本发明是涉及船舶控制系统领域，具体的说是一种能量再利用的船舶减摇平衡系统。
背景技术：
船舶在航行中受到侧面风浪作用倾侧。假设船体向右倾斜，如果船上的货物不移动，重心位置就不会有变化。但由于左面一部分体积露出水面，右边同样大小的体积浸入水中，因此浮心向右移动。如果重心比较低，或者船身比较宽，浮心向右移动相对比较大，浮力作用线就会移到重力作用线的右侧。这时候，浮力的力矩会使船体回复到正常状态。如果重心比较高，或者船体比较窄，浮力向右移动相对较小，浮力作用线在重力作用线的左侧。这时候，浮力的力矩会继续使船体倾侧。这两种情况，前一种是稳定的，后一种是不稳定的，需要一种能够抵消和收集侧面风浪冲击的装置。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种能量再利用的船舶减摇平衡系统，该种平稳系统能够在船舶速度小于设定大小时，对船舶实现平稳控制，当船速超过设定值时，可以收集水流侧面冲击船体的能量，转换为电能收集在蓄电池中。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种能量再利用的船舶减摇平衡系统，其特征是：包括船体，所述的船体的底部设置有前平衡水道和后平衡水道，所述的前平衡水道和后平衡水道均水平设置，所述的前平衡水道内安装有前平衡叶轮，所述的后平衡水道内安装有后平衡叶轮，所述的前平衡叶轮和后平衡叶轮均通过转轴固定在支撑块的中央位置，所述的支撑块若干根支架与前平衡水道和后平衡水道的内壁固定连接，所述的转轴通过传动链与传动轴传动连接，所述的传动轴设置在船舱内，所述的船体的船首底部安装有船首加速度传感器，所述的船体的船尾底部安装有船尾加速度传感器；
所述的转轴一端与第一离合器连接，所述的第一离合器与变速器连接，所述的变速器与发电机模组连接，所述的转轴另一端与第二离合器连接，所述的第二离合器与变速器连接，所述的变速器与步进电机模组连接，所述的发电机模组和步进电机模组均与蓄电池组连接，所述的发电机模组能够为蓄电池组充电，所述的蓄电池组能够为步进电机模组的工作提供电能；
所述的船体内设置有船速数据采集装置，所述的船速数据采集装置与控制中心的信号输入端信号连接，所述的控制中心的信号输入端与加速度传感器和船尾加速度传感器信号连接，所述的控制中心的信号输出端还与第一离合器和第二离合器的控制机构信号连接，所述的控制中心的信号输出端还与步进电机模组信号连接。
为优化上述发明，采取的具体措施还包括：
所述的传动轴设置在水密间内，所述的传动轴的两端分别穿过水密间两侧壁伸出与第一离合器和第二离合器传动连接。
所述的变速器包括变速器壳体，所述的变速器壳体内水平设置有第一轴、第二轴和第三轴，所述的第一轴、第二轴和第三轴相互平行且轴径相同，所述的第一轴和第三轴同轴心设置，所述的第三轴一端开有凹槽，所述的凹槽内设置有轴承，所述的第一轴一端固定在凹槽内的轴承中，所述的第一轴可相对第三轴自由转动，所述的第二轴两端通过轴承固定在变速器壳体的内壁上，第一轴和第三轴的连接处固定在支撑轴承内，所述的支撑轴承通过支撑架固定在变速器壳体的内壁上，所述的第一轴上安装有第一小齿轮，所述的第三轴上安装有第二大齿轮，所述的第二轴上设置有第一大齿轮和第二小齿轮，所述的第一大齿轮与第一小齿轮相互啮合传动连接，所述的第二小齿轮与第二大齿轮相互啮合传动连接。
所述的变速器包括增速箱和减速箱，所述的增速箱的输入轴与第一离合器的输出轴连接，所述的增速箱的输出轴与发电机模组的输入轴连接。所述的减速箱的输入轴与步进电机模组的输出轴连接，所述的减速箱的输出轴与第二离合器的输入轴连接。
