船舶减摇装置技术综述
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NAVIGATION 65航海NAVIGATION船舶横摇对船舶的安全和舒适性影响很大,通过不同的方式来减轻船舶横摇对船舶的影响是船舶设计者一直考虑的问题。
被动可控式减摇水舱,因其减摇效果显著、清洁节能的优点正被广泛应用在各类船舶上。
减摇装置 减摇鳍 减摇水舱 被动可控式减摇水舱 为了使船舶在各种航速下均有很好的减摇效果,近年来,零航速减摇鳍得到了充分的重视和发展,这种减摇鳍的运动方式和执行机构与传统减摇鳍有很大不同,利用新的运动机理使得翼面在零航速也可产生对抗海浪干扰力矩的升力,国外已有少数船只应用的实例。
但这种零航速减摇装置结构复杂,制造还有许多问题需做进一步的改进和研究。
减摇水舱作为一种全航速下的减摇装置,不仅在各种船舶航速下均有减摇效果,适用于集装箱船、轮渡、滚装船、海洋工程船、科学考察船等。
另外,减摇水舱具有结构简单、造价周亚兰(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 上海 200240)减摇水舱技术的工作原理和应用 图1 波浪、船舶和减摇水舱的相位时序图 低廉、便于保养维护等优点,这使得减摇水舱被越来越多的船东所接受,市场前景看好。
2 减摇水舱的分类 减摇水舱按照其控制特点可分为主动式减摇水舱、被动式减摇水舱和可控被动式减摇水舱等三种类型。
主动式减摇水舱具有减摇效果高、响应速度快等优点,但其系统复杂,造价较航海NAVIGATION66Marine Technology 航海技术剧。
相反,如果船上的人员比船的横摇周期晚一拍左右移动几次,船的横摇将会变缓。
可控被动式减摇水舱工作原理就是把上述的船上人员换作液体,巧妙地利用这种液体流动的时间和力矩,来减轻船的摇动。
船的一次横摇周期用360°角度来表示时,船的摇动起始点总是比波浪遭遇点滞后90°的角度,这种现象的反复出现会加剧船的横摇。
如果减摇水舱中液体的固有周期和船的横摇周期相同的话,减摇水舱中液体的移动起始点将一直比船的摇动起始点滞后90°的角度。
船用减摇装置原理船用减摇装置是一种用于减少船舶在海上航行时的摇晃和颠簸的装置。
它通过一系列的物理原理和工程设计来实现这一目标。
船舶在海上航行时容易受到风浪的影响,造成船体的摇晃,给船上的人员和货物带来不便和危险。
因此,船用减摇装置的设计和应用对于提高船舶的航行稳定性和舒适性至关重要。
船用减摇装置的原理是基于减少船舶受到外部力的影响,从而减少船体的摇晃。
其主要原理包括抗摇力原理、阻尼原理和控制原理。
抗摇力原理是通过向船体施加一个与船舶受到的摇晃力相反的力来抵消船体的摇晃。
船体的摇晃力是由于外部的风力和浪力引起的,通过船用减摇装置产生的抗摇力可以减小或抵消这些外部力,从而减少船体的摇晃。
抗摇力可以通过安装在船舶侧面的减摇翼、减摇板或减摇球等装置来产生。
阻尼原理是通过增加船舶的摇晃阻尼来减少船体的摇晃。
船体的摇晃是由于外部力的作用下,船体的摇晃频率接近其固有频率而产生的。
通过在船舶上安装减摇装置,可以增加船舶的摇晃阻尼,使其固有频率与外部力的频率不匹配,从而减少船体的摇晃。
阻尼可以通过液压系统、摇摆阻尼器或摇摆阻尼球等装置来实现。
控制原理是通过自动控制船用减摇装置的工作来实现船体的稳定。
通过监测船舶的运动状态和外部环境的变化,控制系统可以根据预设的参数和算法来自动调整船用减摇装置的工作状态,以达到减少船体摇晃的效果。
控制原理可以通过传感器、控制算法和执行器等组成的控制系统来实现。
船用减摇装置的原理是基于抗摇力、阻尼和控制原理来减少船舶在海上航行时的摇晃和颠簸。
通过合理的工程设计和装置安装,船舶的航行稳定性和舒适性可以得到显著改善。
