一种减小船舶横摇运动的扰流系统技术方案

一种减小船舶横摇运动的扰流系统，属于船舶降阻、减摇的技术领域。该装置包括扰流板、伺服电机、驱动机构和控制系统。伺服电机经传动轴连接偏心轮，偏心轮旋转经滚子推动和扰流板在复位弹簧的作用下作往复运动。控制系统包含运动测量传感器、控制平台和数据采集系统，控制平台根据扰流板设定伸出长度和船体角位移之间的关系式，对陀螺仪测量的角位移数据进行处理，得到实时的扰流板伸出长度，继而控制伺服电机经驱动机构移动扰流板到满足船体角位移的设定伸出长度。该裝置提供了一种减小船舶横摇运动的扰流板，能够同时实现减阻和减横摇，且安装简单方便，可明显提高船舶航行时的安全性和快速性，具有良好的商业和军事用途。

A spoiler system for reducing rolling motion of ships

A spoiler system which reduces ship rolling motion belongs to the technical field of ship resistance reduction and anti rolling. The device includes spoiler, servo motor, driving mechanism and control system. The servo motor is connected with an eccentric wheel by a drive shaft, and the eccentric wheel rotates through a roller to drive and the spoiler moves reciprocating under the action of a reset spring. The control system includes motion measurement sensor, control platform and data acquisition system. According to the relationship between the extended length of the spoiler and the angular displacement of the hull, the control platform processes the angular displacement data measured by the gyroscope to obtain the real-time extended length of the spoiler, and then controls the movement of the servo motor through the driving mechanism. The spoiler reaches the set length to meet the angular displacement of the ship. The device provides a spoiler which can reduce the rolling motion of a ship. It can reduce drag and roll at the same time. It is simple and convenient to install. It can obviously improve the safety and rapidity of a ship in navigation. It has good commercial and military applications.

