆时。
当船舶从艏或从艉接收强力时，陀螺仪检测到朝向其纵轴的强倾斜，并且通过翅片总成的驱动系统，翅片总成逆时针旋转以使艏降低，或顺时针旋转以使艉降低，从而使倾斜度归零。
类似地，如果船舶经受强的横向涟波、风或货物的横向移位，陀螺仪检测到朝向其垂直轴的强倾斜，为了抵消倾斜，在船舶的接收涟波或其他横向力的同一侧的翅片总成通过驱动系统关于船舶的垂直轴顺时针旋转，与此同时，与船舶的接收横向力的一侧相反的翅片总成逆时针旋转，从而抵抗所述力并使船舶恢复到零倾斜。
当船不仅接收强的横向力而且接收沿着船的纵轴的力时，陀螺仪检测到其关于垂直轴并且关于纵轴倾斜，并且通过翅片总成的驱动系统，与船舶的接收横向力的一侧相反的翅片总成关于船舶的垂直轴逆时针旋转，而位于船舶的接收横向力的同一侧的翅片总成顺时针旋转，以便消除朝向船舶的垂直轴的倾斜，与此同时，翅片总成平行地逆时针或顺时针旋转，以便消除纵轴的倾斜。
在本发明的一个版本中，冲击传感器安装在电子控制器中，冲击传感器从船舶发动机接收监测燃料消耗是否增加的负载和消耗数据馈送并且从GPS 38接收监测速度和移动方向的不断变化的船舶的速度和方向数据馈送，冲击传感器反过来向电子控制器35给出信号，以使翅片总成20以用自动选择方式关于纵摇调整船舶倾角的方式旋转，从而通过在出于较低燃料消耗的最大速度与出于乘客安全和舒适的水中最小冲击之间做出权衡、通过操作员选择来实现最优倾角。
在针对船舶在水中受冲击最小的设置中，指定翅片总成的旋转(方向，度数)，在每个单独涟波中，尤其在船舶开始朝向波浪顶峰升高时，始终保持船舶的最优倾角，通过使翅片总成逆时针旋转，从而对通过翅片总成的水产生阻力，因此使艉升高并使艏降低以越过波浪，并且当船舶开始下降到波浪低谷时，通过使翅片总成顺时针旋转，从而在相反方向上对通过翅片总成的水产生阻力，从而使艉降低并使艏升高，而在针对最大速度产率的设置中，禁用这个操作。
翅片总成的驱动系统由油泵和液压活塞缸或伺服电动机或混合式伺服电动机或不同类型的驱动系统组成。
电子控制器提供额外功能，例如在船舶的预定倾斜度下开始翅片总成的旋转、根据船舶的速度来确定翅片总成的最大倾角、确定对翅片总成的倾斜旋转的响应时间等。
在每个翅片总成中放置更多的单个翅片给予对调整船舶的度数的更好控制，因为翅片对水的阻力更大。翅片的数目视期望的阻力而改变。
单个翅片的长度、宽度、厚度、形状和建造材料视安装了翅片的船舶的大小和类型而改变。
单个翅片之间的连接类型也有差别。
有一种设置，其中操作员可以针对船舶转弯而选择在整个转弯中关于船舶的垂直轴保持倾角为零，以实现稳定性、乘客的安全和愉快乘坐，或者借助于专用传感器来选择以尽可能短的半径进行转弯以使转弯最快地完成，或改为选择自动设置，其中通过专用传感器进行转向，并且取决于专用传感器的移动，系统通过调整转弯半径来做出相应响应。
为了以小半径实现快速转弯，关于船舶的垂直轴与转弯方向在相反侧上的翅片总成逆时针旋转，与此同时，与转弯方向在同一侧的翅片总成顺时针旋转。为了实现具有零横摇和大半径的转弯，在所述转弯期间，船舶关于其垂直轴的倾角保持为零，关于船舶的垂直轴在与转弯方向相反的一侧的翅片总成顺时针旋转，与此同时，与转弯方向在同一侧的翅片总成逆时针旋转。
在本发明中，安装了翅片总成的位置传感器系统，当翅片总成通过其零水位时，按预定间隔对翅片总成的失效点进行校正。第一个到达零水位的翅片总成等待其他翅片总成到达零水位，并且如果翅片总成之间的校正时间超过预定极限，则借助于控制屏来通知操作员驱动系统、驱动翅片总成旋转的翅片总成的转向系统有问题，并且翅片总成需要更换或修复并且安全模式被自动激活。
在本发明故障的情况下，安全模式被自动激活，所述故障会导致船舶的突然移动。
存在翻板缩回功能，只有当通过传感器确认船舶不移动时，由操作员通过旋钮来激活所述功能，在船舶升高/下水/停在岸上的情况下、在修复或维护或清洁期间或不使用时使用所述功能，在功能使用期间，翅片总成被收回、顺时针旋转并且停止在翅片总成尽可能地接近船舶的艉板的位置，以致对水展现最小可能阻力，而不使船舶减速并消耗不必要的燃料，以实现最高速度并且不遭受打击和毁坏、海洋污染以及其他情况。
