一种船舶用减摇装置及船舶的制作方法

1.本实用新型属于船用设备技术领域，尤其涉及一种船舶用减摇装置及船舶。


背景技术：

2.船舶在海域航行或者作业时，受到波浪、海风及海流等海洋环境扰动的作用，将产生六个自由度的摇荡运动，其中又以横摇运动的影响最大。这主要是因为船舶的横摇运动阻尼较小，当波浪的频率接近船舶的固有频率时，会使船舶产生剧烈横向摇摆，这不但影响船舶的航行，降低作业率和舒适性，而且还会给船舶上的设备、货物和人员带来不安全因素，甚至还会导致船舶的倾覆。
3.目前船舶使用的减摇水舱多为可控被动式减摇水舱，两水舱间的水流和气流通过控制系统调节，自动调节两封闭水舱间空气连通管上的气阀和槽道内的水阀，控制舱内水的流速。由于舱内水的流动靠水位差产生，并且水阀和气阀动作迟缓，减摇能力有限；同时，水阀、气阀控制需要消耗大量空气，气动控制部件多，存在机械磨损和部件老化的现象，导致减摇效果变差，且维修工作量大。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种船舶用减摇装置及船舶。
5.第一方面，本实用新型的实施例提供了一种船舶用减摇装置，设置有减摇液舱；
6.所述减摇液舱设置有两个，两个所述减摇液舱分别设置于船舶机舱的两侧，两个所述减摇液舱内均设置有液位传感器；
7.两个所述减摇液舱上端通过气道连通，下端通过槽道连通；所述槽道的上壁板与下壁板均安装有电磁线圈，所述槽道两侧的侧壁上均安装有电极板；
8.所述船体中部设置有船舶姿态传感器和控制装置，所述船舶姿态传感器、所述电极板与所述控制装置电性连接。
9.优选地，所述控制装置包括中央处理装置、电极板整流装置和电极板电流控制装置，所述电极板整流装置用于调整所述电极板的电压方向，所述电极板电流控制装置用于调整所述电极板的电流大小。
10.优选地，所述液位传感器和所述船舶姿态传感器均与所述中央处理装置电性连接；所述电极板整流装置和电极板电流控制装置均与中央处理装置电性连接，所述电极板与所述电极板整流装置和电极板电流控制装置电性连接。
11.优选地，所述液位传感器设置于减摇液舱的下壁板中部。
12.优选地，所述液位传感器为导纳电容式液位传感器，所述船舶姿态传感器为垂直陀螺仪，所述电磁线圈为直流电磁铁。
13.优选地，所述减摇液舱的内壁设置有防腐层和绝缘层。
14.第二方面，本实用新型的实施例提供了一种船舶，包括第一方面所述的船舶用减摇装置。
15.本实用新型通过减摇液舱内的液位传感器以及船舶姿态传感器实时获取减摇液舱内的液位变化和船舶姿态，进而根据减摇液舱内的液位变化和船舶姿态调整电极板的电压方向以及电流大小，通过电场和电磁线圈生成的磁场推动减摇液舱内的液体流动，进而增加船舶的减摇效果；同时，本实用新型机械结构简单，降低了维修及维护成本。
附图说明
16.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对本技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本实用新型实施例提供的船舶用减摇装置的结构示意图。
18.图2是本实用新型实施例提供的槽道的结构示意图。
19.图中，1、减摇液舱；2、船舶机舱；3、气道；4、槽道；5、电磁线圈；6、电极板；7、姿态传感器；8、中央处理装置；9、电极板整流装置；10、电极板电流控制装置；11、液位传感器。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种船舶用减摇装置，下面结合附图对本实用新型作详细的描述。
