[发明专利]基于陀螺减震仪的船用减震装置及工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及船艇减震技术领域，尤其是一种基于陀螺减震仪的船用减震装 置及工作方法。

背景技术

目前，在随机海面上航行船舶的横摇会影响船舶的适航性、安全性、船上 设备的正常工作以及乘员的舒适性；对军舰而言，船舶的剧烈横摇，严重影响 其战斗力。长期以来，为抑制船舶横摇学界和业界作出了不懈努力。

目前业界采用鳍减摇、舵减摇、减摇水箱等减震装置，这些减震装置各有 特点，工程中普遍采用的鳍减摇和舵减震装置减摇能力与船舶航速有关，在零 航速下难以达到良好减摇效果，而且减震装置一旦损坏，会对船舶航行产生附 件阻力，减摇水箱虽能在零航速下减摇，但由于需要很大的空间来存储足够量 的水，应用受到限制基于控制力矩陀螺减震装置，利用其陀螺转子的稳定动量 矩输出，用一个小的力矩输入产生进动，可获得放大的输出力矩来抑制船舶横 摇，而且它安装方便，占用空间小，在船舶零航速下亦可产生很好的减摇效果， 是一种很有前途的新型船舶横摇抑制方案，正引起国际学界和业界的浓厚关注。 采用陀螺减摇的设想有较长历史，1992年5月美国海军在UUSWorden驱逐舰 上安装了陀螺减震装置；意大利在排水量为41700t的豪华班轮ConteDiSavoia 安装了主动陀螺减震装置，这是目前安装陀螺减震装置最大的船舶。受当时技 术条件的限制，陀螺减摇的工程实现存在着很大困难，制约了该研究的深入， 因此在陀螺减摇研究方面可见的文献较少。随着材料科学、制造技术、控制理 论月2011年10月陆建辉等：抑制船舶非线性横摇的主动陀螺减震装置 87和技术的进步，制造大型陀螺的基础已具备，给陀螺减摇技术的应用带来了 机遇。TOWNSEND等进行了陀螺减摇的模型试验，验证了其减摇能力，但所做试 验是在正弦波激励下的船舶横摇减摇。HIROTO等设计了一个陀螺装置用于抑制 建筑物的振动，并做了现场试验，验证了陀螺减振装置的可靠性，其减振效果 可达50％以上。

至今，国内外的陀螺减摇仪，需一直通电在工作状态下，即使在船较平稳 不需要减摇的时候，浪费了电能，减短了减摇仪及其他零部件的使用寿命。现 在还没有一款实现智能化船用减震的陀螺仪。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种基于陀螺减震仪的 船用减震装置及工作方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

基于陀螺减震仪的船用减震装置，包括陀螺减震仪、控制器、设置于控制 器内部的倾角传感模块、支架和传动装置；其中，传动装置固定设置于船体内 侧壁，所述陀螺减震仪两侧固定设置于传动装置上，陀螺减震仪通过传动装置 水平设置于船体内部，所述支架固定设置在船体内部，且与陀螺减震仪固定连 接，用于固定陀螺减震仪；所述支架上依次设置倾角传感模块；所述陀螺减震 仪的外壁设置控制器、驱动装置和传动装置，所述控制器与驱动装置连接，所 述驱动装置与传动装置连接；所述控制器用于接收倾角传感模块检测的船体倾 斜角度，并根据船体倾斜角度预测倾角信号，通过控制驱动装置实现陀螺减震 仪转速的控制。

优选的，所述控制器采用变增益控制律控制电机转速，以控制陀螺减震仪 进动。

优选的，所述倾角传感模块包括检测船体倾斜角度的电容式单轴倾角传感 器。电容式单轴倾角传感模块模块位于控制箱内部，根据船体大小及安装水平 程度，在安装完成后进行校准。

优选的，所述驱动装置包括变频电机和电机轴，所述传动装置包括单向轴 承和齿轮，所述驱动装置的电机轴上套有单向轴承，所述轴承外套齿轮，所述 齿轮与陀螺减震仪内部齿轮啮合传动，从而实现驱动装置与陀螺减震仪的连接 传动。

优选的，所述支架对称设置与陀螺减震仪的前侧和后侧，且支架通过销轴 与陀螺减震仪进行固定。

优选的，所述驱动装置为变频电机，所述传动装置为皮带，陀螺减震仪的 外壁还设置与电机连接的离合器，变频电机通过驱动离合器控制陀螺减震仪在 皮带上进动。

优选的，所述支架上还设置供电装置，控制器通过供电装置与驱动装置电 连接。所述控制器通过供电装置的开闭实现驱动装置的控制。

优选的，所述陀螺减震仪的外壁设置减震套；所述支架上还设置散热箱和 水泵，所述散热箱和水泵均与控制器连接。所述控制器根据倾角传感模块检测 的船体倾斜角度，驱动散热箱和水泵工作，实现温度的控制。