有一个取决于船舶的速度来手动或自动操作或编程船舶的倾角的选项。
有一个操作本发明以仅关于船舶的纵轴或仅关于船舶的垂直轴或关于两条轴线校正船舶的倾角的选项。
翅片总成具有跟随水的移动自由地移动的附着的翻板闸门。当船舶静止时，翻板闸门搁置在单个翅片上，从而将水截获在翅片中，因此在对隔断进行阻尼期间，对水有更大阻力并且因此存在即时结果。当船舶在移动时，翻板闸门由于被水的移动和动量冲走而升高并且允许水通过翅片而不影响流量。结果，需要较少量的单个翅片。
单个翅片之间的距离是固定的或可变的。在本发明的一个版本中，有一种用于连接翅片总成的单个翅片的装置，取决于期望的水阻力，从所述装置获得单个翅片之间的距离的变化。
在这种装置的一个实例中，单个翅片借助于梁彼此铰接。所述梁中的一个借助于杆铰接到驱动系统，随着驱动系统的移动，所述杆从固定连接点顺时针地和逆时针地旋转到连接到船舶的单个翅片。
当驱动系统扩展时，棒从其固定连接点逆时针旋转，也通过单个翅片的铰接连接来拖动单个翅片，从而减小单个翅片之间的距离，并且在驱动系统完全扩展期间，单个翅片会聚，直到接触为止，从而导致水阻力为零，因此速度提高并且燃料消耗减少。通过缩回驱动系统，棒从其固定连接点顺时针旋转，通过其铰接连接拖动单个翅片，从而在驱动装置完全缩回期间使单个翅片之间的距离增大到最大，从而导致更大的水阻力并且因此使船舶更稳定。
在由舷外发动机油、施工步道等引起的船舶的艉板中空间不足的情况下，翅片总成连接到板，所述板附着到安装在船舶的艉板中的轨道(rail track)，并且驱动系统在其延伸期间使具有翅片总成的板从船舶的左右移动到船体外部，以便实现翅片总成的自由旋转，而当本发明关闭时，驱动系统在其缩回期间使翅片总成恢复到其在船舶的艉板中的原始位置，以防止受损。
有一种安全装置安装在本发明中，如果通过安装在翅片总成上的传感器在其包围翅片总成的旋转半径的扫描区域内检测到物体、人或其他障碍物，则所述安全装置立即停止翅片总成的任何旋转。
还有一种额外的紧急停止安全装置安装在本发明中，其中无论何时操作员想要船舶立即停止，通过按压紧急停止按钮，所有翅片总成立即逆时针旋转，从而使艏下降，以巨大的力使船舶的速度停止。
这是重要的优点，尤其对出现高速度并且难以减速的船舶来说。
翅片总成的驱动系统的运动传递装置具有从聚合物或其他材料安装的折叠盖，以保护驱动系统的移动部分免受海洋污染(例如牡蛎)。
一个功能是清洁翅片总成的驱动系统的运动传递装置，在清洁期间，即使本发明不起作用，也按预定间隔实行每个驱动装置的移动部分的完全路径，从而完全扩展和完全缩回，因此不允许海洋微生物粘附到驱动装置并且延长驱动装置的使用寿命和有效性。
本发明的组成部分利用接线系统彼此通信，并且在没有空间用于新的接线的情况下，改为使用经由Wi-Fi、蓝牙或类似系统的无线联网。
有可能通过应用程式从移动装置或平板或计算机来远程操作本发明或解决本发明的技术问题。
关于本发明到船舶的安装和本发明的组成部分之间的连接，当空间不足时，改为使用船舶的现有接线。
本发明的低能量消耗由如下事实引起：当船舶搁置时，在没有必要重设船舶的倾角时，油泵闲置，从而以极低的转速操作或暂停其操作，当在操作员规定的一段时间内没有涟波时，在没有压力时转速为零。当需要翅片总成的少量旋转以校正船舶的小倾角时，使油泵减速，因此油泵以较低油流量并且因此在较低操作压力和较小油流动阻力下操作。
在涟波强烈的情况下，通过反相器使油泵的速度增大，并且电子控制器命令电阀打开，因此通过驱动系统中的压力，翅片更多且更快地旋转，因此船舶的倾角减小到零。当动作完成时，电阀关闭并且油泵恢复惯性。
通过在恰当点关闭电阀，当船舶在航线上时，翅片总成继续朝向所需方向推动船舶，从而产生期望的结果，即船舶的所需倾角，从而操作关于时间累积。
本发明的一个关键优点是本发明将船舶的两种不同的稳定系统，稳定器和翻板或调整片的功能组合成一个，同时对纵摇和横摇进行阻尼，从而当船舶在移动时另外提供对纵摇进行阻尼的功能，迄今为止，还没有任何稳定系统提供这个功能。