船用减摇装置的应用对于提高船舶的航行安全性和舒适性具有重要意义,对于船舶行业的发展和航海技术的进步有着积极的促进作用。
船舶摇晃控制系统设计与实现船舶在海上航行的过程中,经常会遭受到波浪的影响,摇晃也就不可避免地产生了。
这种船体的摆动在很大程度上会影响到乘客和货物的舒适度和安全性。
而通过设计一套船舶摇晃控制系统,可以较大程度地降低船舶的摇晃,提高乘客和货物的安全性和舒适度。
一、船舶摇晃控制系统的基本原理船舶摇晃控制系统的基本原理是通过惯性测量单元来获取船体的运动参数,并进行数据处理和数字控制,对船体运动进行控制和补偿。
从而降低船体的摇晃和摆动。
船舶摇晃控制系统一般是由一台计算机、惯性测量单元、控制器等组成。
二、船舶摇晃控制系统设计的关键技术1.惯性测量:船舶摇晃控制系统的惯性测量单元通常由三个自由度加速度计和三个自由度陀螺仪组成。
加速度计可以测量出船体的加速度和速度,陀螺仪则可以测量出船体的角速度和角加速度。
2.控制算法:船舶摇晃控制系统的控制算法决定了系统的性能和控制效果。
一般来说,控制算法要考虑船体的稳定性、抗震性和抗侧倾性。
3.控制器:船舶摇晃控制系统的控制器一般采用数字控制器或者现场可编程门阵列(FPGA)。
三、船舶摇晃控制系统的实现步骤1.系统设计:在设计船舶摇晃控制系统时,需要先确定船体运动的参数和控制目标。
同时还需要考虑系统所需要的各种硬件设备和软件工具。
2.硬件搭建:根据系统的设计方案,需要选购惯性测量单元、控制器和其他相关硬件设备。
并完成硬件的连接与安装。
3.软件编程:根据船舶摇晃控制系统的控制算法,设计相关的软件程序,并进行编程。
在编程过程中需要考虑控制器的性能和能力。
4.实验调试:在软硬件搭建完成后,需要进行实验调试,调整控制算法和控制参数,使得系统可以良好地工作。
四、船舶摇晃控制系统的应用前景在现代快速发展的海洋运输技术中,船舶摇晃控制系统的应用前景非常广阔。
除了提高乘客和货物的安全性和舒适度外,船舶摇晃控制系统还可以在气象恶劣的情况下,提高船员的工作效率和安全性。
总之,船舶摇晃控制系统的设计和实现将会为海上交通运输提供更为安全、稳定的运输保障,并为海洋工程和海洋科学研究等领域提供重要支持。
SHIP ENGINEERING 船舶工程V ol.34 Supplement 2 2012 总第34卷,2012年增刊2船舶减摇技术现状及发展趋势洪超1,陈莹霞2(1.中国船舶重工集团公司第704研究所,上海 200031;2.上海船舶设计研究院,上海 201203)摘 要:传统的船舶减摇装置包括减摇鳍、减摇水舱、舵减摇、减摇陀螺、减摇重块等,本文介绍了这些传统的减摇装置的发展现状及近年来出现的新型减摇装置,包括零航速减摇鳍、舵鳍联合减摇、舱鳍联合减摇、Magnus效应回转轴减摇、减纵摇、船舶姿态控制系统等,并对未来的新型减摇装置进行了预测。
关键词:减摇鳍;减摇水舱;舵减摇;陀螺;减摇发展中图分类号:U664.7 文献标志码:A 文章编号:1000-6982 (2012) Z2-0236-09Current Situation and Tendency of Development ofShip Stabilizer TechniqueHONG Chao1, CHEN Ying-xia2(1. Shanghai Marine Equipment Research Institute, Shanghai 200031, China; 2. Shanghai Merchant Ship Design andResearch Institute, Shanghai 201203, China)Abstract: The traditional ship stabilizer includes fin