[发明专利]用于船舶的减摇鳍和主动式稳定系统

说明书

发明领域

本发明涉及稳定船舶的领域，主要是针对使人不愉快并且有时对乘客和船员不安全的侧倾(roll)，但相比于传统类型的主动式减摇鳍系统，本发明也具有用于减少摇摆和偏航后果的改进功能。

背景技术

减少船舶在波浪中令人不愉快以及有时危险的侧倾运动的技术已经发展了许多年，并具有在不同条件、船舶类型和尤其是实施与运作成本下用于不同利益和结果的许多原理技术。这种不同的系统包括减摇鳍、陀螺稳定器和污水舱，这提到的是最常见的。

客船、舰艇等所使用的传统的稳定系统，通常都设计用于正在行进的情况下，且大多数为了船以位移模式并由此以相对较低的速度巡航。传统上使用稳定器的船舶由它们的尺寸和船体形状而通常也具有长时间的侧倾，由此需要相对缓慢作用的稳定系统，在波浪力上相对长时间地施加反作用力。在过去的15年中，市场已经发展到当船舶抛锚后停泊时(即没有任何向前运动)仍然需要提供侧倾稳定器以及被安装在更快的船只中的稳定系统，包括滑行艇。这些变化创造出许多新的挑战和问题，说明如下。

第一个普遍已知的问题是关于船舶不在水中前行，因此通过船向前运动，能够利用经过鳍的水流的力量，从而创造波浪力的反作用力使船舶左右侧倾，减摇鳍可以施加反作用力的唯一途径是使鳍拍动/漂浮。这意味着可能的峰值力以及施加这样的力的时间是有限的。所述力是鳍的尺寸和鳍移动速度的结果，并且相反的，鳍移动得越快，由于鳍的有限物理运动使得所述力可施加的时间更短，并且在那个时候为了在不希望方向不引起太多的反作用力它不得不被停止。数学上或作为物理学的术语，总力推动主要由鳍的尺寸决定。

第二个问题普遍的事实是现代更快的船舶具有的船体形状和重量使得它们的自然摆动周期比已经安装了稳定器的传统船只短了很多，而且与配备有稳定器的传统船舶相比，它们对稳定器力量的物理需求相比于船的尺寸是更高的因素。计算稳定系统的必需力量减少侧倾到所希望的量的主要数学方法通常是基于被称作稳心高度(GM)的因素。这是由以下决定的因素：水面上的船舶有多么坚硬(即，它越多遵循波角，则需要更多来自稳定器系统的力以反作用这种侧倾)，以及稳定器系统实际上做了什么迫使船不遵循波角。

鉴于这些现代船只都需要更多的力量，同时还允许更短的时间来施加该力的事实，很显然更加难以稳定这些船只。

简单的解决方法是安装非常大的鳍片才能够达到预期的减摇力，但是这并不总是非常好的解决方法，有几个原因：不只是因为非常大的鳍通过水造成很多阻力从而导致油耗增加和速度减少，更重要的是考虑到在快速船上的一切阻力是速度的二次因素，Λ2所以在快速船舶上的影响变大。所需要运行更大鳍的驱动装置的物理尺寸和功率消耗也创造了相当大的问题：现代船舶被设计具有高优先级的可居住空间和成本效率。

如由其它专利和工作在过去几年里所证明的，许多的努力已投入创造具有低阻力的鳍片和尽可能具有成本和能源效益的动力系统。

然而，第三个问题显然没有考虑那么多，但是在本发明中是重要的益处，其通过使用非常大的传统鳍以达到所需的摇减力，这也会对船只产生其它影响，船舶越快和越轻，这些影响变得更加负面。在水中具有6度运动自由的船舶，简单地增加传统的冲击力导致摇摆和偏航增加而造成对船舶的其它负面影响，无论是在正在行进和停泊然后其它的状态下，但是仍然对船产生不舒服的和负面影响。

目前，整体市场观点是即使具有现有鳍的局限性的减摇鳍提供了最佳的整体解决方案，其作为单一的技术系统来用于行进和停泊稳定，因为大多数其它的解决方案，如陀螺仪或稳定罐在更快船只正在行进的情况下表现不是非常好。然而，能够在停泊状况下或高速的轻重量船只上施加足够的力，而不会对的船只产生太多其它的负面影响，通常仍然是减摇鳍有待解决的问题。

一种改善这种状况的解决方案在专利US2007/0272143/EP 1 577 210中提出，描述了具有改变其大小和形状的能力的减摇鳍，从而在行进和停泊状态具有不同尺寸，在不需要时增加了可能的力而不产生额外的阻力。

欧洲专利申请EP1577210A1描述了主动式侧倾稳定系统，其包含具有子元件的鳍，所述子元件是可移动的，即相对于所述鳍连接。

其它已知的解决方案是可伸缩的减摇鳍，当需要时只需将其在水中展开，因此当不需要时不生成阻力。由于其复杂性、内部空间需求和成本，这些解决方案很少用在安装空间和预算有限的船舶。

还有许多其它专利和专利申请的各种手段和方法以提高减摇鳍的效率，其中大部分涉及不同类型的驱动机理或控制算法，从而与本发明无关。

发明内容