这个操作的结果不仅对船舶的振动进行阻尼，而且防止船舶在恶劣天气现象的情况下倾覆或船舶负载移位。
现有的翻板仅在翻板通过艏降低和艉升高而逆时针旋转时校正船舶的倾角。本发明的翅片总成在顺时针旋转时也另外校正船舶的倾角，从而将艉下推并使艏升高。
本发明为用户提供在利用船舶的最大速度与节省燃料和保留乘客舒适性之间的选择。
重要的优点是本发明的安装位置，因为本发明位于船舶外并且在船舶的艉板处，从而不会形成其他稳定器会有的船舶在港口内或紧靠另一艘船舶停泊的问题。此外，即使翅片总成碰撞陆地或另一个物体，翅片总成仍不使水进入船舶。不同于其他稳定系统放置在其他位置中并且需要加强船体，安装在船舶的艉板中由于船舶的构造而是牢固的，经受住出现的力。
本发明的另一个优点是不需要额外的工作、孔和密封件并且不需要额外空间，通过去除现有的翻板系统并在同一位置放置本发明就能非常容易安装在新的船舶中或旧的船舶中。
单个翅片容易断开和连接，即使当在水中、进行清洁、维护或更换时，而现有的稳定系统需要将船舶升高。
甚至在低速船舶(移位或半移位)中，也能够安装本发明并且充分利用本发明的功能，这对其他类似的系统而言是不可能的。与在船舶稳定之前需要15到20分钟延迟的陀螺稳定器相比，本发明的另一个优点是即时启动。
本发明的安全装置的主要优点是，当船舶由于本发明故障而发生突然移动时，自动激活本发明的安全操作以避免事故。
本发明的另一个优点是其低总质量，尤其与陀螺稳定器相比，陀螺稳定器在旋转时需要有极大的负载以便利用其陀螺惯性。
另外，本发明的一个优点是低功率消耗，尤其是与陀螺稳定器相比，陀螺稳定器需要不断的能量消耗以达成移动质量的几千转速的永久旋转，还需要真空泵的操作。
另一个关键优点是船舶的燃料消耗的经济性。本发明由具有一些机械部分的极简单系统组成，所述系统具有低问题发生并且容易修复，从而不需要特别的专业技能。
本发明还有一个优点，由于本发明体积小并且在设计和安装上简单，因此除了使本发明变得特别经济以外，本发明甚至能够放置在由于空间不足而不能安装另一个稳定器的最小船舶中。
取决于安装船舶的类型和大小以及取决于稳定性控制的期望水平，本发明还提供定制和适应性。
当货物移位在船上出现时，或在来自横向风的力的情况下，需要翅片总成的在一个方向上的永久压力以便使船舶平衡。这利用本发明可能实现，而例如陀螺稳定器的其他稳定器只能暂时地校正船舶的倾角而不施加永久压力。到现在为止，在手动或自动翻板中，由于下降到船体的表面下以产生所需的向上到船舶的侧面的推力的翻板产生的单向阻力，操作员或自动系统降低两个翻板中的一个以校正墙体，与此同时，产生整个船舶的转矩，从而使船舶有朝向翻板下降的一侧转弯的趋势。也就是说，如果我们想要对轨道进行阻尼以使船舶顺时针旋转，则需要左边的翻板落下，并且船舶向左转弯。然后，操作员必须顺时针地转动舵轮以将船舶的航向保持为直线，并且在相反情况下逆时针地转动舵轮。然而，这样产生额外的燃料消耗，因为当方向舵未与船舶的轴线完全对准时，水动阻力增大，从而导致速度降低。这将通过本发明来解决，因为船舶对隔断进行阻尼所需的转矩同时在两个总成中共用，从而需要小得多的翅片总成倾斜度，左边的翅片总成逆时针倾斜，右边的翅片总成顺时针倾斜，而根本不影响船舶的航向，从而导致方向舵与船舶的轴线完全对准。
为了将本发明安装到船舶，当空间不足时，可以使用船舶的现有接线，而不影响其他系统的操作。
参考附图在下文描述本发明，在附图中：
图1呈现出安装在船舶上的本发明的视图。
图2示出了电子控制器。
图3示出了具有伺服电动机的驱动系统。
图4示出了具有混合式伺服电动机的驱动系统。
在图5中，呈现出单个翅片和翅片总成的方面的正面视图。
在图6中，呈现出单个翅片和翅片复合体的侧视图。
图7、图8和图9呈现出本发明的工作方法(modus operandi)。
图10和图11呈现出本发明的具有移动的翅片复合体的版本和所述版本如何起作用。
在图12、图13、图14中，相交地呈现出本发明的具有单个翅片的可变距离的版本和这个版本的操作模式。
图15示出了本发明针对倾卸横摇如何工作。