stabilizer, anti-rolling tank, rudder roll stabilizer,moved mass stabilizer etc..this paper introduces the development status of these traditional stabilizers and some new stabilizers developed in recent years, such as fin stabilizer at zero speed, rudder-fin stabilizer, tank-fin stabilizer, Magnus Effect rotor stabilizer, pitch stabilizer and ship motion control system. And the prospective ship stabilizers are forecasted at the last part of this paper.Key words: fin stabilizer; anti-rolling tank; rudder roll stabilizer; gyro roll stabilizer; development1 概述人类从19世纪初的帆船年代的舭龙骨开始,就已经开始了船舶减摇的努力和斗争,前后共提出了350余种不同类型的减摇装置,其中用于了实践的达20几种[1]。
船舶减摇方式介绍及发展趋势船舶减摇是指通过一系列的技术和装置来减轻或消除船舶在海洋中的摇晃或波动。
船舶的摇晃是由于海洋波浪、气流、液体运动等因素造成的,造成失衡情况,不仅引起人员、货物的不适,而且还会对船舶本身造成损坏。
因此,船舶减摇技术在海洋工程中显得尤为重要。
以下是船舶减摇方式介绍及发展趋势。
1. 常规减摇法常规方法是通过船体形状改变、水动力作用、船舶重心调整和加装水阻板、减震材料等来实现减摇的目的。
例如,增加吃水线长度和减小船头面积可以使船舶更加稳定,缩小重心高度并加大重心升降调整力矩可以增加船舶的稳定性。
主动减摇法是通过电子控制系统、水动力作用、变形机构等来实现减摇的目的,常见的主动减摇装置有主动均舱系统、主动悬挂系统等。
主动均舱系统通过调整舱室内的水位来改变船舶的重心位置,从而实现减摇的目的;主动悬挂系统通过改变水下机构的形状和运动状态,以改变水下水动力,从而减少船舶在海洋中的摇晃。
被动减摇法是通过船舶外壳、结构、内部装置等被动方式实现减摇的目的。
被动减摇装置包括振动吸收体、液压阻尼器、机械阻尼器等,这些装置可以在船体产生摇晃时产生反作用力来实现减摇的效果。
目前,船舶减摇技术已经取得了许多进展,随着科学技术的不断进步,船舶减摇技术也将继续发展。
未来的发展趋势可能涉及到船舶自适应控制系统、声学减摇技术、磁浮减摇技术等,这些新技术可以更有效地减轻船舶在海洋中的摇晃,提高航行的安全和效率。
综上所述,船舶减摇技术对于保障航行安全和提高运输效率至关重要,其发展趋势也正在持续向着更加智能、高效、安全的方向发展,必将对海洋工程领域的发展产生深远的影响。
船用减摇装置原理船舶在航行过程中会受到海浪的影响,从而产生摇晃的运动,这种摇晃会给船舶和船员带来很大的安全隐患。
为了解决这个问题,船舶上通常会安装减摇装置,以减小船体的摇晃幅度,提高船舶的稳定性和航行安全性。
船用减摇装置的原理主要包括水动力原理和控制原理两个方面。
水动力原理是指利用水的力量来抵消船舶的摇晃运动。
船用减摇装置通常由一个或多个减摇槽组成,这些减摇槽位于船舶的两侧,沿船体纵向分布。
当船舶受到侧向波浪的作用时,水会穿过减摇槽,形成与波浪相位相反的力,从而产生一个与船舶摇晃方向相反的力矩。
这样,船舶受到的摇摆力矩就会减小,从而减小了船体的摇晃幅度。
