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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 輪船減搖與報(bào)警系統(tǒng)裝置
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 輪船減搖與報(bào)警系統(tǒng)裝置是考慮到船只在遇到風(fēng)浪時(shí)候容易發(fā)生左右擺動(dòng)乃至翻船的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用能夠自動(dòng)調(diào)整輪船傾斜角度的船舶減搖與報(bào)警系統(tǒng)裝置。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)裝置是針對(duì)船舶在風(fēng)浪中容易發(fā)生橫搖乃至翻船的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用的輪船減搖與報(bào)警系統(tǒng)。船舶航行時(shí)，本系統(tǒng)利用陀螺儀傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船身傾斜程度，并將船身傾斜情況發(fā)送到控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)通過(guò)建立的數(shù)據(jù)分析庫(kù)，調(diào)用預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，綜合分析后自動(dòng)得出實(shí)際的船身傾斜調(diào)節(jié)報(bào)警方案，并且由單片機(jī)控制魚鰭機(jī)構(gòu)對(duì)船舶傾斜狀況進(jìn)行調(diào)整。本系統(tǒng)設(shè)置有危險(xiǎn)臨界值，當(dāng)船舶超過(guò)危險(xiǎn)臨界值時(shí)，向駕駛員進(jìn)行報(bào)警，提前預(yù)警翻船危險(xiǎn)。系統(tǒng)裝置具有體積小，操作模式多樣化，可靠性高，成本低，易推廣等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于普通的漁船，貨船，甚至可用于娛樂(lè)場(chǎng)所的游樂(lè)船。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一.作品思路設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 針對(duì)船舶在風(fēng)浪中容易發(fā)生橫搖乃至翻船的現(xiàn)狀，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種能更好地服務(wù)于大眾的減搖系統(tǒng)裝置。本系統(tǒng)裝置利用陀螺儀（角度傳感器），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船身傾斜程度，并將船身傾角發(fā)送到主控制系統(tǒng)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，自動(dòng)得出船身傾斜角度的調(diào)節(jié)方案，并由單片機(jī)系統(tǒng)控制“類魚鰭”減搖機(jī)構(gòu)對(duì)船舶搖擺程度進(jìn)行調(diào)整。 二.創(chuàng)新點(diǎn) 1、提出了利用陀螺儀傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船身傾斜程度，利用“類魚鰭”仿生減搖機(jī)構(gòu)平衡船體的左右擺動(dòng)，屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。 2、提出了一種 “類魚鰭”仿生減搖機(jī)構(gòu)，通過(guò)改變“類魚鰭”機(jī)構(gòu)與船體軸線的夾角產(chǎn)生不同的減搖力矩，達(dá)到不同的減搖效果。 3、本系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益高，能夠很好地應(yīng)用于漁船、小型貨船、娛樂(lè)艇等。 三.技術(shù)關(guān)鍵 1．魚鰭結(jié)構(gòu)仿真及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 結(jié)合船的自身相關(guān)參數(shù)與實(shí)際工作環(huán)境，收集試驗(yàn)參數(shù)，建立數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)出適合類魚鰭的材料及結(jié)構(gòu)模型，并力求最大限度減少對(duì)流水的阻力。 2．工作穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性： 為了保證單片機(jī)接收陀螺儀傳感器檢測(cè)到的角度信號(hào)不產(chǎn)生失真，通訊的波特率選用傳感器可正常工作的最大波特率。 3.數(shù)據(jù)庫(kù)的建立： 考慮到實(shí)際風(fēng)浪的大小及對(duì)船體的沖擊大小，魚鰭機(jī)構(gòu)設(shè)置了多種工作模式，預(yù)先在系統(tǒng)程序中建立數(shù)據(jù)分析庫(kù)。 四.主要技術(shù)指標(biāo) 1.魚鰭機(jī)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間：50~200ms ; 2。最大減搖抗風(fēng)能力：≤5級(jí); 3.傾角測(cè)量精度（最小分辨率）：0.1°; 4.工作壽命：10年，工作溫度：0°~ +80°C 。