图16示出了本发明针对倾卸纵摇如何工作。
为了更好地理解本发明，给出了使用参考数字的诸图的详细描述，其中：
图1示出了安装在船舶上的本发明，本发明具有代替翻板65安装在船舶60的艉板上的翅片总成20、安装在船舶的控制面板上的紧急停止按钮50、翅片总成缩回旋钮55和控制屏45、具有油泵26和液压活塞缸27的桨叶总成的驱动系统25、翅片总成位置传感器系统30、电子控制器35，和如何通过信息传输系统连接这些部分。
图2示出了电子控制器，所述电子控制器由陀螺仪36、加速度计37、GPS 38、翅片总成位置传感器39和冲击传感器40组成。
图3示出了翅片总成的驱动系统25，所述驱动系统具有伺服电动机28。
图4示出了翅片总成的驱动系统25，所述驱动系统具有混合式伺服电动机29。
图5示出了单个翅片21和由彼此连接的多个单个翅片21组成的翅片总成20的正面视图。
图6示出了单个翅片21和由彼此连接的多个单个翅片21组成的翅片总成20、用于将翅片总成连接到船舶的铰接连接件22和以自由移动方式连接的翻板闸门23的侧视图。
图7示出了当船舶在移动中并且不需要对振动进行阻尼时，本发明如何起作用。翅片总成20旋转成平行于所述总成的零平面1，并且翻板闸门23由于水的动量而冲走并升高，从而导致水仅通过所述翅片总成，而不对水产生任何阻力并且不影响船舶的倾角。
图8示出了当船舶在移动时，在对纵摇振动进行阻尼的情况下本发明如何起作用，其中翅片总成20从其铰接连接处22逆时针旋转到船舶的艉板60，从而对通过翅片总成的水产生阻力，导致艉升高和艏下降，同时翻板闸门23由于水的动量而被冲走并升高而不对水产生任何阻力。
图9示出了当船舶在移动时，在对纵摇振动进行阻尼的情况下本发明如何起作用，其中翅片总成20从其铰接连接处22顺时针旋转到船舶的艉板60，从而导致来自通过翅片总成的水的阻力，导致艉降低和艏升高，同时翻板闸门23由于水的动量而被冲走并升高而不对水产生任何阻力。
图10呈现出本发明的一个版本，其中翅片总成20安装在附着到轨道71的板70上，并且通过驱动系统装置72，整个翅片总成20在船舶的船体外收回，以便在艉板60中空间不足时实现翅片总成的旋转。
图11呈现出本发明的具有移动的翅片总成20的版本，所述翅片总成不工作并且处于其原始位置。
在图12、图13、图14中，呈现出AA截面中的本发明的版本，其中单个翅片之间的距离由于翅片通过梁80铰接连接而发生变化21。梁中的一个通过杆81铰接连接到驱动系统82，随着驱动系统82的移动，杆从固定连接点83顺时针地或逆时针地旋转到附着到船舶的单个翅片21。通过延伸驱动系统82，棒81从其固定连接点83逆时针旋转，单个翅片21通过其铰接连接84逆时针旋转，从而在驱动系统84的完全延伸期间，导致单个翅片之间的距离减小并且单个翅片21会聚，直到接触为止。通过缩回驱动系统82，棒81从其固定连接点83顺时针旋转，单个翅片21通过其铰接连接84顺时针旋转，结果，单个翅片之间的距离增大，在驱动系统完全缩回82时达到单个翅片之间的最大可能距离。
图15示出了当船舶在垂直轴x上并且确切地说从船舶的右边接收振动，本发明如何起作用。为了消除垂直轴线的倾斜，左边的翅片总成20逆时针旋转，而右边的翅片总成顺时针旋转。
图16示出了当船在其纵向轴线y上并且确切地说艏振动时，本发明如何起作用。为了消除纵向轴线的倾斜，翅片总成20逆时针旋转。
Claims (26)
1.一种具有手动和自动操作的船舶振动阻尼器系统，所述船舶振动阻尼器系统包括：一对或多对翅片总成(20)，所述翅片总成安装在船舶(60)的艉板中并且关于穿过所述船舶的艏的中心的垂直轴(x)对称，由彼此连接的多个单个翅片(21)组成；所述翅片总成的驱动系统(25)；翅片总成位置传感器系统(30)；电子控制器(35)，所述电子控制器由陀螺仪(36)、加速度计(37)、gps (38)和翅片总成位置传感器(39)组成；一个或多个控制屏(45)；翅片总成收回按钮(55)；以及这些部分之间的信息传输系统，
其特征在于，
