一種設有舷門的減搖水艙及其減搖方法技術

一種設有舷門的減搖水艙及其減搖方法，所述減搖水艙設置在船艏和/或船艉的左右兩側，水艙的數量在一對以上，水艙包括艙室，以及右艙門和左艙門，艙室頂部設有艙頂，艙頂的上方設有水艙排氣及排水管道，左舷的左艙門和右舷的右艙門設置在船體吃水線以上，右艙門和左艙門通過轉軸與所述船體舷側連接，右艙門和左艙門通過所述轉軸可以自由開啟或者關閉，右艙門和左艙門關閉以后水艙具有隔水性，所述水艙的上方設置有水艙排氣及排水管道，船體內部設置有轉子、轉軸、驅動軸、控制軸、壓力傳感器、控制器和角速度陀螺，其中，轉軸由轉子驅動旋轉，所述轉子通過驅動軸帶動控制軸，所述驅動軸與控制軸垂直嚙合，壓力傳感器位于所述船體的舷側靠近所述轉軸的水艙的下方，所述角速度陀螺與控制箱連接，所述轉子、壓力傳感器和角速度陀螺均與控制箱連接。

【技術實現步驟摘要】
【專利說明】(—)
本專利技術涉及一種可控減搖水艙，特別是關于一種船舶低速行駛過程中使用的設有艙門的開式減搖水艙結構，以及一種船舶減搖方法。(二)
技術介紹
減搖水艙是減輕船舶橫搖的有效裝置之一，已被廣泛的應用于各類船艇。減搖水艙的工作原理是利用船舶在環境載荷的作用下橫搖時，減搖水艙兩舷側水位高度差產生的力矩，抵抗波浪力矩，從而實現船舶的減搖。減搖水艙減搖的前提是雙共振減搖原理，即:水艙內水的固有頻率、船橫搖的固有頻率、波浪擾動力矩的頻率三者相等，同時水艙內水的運動落后波浪擾動力矩180°，從而使水艙內水的重量引起的穩定力矩方向恰好和波浪擾動力矩方向相反，從而共振區橫搖減小。由此可見影響減搖水艙減搖效果的重要因素是水艙的振蕩頻率和相位角。被動式減搖水艙頻率基本固定，相位角隨船舶橫搖隨機確定；主動式減搖水艙通過水栗或者外加氣壓的方式調節水艙的振蕩頻率和相位角。被動可控式減搖水艙通過控制左右舷水艙下部的連通水道的水閥或者左右舷水艙上部的連通氣閥在一定程度上控制水艙的頻率和相位角。但是，現有的幾種減搖水艙都有各自的缺點。被動式減搖效果過于依賴海浪頻率，減搖范圍窄，只能在水艙有限的波頻范圍內減搖。主動式減搖水艙雖然克服了被動式減搖水艙的缺點，但是消耗功率過大，經濟性差。并且在水艙控制系統失靈的情況下極有可能增搖。被動可控式減搖水艙由于具有耗能少，減搖頻率寬的特點，是目前減搖水艙的主流結構形式，但是該種形式的減搖水艙也有自身的缺點。U型被動可控減搖水艙調節周期和相位角的手段有兩種:控制左右舷連通水道水閥或者可控制左右舷連通氣道的氣閥。前者由于水閥尺寸的限制不適用于大噸位船舶以及液貨船。并且，水閥迅速開啟關閉引起的水錘效應會對結構產生破壞。后者由于空氣的壓縮性強，控制精度不高。這兩種形式的U型被動可控減搖水艙的共同缺點是，要求船上必須有足夠的空間來布置水道和氣道，給減搖水艙的設計、建造帶來諸多不便。同時，用減搖水艙來減輕船的縱搖時，很難劃出空間用于布置水道和氣道。(三)
技術實現思路
針對現有技術存在的上述不足，本專利技術的目的在于提供一種結合主動減搖水艙和被動減搖水艙的優點，并摒棄二者缺點的新型減搖水艙及其減搖方法。通過將這種減搖水艙裝配到船舶以及海洋結構物中，可以在消耗功率遠小于主動減搖水艙的基礎上達到主動減搖水艙迅速及時調節各水艙水位的效果。同時，在減搖水艙控制系統失控的情況下，可以排空各艙積水，規避主動式減搖水艙控制系統失控情況下可能增搖的現象。本專利技術在船舶不需要減搖的情況下，排空各水艙積水，具有現有減搖水艙不具備的不影響橫/縱穩性高度的優點?！N設有舷門的減搖水艙，所述減搖水艙設置在船艏和/或船艉的左右兩側，水艙的數量在一對以上，水艙包括艙室，以及右艙門和左艙門，艙室頂部設有艙頂，艙頂的上方設有水艙排氣及排水管道，左舷的左艙門和右舷的右艙門設置在船體吃水線以上，右艙門和左艙門通過轉軸與所述船體舷側連接，右艙門和左艙門通過所述轉軸可以自由開啟或者關閉，右艙門和左艙門關閉以后水艙具有隔水性，所述水艙的上方設置有水艙排氣及排水管道，船體內部設置有轉子、轉軸、驅動軸、控制軸、壓力傳感器、控制器和角速度陀螺，其中，轉軸由轉子驅動旋轉，所述轉子通過驅動軸帶動控制軸，所述驅動軸與控制軸垂直嚙合，壓力傳感器位于所述船體的舷側靠近所述轉軸的水艙的下方，所述角速度陀螺與控制箱連接，所述轉子、壓力傳感器和角速度陀螺均與控制箱連接。