控制原理是指通过一系列的控制系统来实时监测船体的摇晃情况,并根据监测结果调整减摇装置的工作状态。
控制系统通常由传感器、计算机和执行机构组成。
传感器用于感知船体的摇晃情况,如倾斜角度、加速度等;计算机用于处理传感器采集到的数据,并根据一定的控制算法计算出减摇装置的工作状态;执行机构则根据计算机的指令,调整减摇装置的工作参数,如减摇槽的开启程度、开启时间等。
船用减摇装置的工作过程可以简单概括为以下几个步骤:1. 传感器感知船体的摇晃情况,将采集到的数据发送给计算机;2. 计算机根据传感器采集到的数据,通过控制算法计算出减摇装置的工作状态;3. 执行机构根据计算机的指令,调整减摇装置的工作参数;4. 减摇装置开始工作,水流通过减摇槽产生与船体摇晃方向相反的力,从而减小船体的摇晃幅度;5. 一段时间后,计算机重新采集船体的摇晃情况,并根据新的数据调整减摇装置的工作状态;6. 重复以上步骤,不断监测和调整减摇装置的工作状态,以保持船体的稳定性。
船用减摇装置通过水动力原理和控制原理的相互配合,能够有效减小船体的摇晃幅度,提高船舶的稳定性和航行安全性。
目前,船用减摇装置已广泛应用于各类大型船舶,如客船、油轮、货船等。
在未来,随着技术的不断发展,船用减摇装置的性能将进一步提升,为航行中的船舶提供更加稳定和安全的环境。
减摇水舱原理减摇水舱是一种用于船舶减小摇晃幅度的装置,其原理是通过水的质量和运动来抵消船舶的摇摆力,从而减少船舶在海上的晃动,提高航行的稳定性和乘坐的舒适度。
减摇水舱的工作原理可以简单地描述为:当船舶在海上遇到波浪冲击时,船体会受到波浪力的作用而产生摇摆。
为了减小这种摇晃幅度,减摇水舱通过在船体内部安装特殊的水箱来实现。
这些水箱位于船舶的两侧,可以通过泵将水从一侧的水箱抽出,然后通过管道将水注入到另一侧的水箱中。
水的运动过程中会产生反作用力,这种反作用力可以抵消船体的摇摆力,达到减小船体摇晃幅度的目的。
具体来说,在船舶遇到波浪冲击时,船体受到的摇晃力会产生一个向一侧的力矩。
为了抵消这个力矩,减摇水舱会将一侧的水箱内的水抽出,使得该侧的水箱减重,同时将抽出的水通过管道注入到另一侧的水箱中,使得该侧的水箱增重。
这样一来,船舶的重心会发生变化,产生一个与船体摇摆方向相反的力矩。
通过控制水的流动速度和流量,可以调节反作用力的大小,从而减小船体的摇晃幅度。
减摇水舱的设计和控制需要考虑多个因素,如船舶的尺寸、载重量、船体结构等。
在实际应用中,减摇水舱通常是由一套自动控制系统来控制的,该系统可以根据船舶的运行状态和海况自动调节水的流动速度和流量,以达到最佳的减摇效果。
减摇水舱的优点是可以有效地减小船舶的摇晃幅度,提高航行的稳定性和乘坐的舒适度。
特别是在恶劣的海况下,减摇水舱可以显著降低船舶的摇晃,保证船员和乘客的安全和舒适。
此外,减摇水舱的运行和控制相对简单,可以很好地适应不同类型的船舶。
然而,减摇水舱也存在一些局限性。
首先,其安装和维护成本较高,需要耗费一定的人力和物力资源。
其次,减摇水舱对船体结构的要求较高,需要在设计船舶时就充分考虑减摇水舱的安装和布局。
此外,在极端恶劣的海况下,减摇水舱也可能无法完全消除船体的摇晃。
减摇水舱是一种通过水的质量和运动来减小船舶摇晃幅度的装置。
其原理是通过控制水的流动来产生反作用力,以抵消船体的摇晃力,提高航行的稳定性和乘坐的舒适度。
2016 NO.03SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 业 技 术79科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 众所周知,舰船在风、流、浪的作用下产生横摇、纵摇、首尾摇、升沉和纵漂6个自由度的运动。
