TWI381978B - 船舶穩定裝置 - Google Patents
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Description
本發明係與一船舶穩定裝置有關,特別是指一種整體重量較輕、穩定效果較好而且體積較小,可裝置於空間有限之船艙內之船舶穩定裝置。
當船舶行駛於水面上時,難免會受到波浪拍打與風的吹拂,而產生非預期之移動以及搖擺,其中,由於船舶長寬比例的因素,使得側搖(Roll)在船舶上會非常顯著,除了容易造成船上人員暈船外,更會造成船上貨物位移或傾倒,影響船舶航行的安全,是故,目前相關領域已發展出多種船舶穩定裝置,常見的有反側搖水櫃與穩定翼兩大主流,但該反側搖水櫃會佔用極大的船艙空間,導致船舶載貨量的減少,而該穩定翼則會形成阻力,造成船速的降低,因此在使用上多有侷限性。
有鑑於此,美國專利US 769,493A與US 769,693A提出利用陀螺儀特性來達到船舶穩定的裝置,該穩定裝置主要係具有一底座,該底座上係設有一馬達,該馬達係連接有一飛輪,並可利用該馬達驅動該飛輪不斷轉動,使該飛輪產生角動量,藉此,當該船舶受波浪拍打而傾斜時,依照力學原理,該飛輪將會產生一回復力矩使該船舶回正,而能夠達到穩定船舶之效果,然而,根據力學公式,回復力矩等於轉動慣量乘以轉動速度,換言之,該飛輪需要具有足夠的轉動慣量與轉動速度才能有效穩定該船舶,因此該穩定裝置必須採用重量較重之飛輪,以及使用較大馬力之馬達來驅動該飛輪,如美國專利6,973,847與美國專利公開號2007/0157749A1所示,該等專利案即是使用不同技術來減少該飛輪的轉動阻力,以提升該飛輪的轉速,然而前述傳統方法都會導致該穩定裝置不僅體積龐大且重量可觀,而具有不易安裝之缺點,以及無法應用於空間有限之船艙內之缺憾,同時該飛輪採用一體成型製作也具有相當高的技術困難度,經濟效益較差,是故,如何研發一種容易生產製作,且整體重量較輕、穩定效果較好之船舶穩定裝置,實有必要。
本發明係提供一種船舶穩定裝置,其係包含有一固定座、一設置於該固定座上之動力源以及一設置於該固定座上之飛輪,其中,該飛輪係具有一盤體以及一套設固定於該盤體外周緣之管體,且該盤體之中心位置處更沿軸向穿設有一軸桿,該軸桿之一端係樞設於該固定座,另端則連接於該動力源,而使該飛輪可接收該動力源所提供之動力於該固定座上旋轉作動。
本發明所提供之一種船舶穩定裝置,係可設置於一船舶上,藉此,當該船舶受波浪影響而發生搖擺時,透過該穩定裝置將可提供回復力矩來穩定該船舶,而可有效降低波浪所造成之搖擺,同時,由於該飛輪係由一盤體與一管體所構成,而使得該飛輪之重量會集中在外緣處,因此與習知實心飛輪相較,該飛輪更具有角動量大、重量輕、容易生產之優點,而使得該船舶穩定裝置不僅體積較小,容易安裝於空間有限之船艙內,且其所能產生之回復力矩亦較大,而具有較佳之穩定船舶能力。
請參閱第一圖以及第二圖所示,係為本發明之較佳實施例之剖視圖以及飛輪之分解圖,其係揭露有一種船舶穩定裝置100,且該船舶穩定裝置100係包含有:一底座10,其上係平行立設有至少兩支撐臂11。
一固定座20,其兩相對側上係各設有一樞接部21,並可透過該等樞接部21連接於該等支撐臂11間,於本實施例中,該樞接部21係為一凸柱,並穿設樞接於該底座10之該等支撐臂11間,且該固定座20內更進一步設有一容室22。
一動力源30,其係設置於該固定座20上,於本實施例中,該動力源30係為一馬達,並設置於該固定座20之容室22的底部。
一飛輪40,其係設置於該固定座20上,並具有一盤體41以及一套設固定於該盤體41外周緣之管體42,其中,該盤體41之中心位置處更沿軸向穿設有一軸桿411,於本實施例中,該軸桿411之一端係樞設於該固定座20,另端則透過下述之變速機構50連接於該動力源30上,而使該飛輪40可接收該動力源30所提供之動力於該固定座20上旋轉作動,值得一提的是,該動力源30係可設置於該軸桿411之軸線上的任意位置處,本實施例中將該動力源30設置於該容室22之底部僅為其中一種較佳之實施方式。