【技术实现步骤摘要】
一种减小船舶横摇运动的扰流系统
本技术涉及一种减小船舶横摇运动的扰流系统，属于船舶降阻、减摇的

技术介绍
快速性和耐波性是衡量现代化舰船航行性能的重要衡准之一，其优劣直接决定经济性、安全性和适居性。船舶在高速航行时会产生较大的兴波阻力和摇荡运动。阻力的增加对船舶快速性带来很不利的影响。在摇荡运动中，横摇对船舶影响最为不利。当横摇过于剧烈时对货物、船员的安全性和舒适性造成严峻的挑战，武器装备的实用性也大大下降。面对以上两个问题，现有减阻的方式主要有扰流板、压浪板、气泡减阻等，但减摇效果有限；减少横摇运动则通过加装附体，如减摇鳍、舭龙骨、减摇水舱等。这些附体可以有效的起到减摇效果，但却增加了船舶航行时的阻力。因此开发一种同时具备减阻和减摇功能并且易于安装维护的船用装置十分必要。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的问题，本技术一种减小船舶横摇运动的扰流系统，该系统应采用结构简单的扰流板，在降低船舶航行阻力的同时，减少船舶的横摇运动。本技术采用的技术方案是：一种减小船舶横摇运动的扰流系统，它包括一个扰流板和一个保护罩，它还包括一个伺服电机、一个驱动机构和一个控制系统，所述保护罩采用安装驱动机构和扰流板的凹槽结构，所述驱动机构包含偏心轮、推杆和复位弹簧，推杆在套上复位弹簧后穿过固定轴承与扰流板连接，伺服电机经传动轴连接偏心轮，偏心轮旋转经滚子推动推杆在复位弹簧的作用下作往复运动；所述控制系统包含互相进行电连接的运动测量传感器、控制平台和数据采集系统，控制平台用导线与伺服电机进行电连接，所述运动测量传感器包含用于测量船舶航速的测速仪和横摇角位移的陀螺仪，控制平台根据扰流板设定伸出长度和船体角位移之间的关系式，对陀螺仪测量的角位移数据进行处理，得到实时的扰流板伸出长度，继而控制伺服电机经驱动机构移动扰流板到满足船体角位移的设定伸出长度。所述扰流板有两个，对称安装在船舶尾封板边缘处。所述扰流板和保护罩的形状与尾封板底部形状一致。本技术的有益效果是：这种减小船舶横摇运动的扰流系统包括扰流板、伺服电机、驱动机构和控制系统。伺服电机经传动轴连接偏心轮，偏心轮旋转经滚子推动和扰流板在复位弹簧的作用下作往复运动。控制系统包含运动测量传感器、控制平台和数据采集系统，控制平台根据扰流板设定伸出长度和船体角位移之间的关系式，对陀螺仪测量的角位移数据进行处理，得到实时的扰流板伸出长度，继而控制伺服电机经驱动机构移动扰流板到满足船体角位移的设定伸出长度。该系统提供了一种减小船舶横摇运动的扰流板，能够同时实现减阻和减横摇，且安装简单方便，可明显提高船舶航行时的安全性和快速性，具有良好的商业和军事用途。附图说明图1是一种减小船舶横摇运动的扰流系统的结构示意图。图2是图1中的A-A视图。图3是扰流板已伸出的示意图。图4是两个扰流板装置的布置图。图5是船舶左倾时扰流板的状态图。图6是船舶右倾时扰流板的状态图。图中：1、运动测量传感器，2、控制平台，3、数据采集系统，4、导线，5、伺服电机，6、传动轴，7、保护罩，8、偏心轮，9、推杆，10、复位弹簧，11、固定轴承，12、扰流板，13、滚子。具体实施方式为了更清楚了解本技术的目的、技术方案，以下结合附图进行详细说明。图1、2示出了一种减小船舶横摇运动的扰流系统的结构示意图。图中，这种减小船舶横摇运动的扰流系统包括一个扰流板12、一个保护罩7、一个伺服电机5、一个驱动机构和一个控制系统。保护罩7采用安装驱动机构和扰流板12的凹槽结构。驱动机构包含偏心轮8、推杆9和复位弹簧10，推杆9在套上复位弹簧10后穿过固定轴承11与扰流板12连接，伺服电机5经传动轴6连接偏心轮8，偏心轮8旋转经滚子13推动推杆9在复位弹簧10的作用下作往复运动。控制系统包含互相进行电连接的运动测量传感器1、控制平台2和数据采集系统3，控制平台2用导线4与伺服电机5进行电连接。运动测量传感器1包含用于测量船舶航速的测速仪和横摇角位移的陀螺仪，控制平台2根据扰流板12设定伸出长度和船体角位移之间的关系式，对陀螺仪测量的角位移数据进行处理，得到实时的扰流板伸出长度，继而控制伺服电机5经驱动机构移动扰流板12到满足船体角位移的设定伸出长度（如图3所示）。扰流板12有两个，对称安装在船舶尾封板边缘处（如图4所示）。扰流板12和保护罩7的形状与尾封板底部形状一致。采用上述的技术方案，运动测量传感器，包括陀螺仪：用来测量船舶实时的角位移，包括横摇角度，横摇角速度和横摇角加速度；测速仪：实时测量船舶的航速。数据采集系统3，通过导线与传感器相连，用于实时采集和保存船舶的运动状态。控制平台2，对传感器的数据进行处理。根据已有的控制策略，对船舶实时的横摇角度值，横摇角速度值和横摇角加速度值分别进行比例放大，在不同的航速下自动切换各运动量对应的比例系数，引入控制算法得到理论上扰流板的伸出长度，将其换算成电压值，驱动伺服电机，以实现不同航速下的最佳控制方式带来更好的减阻和减横摇效果。传动部分的驱动装置为伺服电机，通过传动轴与偏心轮连接。固定轴承固定于保护罩上。保护罩固定于船的尾封板上，上面有垂向凹槽，扰流板安装于保护罩垂向凹槽内。推杆下端穿过固定轴承与扰流板相连接。滚子与偏心轮相连并安装于推杆上端。推杆上端和固定轴承之间有复位弹簧，整个传动系统装置共有两套，关于中纵剖面对称安装。根据先前研究成果，扰流板的滞留作用影响了其附近的流体速度，同时也改变了前方的压力分布，产生升力和改善兴波阻力。如图5、6所示，当船舶向一侧横摇时，相应一侧的扰流板伸出一定长度而另一侧扰流板则不伸出，产生一个向上的升力，继而产生恢复力矩，抵消横摇运动响应。当整套装置开始工作时：伺服电机带动偏心轮旋转，固定在推杆上的滚子与偏心轮相连接并带动推杆垂直运动，继而带动扰流板在保护罩内垂直运动；扰流板置于保护罩垂向凹槽内；保护罩的尺寸不可超出尾封板范围；所述扰流板伸出长度最多为2‰L(L为船长)，若更长的伸出长度可以带来更好减阻和减横摇效果，也可以适当增加阻流板伸出长度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减小船舶横摇运动的扰流系统，它包括一个扰流板（12）和一个保护罩（7），其特征是：它还包括一个伺服电机（5）、一个驱动机构和一个控制系统，所述保护罩（7）采用安装驱动机构和扰流板（12）的凹槽结构，所述驱动机构包含偏心轮（8）、推杆（9）和复位弹簧（10），推杆（9）在套上复位弹簧（10）后穿过固定轴承（11）与扰流板（12）连接，伺服电机（5）经传动轴（6）连接偏心轮（8），偏心轮（8）旋转经滚子（13）推动推杆（9）在复位弹簧（10）的作用下作往复运动；所述控制系统包含互相进行电连接的运动测量传感器（1）、控制平台（2）和数据采集系统（3），控制平台（2）用导线（4）与伺服电机（5）进行电连接，所述运动测量传感器（1）包含用于测量船舶航速的测速仪和横摇角位移的陀螺仪，控制平台（2）根据扰流板（12）设定伸出长度和船体角位移之间的关系式，对陀螺仪测量的角位移数据进行处理，得到实时的扰流板伸出长度，继而控制伺服电机（5）经驱动机构移动扰流板（12）到满足船体角位移的设定伸出长度。

【技术特征摘要】
1.一种减小船舶横摇运动的扰流系统，它包括一个扰流板（12）和一个保护罩（7），其特征是：它还包括一个伺服电机（5）、一个驱动机构和一个控制系统，所述保护罩（7）采用安装驱动机构和扰流板（12）的凹槽结构，所述驱动机构包含偏心轮（8）、推杆（9）和复位弹簧（10），推杆（9）在套上复位弹簧（10）后穿过固定轴承（11）与扰流板（12）连接，伺服电机（5）经传动轴（6）连接偏心轮（8），偏心轮（8）旋转经滚子（13）推动推杆（9）在复位弹簧（10）的作用下作往复运动；所述控制系统包含互相进行电连接的运动测量传感器（1）、控制平台（2）和数据采集系统（3），控制平台（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗智，姜宜辰，张桂勇，邹丽，孙铁志，李嘉文，李海涛，裴玉国，孙一方，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁,21