专利名称：减摇水舱控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用转移液体减少船只横摇运动的设备，特别是一种 该设备的控制装置。
背景技术：
减摇水舱是减少船舶横摇的装置之一，它具有造价较减摇鳍低，能在任意航速(包括零航速)时发挥作用等优点，被广泛地应用于500吨 级以上各类船艇，减摇水舱的减摇原理是基于克雷洛夫-勃拉哥维辛斯 基的理论分析成果，其要点是，由于水舱横摇阻尼系数较小，船的横摇 运动放大因数的频率特性呈现双峰，相当于有两个主谐摇频率，如果波 浪扰动频率在两个主谐摇频率附近，不加控制的被动式U型水舱的作用 是增大船的横摇，当波浪扰动频率和船舶自摇频率、水舱内水位交变频 率三者相等时，船横摇滞后扰动力n/2相位，水舱内水振荡滞后横摇n /2相位，U型水舱产生的力矩和扰动力矩符号相反，水舱的减摇效果最 佳，由此可见，不加控制的U型减摇水舱很难得到理想的减摇效果，有 时甚至会增强摇摆。为获得较佳减摇效果，应在水舱上加装控制装置， 该装置能使水舱内水柱高度变化周期尽可能地和船横摇周期相同，且其 相位是滞后于船横摇相位n/2，针对此，业者开发了不同的水舱控制装 置，如日本STABILO公司和JFE公司、英国ROLLS-ROYCE公司等，均提供了不同产品，现有技术可分为两大类在U型水舱9的底舱91通道中设置有阀，其中以单级阀911 (如图6)控制水流量，实现对水位交变周期和相位的控制，或以多级阀911' (如图8)实现多级调节流速，其具体方案是将底舱91分割形成多个并 联通道，各通道安装阀门，用这些阀门的通断组合实现对水流量的分级调节；在U型水舱9两边水柱上端的气室92设置连通管道，在该管道中 设置有阀，其中以单级阀921 (如图7)控制气室的压力来控制水的流 速，实现对水位交变周期和相位的控制，或以数并联管路连接两舷气室 92，各管路上均分别安装多级阀921'(如图9)，以这些阀921，的通断 组合来实现对水流量的分级调节；上述现有技术的主要缺陷是，只能将水的交变周期向增大的方向调 节而不能使周期减小，很难实现无级的连续控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种改进的减摇水舱控制装 置，它能控制使水舱内水位交变周期加长或縮短，并且该控制无级连续， 从而获得较佳的减摇效果。本发明解决上述技术问题采用的技术方案是减摇水舱控制装置包括有U型减摇水舱、检测器和控制器，其特点 是在U型减摇水舱、检测器和检测装置，其特点是在U型减摇水 舱的左、右舷气室的顶部分别设置有左、右节流通道，在该左、右节流 通道上分别设置有左、右节流组件，该左、右节流组件连接有控制器， 该控制器连接有检测器，该检测器检测的船摇摆周期信号输入控制器， 该控制器按设定规则输出控制信号，该信号经左、右节流组件调节左、 右节流通道的有效截面积，实现和船摇摆周期相同的U型减摇水舱的水 位交变周期。本发明在U型减摇水舱的左、右舷气室中，具有可变节流通道有效 截面积的特征，其规则是当需要加长水位交变周期时，调节增加节流通 道的有效截面积，当需要縮短水位交变周期时，调节减小节流通道的有 效截面积，其控制是自动的连续地完成，从而实现减摇水舱的水位交变周期和船摇摆周期相等，获得最佳的减摇效果，装置采用设备均为市场 器件，成本增加不多，对改善船舶航行性能具有重大意义，极富有市场 前景。
图1是本发明减摇水舱控制装置结构框图。图2是本发明减摇水舱控制装置示意图。 图3是图1中部分结构示意图(一)。 图4是图1中部分结构示意图(二)。 图5是图1中部分结构示意图(三)。 图6是现有减摇水舱控制装置示意图(一)。 图7是现有减摇水舱控制装置示意图(二)。 图8是现有减摇水舱控制装置示意图(三)。 图9是现有减摇水舱控制装置示意图(四)。