其中,尤以横摇最为剧烈,对舰船完成作战使命、安全航行和船上工作人员及设备影响最大。
减摇鳍装置就是一种减小船舶在航行中产生横摇而装备的一种特种设备。
减摇鳍是目前效果最好的减摇装置,装于船中两舷舭部,剖面为机翼形,又称侧舵,通过操纵机构转动减摇鳍,使水流在鳍上产生作用力,从而形成减摇力矩,减小摇摆,幅度以便减少船体横摇。
该设备结构复杂,造价较高,且效果取决于航速,航速越高,效果越好,故多用于高速船舶。
它有收放式减摇鳍和非收放式减摇鳍两大系列。
不可收放式减摇鳍由于结构简单、体积小、重量轻、可靠性高及成本低等优点,被广泛地应用于各类船舶,但是由于鳍叶不可收放,在船舶航行于狭水道、复杂海域、离靠码头、进坞出坞时,增加了船舶碰撞的可能性,对船舶的安全影响极大,缺乏一定的灵敏性和适用性。
1 影响船舶减摇系统运行的因素船舶减摇系统作为船舶完成海上作业的重要辅助设备,其能否能稳定运行直接影响着船舶舶海上作业成败,所以要找出影响船舶减摇系统运行的因素,对其进行分析,提出合理的应对措施,确保船舶在恶劣海况下能保持船姿平稳,保证船舶高质量完成海上任务,并为船员的舒适生活创造良好的条件。
影响船舶减摇系统运行的因素主要有4个方面。
1.1 航速的影响某科考船收放式减摇鳍运行时为全自动控制,一般情况下,船速越高,减摇鳍运行时减摇效果越好。
当船速过高或过低时,减摇鳍就会自动减小鳍角或归零后自动收回,降低或失去减摇作用。
当船舶航速过大时,在鳍轴上承受海浪应力会很大,会造成鳍叶或襟翼出现变形,导致鳍无法收回,影响减摇鳍寿命。
所以船舶航速保持在8~18kn时,减摇鳍会稳定运行,减摇效果也会随着航速而增加。
一种船用减摇起重机减摇控制方案,包括起重机本体机械装置、起重机监控系统、起重机液压驱动系统、起重机控制模块其特征在于起重机控制模块通过控制减摇索的张力值对吊重摇晃形成阻尼力,达到减摇的恒张力控制方案;起重机控制模块通过控制减摇索的收放拉动吊重,控制主吊索与竖直方向的角度,达到吊重减摇且回中的位置跟随控制方案;根据起重机状态监测系统传回起重机实时状态参数确定起重机工作情况,切换适时控制方案,达到减摇控制的混合控制方案;本技术控制方法新颖、操作简单、使用方便、安全可靠、防止吊具及货物的摇摆能力好,使吊重的摇晃得到较好的抑制。
权利要求书1.一种船用减摇起重机的恒张力减摇控制方法,其特征在于:S11:通过控制电脑分别设定减摇索Ⅰ的张力期望值、减摇索Ⅱ的张力期望值、减摇索Ⅲ的张力期望值;S12:分别测量减摇索Ⅰ的实际张力值、减摇索Ⅱ的实际张力值、减摇索Ⅲ的实际张力值;S13:比较减摇索Ⅰ的张力期望值与减摇索Ⅰ的实际张力值得到第一偏差,比较减摇索Ⅱ的张力期望值与减摇索Ⅱ的实际张力值得到第二偏差,比较减摇索Ⅲ的张力期望值与测量减摇索Ⅲ的实际张力值得到第三偏差,将所述第一偏差、第二偏差、第三偏差发送至PLC控制器;所述PLC控制器根据所述第一偏差、第二偏差、第三偏差控制伺服阀动作,从而控制液压马达,进而控制减摇索动作,形成恒张力闭环控制。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述减摇索Ⅰ的实际张力值由减摇索张力传感器Ⅰ进行测量,再通过起重机控制模块中的转换函数得到;所述减摇索Ⅱ的实际张力值根据减摇索张力传感器Ⅱ进行测量,再通过起重机控制模块中的转换函数得到;所述测量减摇索Ⅲ的实际张力值根据减摇索张力传感器Ⅲ进行测量,再通过起重机控制模块中的转换函数得到。
