[发明专利]一种具有减摇水舱系统的科学考察船

说明书

本发明公开了一种具有减摇水舱系统的科学考察船，包括船体及船舱，在船舱内设置有一减摇水舱系统，所述减摇水舱系统包括一由左舱室、右舱室及连通左、右舱室的连接舱室组成的水舱本体，在水舱本体内加注有液体，还包括分别设置在左、右舱室内的左、右调节舱室，在左、右调节舱室之间设置有贯穿连接舱室并将所述连接舱室分隔成下连接舱室及上连接舱室的隔板，所述左、右调节舱室与左、右舱室外侧壁之间分别形成左侧快速调节舱室及右侧快速调节舱室，在左、右调节舱室内分别设置有快速调节装置以及用于控制左、右被动舱室内液体液位高度的气压调节装置。该减摇水舱系统能够在较宽的频率范围内有效工作，在低频和高频范围内均不会产生增摇现象。

技术领域

本发明涉及船舶设备技术领域，尤其涉及一种具有减摇水舱系统的科学考察船。

背景技术

船舶与海洋工程领域针对横摇减摇的研究已有一百多年的历史，这期间据统计先后出现了至少三百多种类型的减摇装置，但经过长期实践的考验只有少数几种方法得到了推广和应用，如舭龙骨、减摇鳍，减摇水舱，其中减摇水舱是十分常用的一种减摇装置，它的优点是设备简单，造价低，在任何航速下均有一定的减摇效果，已被广泛的应用于各类船艇。减摇水舱的工作原理是利用船舶在环境载荷的作用下横摇时，减摇水舱两舷侧水位高度差产生的力矩，抵抗波浪力矩，从而实现船舶的减摇。减摇水舱减摇的前提是双共振减摇原理，即：水舱内水的固有频率、船横摇的固有频率、波浪扰动力矩的频率三者相等，同时水舱内水的运动落后波浪扰动力矩180°，从而使水舱内水的重量引起的稳定力矩方向恰好和波浪扰动力矩方向相反，从而共振区横摇减小。

由此可见影响减摇水舱减摇效果的重要因素是水舱的振荡频率和相位角。被动式减摇水舱频率基本固定，相位角随船舶横摇随机确定；主动式减摇水舱通过水泵或者外加气压的方式调节水舱的振荡频率和相位角。被动可控式减摇水舱通过控制左右舷水舱下部的连通水道的水阀或者左右舷水舱上部的连通气阀在一定程度上控制水舱的频率和相位角。目前，可控被动式减摇水舱装置有水阀控制式和气阀控制式两种类型。纯水阀可控被动式减摇水舱装置主要由显示器、控制模块、水阀执行机构等组成，其原理是通过水阀挡板改变水舱底通道的通流面积改变减摇水舱的固有周期，使舱内水晃荡产生扶正力矩。达到减摇效果。其优点是水阀挡板开关频率低、维护保养成本低，其缺点是适用船舶摇摆周期范围较窄。纯气阀可控被动式减摇水舱装置主要由显示器、PLC、气动控制单元、气阀等组成，通过水舱顶部气阀开关控制舱内水的流动，改变舱内水在每个摇摆周期的相位，使舱内水晃荡产生扶正力矩。其优点适用船舶摇摆周期范围较宽，其缺点气阀开闭频率高，消耗功率大，气阀磨损比较厉害，维护保养成本高。

摇荡运动对船舶的影响是不利的，主要表现在以下几方面：

(1)、对船舶性能的影响：剧烈的横摇可能使船舶丧失稳性而倾覆，纵摇和垂荡会引起螺旋桨飞车，导致航速下降。剧烈的摇荡使船舶阻力增加；推进器情况恶化，给船舶操纵带来困难。

(2)、对船舶结构和设备的影响：船舶摇荡时会发生拍底现象，使船体构件内产生附加应力，使某些构件损坏。摇荡会引起甲板上浪，损坏甲板上的设备和建筑。

(3)、船舶摇荡会影响机械设备和仪器、仪表的正常工作；同时引起船员和旅客晕船，使工作和生活环境恶化；还会引起货物移动或倒塌造成货损。

(4)、在用驳船队运输时，由于各驳船在风浪中的摇荡幅值和时问上不一致。

(5)、船舶摇荡会使科考设备超出工作环境，影响科考数据的采集。