• 所述翅片总成(20)由布置在垂直方向上的多个连续的单个翅片(21)组成，每个翅片具有II型横截面，由一个基底和两个相交侧边组成，其中上部翅片的侧边与紧接的下部翅片的侧边相切，从而形成连续的封闭式导管以供水通过，
• 所述翅片总成(20)在水位之上顺时针旋转，并通过所述翅片总成与所述船舶的铰接连接(22)平行地或彼此独立地并且同时反向且平行地逆时针旋转，
• 所述船舶振动阻尼器系统包括安装在所述电子控制器(35)上的冲击传感器(40)，所述冲击传感器从所述船舶的发动机接收监测燃料消耗是否增加的负载和消耗数据馈送并且从所述gps (38)接收关于速度减小和移动方向的不断变化的所述船舶的速度和移动方向数据馈送，所述冲击传感器又向所述电子控制器(35)发出信号以使所述翅片总成(20)以关于纵摇调整船的倾角的方式旋转，
• 包括紧急停止安全装置，当所述紧急停止安全装置经由紧急停止按钮(50)激活时，通过所述紧急停止安全装置，所有翻板总成(20)立即逆时针旋转，从而使艏降低、强制地停止船的速度。
2.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，放置所述翅片总成(20)以代替翻板(65)。
3.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成的所述驱动系统(25)由油泵(26)和液压活塞缸(27)组成。
4.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成的所述驱动系统(25)由伺服电动机(28)组成。
5.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成的所述驱动系统(25)由混合式伺服电动机(29)组成。
6.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成的所述驱动系统(25)通过所述翅片总成根据其零水位表面在至少两个点处与所述船舶(60)的所述艉板的铰接连接(22)实现所述翅片总成(20)的顺时针和逆时针的平行独立旋转，所述零水位表面完全平行于船体(66)的底部的水平面(1)。
7.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，通过操作员选项，通过在最大速度与对水的最小冲击之间做出权衡，所述冲击传感器(40)在自动设置下实现所述船舶的最优倾角。在针对所述船舶在水中受冲击最小的设置中，通过针对所述翅片总成(20)的旋转(方向，度数)进行设置，在每个单独涟波中，尤其在所述船舶升高到波浪顶峰时，始终保持所述船舶的所述最优倾角，使所述翅片总成(20)逆时针旋转，从而对通过所述翅片总成的水产生阻力，同时使所述艉升高并使所述艏降低以越过波浪，并且当所述船舶开始下降到波浪低谷时，所述船舶振动阻尼器系统使所述翅片总成(20)顺时针旋转，从而在相反方向上对通过所述翅片总成的水产生阻力，使所述艉降低并使所述艏升高，而在选择最大速度性能时，关闭这个功能。
8.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，当所述船舶接收强横向力时，所述陀螺仪(36)检测到其相对于所述垂直轴(x)倾斜，并且通过所述翅片总成的所述驱动系统(25)，与所述船舶的接收所述力的一侧相反的所述翅片总成(20)关于所述船舶的所述垂直轴(x)逆时针旋转，与此同时，位于所述船舶的接收所述力的同一侧的所述翅片总成顺时针旋转。
9.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，当所述船舶从所述艏接收强力时，所述陀螺仪(36)检测到其朝向纵轴(y)倾斜，并且通过所述翅片总成的所述驱动系统(25)，所述翅片总成(20)逆时针旋转，而当所述船舶从所述艉接收强力时，所述陀螺仪(36)检测到其朝向所述纵轴(y)倾斜，并且通过所述翅片总成的所述驱动系统(25)，所述翅片总成(20)顺时针旋转。