3.一种船用减摇起重机的位置跟随减摇控制方法,其特征在于:S21:判断主吊索是否处于竖直状态,若是竖直状态,则可得到减摇索Ⅰ的设定长度、减摇索Ⅱ的设定长度、减摇索Ⅲ的设定长度,否则通过控制收放减摇索将其归中,所述竖直状态根据起重机的初始位姿进行判断;S22:分别测量减摇索Ⅰ的实际长度、减摇索Ⅱ的实际长度以及减摇索Ⅲ的实际长度;S23:将减摇索Ⅰ的设定长度与减摇索Ⅰ的实际长度进行比较,得到第一偏差;将减摇索Ⅱ的设定长度与减摇索Ⅱ的实际长度进行比较,得到第二偏差;将减摇索Ⅲ的设定长度与测量减摇索Ⅲ的实际长度进行比较,得到第三偏差,将所述第一偏差、第二偏差及第三偏差传给PLC控制;所述PLC控制器根据所述第一偏差、第二偏差及第三偏差控制伺服阀动作,从而控制液压马达,进而控制减摇索动作,使其实际值与设定值达到一致,消除偏差。
2017年20期T ech nology Innovation and A p p lication研究与展望船舶减摇装置技术综述陈岚(国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心,北京100000)摘要:船舶减摇装置的研究对于船舶航行的安全性具有重要的意义,文章综述了包括减摇鳍、减摇水舱、舵减摇、舭龙骨等几种传统减摇装置的发展现状,并阐述了近年来的船舶减摇技术发展方向,指出了船舶减摇技术已由单一的减摇装置发展至综合减摇装置,并趋于实现小型化、精密化的发展方向。
关键词:减摇;横摇;减摇鳍;减摇水舱;舭龙骨;舵减摇;综合减摇装置中图分类号:U66 文献标志码:A文章编号:2095-2945(2017)20-0175-021概述船舶在海上航行和工作的过程中,会遭受海浪、海风及海 流等各种因素的影响,因此,船舶会产生诸如横摇、纵摇、横 荡、纵荡等各种摇摆。
而以上各种不规则的剧烈摇摆会严重影 响船舶的安全航行、乘船的舒适性、船上各种机器设备的正常 工作等。
尤其对于军用舰载船舶而言,船舶在海上产生的摇荡 会影响飞机的正常起飞、安全航行以及降落。
因此,关于船舶 减摇方面的试验和研究一直是船舶领域技术人员的主要工 作。
经过多年的研究发现,在船舶减摇装置中,应用最为广泛 的有以下几种:舭龙骨、减摇水舱、舵减摇、减摇鳍以及综合减 摇装置等。
2船舶减摇装置简介2.1舭龙骨舭龙骨的使用最早可追溯到19世纪初,当时还处于帆船 时代,舭龙骨最早作为减摇装置是应用在帆船上。
舭龙骨多是 沿着船体长度方向,安装在船舶的舭部,其减摇原理在于,当船舶在海上产生横摇时,由于舭龙骨的存在,会在海水中产生 扰动船体周围的水流场,使得船体产生一定的附加阻尼,通过 增加船体的横摇阻尼,从而减小船舶受到的横摇影响。
舭龙骨 在船舶的任何航行状态和环境下,均会使得船舶产生一定的 减摇效果,其最佳效果是在产生近似共振的状况下产生的。
舭 龙骨减摇的优势在于,其不涉及运动部件,结构简单,造价低,便于维护,是应用最广泛的一种减摇装置。
其缺点在于装上舭 龙骨会使船舶阻力略有增加。
发展到后来,慢慢出现了可伸缩 式舭龙骨,其在高航速时伸出进行减摇,低航速时收回,减小 船舶受到的阻力。
目前,几乎所有的船舶都装有舭龙骨,配合 其他减摇装置共同提高船舶航行的稳定性。
2.2 减摇水舱减摇水舱也是比较常见的一种减摇装置,根据其减摇原 理,主要包括以下三种形式:被动式减摇水舱、可控被动式减 摇水舱和主动式减摇水舱。
对于被动式减摇水舱而言,其减摇 过程为:当行驶在海上的船舶产生横摇时,同时,水舱内的水 会随之产生往复摇摆运动,通过产生抵抗船舶横摇的稳定力 矩达到减摇的效果。
除了被动式减摇水舱,还有主动式减摇水 舱,其工作过程是在船体的两舷之间增加一个可抽取水的水 泵,将水舱中的水进行适时的转移和调整,从而将摇摆的船体 调整至平衡状态。
通常在两个水舱之间设置节流阀,从而控制 水舱中水的快速转移。
减摇水舱可将摇摆角度从30毅降低至 15。
,因此,可大大降低横摇产生的不利影响。
减摇水舱的减摇 过程和减摇效果与船体的航行速度没有直接的关系,因此,减 摇水舱可以应用于各种航行速度下的船舶,对于低航速甚至 停泊的船舶,其上设置的减摇水舱均具备较好的减摇效果。
