一种用于船舶的横摇运动抑制装置的制作方法

本申请涉及单点系泊工程领域，特别涉及一种用于船舶的横摇运动抑制装置。

背景技术：

目前，软刚臂单点系泊系统一般是通过在海底固定一个塔架，塔架上安装有一个回转平台，在回转平台的一侧连接一个钢结构，该钢结构又被称为“软刚臂”，软刚臂另一端通过一段连接臂与船舶结构物相连。其中，软刚臂配置有压载物，头部安装有多套轴承，可以使软刚臂绕中心轴线旋转，尾部安装有多个轴承，可以使软刚臂与连接臂相对摆动。

相关技术中，通常使用淡水作为压载物，软刚臂头部自上而下分别安装一套滑动轴承和一套转盘轴承，绕滑动轴承上下摆动，称之为“纵摇运动”，绕转盘轴承左右旋转，称之为“横摇运动”。在现有的工程应用中，一般根据使用需求，通过计算确定所需淡水重量并注入到压载舱中，当不同强度、不同类型的海洋环境作用于单点系泊系统时，一般不再对压载舱内淡水重量进行调整，各个部件之间安装的轴承保证了系统各个部件可以随系统运动，此外还作为阻尼部件，将部件的部分机械能以摩擦热的形式耗散至环境中。

但是，通过工程案例实际监测发现，现有的软刚臂单点系泊系统中均存在软刚臂横摇运动，尤其是当海流方向与风浪方向不一致时，软刚臂横摇运动幅度比较大，而且运动衰减时间比较长。软刚臂横摇运动使得系泊系统的稳定性大大降低，缩短了轴承等部件的使用寿命，此外还破坏被系泊的船舶稳定性，极大地增加了船舶的作业难度，安全性得不到保障。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种用于船舶的横摇运动抑制装置，以解决相关技术中单点系泊状态下船舶的横摇运动的振荡幅度大、衰减时间长的问题。

第一方面，提供了一种用于船舶的横摇运动抑制装置，其包括：

抑制机构，其包括两个左右对称设置的压载组件，所述压载组件为中空结构且内部填充有流体工质，两个所述压载组件的其中一组相邻端用于与船舶连接；

传动机构，其用于设于所述抑制机构和回转平台之间，并使所述抑制机构和回转平台转动连接，所述传动机构用于接收并传递所述抑制机构发生横摇运动时产生的扭矩；

驱动机构，其一端与所述传动机构相连，另一端用于与两个所述压载组件远离所述船舶的一组相邻端连接相通，所述驱动机构用于根据所述传动机构传递的扭矩控制两个所述压载组件内的流体工质朝相应的方向流动。

一些实施例中，所述传动机构包括：

第一传动组件，其用于设于所述抑制机构和回转平台之间，并使所述抑制机构和回转平台转动连接；

传动轴，其一端设于所述第一传动组件上，并用于接收并传递所述抑制机构发生横摇运动时产生的扭矩。

一些实施例中，所述第一传动组件包括：

基座，其用于设于所述回转平台靠近所述抑制组件的一侧，所述基座与传动轴的一端相连；

转盘轴承，其设于所述基座靠近所述抑制组件的一侧，其外侧与所述抑制机构相连，内侧与所述基座相连。

一些实施例中，所述驱动机构包括：

齿轮箱，其包括输入端和输出端，所述输入端与传动轴远离所述基座的一端相连，并用于接收所述传动轴传递的所述抑制机构发生横摇运动时产生的扭矩；

驱动件，其设于所述齿轮箱的输出端的一侧，并与所述输出端相连，所述驱动件用于在所述齿轮箱的驱动下控制两个所述压载组件内的流体工质朝相应的方向流动。

一些实施例中，所述驱动件为双向泵，所述驱动件包括吸入口和排出口，且所述吸入口和排出口分别用于与两个所述压载组件远离所述船舶的一组相邻端连接相通。

一些实施例中，所述传动机构还包括联轴器，所述联轴器设于所述传动轴和齿轮箱之间，且所述联轴器的两端分别与所述传动轴和齿轮箱相连。

一些实施例中，所述压载组件包括填充有所述流体工质的压载腔和压载管路，所述压载腔呈封闭状态，所述压载管路的一端延伸于所述压载腔内并与所述压载腔连通，另一端与所述驱动件连通。

一些实施例中，所述抑制机构还包括连接件，所述连接件被配置为：所述连接件的一端用于与两个所述压载腔远离所述船舶的一端相连，另一端与所述转盘轴承相连，所述压载管路位于所述压载腔外的部分均位于所述连接件的内部。

