CN116923657B - 一种模块化船舶减摇机构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化船舶减摇机构及其使用方法，涉及船舶减摇技术领域，解决了船舶减摇机构在使用时，通常会由于内部的飞轮高速旋转而无法及时停止导致停止摇摆的船舶继续摇晃，且装置通常难以对内部结构进行拆除维护的问题。一种模块化船舶减摇机构及其使用方法，包括上陀螺，所述上陀螺的底端活动安装有下陀螺，所述上陀螺和下陀螺的内部活动安装有飞轮，所述飞轮的外表面活动安装有多个铁镍合金块。本发明通过电磁铁和铁镍合金块的配合，可通过电磁铁通电产生磁性而拉动铁镍合金块回缩至弹簧凹槽的内部，从而使飞轮在转动时，防止滚珠与耐磨环之间的摩擦影响飞轮的转动速率，从而提高飞轮的转动效率。

Description

一种模块化船舶减摇机构及其使用方法

技术领域

本发明涉及船舶减摇领域，具体为一种模块化船舶减摇机构及其使用方法。

背景技术

船舶在航行的过程中，由于受风浪等因素的影响下，使得船体容易发生大幅度的摇摆和晃动，致使船舶的航速降低，甚至造成货物损坏，船舶在受到风浪吹打后，其横摇运动最为剧烈，使得船舶的操作性降低，而减摇装置是减小船舶晃动必不可少的设备，常用的减摇装置有减摇鳍、减摇水舱、舭龙骨和减摇陀螺等；

减摇陀螺具有减摇效果不受航速影响，结构紧凑，占用空间较小，减摇效果较好等优点，因此越来越广泛地应用于船舶减摇领域。

现有的船舶减摇机构在使用时，通常会由于内部的飞轮高速旋转而无法及时停止导致停止摇摆的船舶继续摇晃，且装置通常难以对内部结构进行拆除维护；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了一种模块化船舶减摇机构及其使用方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块化船舶减摇机构及其使用方法，以解决上述背景技术中提出船舶减摇机构在使用时，通常会由于内部的飞轮高速旋转而无法及时停止导致停止摇摆的船舶继续摇晃，且装置通常难以对内部结构进行拆除维护等问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模块化船舶减摇机构，包括上陀螺，所述上陀螺的底端活动安装有下陀螺，所述上陀螺和下陀螺的内部活动安装有飞轮，所述飞轮的外表面活动安装有多个铁镍合金块，所述上陀螺内部顶端表面的一侧固定安装有L型固定托板，所述上陀螺内部顶端表面的另一侧活动安装有L型活动托板，所述上陀螺内部顶端表面靠近L型活动托板的位置设有弧形滑动槽，所述L型活动托板的顶端活动插入弧形滑动槽的内部，所述弧形滑动槽的内部活动安装有限位块。

优选的，所述弧形滑动槽的内部设有限位槽，所述限位块的一端活动卡入限位槽的内部，所述限位块与限位槽内部之间活动安装有挤压弹簧，所述挤压弹簧的一端与限位槽的内部固定连接，所述挤压弹簧的另一端与限位块的表面活动连接。

优选的，所述限位块的一侧表面与L型活动托板的表面贴合，所述限位块的另一侧表面设有斜槽。

优选的，所述飞轮的外表面设有多个弹簧凹槽，所述铁镍合金块的一端均活动卡入弹簧凹槽的内部，所述铁镍合金块与弹簧凹槽内部之间均活动安装有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端与弹簧凹槽的内部固定连接，所述压缩弹簧的另一端与铁镍合金块的表面活动连接，所述飞轮内部靠近弹簧凹槽的位置均固定安装有电磁铁。

优选的，所述上陀螺的外表面固定安装有上连接环，所述下陀螺的外表面固定安装有下连接环，所述上连接环的底端表面固定安装有四个连接块，所述下连接环的顶端表面固定安装有四个连接块，所述上连接环和下连接环的外表面均设有插槽，所述连接块均活动插入插槽的内部，所述连接块的外表面均设有插孔，所述插孔均延伸至上连接环和下连接环的内部。