但减摇水舱存在减摇效率比较低、占用空间大等缺点,因此其发 展受到了限制。
目前,国外对减摇水舱的研究已经比较成熟。
2.3舵减摇舵减摇于1972年首次被提出来,至20世纪90年代初国 外已有定型产品出售。
舵减摇的原理在于,当船体上安装有舵 时,在操作舵的时候,船体会随之产生一个横倾力矩,在这个 横倾力矩的作用下,可将船体本身产生的横摇扰动力矩进行 一定程度的抵消,从而减小船舶横摇产生的力矩,加强船体航 行的平稳性。
我国关于舵减摇的研究最早始于八十年代初期,例如中国大型船舶科技研究中心就舵减摇装置的实际可行性 方面进行大量的试验和研究。
九十年代以来,舵减摇的研究更 加深入,我国对于舵减摇方面的研究主要集中在军舰上的应 用。
其与减摇鳍相比,造价低,占用空间小,使用维修方便,其 缺点在于所需的功率和舵速,对船舶的各项参数比较敏感,其 减摇效果易受到影响。
2.4 减摇鳍减摇鳍是一种最常用的主动式减摇装置,是目前减摇效 果比较好的一种减摇装置。
减摇鳍多为机翼型的翼面,在船舶 航行过程中,由于水流的作用,减摇鳍的上鳍面和下鳍面的流 速不同,则上下鳍面存在一定的压强差,从而产生一定的升力 作用。
关于减摇鳍的专利,最早是在1889年由约翰桑尼克洛 夫获得的,鳍与三个臂相连,其中一个臂固定连接,一个臂可 转动连接,中间的轴臂距离船最远,目的在于当轴上下移动 时,可使得鳍产生倾斜。
世界范围内的第一套研制成功的实体 减摇鳍装置出自日本三菱重工的原良信太郎,在1923年时研 制成功的减摇鳍设备经装船试验,其减摇效果取得了显著的 进步。
随着减摇鳍装置的进一步发展,1935年,英国的布朗兄 弟公司研制成功了一套名为丹尼斯布朗的减摇鳍装置,并成 功装配应用于一艘2200吨的海峡渡轮上,获得了较好的减摇 效果。
在接下来的几十年中,世界各国船舶领域的科研人员在 减摇鳍方面进行大量的试验和研究。
试验表明,在减摇鳍的作用下,船体的横摇角度约为2。
,远小于无减摇鳍的船体横摇角度25。
,即具备减摇鳍的船体稳 定性明显优于无减摇鳍的船体。
一般情况下,减摇鳍的控制系 统包括电气控制部分、转动鳍的液压传动装置和机翼型的鳍 三部分,其工作过程为,首先采用陀螺仪检测船舶航行时的横 摇角度,根据减摇需求产生相应的控制信号。
然后由液压传动 装置控制减摇鳍的偏转角度和方向,使得减摇鳍产生抵消力 矩,从而减小船舶的横摇幅度,达到提高船舶航行稳定性的目 的。
减摇鳍按照布置方式分为:固定式、收放式、折叠式。
减摇 鳍带襟翼的开襟式和不带襟翼的整体式。
中小型船舶舵适于 采用不可收放式减摇鳍,其具有较小的展舷比,多为0.5耀1.0,-175-研究与展望T ech nology Innovation and A pplication2017年20期多采用结构简单的整体式减摇鳍。
对于较大型船舶而言,所需 的减摇鳍展舷比较大(多为1耀2),为了减小空泡腐蚀且提高 升力,一般采用开襟式减摇鳍。
不可收放式减摇鳍一直伸出处于船舷外部,一般安装于 船中的舭部,避免船舶航行时产生碰撞。
可收放式减摇鳍可对 称安装于船舷两侧,当船舶遭遇大风浪产生横摇时,将减摇鳍 伸出舷外进行减摇,当不需要时,将其收入船舱内。
收放式减 摇鳍的展舷比大,因此鳍面积较大,减摇效果比较好。
减摇鳍 的劣势在于只有在高速减摇时效果比较好,而在低航速或零 航速时,减摇鳍的减摇作用很小,这是因为航速较小时,流过 减摇鳍上下表面的水速差异很小,不会在上下表明产生很明 显的压差,因此产生的升力比较小。
近几年,已经有研究者开 始进行零航速或低航速的减摇鳍结构研究。
零航速减摇鳍的 对称性很低,且增加了舷长使其可以扫过更大的面积。
