一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨系统的控制方法与流程

本发明涉及一种减小横摇的船用设备，可以根据海况变化而改变形状的舭龙骨，即用于船舶减摇防倾的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨系统。

背景技术：

船舶的横摇对船舶性能的影响最大，为了减缓或降低船舶的横摆，可在船舶上加设减摇装置。目前，船舶常用的减摇装置有：舭龙骨、减摇鳍、减摇水舱、回转仪减摇装置、舵减摇装置等。其中，舭龙骨因其结构简单、造价低、维护方便、效能较好而得到广泛应用，几乎每艘船舶都装有舭龙骨。舭龙骨减摇的原理为利用其装在船体舭部外壳上来产生对船舶横摇的附加水阻力，以减少船舶横摇。

一般来说，舭龙骨是固定安装在船体外面舭部且尽量与舭列板垂直，沿着水流方向的一块长条板，它是最简单的一种被动式水动力船舶减摇装置。

已有的技术改进往往致力于简单直线型的端部改进和断面优化，如采用长而窄的舭龙骨、分段式结构、三角形横断面结构等。

现有的舭龙骨结构形式存在以下缺陷和不足：易遭损坏；对船舶产生一定的航行阻力。而且，受舭龙骨尺寸的限制，减摇的阻尼力矩有限，减摇的能力(减小摆幅)受限，减摇效果一般在10％～20％左右，难以满足需求。此外，对于确定的舭龙骨，由于舭龙骨形状尺寸的固定，不能针对海况的变化及横摇角度和加速度的缓急进行动态调整，极大地影响其使用范围。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨系统。本发明舭龙骨的控制系统集成船舶运动实时监测设备，根据检测到的船舶横摇剧烈程度的数据，自动或由驾驶员手动控制舭龙骨的伸缩。伸展状态的舭龙骨有效面积最大增加近一倍，可以增加船舶的横摇阻尼，有效地减小船舶的横摇，增强的横摇稳定性；折叠状态的舭龙骨整体外形光顺，不会增加船舶航行阻力，不会影响船舶快速性。通过加装此套齿轮驱动的伸缩舭龙骨系统，可以使船舶灵活高效地实现控制横摇的目的，应对各种复杂海况和装载条件的变化。

本发明的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨系统，由舭龙骨主体结构，和在舭龙骨主体上方的可以沿着滑轨伸展、收回的附加板组成。所述的舭龙骨主体结构，靠近船体一侧的边缘固定在舭部外板上，连接位置设置覆板加强；所述的附加板位于舭龙骨主体结构的上方，通过滑道与舭龙骨主体结构连接。所述的滑道位于舭龙骨主体结构和附加板相接触的内表面，在舭龙骨主体结构的上表面为一凹槽，在附加板下表面上为一凸起，两者配合，保证附加板可以顺利沿此滑道滑动，又不会脱离。驱动附加板滑动的动力来自于齿轮传动系统。所述的齿轮传动系统由齿轮、轴承、传动轴、转轴组成，位于舭龙骨主体结构的中部，布置于内部封闭空间中。所述的传动轴横向布置在舭龙骨主体结构的腔内，一端穿过船舭部外板，连接到船体内部的发动机；另一端通过锥齿轮驱动与之垂直的转轴转动；所述的转轴位于舭龙骨主体结构内部空间中远离船体一侧，纵向布置；所述的转轴上布置齿轮，在舭龙骨主体结构外壳上预留一个齿轮咬合区域，使得所述的齿轮露出，与齿条上的齿咬合。所述的齿条固定于附加板的下表面，横向布置。通过齿轮齿条的咬合，齿条在齿轮的带动下，横向移动，从而实现附加板横向的伸展和收回。所述的传动轴、转轴上，在必要的位置合理布置轴承，用以支承、固定轴系的位置，所述的轴承要与舭龙骨主体结构的外壳固定在一起。根据需要，在舭龙骨主体结构内部合理设置加强板，用以增强结构强度，可以在加强版上适当设置减轻孔。

本发明的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨系统，其控制系统由船舶运动实时监测设备、数据分析呈现系统、电动机控制系统组成。所述的船舶运动实时监测设备，包括位于船侧的液位测量仪、位于船舶重心轴线位置附近的动态参数测量仪等，可以实时监测船舶两舷的吃水、船舶的横摇角速度、角加速度等数据。所述的数据分析呈现系统能够汇总测量到的各项数据，将其直观地呈现在驾驶室的相应屏幕上，并且给出船舶航行状态优劣的判断，以及蚌式舭龙骨开合的建议。据此，可以自动或手动操控所述的电动机控制系统，使蚌式舭龙骨相应地实现展开或折叠。

采用本发明的有益效果是：

1.可伸缩的舭龙骨结构形式，使得船舶能够实现灵活应对不同航行条件和要求。面对大风浪的情况或者对稳性要求较高时，可以展开附加舭龙骨，增大阻尼、减小横摇，增强稳性；面对小风浪的情况或限制航道内可收回附加舭龙骨，防止触底、碰撞等，而且折叠状态的舭龙骨外形光顺不会影响船舶的快速性。