10.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，当所述船舶接收强横向力和纵轴力两者时，所述陀螺仪(36)检测到其关于所述垂直轴(x)和所述纵轴(y)两者倾斜，并且通过所述翅片总成的所述驱动系统(25)，与所述船舶的接收所述力的一侧相反的所述翅片总成(20)关于所述船舶的所述垂直轴(x)逆时针旋转，并且位于所述船舶的接收所述横向力的同一侧上的所述翅片总成(20)顺时针旋转，与此同时，所述翅片总成(20)平行地顺时针和逆时针旋转。
11.根据权利要求1和3所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述电子控制器(35)在所述船舶的预定倾斜度下开始翅片总成旋转，根据所述船舶的所述速度来确定所述翅片总成的最大倾角并且确定对所述翅片总成的倾角变换的响应时间。
12.根据权利要求1和3所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，在自动选项中，存在在所述船舶转弯期间保持零横摇的选项和尽可能快地完成转弯并且改为通过专用传感器根据转向来调整转弯半径的选项。为了以小半径实现最快转弯完成，与旋转方向相反的所述翅片总成(20)关于所述船舶的所述垂直轴(x)逆时针旋转，与此同时，与所述转弯位于同一方向的所述翅片总成(20)顺时针旋转。为了实现具有零横摇和大半径的转弯，在所述转弯期间，使所述船舶相对于所述垂直轴(x)的倾角保持为零，与所述转弯方向相反的所述翅片总成(20)关于所述船舶的所述垂直轴(x)顺时针旋转，与此同时，与所述转弯在同一方向上的翅片总成(20)逆时针旋转。
13.根据权利要求1、3、4、5所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，通过所述位置传感器系统(30)，按预定间隔，当所述翅片总成(20)通过它们的零平面(1)时，校正所述翅片总成的零点。第一个到达所述零平面(1)的所述翅片总成(20)等待其他翅片总成(20)到达所述零平面(1)，并且一旦所述翅片总成的零平面经过校正，所述翅片总成就继续其移动。如果所述翅片总成(20)之间的校正时间超过预定极限，则经由所述控制屏(45)来通知所述操作员所述液压活塞缸(27)、所述伺服电动机(28)或所述混合式伺服电动机(29)、实现所述翅片总成(20)的旋转的所述翅片总成的所述驱动系统(25)存在问题，并且所述部分需要更换或维修并且安全操作模式被自动激活。
14.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述单个翅片(21)视待安装的船舶的大小和类型而具有可变的长度、宽度和厚度、形状以及建造材料，并且构成翅片总成(20)的单个翅片(21)的数目取决于期望的阻力。
15.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成(20)具有跟随水的移动自由地移动的附着的翻板闸门(23)。当所述船舶静止时，所述翻板闸门(23)触碰所述单个翅片(21)，从而将水截获在所述翅片中，在对横摇进行阻尼时对水产生更大阻力，从而实现即时结果。当所述船在移动时，所述翻板闸门由于被水的移动和动量冲走而升高并且允许水通过所述翅片而根本不影响水的移动。
16.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，通过所述翅片总成收回按钮(55)并且仅在通过传感器核实所述船舶不移动的情况下，所述按钮使所述翅片总成(20)收回，从而使所述翅片总成顺时针旋转并将所述翅片总成放置在尽可能地接近所述船舶(60)的所述艉板的位置。
17.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成(20)连接到板(70)，所述板附着到安装在所述船舶(60)的所述艉板中的横摇导杆(71)，当所述船舶(60)的所述艉板中空间不足时，通过驱动系统(72)将所述板(70)移动到所述船体外部以实现翅片总成(20)的旋转。