22.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的船舶用减摇装置包括：减摇液舱1、船舶机舱2、气道3、槽道4、电磁线圈5、电极板6、姿态传感器7、中央处理装置8、电极板整流装置9、电极板电流控制装置10、液位传感器11。
23.在本实施例中，该船舶用减摇装置设置有两个减摇液舱，上述两个减摇液舱分别设置于船舶机舱的两侧。需要说明的是，减摇液舱的舱容与船舶总纵长度、型宽、船舶吃水等参数相适应，属于船体设计的一部分，其气道与槽道流通面积要通过精确计算，在一个横摇周期内通过足够的导电液体满足减摇效果。
24.两个减摇液舱内均灌注有减摇液体。具体地，减摇液体可以是具有较好的流动性与导电率，且比重较大的导电溶液，例如，醋酸溶液、盐酸溶液等。实际应用中，为了使减摇液舱内的减摇液体在振荡时不受边界限制，减摇液舱上部可以预留部分空间。
25.两个减摇液舱下端通过槽道连通，减摇液体可以通过槽道在两个减摇液舱内流动。在本实施例中，槽道的上壁板与下壁板均安装有电磁线圈，槽道两侧的侧壁上均安装有电极板。实际应用中，电极板安装在槽道立壁内部，可以采用稳定好的铂金电极，通流面积大。
26.槽道的上壁板与下壁板安装的电磁线圈，能够在槽道内均匀分布强磁力；槽道两侧的侧壁上安装的电极板在输入直流电压后，能够在槽道内的减摇液体中产生电流，这样，就能通过磁场与电场之间的相互作用，产生电磁力，进而推动液体流动。
27.在一可选实施例中，为了使两个减摇液舱内的减摇液体在流动时更加顺畅，两个
减摇液舱的上端可以通过气道联通，能够减少减摇液体的流动气阻；同时，减摇液舱的外舱壁的形状可以随船体外翻，进而减少减摇液体的流动阻尼。
28.在本实施例中，每个减摇液舱内均设置有液位传感器，船体中部设置有船舶姿态传感器和控制装置。船舶姿态传感器、电极板与控制装置电性连接。
29.在一可选实施例中，控制装置包括中央处理装置、电极板整流装置和电极板电流控制装置。其中，电极板整流装置用于调整电极板的电压方向，电极板电流控制装置用于调整电极板的电流大小。
30.液位传感器和船舶姿态传感器均与中央处理装置电性连接；电极板整流装置和电极板电流控制装置均与中央处理装置电性连接，电极板与电极板整流装置和电极板电流控制装置电性连接。
31.本实施例中，液位传感器可以设置于减摇液舱的下壁板中部，即减摇液舱的中线位置。液位传感器可以为导纳电容式液位传感器，能够输出4毫安至20毫安的模拟信号，安装在边舱中心线位置，实时检测左右两个减摇液舱的液位变化，并将信息发送至控制装置。
32.姿态传感器可以为垂直陀螺仪，能够以数字信号格式输出动态横摇信号，具有自适应调节卡尔曼滤波器的反馈信息，使得船舶处于动态环境时可以无失真平衡漂移估算值和姿态修正量，采用旋转调节功能保证短时间内让动态环境保持良好姿态精度。
33.实际应用中，控制装置为减摇液舱的控制中心，其除了包括中央处理装置、电极板整流装置和电极板电流控制装置之外，还可以包括通讯模块、信号采集模块和电源模块等。其中，中央处理装置可以为中央处理器(centralprocessingunit，简称cpu)。中央处理器能够实时获取两个减摇液舱的液位以及船舶姿态，并结合当时海况，向电极板整流装置和电极板电流控制装置发送指令，调节电极板的极性和电流大小。
34.cpu是控制装置的核心部分，可以通过通讯模块实时获取船舶姿态、减摇液舱的液位、电极电流、槽道内液体流速和流向等参数，并根据预设控制算法调节电极电流控制装置输出参数，从而控制槽道内液体流速和流向，实现减摇水舱内液体振荡相位的控制和振荡周期调整。
35.在一可选实施例中，减摇液舱的内壁设置有防腐层和绝缘层，能够防止减摇液体的腐蚀，同时能够防止使用过程向船体产生漏电流。