优选的，所述上连接环和下连接环的两侧表面均固定安装有转轴卡套，所述转轴卡套的内部均活动安装有外转轴，所述上陀螺和下陀螺的外侧固定安装有方型外框，所述方型外框的表面固定安装有支撑架，所述支撑架的内部固定安装有伺服电机，所述伺服电机的输出端与其中一个外转轴通过联轴器连接，另一个所述外转轴的外端与方型外框的表面活动连接。

优选的，所述飞轮的内部转动连接有内转轴，所述L型活动托板和L型固定托板的内侧活动安装有高速电机，所述上陀螺内部的顶端表面固定安装有高速电机，所述高速电机与飞轮内部的内转轴同轴连接，并驱动飞轮内部的内转轴旋转。

优选的，所述上陀螺和下陀螺的内侧表面活动安装有耐磨环，所述铁镍合金块的外表面均活动安装有滚珠，所述滚珠的外表面均与耐磨环的表面贴合。

优选的，所述电磁铁均与高速电机电性连接，所述插孔的内部均插入螺栓使上陀螺和下陀螺刚性连接。

一种模块化船舶减摇机构的使用方法，所述使用方法包括以下步骤：

S1：将装置安装至船舶上，将方型外框与船舶的龙骨刚性连接后，此时可通过船的摇摆运动推动飞轮与上陀螺和下陀螺一起进动，同时，旋转中的飞轮在进动时产生减摇力矩，减摇力矩通过上陀螺、下陀螺和方型外框传递到船体上，抑制船摇摆；

S2：当船摇摆幅度较高时，可控制高速电机驱动内转轴转动，从而使飞轮在上陀螺和下陀螺的内部高速旋转，从而提高装置的减摇效率，当启动高速电机时，会将飞轮内部的所有的电磁铁同时通电，使电磁铁产生磁性而拉动铁镍合金块回缩至弹簧凹槽的内部，从而使飞轮在转动时，防止滚珠与耐磨环之间的摩擦影响飞轮的转动速率，从而提高飞轮的转动效率，当船舶摇摆幅度下降后，此时停止高速电机，从而会同时停止所有电磁铁，此时铁镍合金块会受到压缩弹簧的弹性势能向外弹出而使滚珠与耐磨环贴合，从而使飞轮在由于惯性继续旋转时，可受到滚珠与耐磨环的摩擦而使飞轮由于惯性旋转的速度下降，从而使飞轮可更快速的停止；

S3：当装置需要进行维修时，可先将插孔内部的螺栓取下，此时可直接向上下两侧分离上陀螺和下陀螺，此时飞轮会跟随上陀螺移动，而与下陀螺分离，将下陀螺取下后，可将手升入上陀螺的内部，将斜槽按压回限位槽的内部，此时可推动L型活动托板使L型活动托板在弧形滑动槽的内部转动，从而使L型活动托板转动至L型固定托板的一侧，此时可直接将高速电机从L型活动托板和L型固定托板的内部取出，从而对高速电机进行维护，当需要安装高速电机时，将高速电机放入L型活动托板和L型固定托板的内部后，直接将L型活动托板向外侧转动，使L型活动托板与斜槽的表面碰撞，从而将限位块挤压回缩至限位槽的内部，直至L型活动托板越过限位块的位置后，限位块回弹至弧形滑动槽的内部对L型活动托板进行限位，防止L型活动托板转回的情况。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过电磁铁和铁镍合金块的配合，当船摇摆幅度较高时，可控制高速电机驱动内转轴转动，从而使飞轮在上陀螺和下陀螺的内部高速旋转，从而提高装置的减摇效率，当启动高速电机时，会将飞轮内部的所有的电磁铁同时通电，使电磁铁产生磁性而拉动铁镍合金块回缩至弹簧凹槽的内部，从而使飞轮在转动时，防止滚珠与耐磨环之间的摩擦影响飞轮的转动速率，从而提高飞轮的转动效率，当船舶摇摆幅度下降后，此时停止高速电机，从而会同时停止所有电磁铁，此时铁镍合金块会受到压缩弹簧的弹性势能向外弹出而使滚珠与耐磨环贴合，从而使飞轮在由于惯性继续旋转时，可受到滚珠与耐磨环的摩擦而使飞轮由于惯性旋转的速度下降，从而使飞轮可更快速的停止。