一些实施例中，所述连接件为大致呈大字形的中空管状结构，所述齿轮箱、驱动件和联轴器均位于所述连接件靠近所述转盘轴承的一端内部。

一些实施例中，两个所述压载组件之间的距离沿远离所述连接件的方向逐渐变大，所述抑制机构还包括加强杆，所述加强杆设于两个所述压载腔之间，且两端分别与两个所述压载腔相连。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种用于船舶的横摇运动抑制装置，其包括抑制机构、传动机构和驱动机构，抑制机构包括两个左右对称设置且一端相互连通的压载组件，压载组件的内部填充有流体工质，传动机构用于接收并传递抑制机构发生横摇运动时产生的扭矩，驱动机构则用于根据传动机构传递的扭矩控制两个压载组件内的流体工质朝相应的方向流动，通过在两个压载组件之间反复调驳流体工质，改变了其重心在横摇运动抑制装置的相对位置，减小了横摇运动幅值；另外，增大了横摇运动的阻力，吸收了横摇运动的能量，也加速了横摇运动的衰减，对减缓横摇运动的衰减周期有明显效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的用于船舶的横摇运动抑制装置在使用时的整体结构示意图；

图2为本申请实施例提供的用于船舶的横摇运动抑制装置的传动机构和驱动机构的剖面图；

图3为本申请实施例提供的用于船舶的横摇运动抑制装置处于第一阶段时的示意图；

图4为本申请实施例提供的用于船舶的横摇运动抑制装置处于第二阶段时的示意图；

图5为本申请实施例提供的用于船舶的横摇运动抑制装置处于第三阶段时的示意图；

图6为本申请实施例提供的用于船舶的横摇运动抑制装置处于第四阶段时的示意图。

图中：10-压载腔，11-压载管路，12-连接件，13-加强杆，20-传动轴，21-基座，22-转盘轴承，23-联轴器，30-齿轮箱，31-驱动件，4-船舶，5-回转平台。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种用于船舶的横摇运动抑制装置，其能解决单点系泊状态下船舶的横摇运动的振荡幅度大、衰减时间长的问题。

参见图1所示，本横摇运动抑制装置主要包括抑制机构、传动机构和驱动机构，其中，抑制机构具体包括两个左右对称设置的压载组件，压载组件为中空结构且内部填充有流体工质，两个压载组件的其中一组相邻端用于与船舶3连接；传动机构用于设于抑制机构和回转平台5之间，并使抑制机构和回转平台5转动连接，保证抑制机构在随着船舶3发生横摇运动时能相对回转平台5发生转动，且传动机构主要用于接收并传递抑制机构发生横摇运动时产生的扭矩；驱动机构的一端与传动机构相连，另一端用于与两个压载组件远离船舶3的一组相邻端连接相通，驱动机构主要用于根据传动机构传递的扭矩控制两个压载组件内的流体工质朝相应的方向流动，由于两个压载组件内均填充有一定量的流体工质，本身具有一定的重量，因此，通过控制两个压载组件内的流体工质朝相应的方向流动以使两个压载组件在发生横摇运动时朝达到平衡的方向移动，从而实现减小横摇运动的幅度以及减缓衰减时长的目的。

参见图2所示，传动机构主要包括第一传动组件和传动轴20，其中，第一传动组件用于设于抑制机构和回转平台5之间，并使抑制机构和回转平台5转动连接，传动轴20的一端则设于第一传动组件上，并用于接收并传递抑制机构发生横摇运动时产生的扭矩。具体的，第一传动组件主要包括基座21和转盘轴承22，其中，基座21用于连接设于回转平台5靠近抑制组件的一侧，基座21与传动轴20的一端固定相连，转盘轴承22则设于基座21靠近抑制组件的一侧，其外侧与抑制机构相连，内侧与基座21相连。

参见图2所示，驱动机构主要包括齿轮箱30和驱动件31，其中，齿轮箱30包括输入端和输出端，输入端与传动轴20远离基座21的一端相连，并用于接收传动轴20传递的抑制机构发生横摇运动时产生的扭矩，驱动件31则设于齿轮箱30的输出端的一侧，并与输出端相连，驱动件31用于在齿轮箱30的驱动下控制两个压载组件内的流体工质朝相应的方向流动。这里，驱动件31优选为为双向泵，驱动件31包括吸入口和排出口，且吸入口和排出口分别用于与两个压载组件远离船舶3的一组相邻端连接相通，用于控制两个压载组件内流体工质的流向。