具体实施例方式参照图1、 2，减摇水舱控制装置，包括U型减摇水舱1、左舷气室ii、右舷气室ir、左节流组件i2、右节流组件i2'、检测器和控制器。 u型减摇水舱r，其结构和现有技术相似或相同，在u型的两舷侧 分别形成有左舷气室ii和右舷气室ir ，并呈密封状态，在左、右气室 ii、 ir的顶部分别开设有左节流通道iio和右节流通道iio'(如图3、5)，左、右节流通道110、 110，的顶端通向大气，即如图3、 5中所示 的左节流口 120和右节流口 120，，在左、右节流通道110、 110，上可 设置有左节流组件12和右节流组件12'。左节流组件12，是装设在左节流通道IIO上的重要组件之一，包括 有左闸板122、左滑道123、左气缸124和控制阀125，其中左闸板122，其结构和现有闸板阀的闸板结构相同或相似，左闸板122可位于左节流通道110的顶部，也可设在该通道的中部，左闸板122 是敷设在左滑道123上，并可在左滑道123的导向下滑动，左闸板122 是连接在左气缸124的活塞上。左气缸124，其结构和现有技术相同或相似，左气缸124是固设在 左舷气室11顶部，或固设在左节流通道110的基体上，左气缸124上 配设有左控制阔125;左控制阀125，可为电一气流量比例阀，电一液流量比例阀或其他 类似阀件，用以接受来自控制器的指令信号，使左气缸124动作，从而 驱动左闸板122作相应的位移，以改变左节流通道110中空气流动的有 效截面积，即改变节流口 120开启度的大小(如图3)。右节流组件12'是装设在右节流通道110'上的重要组件，包括有 右闸板122'、右滑道123'、右气缸124'和控制阀125'，右节流组件 12'的结构和功能和上述左节流组件12相同。在U型减摇水舱1中，可仅在一个舷侧的气室上设置一个节流组件， 如在U型减摇水舱1的左舷气室11的顶部设置有一左节流通道110， 在该左节流通道110上设置有一左节流组件12;或在U型减摇水舱1 的右舷气室ll'的顶部设置有一右节流通道110'，在该右节流通道110' 上设置有一右节流组件12'。左、右节流组件12、 12'可采用另一技术方案，其中左节流组件12包括有左转叶126、左转动轴孔127、左电马达128 和控制阀125，左转叶126的结构和现有蝶阀的转叶结构相同，左转叶 126是位于左节流通道110的流道中，其转叶轴穿伸于左转动轴孔127 和左电马达128连接；左电马达128结构和现有技术相同或相似，左电 马达128是固设在左节流通道110的基体上，左电马达128上配设有左控制阀125;右节流组件12，包括有右转叶126'、右转动轴孔127'、右电马达 128'和控制阀125，右节流组件12'的结构和功能和上述左节流组件 12对应相同；采用左、右电马达128、 128'为动力驱动左、右转叶126、 126' 转动，改变左、右节流通道110、 110'中空气流动的有效截面积，如图 5所示。检测器，是检测船舶摇摆周期的设备，可利用现有的市场产品，检测器可将实际测量所得信号传递给控制器。控制器，在本发明中可采用西门子S7-300/400系列、弘格的PAC 系列或APLEX的APC系列控机等，控制器的设定规则是在U型减摇水舱的研究过程中，本发明人获得十分有价值的成果一 一U型减摇水舱内水位交变周期和气室内空气流动状态密切相关，并建 立下列函数关系式<formula>formula see original document page 8</formula>式中T——U型水舱内水位交变周期P——U型水舱左、右气室内气体密度g——重力加速度a, 、 a,——左、右舷线性系数S|、 Sr——左、右节流通道气体流动的有效截面积由式可知，调节左、右舷气室ii、 ir的左、右节流通道iio、 iio'气体流动的有效截面积，就可获得相应的U型水舱1内水位交变周期，当二截面积减小时，水位交变周期縮短，二截面积增加时，水位交变周期加长，当船舶横摇周期为T,时，按上式，改变s,、 Sr时所得的T是此时U型减摇水舱1可获得最佳减摇效果。