所述的第一离合器和第二离合器的结构相同，均包括离合器外壳，所述的离合器外壳一侧中央位置设置有主动轴，所述的主动轴的一端穿过离合器外壳侧壁伸入离合器内，所述的主动轴伸入离合器内的一端固定安装在传动板的中央位置，所述的传动板远离主动轴的一侧边缘设置有传动外壳，所述的传动外壳向内翻转形成弧形板，所述的传动板远离主动轴的一侧中央位置设置有从动轴，所述的从动轴通过滚子轴承固定在传动板上，所述的从动轴相对传动板可自由转动，所述的从动轴远离传动板一端穿出离合器外壳侧壁，所述的从动轴上安装有传动轴套，所述的传动轴套的外侧面通过销轴连接有多个摩擦块，所述的摩擦块远离传动板一侧外设置有传动块，所述的传动块通过弹板与控制套筒传动连接，所述的弹板设置在传动外壳的弧形板上，所述的从动轴周围设置有套筒导轨，所述的套筒导轨固定安装在离合器外壳侧壁的内侧面上，所述的控制套筒嵌套在套筒导轨外侧，所述的控制套筒可以相对套筒导轨自由滑动，所述的控制套筒外壁上固定安装有控制杆，所述的控制杆可控制控制套筒的滑动状态。
所述的传动块靠近摩擦块的一面设置有滚球组。
所述的控制杆通过电磁开关控制其工作状态，所述的电磁开关与控制中心的信号输出端信号连接。
所述的控制中心为具有数据处理能力的pc终端。
该种基于蓄电池的船舶横向平稳系统能够达到的有益效果为：
第一，当第一离合器啮合，第二离合器脱开时，水浪冲击叶轮能够带动发电机转动为蓄电池组充电。
第二，当第一离合器脱开，第二离合器啮合时，进步电机能够带动平衡叶轮转动，而船首和船尾的加速度传感器能够控制平衡叶轮的转动方向，进而抵消风浪对船体的冲击，实现船体的平衡。
第三，两组平衡装置能够更加准确的控制船体的平衡。
附图说明
图1为本发明一种能量再利用的船舶减摇平衡系统的侧视结构原理图。
图2为本发明一种能量再利用的船舶减摇平衡系统的俯视结构原理图。
图3为本发明一种能量再利用的船舶减摇平衡系统离合器的结构原理图。
图4为本发明一种能量再利用的船舶减摇平衡系统变速器的结构原理图。
图5为本发明一种能量再利用的船舶减摇平衡系统的电控原理图。
图例说明：1、船体；2、前平衡水道；3、后平衡水道；4、前平衡叶轮；5、后平衡叶轮；6、转轴；7、支撑块；8、支架；9、传动链；10、传动轴；11、船首加速度传感器；12、船尾加速度传感器；13、第一离合器；14、增速箱；15、发电机模组；16、第二离合器；17、减速箱；18、步进电机模组；19、蓄电池组；20、离合器外壳；21、主动轴；22、传动板；23、传动外壳；24、从动轴；25、滚子轴承；26、传动轴套；27、销轴；28、摩擦块；29、滚球组；30、传动块；31、弹板；32、控制套筒；33、套筒导轨；34、控制杆；35、变速器壳体；36、第一轴；37、第二轴；38、第三轴；39、支撑架；40、支撑轴承；41、第一小齿轮；42、第一大齿轮；43、第二小齿轮；44、第二大齿轮。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。
一种能量再利用的船舶减摇平衡系统，其特征是：包括船体1，所述的船体1的底部设置有前平衡水道2和后平衡水道3，所述的前平衡水道2和后平衡水道3均水平设置，所述的前平衡水道2内安装有前平衡叶轮4，所述的后平衡水道3内安装有后平衡叶轮5，所述的前平衡叶轮4和后平衡叶轮5均通过转轴6固定在支撑块7的中央位置，所述的支撑块7若干根支架8与前平衡水道2和后平衡水道3的内壁固定连接，所述的转轴6通过传动链9与传动轴10传动连接，所述的传动轴10设置在船舱内，所述的船体1的船首底部安装有船首加速度传感器11，所述的船体1的船尾底部安装有船尾加速度传感器12；
所述的转轴6一端与第一离合器13连接，所述的第一离合器13与变速器连接，所述的变速器与发电机模组15连接，所述的转轴6另一端与第二离合器16连接，所述的第二离合器16与变速器连接，所述的变速器与步进电机模组18连接，所述的发电机模组15和步进电机模组18均与蓄电池组19连接，所述的发电机模组15能够为蓄电池组19充电，所述的蓄电池组19能够为步进电机模组18的工作提供电能；
所述的船体1内设置有船速数据采集装置，所述的船速数据采集装置与控制中心的信号输入端信号连接，所述的控制中心的信号输入端与加速度传感器11和船尾加速度传感器12信号连接，所述的控制中心的信号输出端还与第一离合器13和第二离合器16的控制机构信号连接，所述的控制中心的信号输出端还与步进电机模组18信号连接。