具体的，传动轴20的一端安装于基座21上，且其中轴线与两个压载组件的对称中轴线同轴，即与横摇运动的中轴线同轴，作用是将横摇运动产生的扭矩传递至齿轮箱30，齿轮箱30为增速齿轮箱，输入端与传动轴20的对应端相连，其主要作用在于用于增大转速和减小扭矩。驱动件31与齿轮箱30的输出端相连，作为双向泵，在反转时可以从排出口吸入液体反向输送至吸入口排出，主要用于在两个压载舱之间调驳流体工质，使两个压载组件在发生横摇运动时朝达到平衡的方向移动，从而实现减小横摇运动的幅度以及减缓衰减时长的目的。进一步的，传动机构还包括联轴器23，联轴器23设于传动轴20和齿轮箱30之间，且联轴器23的两端分别与传动轴20和齿轮箱30相连，联轴器23为弹性联轴器，用于连接传动轴20和齿轮箱30，同时防止轴线弯曲后会对齿轮箱30产生损伤。

具体的，压载组件包括填充有流体工质的压载腔10和压载管路11，压载腔10呈封闭状态，压载管路11的一端延伸于压载腔10内并与压载腔10连通，另一端与驱动件31上的吸入口和排出口中的其中一个连通，其中，压载腔10靠近连接件的一端顶部还安装有透气管。其中，两条压载管路11均为硬质管路，一端分别与驱动件31的吸入口或排出口连通，另一端分别延伸于压载腔10内并与压载腔10连通，且一直延伸至压载腔10的底部。另外，流体工质优选为淡水。

具体的，抑制机构还包括连接件12，连接件12为大致呈大字形的中空管状结构，一般为钢结构，其一端与两个压载腔10远离船舶3的一端相连，另一端与转盘轴承22相连，连接件12的作用主要为将压载组件和传动机构连接为一体。另外，因传动轴20与横摇运动的中轴线同轴，同时为了避免零部件被海水腐蚀，齿轮箱30、驱动件31和联轴器23等相关部件均设于连接件12靠近转盘轴承22的一端内部，压载管路11位于压载腔10外的部分也均位于连接件12的内部。

具体的，两个压载组件之间的距离沿远离连接件12的方向逐渐变大，抑制机构还包括加强杆13，加强杆13设于两个压载腔10之间，且两端分别与两个压载腔10相连，主要用于保证两个压载腔10之间的结构稳定性。

本横摇运动抑制装置的原理为：

单点系泊系统运行前，在平衡状态即无横摇运动的情况下向两个压载腔10内注入等量的淡水，然后向压载管路11和驱动件31内充满淡水并保持密封。

参见图3-图6所示，当横摇运动抑制装置随着船体发生横摇运动时，可分为四个阶段：

第一阶段：抑制机构整体逆时针摆动至最大角度，该阶段中位于右侧的压载舱10上升，位于左侧的压载舱10下降，驱动件31将淡水从左侧的压载舱10输送至右侧的压载舱10，重心向右移动，可以减小摆动所能达到的最大角度。

第二阶段：抑制机构整体顺时针摆动至平衡状态。该阶段中位于右侧的压载舱10下降，位于左侧的压载舱10上升，驱动件31将淡水从右侧的压载舱10输送至左侧的压载舱10，重心向左移动，抑制机构整体摆动至平衡状态时，两侧的压载舱10内的淡水数量相等。

第三阶段：抑制机构整体顺时针摆动至最大角度。该阶段中位于左侧的压载舱10上升，位于右侧的压载舱10下降，驱动件31将淡水从右侧的压载舱10输送至左侧的压载舱10，重心向左移动，可以减小摆动所能达到的最大角度。

第四阶段：抑制机构整体逆时针摆动至平衡状态。该阶段中位于左侧的压载舱10下降，位于右侧的压载舱10上升，驱动件31将淡水从左侧的压载舱10输送至右侧的压载舱10，重心向右移动，抑制机构整体摆动至平衡状态时，两侧的压载舱10内的淡水数量相等。

以上四个阶段随着船体横摇运动的进行依次重复，通过反复减小摆动幅值，可以有效地抑制抑制机构的横摇运动。另外，本横摇运动抑制装置的动力来自于横摇运动产生的相对转动，因此增大了抑制机构横摇运动的阻力，吸收了横摇运动的能量，加速横摇运动的衰减。所以也不需额外的电机、液压马达等其他动力设备提供动力，设备组成简单，安装后无需人工操作，运行稳定，可以有效抑制横摇运动。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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