2.附加板的伸展距离可以灵活控制，设置若干档位。从而适应更复杂的海况。

3.集成船舶运动实时监测设备的控制系统，可以准确掌握船舶具体航行状态，据此科学决策，便捷且智能地操控舭龙骨开合。

4.舭龙骨主体结构，前后对称，除去首尾两端，中间部分横截面固定。建造时可以使用同一套模具，批量模块化生产，附加板结构简单，十分便于生产。

5.齿轮驱动系统结构简单可靠，且充分利用了舭龙骨主体内空间，不容易遭到破坏。

附图说明

图1为本发明的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨总体结构图；

图2为本发明的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨完全折叠状态图；

图3为本发明的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨完全伸展状态图；

图4为本发明的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨的滑槽的结构图；

图5为本发明的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨的齿轮驱动系统的结构图；

图6为本发明的一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨的控制流程示意图；

1.舭龙骨主体2.附加板3.滑槽4.齿条5.齿轮传动系统6.加强板7.舭列板8.覆板9.传动轴10.转轴11.轴承12.锥齿轮13.齿轮

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。

现再结合上述各附图，提出一种齿轮驱动的伸缩舭龙骨系统在船舶的一种布置方式的实施案例。

该装置即齿轮驱动的伸缩舭龙骨，主要用于各类船舶，用于在多种复杂状态下抑制横摇。

如图1至图5所示，本发明的一种带有槽型基板的可折叠舭龙骨，总体上由舭龙骨主体1和附加板2两部分组成，所述的舭龙骨主体1，为前后对称的扁平型封闭结构，首尾两端宽度逐渐减小，保持舭龙骨纵向的流线光顺；截面近似为等腰三角形，底边较短；通过焊接固定在船舭列板7上设置的覆板8上，且垂直于舭列板7。首尾两端部完全相同，可以批量建造。除去首尾两端，中间部分横截面固定，建造时可以使用同一套模具分段建造。因此本发明的舭龙骨主体部分可以实现模块化批量生产，降低建造成本。所述的附加板2位于舭龙骨主体1结构上方，通过滑道与舭龙骨主体结构连接。驱动附加板滑动的动力来自于齿轮传动系统。在舭龙骨主体结构1的封闭结构内设置加强板5，用以增强结构强度，在加强版上设置减轻孔，由于舭龙骨中间部分横截面固定，加强板形状完全相同，可以批量建造。

所述的滑道3位于舭龙骨主体结构1和附加板2相接触的内表面，在沿着船长方向的前后各布置一个。所述的滑道在舭龙骨主体结构1的上表面为一凹槽，在附加板2下表面上为一凸起，两者配合，保证附加板2可以顺利沿此滑道滑动，又不会脱离。

驱动附加板滑动的动力来自于齿轮传动系统5。所述的齿轮传动系统5由传动轴9、转轴10、轴承11、锥齿轮12、齿轮13组成，位于舭龙骨主体结构1的中部，布置于内部封闭空间中。所述的传动轴9横向布置在舭龙骨主体结构的腔内，一端穿过船舭部外板，连接到船体内部的发动机；另一端通过锥齿轮12驱动与之垂直的转轴10转动；所述的转轴10位于舭龙骨主体结构内部空间中远离船体一侧，纵向布置；所述的转轴10上布置齿轮13，在舭龙骨主体结构外壳上预留一个齿轮咬合区域，使得所述的齿轮13露出，与齿条4上的齿咬合。所述的齿条4固定于附加板的下表面，横向布置。通过齿轮13齿条4的咬合，齿条4在齿轮13的带动下，横向移动，从而实现附加板横向的伸展和收回。所述的传动轴9、转轴10上，在必要的位置合理布置轴承11，用以支承、固定轴系的位置，所述的轴承11要与舭龙骨主体结构的外壳固定在一起。

所述的齿轮杆4位于舭龙骨主体1结构滑道凹槽中，固定在主体结构上，端部连接上附加板，推动附加板伸展、收回。齿轮杆4位于舭龙骨主体结构滑道凹槽中，还可以保护本身结构，防止受损。

如图6所示，本发明的齿轮驱动的伸缩舭龙骨系统，其控制系统由船舶运动实时监测设备、数据分析呈现系统、电动机控制系统组成。在船侧设置的液位测量仪，用以实时监测船舶两舷的吃水。在船舶重心轴线位置附近设置动态参数测量仪，实时监测船舶的横摇速度、角速度等数据。数据分析呈现系统将监测到的电信号输入计算机，转化为相应的物理量，据此得出船舶的运动状态，并且给出船舶航行状态优劣的判断，以及舭龙骨附加板伸缩的建议，将其直观地呈现在驾驶室的相应屏幕上。作为本专利的一种实现形式，可以由计算机自动操控，辅助以驾驶人员手动操控电动机控制系统，控制电动机转动，最终使蚌式舭龙骨相应地实现展开或折叠，自动调节船舶横摇。当然也可以完全由驾驶人员手动操控电机控制系统。

在船舶航行时，船舶运动实时监测系统检测到船舶横摇角速度、角加速度等，结合船舶吃水，作为参数输入计算机，校核船舶横稳性，如果在一定的时间区间内持续超出某一的安全设定值，判断船舶则数据分析呈现系统会向驾驶室发出警报，并将结果显示在屏幕上。随后电动机控制系统自动展开舭龙骨的附加板2，如图3所示，增大舭龙骨有效面积，有效地增大横摇阻尼，抑制横摇。如果在一定的时间区间内持续低于某一特定的值，船舶横摇很小，则电动机控制系统自动收回舭龙骨的附加板2，如图2所示。

对于航行于限制航道或其他特殊要求情况下，需要折叠(或展开)舭龙骨，可以由驾驶员手动控制舭龙骨开合。

以上所述的，仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明作任何形式上的限制，于是，凡有在相同的创作精神下所作的任何修饰或变更，均仍应包括在本发明权利要求的保护范围。