本发明根据上述规则提示新的技术方案，其运行过程是检测器提 取Ti值输入控制器，控制器按上式设定的规则(函数关系式)将对应信号输入左、右控制阀125、 125，，左、右控制阀125、 125，控制左、 右气缸124、 124'(或电马达128、 128')驱动左、右闸板122、 122， (或左、右转叶126、 126，)，由此改变的左、右节流通道110、 110， 气体流动的有效截面积恰能使T=TP从而获得最佳的减摇效果。
权利要求
1、一种减摇水舱控制装置，包括有U型减摇水舱、检测器和控制器，其特征在于在U型减摇水舱(1)的左、右舷气室(11、11’)的顶部分别设置有左、右节流通道(110、110’)，在该左、右节流通道(110、110’)上分别设置有左、右节流组件(12、12’)，该左、右节流组件(12、12’)连接有控制器，该控制器连接有检测器，该检测器检测的船摇摆周期信号输入控制器，该控制器按设定规则输出控制信号，该信号经左、右节流组件(12、12’)调节左、右节流通道(110、110’)的有效截面积，实现和舶摇摆周期相同的U型减摇水舱(1)的水位交变周期。
2、 根据权利要求1所述的减摇水舱控制装置，其特征是在U型减 摇水舱(1)的左舷气室(11)的顶部设置有一左节流通道(110)，在 该左节流通道(110)上设置有左节流组件(12)。
3、 根据权利要求1所述的减摇水舱控制装置，其特征是在U型减 摇水舱(1)的右舷气室(11)的顶部设置有一右节流通道(IIO')，在 该右节流通道(IIO')上设置有右节流组件(12')。
4、 根据权利要求1所述的减摇水舱控制装置，其特征是左、右节 流组件(12、 12，)包括有左、右闸板(122、 122，)、左、右滑道(123、 123，)和左、右气缸(124、 124，)，左、右闸板(122、 122，)分别敷 设在左、右滑道(123、 123')，左、右闸板(122、 122')分别连接有 左、右气缸(124、 124，)，左、右气缸(124、 124，)上配置有左、右 控制阀(125、 125，)。
5、 根据权利要求1所述的减摇水舱控制装置，其特征是左、右节 流组件(12、 12，)包括有左、右转叶(126、 126，)、左、右转动轴孔(127、 127，)和左、右电马达(128、 128，)，左、右转叶(126、 126，)分别敷设在左、右节流通道(110、 110')内，左、右转叶(126、 126') 的转轴穿伸于左、右转动轴孔(127、 127')并连接有左、右电马达(128、 128，)，左、右电马达(128、 128，)上配置有左、右控制阀(125、 125，)。
全文摘要
一种减摇水舱控制装置，主要解决提高船舶减摇效果等技术问题，其采用技术方案是，在U型减摇水舱的左、右舷气室项部设有左、右节流通道，在二通道上设有节流组件，该二组件连接有控制器，该控制器连接有检测器，检测的船摇摆周期信号输入控制器，并按设定规则输出控制信号给二节流组件，节流组件调节二节流通道的有效截面积，实现和船摇摆周期相同的U型减摇水舱的水位交变周期，适用于各式U型减摇水舱。
文档编号B63B39/00GK101624087SQ20081004049
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者军 徐, 贾正余, 韦建新, 宇 黄 申请人:中国船舶重工集团公司第七○四研究所