一种能量再利用的船舶减摇平衡系统技术方案

本发明专利技术是一种能量再利用的船舶减摇平衡系统，包括船体以及设置在船体底部的两组平衡系统，每组平衡系统均包括设置在船底平衡水道中央位置的平衡叶轮，叶轮通过传动链与船舱内的传动轴传动连接，传动轴的两端分别通过离合器与增速箱和减速箱传动连接，其中增速箱的输出端与发电机组连接，发电机组与蓄电池组连接，减速箱的输入端与步进电机组连接，步进电机组与蓄电池组连接，该种平衡系统可通过控制两个离合器的工作状态进而控制整套平稳系统的工作状态，当船舶行驶时，水流对船体的横向冲击会有部分能量带动叶轮转动，进而进行通过发电机组对蓄电池充电，当船体停止时，通过船首和船尾的加速度传感器控制两组叶轮的转动方向维持船体平衡。

A ship anti roll balance system with energy reuse

The invention is an energy reused ship anti rolling balance system, including the hull and two sets of balance systems set at the bottom of the hull. Each group of balance systems includes a balance impeller set at the center of the ship's bottom to balance the center of the waterway. The impeller is connected by the transmission chain to the transmission shaft in the cabin, and the two ends of the shaft are connected separately. The over clutch is connected with the speed increase box and the reducer, in which the output of the speed increase box is connected with the generator set, the generator unit is connected with the battery group, the input end of the reducer is connected with the step motor group, and the stepper unit is connected with the battery group. The balance system can control the working state of the two clutch and then control it. When the ship runs, when the ship runs, the water flow to the lateral impact of the ship will have some energy to drive the impeller to turn, and then charge the battery through the generator set. When the hull is stopped, the rotation direction of the two groups of impeller is controlled by the acceleration sensor of the bow and the stern to maintain the balance of the hull.

【技术实现步骤摘要】
一种能量再利用的船舶减摇平衡系统
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术采用的技术方案为：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。为优化上述专利技术，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为本专利技术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为本专利技术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为本专利技术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为本专利技术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为本专利技术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专利技术作进一步描述。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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，所述的变速器与进步电机模组（18）连接，所述的发电机模组（15）和进步电机模组（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。...

【技术特征摘要】
1.一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，所述的变速器与进步电机模组（18）连接，所述的发电机模组（15）和进步电机模组（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。2.根据权利要求1所述的一种能量再利用的船舶减摇平衡系统，其特征在于：所述的传动轴（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。3.根据权利要求1所述的一种能量再利用的船舶减摇平衡系统，其特征在于：所述的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（...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴俊，刘强，
申请(专利权)人：江苏海事职业技术学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32