哈尔滨 工程大学提出了可以提高船舶零航速稳定性的T型水翼和转 子翼复合减摇装置,在高速航行时减摇鳍在伸缩装置的驱动 下伸出进行减摇,低航速时利用转子翼进行减摇,提高了船舶 在高航速和低航速两种航行状态下的减摇效果。
2.5综合减摇装置减摇鳍和减摇水舱是目前船舶减摇领域应用较为广泛的 两种,但由于减摇鳍和减摇水舱其各自工作原理上的限制,在 船舶减摇的应用中均存在一定的局限性。
例如:高航速船舶的 减摇鳍在零航速或低航速时不能进行有效的减摇,因此,低航 速船舶,不适合采用减摇鳍进行减摇。
减摇水舱的结构简单且 成本较低,对于船舶的各种航行速度,均可以有效抑制船舶摇 摆。
但其局限性在于被动式减摇水舱受限于船舶的谐摇频率,只有在船舶谐摇频率附近,减摇水舱才会产生较好的减摇效 果,在船舶遭受低频海浪的冲击时,被动式减摇水舱甚至会增 加船舶的摇荡。
近年来,随着船舶及其设备功能应用的发展,船舶上采用单一的减摇装置已不能满足其使用需求。
因此,国内外开始进行综合减摇装置的研制,诸如减摇鳍-被动减摇水 舱综合减摇,其综合利用了减摇鳍与减摇水舱的优点,弥补了(上接174页)比较薄弱的追赶阶段。
在此阶段,处于制度和技术双重的不 同,我们决不能照搬欧美、日本的智能电网建设思路方针。
我 们智能电网的建设工作要服从于国家的宏观战略,服务于优 化社会资源、更好的服务于人民、构建和谐社会的重要方针。
国家电网公司和南方电网公司目前作为中国能源行业的 领军者,有责任,也有能力担当起发展智能电网的重任。
其中 尤其是国家电网公司提出的建设坚强智能电网的发展思路,在规划上已经比较成熟,并且也获得了广泛的国际认可。
在搞 好中国智能电网规划建设的同时为广大的发展中国家做好一 个样板。
自国家电网公司提出智能化电网理念的近十年来,在 祖国大地上,一批智能变电站已经拔地而起,一批智能电网设 备器材厂家做大做强,都充分验证了坚强智能电网理念在这 片土地上的适应性。
随着国家电网公司贯彻“走出去”战略,海各自的不足。
使得船舶在零航速状态下也具备一定的减摇能 力。
目前,已有减摇鳍和减摇水舱共同装配于一艘船舶的研 究,其工作过程为当船舶在高航速航行时,单独采用减摇鳍进 行减摇,当船舶处于低航速时,可利用减摇水舱的优势进行减 摇。
除了上述减摇鳍-被动减摇水舱的综合减摇装置外,减摇 鳍-舵减摇也具备较好的减摇效果,早在20世纪80年代,就 有人提出利用舵和鳍进行联合减摇,并经试验证明采用舵鳍 综合减摇装置能够有效提高船舶的稳定性。
由于船舶采用舵 鳍减摇装置是将减摇鳍和减摇鳍舵的优点相结合,可以使得 船舶抵抗横摇、横荡等的影响,因此是近年来船舶减摇领域的 研究热点。
目前的多项研究结果表明,采用综合减摇装置可合 理利用各种减摇技术的优点,使得船舶在各种航行状态下均 具有较好的减摇效果。
目前,对减摇鳍、减摇水舱、舵减摇、舭 龙骨等的研究均比较成熟,因此,各种减摇装置的综合运用将 是以后研究的热点和发展趋势。
3结束语本文对国内外船舶减摇技术进行了综述,主要论述了舭 龙骨、减摇水舱、舵减摇、减摇鳍以及综合建议装置的发展现 状,通过分析比较可知,单一的减摇装置在船舶的减摇应用上 存在一定的局限性,而采用综合减摇装置可以综合各种单一 减摇装置的优点,使得船舶在各种航行状态下均具备良好的 减摇效果。
近年来,随着世界范围内船舶技术的兴起和发展,对于减摇技术会产生更进一步的需求。
并且,船舶减摇装置正 逐渐趋于实现小型化、精密化的发展方向,以满足船舶实现不 同的功能和应用。
参考文献:[1] 邹宁.船舶减摇装置及其应用[J].船舶工程,2012(2):271-277.[2] 杨辉,宋金龙.船舶减摇方式介绍及发展趋势J].江苏船舶,2007 (8):10-12.[3]董美华,马汝建,赵东.船舶减摇技术研究进展[J].济南大学学报,2008(4):183-188.外并购速度的加快,更提出“全球能源互联网”的理念。