2、本发明通过L型固定托板和L型活动托板的配合，当装置需要进行维修时，可先将插孔内部的螺栓取下，此时可直接向上下两侧分离上陀螺和下陀螺，此时飞轮会跟随上陀螺移动，而与下陀螺分离，将下陀螺取下后，可将手升入上陀螺的内部，将斜槽按压回限位槽的内部，此时可推动L型活动托板使L型活动托板在弧形滑动槽的内部转动，从而使L型活动托板转动至L型固定托板的一侧，此时可直接将高速电机从L型活动托板和L型固定托板的内部取出，从而对高速电机进行维护，当需要安装高速电机时，将高速电机放入L型活动托板和L型固定托板的内部后，直接将L型活动托板向外侧转动，使L型活动托板与斜槽的表面碰撞，从而将限位块挤压回缩至限位槽的内部，直至L型活动托板越过限位块的位置后，限位块回弹至弧形滑动槽的内部对L型活动托板进行限位，防止L型活动托板转回的情况。

附图说明

图1为本发明整体的结构示意图；

图2为本发明整体的半剖面结构示意图；

图3为本发明整体的剖面侧视图；

图4为本发明整体的剖面俯视图；

图5为本发明整体的剖面仰视图；

图6为本发明A部分的局部结构示意图；

图7为本发明B部分的局部结构示意图。

图中：1、上陀螺；2、下陀螺；3、支撑架；4、方型外框；5、伺服电机；6、转轴卡套；7、外转轴；8、插孔；9、上连接环；10、下连接环；11、连接块；12、飞轮；13、高速电机；14、内转轴；15、L型活动托板；16、L型固定托板；17、滚珠；18、耐磨环；19、弧形滑动槽；20、弹簧凹槽；21、压缩弹簧；22、铁镍合金块；23、电磁铁；24、限位块；25、限位槽；26、挤压弹簧；27、斜槽。

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。

请参阅图1至图7，本发明提供的一种实施例：一种模块化船舶减摇机构，包括上陀螺1，上陀螺1的底端活动安装有下陀螺2，上陀螺1和下陀螺2的内部活动安装有飞轮12，飞轮12的外表面活动安装有多个铁镍合金块22，上陀螺1内部顶端表面的一侧固定安装有L型固定托板16，上陀螺1内部顶端表面的另一侧活动安装有L型活动托板15，上陀螺1内部顶端表面靠近L型活动托板15的位置设有弧形滑动槽19，L型活动托板15的顶端活动插入弧形滑动槽19的内部，弧形滑动槽19的内部活动安装有限位块24。

其中弧形滑动槽19的内部设有限位槽25，限位块24的一端活动卡入限位槽25的内部，限位块24与限位槽25内部之间活动安装有挤压弹簧26，挤压弹簧26的一端与限位槽25的内部固定连接，挤压弹簧26的另一端与限位块24的表面活动连接，限位块24的一侧表面与L型活动托板15的表面贴合，限位块24的另一侧表面设有斜槽27，当装置需要进行维修时，可先将插孔8内部的螺栓取下，此时可直接向上下两侧分离上陀螺1和下陀螺2，此时飞轮12会跟随上陀螺1移动，而与下陀螺2分离，将下陀螺2取下后，可将手升入上陀螺1的内部，将斜槽27按压回限位槽25的内部，此时可推动L型活动托板15使L型活动托板15在弧形滑动槽19的内部转动，从而使L型活动托板15转动至L型固定托板16的一侧，此时可直接将高速电机13从L型活动托板15和L型固定托板16的内部取出，从而对高速电机13进行维护，当需要安装高速电机13时，将高速电机13放入L型活动托板15和L型固定托板16的内部后，直接将L型活动托板15向外侧转动，使L型活动托板15与斜槽27的表面碰撞，从而将限位块24挤压回缩至限位槽25的内部，直至L型活动托板15越过限位块24的位置后，限位块24回弹至弧形滑动槽19的内部对L型活动托板15进行限位，防止L型活动托板15转回的情况。