36.设置有本实用新型实施例提供的船舶用减摇装置在航行时，预先在两个减摇液舱内注入足够量的高比重导电液体(即减摇液体)，槽道的上壁板与下壁板上的电磁线圈在通电后可产生强磁力，槽道侧壁安装的电极板在通电后可以使减摇液体中产生电流，通过控制电极板的极性和电流，使减摇液舱内的减摇液体在洛伦磁力的作用下产生流动，两边舱产生液位差，故产生重力距。此重力距与船舶横摇力矩作用相反时，产生减摇效果。
37.具体的，减摇液舱内的液位传感器能够测量两个减摇液舱的液位，中央处理单元在获取到上述两个减摇液舱的液位后，可以计算出两个减摇液舱的重量差，进而基于上述重量差计算出对船舶的减摇力矩。船体上安装的船舶姿态传感器能够测量出船舶倾角和横摇周期，中央处理单元在获取到上述船舶倾角和横摇周期后，通过计算，可以控制槽道内电极板的电极极性和通电电流，继而控制槽道内减摇液体的流速和流向，从而在减摇液舱产生与船舶横摇相反的减摇力矩。
38.本实用新型实施例还提供了一种船舶，包括上述实施例中的船舶用减摇装置。
39.在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶用减摇装置，其特征在于，设置有减摇液舱；所述减摇液舱设置有两个，两个所述减摇液舱分别设置于船舶机舱的两侧，两个所述减摇液舱内均设置有液位传感器；两个所述减摇液舱上端通过气道连通，下端通过槽道连通；所述槽道的上壁板与下壁板均安装有电磁线圈，所述槽道两侧的侧壁上均安装有电极板；船体中部设置有船舶姿态传感器和控制装置，所述船舶姿态传感器、所述电极板与所述控制装置电性连接。2.根据权利要求1所述的船舶用减摇装置，其特征在于，所述控制装置包括中央处理装置、电极板整流装置和电极板电流控制装置，所述电极板整流装置用于调整所述电极板的电压方向，所述电极板电流控制装置用于调整所述电极板的电流大小。3.根据权利要求2所述的船舶用减摇装置，其特征在于，所述液位传感器和所述船舶姿态传感器均与所述中央处理装置电性连接；所述电极板整流装置和电极板电流控制装置均与中央处理装置电性连接，所述电极板与所述电极板整流装置和电极板电流控制装置电性连接。4.根据权利要求1所述的船舶用减摇装置，其特征在于，所述液位传感器设置于减摇液舱的下壁板中部。5.根据权利要求1所述的船舶用减摇装置，其特征在于，所述液位传感器为导纳电容式液位传感器，所述船舶姿态传感器为垂直陀螺仪，所述电磁线圈为直流电磁铁。6.根据权利要求1所述的船舶用减摇装置，其特征在于，所述减摇液舱的内壁设置有防腐层和绝缘层。7.一种船舶，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的船舶用减摇装置。

技术总结
本实用新型属于船用设备技术领域，公开了一种船舶用减摇装置及船舶，该装置设置有减摇液舱；所述减摇液舱设置有两个，两个所述减摇液舱分别设置于船舶机舱的两侧，两个所述减摇液舱内均设置有液位传感器；两个所述减摇液舱上端通过气道连通，下端通过槽道连通；所述槽道的上壁板与下壁板均安装有电磁线圈，所述槽道两侧的侧壁上均安装有电极板；所述船体中部设置有船舶姿态传感器和控制装置，所述船舶姿态传感器、所述电极板与所述控制装置电性连接。本实用新型通过电场和电磁线圈生成的磁场推动减摇液舱内的液体流动，能够增加船舶的减摇效果；同时，本实用新型机械结构简单，降低了维修及维护成本。维修及维护成本。维修及维护成本。


技术研发人员：李欣 石凯 张士中
受保护的技术使用者：自然资源部第一海洋研究所
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/7/5