本实施例中，传动轴10设置在水密间内，所述的传动轴10的两端分别穿过水密间两侧壁伸出与第一离合器13和第二离合器16传动连接。
本实施例中，变速器包括变速器壳体35，所述的变速器壳体35内水平设置有第一轴36、第二轴37和第三轴38，所述的第一轴36、第二轴37和第三轴38相互平行且轴径相同，所述的第一轴36和第三轴38同轴心设置，所述的第三轴38一端开有凹槽，所述的凹槽内设置有轴承，所述的第一轴36一端固定在凹槽内的轴承中，所述的第一轴36可相对第三轴38自由转动，所述的第二轴37两端通过轴承固定在变速器壳体35的内壁上，第一轴36和第三轴38的连接处固定在支撑轴承40内，所述的支撑轴承40通过支撑架39固定在变速器壳体35的内壁上，所述的第一轴36上安装有第一小齿轮41，所述的第三轴38上安装有第二大齿轮44，所述的第二轴37上设置有第一大齿轮42和第二小齿轮43，所述的第一大齿轮42与第一小齿轮41相互啮合传动连接，所述的第二小齿轮43与第二大齿轮44相互啮合传动连接。
本实施例中，变速器包括增速箱14和减速箱17，所述的增速箱14的输入轴与第一离合器13的输出轴连接，所述的增速箱14的输出轴与发电机模组15的输入轴连接。所述的减速箱17的输入轴与步进电机模组18的输出轴连接，所述的减速箱17的输出轴与第二离合器16的输入轴连接。
本实施例中，第一离合器13和第二离合器16的结构相同，均包括离合器外壳20，所述的离合器外壳20一侧中央位置设置有主动轴21，所述的主动轴21的一端穿过离合器外壳20侧壁伸入离合器内，所述的主动轴21伸入离合器内的一端固定安装在传动板22的中央位置，所述的传动板22远离主动轴21的一侧边缘设置有传动外壳23，所述的传动外壳23向内翻转形成弧形板，所述的传动板22远离主动轴21的一侧中央位置设置有从动轴24，所述的从动轴24通过滚子轴承25固定在传动板22上，所述的从动轴24相对传动板22可自由转动，所述的从动轴24远离传动板22一端穿出离合器外壳20侧壁，所述的从动轴24上安装有传动轴套26，所述的传动轴套26的外侧面通过销轴27连接有多个摩擦块28，所述的摩擦块28远离传动板22一侧外设置有传动块30，所述的传动块30通过弹板31与控制套筒32传动连接，所述的弹板31设置在传动外壳23的弧形板上，所述的从动轴24周围设置有套筒导轨33，所述的套筒导轨33固定安装在离合器外壳20侧壁的内侧面上，所述的控制套筒32嵌套在套筒导轨33外侧，所述的控制套筒32可以相对套筒导轨33自由滑动，所述的控制套筒32外壁上固定安装有控制杆34，所述的控制杆34可控制控制套筒32的滑动状态。
本实施例中，传动块30靠近摩擦块28的一面设置有滚球组29。
本实施例中，控制杆34通过电磁开关控制其工作状态，所述的电磁开关与控制中心的信号输出端信号连接。
本实施例中，控制中心为具有数据处理能力的pc终端。
本实施例中，控制中心能够接收到船速的实时数据，当船速超过设定范围时，通过电磁开关控制控制杆34，使第一离合器啮合，第二离合器脱开，此时，轮船处于行驶状态，叶轮开始收集水流侧冲能量，叶轮转动通过增速箱14进而带动发电机模组15转动，发电机模组15转动时能够为蓄电池组19进行充电，由于船体在航行时水流的侧冲对于船体航行方向的影响相对船体在航行中方向调整的便捷影响较小，因此，在航行的过程中可以利用该套系统收集能量。
当船速低于设定范围或船舶需要原地停泊时，通过电磁开关控制控制杆34，使第一离合器脱开，第二离合器啮合，此时船首加速度传感器11和船尾加速度传感器12能够测出船首和船尾在水平方向的摆动加速度数据，能够判断船体在水流冲击下的运动状态和运动方向，可以配合两组平衡叶轮反向转动输出冲击水流，抵消水流冲击造成的晃动，步进电机模组18能够在控制中心的控制下控制叶轮的转动速度和转动方向，步进电机模组18的转动由蓄电池组19内的电能提供。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。