采用上述方案后，由于轉機可以帶動艙門開啟或關閉，使減搖水艙可以裝有任意體積的水，能夠實現在船舶無搖擺情況下減搖水艙排空積水，不影響船舶的穩性；在劇烈搖晃下，同主動式減搖水艙一樣迅速、及時調節各艙水的容量，最大限度減搖。艙門開啟以后，沒于海水中，可以起到類似舭龍骨的效果，增大船舶阻尼，起到進一步的減搖作用。本新型減搖水艙的控制裝置及傳動裝置簡單，易于操作。(四)【附圖說明】圖1為本專利技術減搖水艙在船舶縱向布置的側視圖圖2-圖7為本專利技術在船舶橫搖一個周期內水艙開閉的控制示意圖圖8為本專利技術減搖水艙的立體圖圖9為本專利技術轉軸及艙門的結構示意圖圖10本專利技術艙門、轉軸及舷側的結構連接圖(五)【具體實施方式】下面本專利技術將結合附圖中的實施例作進一步的描述:如圖1所示，包括右艙門1、壓力傳感器8。如圖2所示，包括減搖水艙的艙室4、左艙門6、水艙排氣及排水管道2、水艙艙頂3。如圖8所示，包括轉軸5、轉子7、驅動軸13、控制器9、角速度控制陀螺10、非連續縱艙壁14。如圖10所示，包括艙門上的肋骨11、肋骨上的開口 12。以下所述為本專利技術的減搖水艙的工作原理及操作過程。如圖1所示，在船的兩側設置左右對稱的水艙，在船艏和船艉設置前后對稱的水艙。如圖2所示，水艙包括艙室4，以及右艙門I和左艙門6，艙室4頂部設有艙頂3，艙頂3的上方設有水艙排氣及排水管道2。當船舶行駛于海況良好的海域，不需要減搖時，各水艙將海水排空，左艙門6和右艙門I關閉，船舶穩性處于良好的狀態。如圖3-7所示，為船舶在一個搖擺周期內的減搖水艙的操作和減搖過程。其中，當船舶左右橫向搖擺，船舶需要減橫搖時，如圖3所示，當船舶發生右傾時，水艙的右艙門I浸入海水中，左艙門6遠高于海平面，此時打開右艙門I和左艙門6，海水進入右舷水艙，右舷艙室4中將灌入海水，左舷艙室4中沒有海水。此時船舶的回復力矩對船舶有一個旋轉力矩，從船首向船尾的方向來看，力矩為逆時針方向，使得船舶逆時針方向搖擺，而進入右舷艙室4中的海水將產生順時針方向的力矩，該力矩將抵消掉部分回復力矩，從而降低船舶的左右搖擺，產生減搖效果。如圖4所示，當接下來船舶回到正浮狀態，但仍在波浪作用下逆時針旋轉時，關閉左艙門6和右艙門1，此時進入右舷艙室4中的海水將產生順時針方向的力矩，該力矩將抵消掉部分回復力矩，從而降低船舶的左右搖擺，產生減搖效果。如圖5所示，當船舶繼續在波浪作用下逆時針旋轉時，船舶發生左傾，水艙的右艙門I當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種設有舷門的減搖水艙，所述減搖水艙設置設置在船艏和/或船艉的左右兩側，水艙的數量在一對以上，水艙包括艙室，以及右艙門和左艙門，艙室頂部設有艙頂，艙頂的上方設有水艙排氣及排水管道，左舷的左艙門和右舷的右艙門設置在船體吃水線以上，右倉門和左艙門通過所述轉軸與所述船體舷側連接，右艙門和左艙門通過所述轉軸可以自由開啟或者關閉，右艙門和左艙門關閉以后水艙具有隔水性，所述水艙的上方設置有水艙排氣及排水管道，船體內部設置有轉子、轉軸、驅動軸、控制軸、壓力傳感器、控制器和角速度陀螺，其中，所述轉軸由轉子驅動旋轉，所述轉子通過驅動軸帶動控制軸，所述驅動軸與控制軸垂直嚙合，壓力傳感器位于所述船體的舷側靠近所述轉軸的水艙的下方，所述角速度陀螺與控制箱連接，所述轉子、壓力傳感器和角速度陀螺均與控制箱連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李彥蒼，趙捷，黃山，齊曉蒙，王杰，郝文超，鄭博，
申請(專利權)人：河北工程大學，
類型：發明
國別省市：河北;13