18.根据权利要求1和3所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，在不需要旋转所述翅片总成(20)以校正所述船舶的倾角的情况下，所述油泵(26)的操作设置成闲置，从而将所述油泵(26)的速度减小到最小值，并且当在所述操作员设置的时间间隔内，没有涟波时，甚至完全暂停所述油泵的操作，而在需要所述翅片总成(20)少量旋转以校正所述船的小倾角的情况下，减小所述油泵(26)的速度以用较低油流量操作，因此操作压力较低并且油流动阻力较小。在涟波强烈的情况下，通过反相器使所述油泵的速度增大，并且所述电子控制器将电阀打开，因此通过所述驱动系统所受的压力，所述翅片总成更多且更快地旋转，因此所述船的倾角减小到零。一旦动作完成，所述电阀就关闭并且所述油泵返回到闲置。
19.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成(20)的所述单个翅片(21)按固定距离彼此连接。
20.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成(20)的所述单个翅片(21)具有调节所述单个翅片之间的距离的变化的连接装置。这种装置的一个实例是所述单个翅片(21)之间通过梁(80)的铰接连接。所述梁中的一个借助于棒(81)通过驱动系统(82)铰接，随着所述驱动系统(82)的移动，所述棒从固定连接点(83)顺时针地或逆时针地旋转到附着到所述船舶的所述单个翅片(21)。当所述驱动系统(82)延伸时，所述棒(81)从其固定连接点(83)逆时针旋转，所述单个翅片(21)通过其铰接连接(84)逆时针旋转，从而在所述驱动系统(84)的完全延伸期间，减小所述单个翅片之间的距离并且所述单个翅片(21)会聚，直到接触为止。通过缩回所述驱动系统(82)，所述棒(81)从其固定连接点(83)顺时针旋转；所述单个翅片(21)通过其铰接连接(84)顺时针旋转，因此当所述驱动装置(82)完全缩回时，所述单个翅片的距离增大到最大可能距离。
21.根据权利要求3、4、5所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述船舶振动阻尼器系统包括如下功能：即使在其停止工作时，也按预定间隔清洁所述液压活塞缸(27)、所述伺服发动机(28)和所述混合式伺服发动机(29)、所述翅片总成的所述驱动系统(25)以清除海洋微生物，在所述清洁期间，发生以上部分的移动部分的完全扩展和完全缩回。
22.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述翅片总成(20)具有传感器，当在所述传感器的范围内检测到物体、人类或其他障碍物时，所述传感器立即中断所述翅片总成(20)的任何旋转。
23.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器系统，其特征在于，所述船舶振动阻尼器系统的部分之间的所述信息传输系统是接线系统。
24.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器，其特征在于，所述船舶振动阻尼器系统的部分之间的所述信息传输系统是无线联网的。
25.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器，其特征在于，所述船舶振动阻尼器的部分之间的所述信息传输系统是所述船舶的现有接线。
26.根据权利要求1所述的船舶振动阻尼器，其特征在于，问题处置和解决由技术员从远程装置通过应用程序来进行。
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| REG | Reference to a national code |
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