上述的飞轮12的外表面设有多个弹簧凹槽20，铁镍合金块22的一端均活动卡入弹簧凹槽20的内部，铁镍合金块22与弹簧凹槽20内部之间均活动安装有压缩弹簧21，压缩弹簧21的一端与弹簧凹槽20的内部固定连接，压缩弹簧21的另一端与铁镍合金块22的表面活动连接，飞轮12内部靠近弹簧凹槽20的位置均固定安装有电磁铁23，当船摇摆幅度较高时，可控制高速电机13驱动内转轴14转动，从而使飞轮12在上陀螺1和下陀螺2的内部高速旋转，从而提高装置的减摇效率，当启动高速电机13时，会将飞轮12内部的所有的电磁铁23同时通电，使电磁铁23产生磁性而拉动铁镍合金块22回缩至弹簧凹槽20的内部，从而使飞轮12在转动时，防止滚珠17与耐磨环18之间的摩擦影响飞轮12的转动速率，从而提高飞轮12的转动效率。

上陀螺1的外表面固定安装有上连接环9，下陀螺2的外表面固定安装有下连接环10，上连接环9的底端表面固定安装有四个连接块11，下连接环10的顶端表面固定安装有四个连接块11，上连接环9和下连接环10的外表面均设有插槽，连接块11均活动插入插槽的内部，连接块11的外表面均设有插孔8，插孔8均延伸至上连接环9和下连接环10的内部，通过上连接环9和下连接环10使上陀螺1和下陀螺2可相互装配组合，从而方便对其进行拆卸而对内部的零部件进行维护处理。

上连接环9和下连接环10的两侧表面均固定安装有转轴卡套6，转轴卡套6的内部均活动安装有外转轴7，上陀螺1和下陀螺2的外侧固定安装有方型外框4，方型外框4的表面固定安装有支撑架3，支撑架3的内部固定安装有伺服电机5，伺服电机5的输出端与其中一个外转轴7通过联轴器连接，另一个外转轴7的外端与方型外框4的表面活动连接。

其中飞轮12的内部转动连接有内转轴14，L型活动托板15和L型固定托板16的内侧活动安装有高速电机13，上陀螺1内部的顶端表面固定安装有高速电机13，高速电机13与飞轮12内部的内转轴14同轴连接，并驱动飞轮12内部的内转轴14旋转。

上陀螺1和下陀螺2的内侧表面活动安装有耐磨环18，铁镍合金块22的外表面均活动安装有滚珠17，滚珠17的外表面均与耐磨环18的表面贴合，当船舶摇摆幅度下降后，此时停止高速电机13，从而会同时停止所有电磁铁23，此时铁镍合金块22会受到压缩弹簧21的弹性势能向外弹出而使滚珠17与耐磨环18贴合，从而使飞轮12在由于惯性继续旋转时，可受到滚珠17与耐磨环18的摩擦而使飞轮12由于惯性旋转的速度下降，从而使飞轮12可更快速的停止。

电磁铁23均与高速电机13电性连接，插孔8的内部均插入螺栓使上陀螺1和下陀螺2刚性连接。

一种模块化船舶减摇机构的使用方法，使用方法包括以下步骤：

S1：将装置安装至船舶上，将方型外框4与船舶的龙骨刚性连接后，此时可通过船的摇摆运动推动飞轮12与上陀螺1和下陀螺2一起进动，同时，旋转中的飞轮12在进动时产生减摇力矩，减摇力矩通过上陀螺1、下陀螺2和方型外框4传递到船体上，抑制船摇摆；