一變速機構50,其係設置於該動力源30與該飛輪40之間,且該變速機構50係由數個齒輪所構成,並可利用調整齒數比之方式來提昇該飛輪40之轉速。
一調整件60,其係連接於該固定座20之其中一樞接部21上,且於本實施例中,該調整件60係為一設置於該基座10上之馬達,並透過下述之連桿機構70與該樞接部21相連接。
一連桿機構70,其係設置於該樞接部21與該調整件60之間,且該連桿機構70之一端係連接於該固定座20之其中一樞接部21上,另端則與該調整件60相連接。
為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效,茲將本發明使用方式加以敘述,相信當可由此而對本發明有更深入且具體之瞭解,如下所述:請同時參閱第三圖所示,係為本發明之較佳實施例之使用示意圖,使用者係可將該船舶穩定裝置100設置於一船舶200上,藉此,當該船舶200受波浪影響而發生搖擺時,透過該穩定裝置100將可提供回復力矩來穩定該船舶200,而可有效降低波浪所造成之搖擺,以船舶側搖為例,由於該飛輪40之角動量軸向係呈鉛直方向,而該固定座20之樞接軸向則成水平方向,因此當該船舶200發生側搖時,該固定座20將連動該飛輪40一起產生傾斜,而使該飛輪40產生一回復力矩來使該船舶200回正,進而能夠達到穩定船舶200之效果,值得一提的是,當該船舶200開始傾斜時,透過該調整件60將可依照該船舶200之搖擺狀態主動調整該飛輪40之進動角度與速度,以進一步降低波浪所造成之搖擺。
此外,根據力學原理可知,轉動慣量與質量成正比,而與質量點到旋轉軸的距離成二次方比,換言之,讓該飛輪40之重量分佈遠離該軸桿411將可提高轉動慣量,因此本發明之飛輪40透過一盤體41與一管體42互相結合組成之結構,不僅會較習知實心飛輪具有重量較輕之優點,且依照幾何結構分析,該飛輪40之主要重量將會集中於該管體42處,而使得該飛輪40能夠產生較大之轉動慣量,進而能夠提昇該飛輪40之角動量(角動量等於轉動慣量乘以轉動速度),以產生較大之回復力矩來穩定該船舶200,藉此,使該船舶穩定裝置100不僅重量較輕,而具有體積較小,容易安裝於空間有限之船艙內之優點,且其穩定效果亦較習知穩定裝置為佳。
同時,由於該動力源30與該飛輪40間更進一步設有該變速機構50,因此不僅可利用調整齒數比之方式來提昇該飛輪40之轉速,以增加該飛輪40之角動量,且只要使用小動力馬達即可驅動該飛輪40轉動,而使該動力源30之體積與重量可進一步縮小,此外,因為該調整件60與該固定座20之樞接部21間更設有該連桿機構70,所以使得該調整件60更可藉由該連桿機構70增加力臂以產生較大之力矩,如此不僅可大幅提昇進動速度,且該調整件60亦僅需要使用小動力之馬達即可,而使該調整件60之體積與重量可進一步縮小,以進一步降低該船舶穩定裝置100之重量與體積。
請再參閱第四圖以及第五圖所示,係為本發明之另一較佳實施例之飛輪之分解圖以及飛輪之剖視圖,該船舶穩定裝置100與前述較佳實施例不同之處係在於,該飛輪40之盤體41上更穿設有數個鏤空槽412,而可進一步降低該飛輪40之重量,同時,該管體42之外環面更環設有至少一纖維圍束43,而可藉由纖維之單向性來增加結構強度,以避免該飛輪40在轉動過程中因為轉速過快而解體。
請再參閱第六圖所示,係為本發明之又一較佳實施例之飛輪之剖視圖,由前述之力學原理可知,讓該飛輪40之重量分佈遠離該軸桿411將可提高轉動慣量,故本實施例中之該飛輪40與前述較佳實施例不同之處係在於,該管體42之外環面更進一步環設有至少一配重環面44,而可增加該飛輪40最外圈處之重量,以提昇該飛輪40之轉動慣量,同時,為了避免該飛輪40在轉動過程中因為轉速過快而解體,該飛輪40更可於該配重環面44外側環設有至少一纖維圍束43,而可藉由纖維之單向性來增加結構強度。
