[发明专利]一种基于马格努斯效应的船舶减摇装置

说明书

本发明提供一种基于马格努斯效应的船舶减摇装置，包括一旋转控制机构、一摆动控制机构、一伸缩控制机构、一支撑体、一空心轴、一转子翼、一第一伸缩翼、一第二伸缩翼和一剪叉伸缩组件；其中伸缩控制机构由一电动伺服缸和一伸缩轴组成，可实现轴向伸缩控制；剪叉伸缩组件包括一前端面支架、一连接盘、一后端面支架和两剪叉铰链；剪叉伸缩组件后端面支架焊接或铆接于转子翼上，前端面支架焊接或铆接于第二伸缩翼上，连接盘通过中心孔与安装在伸缩轴前端的滑动轴承配合并可以绕伸缩轴转动，从而保证剪叉伸缩组件可以随转子翼和第二伸缩翼转动。

技术领域

本发明属于船舶设备技术领域，尤其涉及一种基于马格努斯效应的船舶减摇装置。

背景技术

船舶在海面航行时，会受到海风、海浪以及海流的影响而产生摇摆，船舶的摇摆会降低船舶的适航性、安全性和稳定性，进而影响船舶设备和仪器仪表的正常工作，严重的摇摆会导致船舶内货物移位或跌落撞击损坏。船舶的摇摆也会使乘船人员感到昏晕降低乘船舒适性影响乘船人员正常工作。对于军用船舶，船舶的摇摆会影响舰载飞机的起飞和降落，也会降低舰载火炮的射击精度和命中率，导致战斗舰船在作战中处于被动地位甚至丧失战斗力。

为了减少船舶的横摇，船舶工业技术人员采用了多种方法，如在船舶上装备舭龙骨、减摇水舱、减摇重物、减摇陀螺、减摇鳍、马格努斯旋转式减摇装置等。减摇鳍通常成对安装在船舶舭部两侧，是目前应用最为广泛、减摇效果最好的主动式减摇装置，减摇效果最高可达90％。减摇鳍总体上可以分为固定式和收放式减摇鳍两类，固定式减摇鳍为减小碰撞的风险，对安装位置有一定要求，并且由于不可收回，在不需要开启时会增加航行阻力，增大燃料消耗；收放式减摇鳍可在不用时收回船体内部，减小航行阻力，而需要减摇时推出，但是其收放装置复杂、需占用大量宝贵船内空间。机翼形减摇鳍上产生的减摇力矩与船舶航行速度的平方成正比，使得其在低航速下的减摇效果很差。

基于马格努斯效应的马格努斯旋转式减摇装置，通过安装在船体舭部两舷处的圆柱形转子翼的旋转产生升力来减小船舶的横摇，具有高升力、结构简单、适配性好等特点。来流速度(即船舶航速)为U时，转子翼受到升力可由库塔-儒科夫斯基理论求出，即：

L＝2πρωr²Ul

式中：ρ为流体密度；ω为转子翼的旋转角速度；r为转子翼的半径；l为转子翼的长度(展长)。可知，当转子翼的尺寸一定时，其上产生的升力与来流速度和旋转角速度成正比。低航速下，可通过增加转子翼的转速来增大其上产生的升力，使得马格努斯旋转式减摇装置较减摇鳍更适于船舶在较低航速下的减摇。

专利“一种适用于低速船舶的减摇装置”(申请号201910348785.4)公开了一种适用于低速船舶的减摇装置，包括两个锥体转柱、两个可旋转支撑架、驱动装置以及控制系统等，通过锥体转柱的旋转产生升力来减小船舶横摇运动；专利“一种基于马格努斯效应的分离圆柱式减摇装置”(申请号201910908565.2)公开了一种基于马格努斯效应的分离圆柱式减摇装置，其转子翼由两个分离的半圆柱构成，半圆柱间的间隙可以起到分流减阻的作用。，上述专利主要体现在对转子翼翼型的改进方面，而专利中关于转子翼上升力的改变主要通过调整转子翼的转速和前后摆角来实现，并且采用马格努斯效应减摇装置转子翼的尺寸都是固定的，因此现有技术或产品虽然可以通过改变转子翼与船体夹角从而改变其展向有效迎水长度，但其最大迎水展长仍然受限于转子翼的结构而无法改变，因此难以兼顾船舶在不同航速及海况条件下对减摇控制的需求。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于马格努斯效应效应的船舶减摇装置，利用在轴向可伸缩的转动结构，可以根据船舶减摇控制需求选择最佳的减摇鳍迎水长度，解决现有减摇鳍产品因结构限制而无法在更大范围改变转子翼有效迎水长度的不足，能够使船舶在不同航速和不同海况条件下均能达到最优减摇控制效果，有效提高船舶的减摇性能和航行的稳定性。