S2：当船摇摆幅度较高时，可控制高速电机13驱动内转轴14转动，从而使飞轮12在上陀螺1和下陀螺2的内部高速旋转，从而提高装置的减摇效率，当启动高速电机13时，会将飞轮12内部的所有的电磁铁23同时通电，使电磁铁23产生磁性而拉动铁镍合金块22回缩至弹簧凹槽20的内部，从而使飞轮12在转动时，防止滚珠17与耐磨环18之间的摩擦影响飞轮12的转动速率，从而提高飞轮12的转动效率，当船舶摇摆幅度下降后，此时停止高速电机13，从而会同时停止所有电磁铁23，此时铁镍合金块22会受到压缩弹簧21的弹性势能向外弹出而使滚珠17与耐磨环18贴合，从而使飞轮12在由于惯性继续旋转时，可受到滚珠17与耐磨环18的摩擦而使飞轮12由于惯性旋转的速度下降，从而使飞轮12可更快速的停止；

S3：当装置需要进行维修时，可先将插孔8内部的螺栓取下，此时可直接向上下两侧分离上陀螺1和下陀螺2，此时飞轮12会跟随上陀螺1移动，而与下陀螺2分离，将下陀螺2取下后，可将手升入上陀螺1的内部，将斜槽27按压回限位槽25的内部，此时可推动L型活动托板15使L型活动托板15在弧形滑动槽19的内部转动，从而使L型活动托板15转动至L型固定托板16的一侧，此时可直接将高速电机13从L型活动托板15和L型固定托板16的内部取出，从而对高速电机13进行维护，当需要安装高速电机13时，将高速电机13放入L型活动托板15和L型固定托板16的内部后，直接将L型活动托板15向外侧转动，使L型活动托板15与斜槽27的表面碰撞，从而将限位块24挤压回缩至限位槽25的内部，直至L型活动托板15越过限位块24的位置后，限位块24回弹至弧形滑动槽19的内部对L型活动托板15进行限位，防止L型活动托板15转回的情况。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种模块化船舶减摇机构，包括上陀螺（1），其特征在于：所述上陀螺（1）的底端活动安装有下陀螺（2），所述上陀螺（1）和下陀螺（2）的内部活动安装有飞轮（12），所述飞轮（12）的外表面活动安装有多个铁镍合金块（22），所述上陀螺（1）内部顶端表面的一侧固定安装有L型固定托板（16），所述上陀螺（1）内部顶端表面的另一侧活动安装有L型活动托板（15），所述上陀螺（1）内部顶端表面靠近L型活动托板（15）的位置设有弧形滑动槽（19），所述L型活动托板（15）的顶端活动插入弧形滑动槽（19）的内部，所述弧形滑动槽（19）的内部活动安装有限位块（24）；

所述弧形滑动槽（19）的内部设有限位槽（25），所述限位块（24）的一端活动卡入限位槽（25）的内部，所述限位块（24）与限位槽（25）内部之间活动安装有挤压弹簧（26），所述挤压弹簧（26）的一端与限位槽（25）的内部固定连接，所述挤压弹簧（26）的另一端与限位块（24）的表面活动连接；

所述限位块（24）的一侧表面与L型活动托板（15）的表面贴合，所述限位块（24）的另一侧表面设有斜槽（27）；

所述飞轮（12）的外表面设有多个弹簧凹槽（20），所述铁镍合金块（22）的一端均活动卡入弹簧凹槽（20）的内部，所述铁镍合金块（22）与弹簧凹槽（20）内部之间均活动安装有压缩弹簧（21），所述压缩弹簧（21）的一端与弹簧凹槽（20）的内部固定连接，所述压缩弹簧（21）的另一端与铁镍合金块（22）的表面活动连接，所述飞轮（12）内部靠近弹簧凹槽（20）的位置均固定安装有电磁铁（23）；

所述上陀螺（1）的外表面固定安装有上连接环（9），所述下陀螺（2）的外表面固定安装有下连接环（10），所述上连接环（9）的底端表面固定安装有四个连接块（11），所述下连接环（10）的顶端表面固定安装有四个连接块（11），所述上连接环（9）和下连接环（10）的外表面均设有插槽，所述连接块（11）均活动插入插槽的内部，所述连接块（11）的外表面均设有插孔（8），所述插孔（8）均延伸至上连接环（9）和下连接环（10）的内部；