茲,再將本發明之特徵及其可達成之預期功效陳述如下:
1、本發明之船舶穩定裝置,係可裝置於一船舶上,當該船舶受波浪影響而發生搖擺時,透過該穩定裝置將可提供回復力矩來穩定該船舶,而可有效降低波浪所造成之搖擺。
2、本發明之船舶穩定裝置,由於該飛輪係由一盤體與一管體所構成,而使得該飛輪之重量會集中在外緣處,因此與習知實心飛輪相較,該飛輪更具有角動量大、重量輕、容易生產之優點,而使得該船舶穩定裝置不僅體積較小,容易安裝於空間有限之船艙內,且其所能產生之回復力矩亦較大,而具有較佳之穩定船舶能力。
綜上所述,本發明在同類產品中實有其極佳之進步實用性,同時遍查國內外關於此類結構之技術資料,文獻中亦未發現有相同的構造存在在先,是以,本發明實已具備發明專利要件,爰依法提出申請。
惟,以上所述者,僅係本發明之一較佳可行實施例而已,故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化,理應包含在本發明之專利範圍內。
100...船舶穩定裝置
10...底座
11...支撐臂
20...固定座
21...樞接部
22...容室
30...動力源
40...飛輪
41...盤體
411...軸桿
412...鏤空槽
42...管體
43...纖維圍束
44...配重環面
50...變速機構
60...調整件
70...連桿機構
200...船舶
第一圖係為本發明之較佳實施例之剖視圖。
第二圖係為本發明之較佳實施例之飛輪之分解圖。
第三圖係為本發明之較佳實施例之使用示意圖。
第四圖係為本發明之另一較佳實施例之飛輪之俯視圖。
第五圖係為本發明之第四圖中之A-A剖面線之剖視圖。
第六圖係為本發明之又一較佳實施例之飛輪之剖視圖。
100...船舶穩定裝置
10...底座
11...支撐臂
20...固定座
21...樞接部
22...容室
30...動力源
40...飛輪
41...盤體
411...軸桿
42...管體
50...變速機構
60...調整件
70...連桿機構
Claims (5)
- 一種船舶穩定裝置,其係包含有:一底座,其上係設有至少兩支撐臂;一固定座,其兩相對側係各設有一樞接部,並可透過該等樞接部樞接於該等支撐臂間;一動力源,其係設置於該固定座上;一飛輪,其係設置於該固定座上,並具有一盤體以及一套設固定於該盤體外周緣之管體,且該盤體之中心位置處更沿軸向穿設有一軸桿,該軸桿之一端係樞設於該固定座,另端則與該動力源相連接,而使該飛輪可接收該動力源所提供之動力於該固定座上旋轉作動;一變速機構,其係設於該動力源與該飛輪間,且該變速機構係具有數個齒輪,並可利用調整齒數比之方式來提昇該飛輪之轉速;一調整件,其係連接於該固定座之其中一樞接部上,並可依照該船舶之搖擺狀態主動調整該飛輪之進動角度與速度;一連桿機構,其係設於該樞接部與該調整件間,俾使該調整件可藉由該連桿機構產生較大之力矩,以提昇進動速度;藉此,可將該船舶穩定裝置設置於一船舶上,當該船舶受波浪影響而發生搖擺時,透過該穩定裝置將可提供回復力矩來穩定該船舶,而可有效降低波浪所造成之搖擺,同時,由於該飛輪係由該盤體與該管體所構成,而使該飛輪之重量會集中於外緣處,因此該飛輪更具有角動量大、重量輕之優點,進而使該船舶穩定裝置有體積較小,容易安裝於空間有限之船艙內之特色。
- 依據申請專利範圍第1項所述之一種船舶穩定裝置,其中,該盤體上係穿設有數個鏤空槽。
- 依據申請專利範圍第1項所述之一種船舶穩定裝置,其中,該管體之外環面更環設有至少一配重環面。
- 依據申請專利範圍第3項所述之一種船舶穩定裝置,其中,該配重環面外側更環設有至少一纖維圍束。
- 依據申請專利範圍第1項所述之一種船舶穩定裝置,其中,該管體之外環面更環設有至少一纖維圍束。
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