[实用新型]船舶减摇装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及船舶技术领域，尤其涉及一种适用于大型船舶且能保持船舶平稳航行的减摇装置。

背景技术

船舶在海上航行时，波浪力引起的船舶横摇、纵摇、首摇、横荡、纵荡、垂荡等六个自由度摇荡运动中，船舶横摇最易发生，摇荡幅值最大，对船舶安全的影响最为严重。因此船舶平衡最常用的措施是横摇减摇，所说船舶减摇转置通常即指船舶减横摇装置。

船舶横摇产生原因:船舶某一舷侧在波浪力作用下向对侧摇摆一定角度，船舶随之离开原来平衡位置绕船舶纵轴转动相同角度；当波浪力停止后，由于船舶具有稳定性，会产生复原力矩使船向原来平衡位置运动；当船回到平衡位置时，由于惯性的作用使船舶继续向这一舷侧摇摆；当惯性力被相应的复原力矩相互抵消时，船舶又在复原力矩作用下，向原来平衡位置运动；船舶就按照这样的运动规律，左右反复地摇摆，即船舶横摇。

目前世界上广泛采用的船舶横摇减摇装置主要有舭龙骨、减摇鳍、舵减摇、陀螺减摇、移动重物、减摇水舱、综合减摇等，分别简要介绍如下：

1、舭龙骨

早在19世纪初帆船时代，就已经开始使用舭龙骨来减小横摇，至今应用广泛。舭龙骨是沿着船长方向安装在船的舭部，在船舶横摇时扰动船体周围的流场，使船产生附加阻尼，并借以增加横摇阻尼；当船舶横摇时，舭龙骨产生与横摇方向相反的阻力，形成减摇力矩，一般可减小船舶横摇10-30%左右。它的缺点是装上舭龙骨会使船舶航行阻力略有增加，一般使静水航速减小1-2%。

2、减摇鳍

减摇鳍是一种最常用的主动式减摇装置。减摇鳍系统一般由电气控制部分，转鳍的液压传动装置和机翼型的鳍构成。其以陀螺仪检测出船身的横摇角度，并产生控制信号，然后由电液动作装置控制减摇鳍的偏转角度和方向，由于船在前进时水流作用在减摇鳍面上产生力矩使船身的横摇减少。减摇鳍的最早专利于1889年由约翰·桑尼克罗夫特获得，至1923年日本原良信太郎设计了第一套减摇鳍并经装船试验得到了良好的减摇效果，1935年英国的布朗兄弟公司设计的“丹尼斯一布朗减摇鳍”成功地应用到一艘2200吨的海峡渡轮上，从此减摇鳍得到了广泛的应用。减摇鳍按照布置方式分为：固定式、收放式和折叠式减摇鳍。它的缺点除了对船舶产生附加阻力，装置比较复杂，制造成本和保养成本高，占用船舶吨位较多（如果采用液压传动机构，它的总重量可达到船舶排水量的10%）外，减摇鳍还有一个致命的缺点：只有船舶的航速较高时减摇鳍才可以有效地减摇，而船舶在低航速或零航速情况下，减摇鳍几乎不能进行减摇。近来出现了一种新的方法即采用特殊鳍形的减摇鳍来对零速或系泊状态下的船舶进行减摇。但是该技术存在动力消耗、磨损、撕裂和噪声等问题，最关键的还是零速减摇的能力问题，尚不能满足舰艇在海上作业时的要求。

3、舵减摇

舵减摇是一项较新的减摇技术，最早由荷兰在20世纪70年代提出。由于舵水动力作用中心一般低于船舶重心，因此在操舵的时候不仅产生了用于控制航向的偏航力矩，同时也产生了横摇力矩；船舶的横摇周期一般在7-15秒之间，而艏艉摇一般在20-40秒之间，靠舵对横摇和艏艉摇响应的差异，控制舵角，可以达到一定的减摇效果。1972年，Cowley和Lambert探讨了用舵作为稳定装置的可能性，并在一艘商船上试验成功。80年代荷兰、瑞典等国家开展了舵减摇装置的研究。1984年，瑞典歌德堡船模实验水池开始研制型号为ROLL-NIX的舵减摇装置，到1990年已经生产60多套，安装在160-11000吨级的各种船舶上。舵减摇技术目前还在不断发展中，其主要的缺点是需要高速操纵器以及低船速时舵效较差。

4、陀螺减摇装置

利用陀螺转子产生阻摇的稳定力矩使舰艇减小摇摆，因造价昂贵未被广泛采用。

5、移动重物

通过移动相当于船舶排水量1-2%的固体重物来改变船体重心的位置，从而保证船舶的平稳性。它一般不会被单独使用以减小船舶横摇，大多数是对安装了舭龙骨的船舶在舵操作比较急的情况下进行辅助减摇。为了抵消由于操舵而产生的倾侧力矩，人们对质量块的移动常采取自适应控制。但由于该减摇手段需要较大的能量来移动固体重物，并且响应比较慢以及它需要占用一定的船内空间，故目前不经常被使用。

以上四种减摇装置从某种意义上讲有一个共性，都利用固体结构作为实现减摇的物质基础。此外还有一种利用液体水为物质基础实现减摇的装置，就是下述减摇水舱。

6、减摇水舱