所述飞轮（12）的内部转动连接有内转轴（14），所述L型活动托板（15）和L型固定托板（16）的内侧活动安装有高速电机（13），所述上陀螺（1）内部的顶端表面固定安装有高速电机（13），所述高速电机（13）与飞轮（12）内部的内转轴（14）同轴连接，并驱动飞轮（12）内部的内转轴（14）旋转；

所述上陀螺（1）和下陀螺（2）的内侧表面活动安装有耐磨环（18），所述铁镍合金块（22）的外表面均活动安装有滚珠（17），所述滚珠（17）的外表面均与耐磨环（18）的表面贴合；

所述电磁铁（23）均与高速电机（13）电性连接，所述插孔（8）的内部均插入螺栓使上陀螺（1）和下陀螺（2）刚性连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化船舶减摇机构，其特征在于：所述上连接环（9）和下连接环（10）的两侧表面均固定安装有转轴卡套（6），所述转轴卡套（6）的内部均活动安装有外转轴（7），所述上陀螺（1）和下陀螺（2）的外侧固定安装有方型外框（4），所述方型外框（4）的表面固定安装有支撑架（3），所述支撑架（3）的内部固定安装有伺服电机（5），所述伺服电机（5）的输出端与其中一个外转轴（7）通过联轴器连接，另一个所述外转轴（7）的外端与方型外框（4）的表面活动连接。

3.一种根据权利要求1-2中的任意一项中所述的模块化船舶减摇机构的使用方法，其特征在于：所述使用方法包括以下步骤： S1：将装置安装至船舶上，将方型外框（4）与船舶的龙骨刚性连接后，此时可通过船的摇摆运动推动飞轮（12）与上陀螺（1）和下陀螺（2）一起进动，同时，旋转中的飞轮（12）在进动时产生减摇力矩，减摇力矩通过上陀螺（1）、下陀螺（2）和方型外框（4）传递到船体上，抑制船摇摆； S2：当船摇摆幅度较高时，可控制高速电机（13）驱动内转轴（14）转动，从而使飞轮（12）在上陀螺（1）和下陀螺（2）的内部高速旋转，从而提高装置的减摇效率，当启动高速电机（13）时，会将飞轮（12）内部的所有的电磁铁（23）同时通电，使电磁铁（23）产生磁性而拉动铁镍合金块（22）回缩至弹簧凹槽（20）的内部，从而使飞轮（12）在转动时，防止滚珠（17）与耐磨环（18）之间的摩擦影响飞轮（12）的转动速率，从而提高飞轮（12）的转动效率，当船舶摇摆幅度下降后，此时停止高速电机（13），从而会同时停止所有电磁铁（23），此时铁镍合金块（22）会受到压缩弹簧（21）的弹性势能向外弹出而使滚珠（17）与耐磨环（18）贴合，从而使飞轮（12）在由于惯性继续旋转时，可受到滚珠（17）与耐磨环（18）的摩擦而使飞轮（12）由于惯性旋转的速度下降，从而使飞轮（12）可更快速的停止； S3：当装置需要进行维修时，可先将插孔（8）内部的螺栓取下，此时可直接向上下两侧分离上陀螺（1）和下陀螺（2），此时飞轮（12）会跟随上陀螺（1）移动，而与下陀螺（2）分离，将下陀螺（2）取下后，可将手升入上陀螺（1）的内部，将斜槽（27）按压回限位槽（25）的内部，此时可推动L型活动托板（15）使L型活动托板（15）在弧形滑动槽（19）的内部转动，从而使L型活动托板（15）转动至L型固定托板（16）的一侧，此时可直接将高速电机（13）从L型活动托板（15）和L型固定托板（16）的内部取出，从而对高速电机（13）进行维护，当需要安装高速电机（13）时，将高速电机（13）放入L型活动托板（15）和L型固定托板（16）的内部后，直接将L型活动托板（15）向外侧转动，使L型活动托板（15）与斜槽（27）的表面碰撞，从而将限位块（24）挤压回缩至限位槽（25）的内部，直至L型活动托板（15）越过限位块（24）的位置后，限位块（24）回弹至弧形滑动槽（19）的内部对L型活动托板（15）进行限位，防止L型活动托板（15）转回的情况。