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- （1）本系統(tǒng)利用陀螺儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)船身傾斜程度，利用仿生學(xué)魚鰭機(jī)構(gòu)即牛頓第三定律來(lái)平衡船體的左右擺動(dòng)，具有新穎性。（2）魚鰭機(jī)構(gòu)采取與飛機(jī)機(jī)翼相同結(jié)構(gòu)，使水流對(duì)機(jī)構(gòu)有一個(gè)垂直機(jī)構(gòu)的作用力 ，從而達(dá)到平衡船左右擺動(dòng)的效果，能夠很好減少翻船事故與游客暈船現(xiàn)象發(fā)生。（3）采用多模式控制系統(tǒng)運(yùn)行， 有較強(qiáng)的靈活性。船舶在實(shí)際航行中的危險(xiǎn)傾角具有不同的影響變量。于是我們?cè)O(shè)計(jì)了多種模式，以便能更貼近船在實(shí)際行駛時(shí)的需求。（4）本系統(tǒng)實(shí)用性及其廣泛，經(jīng)濟(jì)效益高，能夠很好的應(yīng)用海上工作漁船、貨船，也可以用在河流的急流安全測(cè)試船只，公園的水上娛樂(lè)場(chǎng)艇等。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1）2011年3月在“第四屆‘挑戰(zhàn)杯’××××大學(xué)課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽終審暨第十二屆‘挑戰(zhàn)杯’全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽選拔賽”中獲得特等獎(jiǎng)。 2）2011年4月在第十二屆“挑戰(zhàn)杯”××省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽終審決賽中獲得省級(jí)特等獎(jiǎng)。 3）在教育部科技查新工作站(××)中進(jìn)行國(guó)內(nèi)查新，查新鑒定為國(guó)內(nèi)未見有與 “輪船減搖與報(bào)警系統(tǒng)裝置”創(chuàng)新點(diǎn)完全相同的文獻(xiàn)報(bào)道。 4）已申請(qǐng)發(fā)明專利、實(shí)用新型專利，申請(qǐng)獲得國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利受理。
作品所處階段
- 中試階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 目前還沒(méi)有。
作品可展示的形式
- 模型展示、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片、錄像、樣品。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 目前中國(guó)注冊(cè)漁船數(shù)目已經(jīng)超過(guò)30萬(wàn)艘，各種小型貨船、人快艇數(shù)目已經(jīng)超越100萬(wàn)艘，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各類船只數(shù)量也在不斷的擴(kuò)大，未來(lái)市場(chǎng)廣闊。所以說(shuō)本系統(tǒng)裝置實(shí)用性及其泛廣，經(jīng)濟(jì)效益高，而且制造簡(jiǎn)單，成本價(jià)低，可靠性高，能夠滿足各種環(huán)境要求，靈敏度高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)比市場(chǎng)上的超載翻船報(bào)警系統(tǒng)好，能夠很好的應(yīng)用海上工作漁船、各種小型貨船，也可以用在河流的急流安全測(cè)試船只和公園的水上娛樂(lè)場(chǎng)艇等。
同類課題研究水平概述
- 目前市面上的減搖鰭主要有兩種：一種是固定式的，一種是可收放式的。前者是通過(guò)產(chǎn)生恒定的減搖力矩來(lái)調(diào)節(jié)平衡，由于受到船身的限制，面積不能太大，故效果不明顯；后者是通過(guò)改變面積來(lái)產(chǎn)生不同的減搖力矩來(lái)適應(yīng)不同的傾斜情況，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，價(jià)格昂貴。目前常見的集中減搖裝置有： 1）舭龍骨減搖裝置 舭龍骨減搖裝置沿著船長(zhǎng)方向安裝在船的舭部，在橫搖時(shí)擾動(dòng)船體周圍的流場(chǎng)，使船產(chǎn)生附加阻尼，并借以增加橫搖阻尼從而達(dá)到減搖的目的，這種減搖裝置優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，缺點(diǎn)是裝上舭龍骨會(huì)使船舶阻力增加，減搖力矩不能改變。 2）移動(dòng)重物減搖裝置 通過(guò)移動(dòng)重物來(lái)改變船體重心的位置，從而保證船舶的平穩(wěn)性，它一般不會(huì)被單獨(dú)使用以減小船舶橫搖，大多數(shù)是輔助減搖，但由于該減搖手段需要較大的能量來(lái)移動(dòng)重物，并且響應(yīng)比較慢以及它需要占用一定的船內(nèi)空間，故目前不經(jīng)常被使用。 3）減搖水艙減搖裝置 在船兩舷側(cè)設(shè)置兩對(duì)水艙，通過(guò)檢測(cè)船的橫搖角及橫搖角速度選擇不同水艙組合，控制氣閥的啟閉，使水艙內(nèi)水的橫向流動(dòng)周期和方向與船的搖擺運(yùn)動(dòng)周期同步，方向相反，從而達(dá)到削減搖擺幅度的目的。但是其減搖效果不如減搖鰭的減搖效果好，且減搖水艙需占用船內(nèi)空間，故只適用于有較大空間的船舶。目前，減搖水艙在大型貨船、客船和工作船上都得到了成功的應(yīng)用。 4）舵減搖減搖裝置 舵減搖的理論基礎(chǔ)是 ：舵的低頻運(yùn)動(dòng)主要影響船舶的艏搖，而舵的高頻運(yùn)動(dòng)則主要影響船舶的橫搖，同時(shí)也增加了船舶的航行阻力，但比減搖鰭的要小。與減搖鰭相比，利用舵在操舵時(shí)產(chǎn)生的橫搖力矩進(jìn)行減搖的舵減搖裝置造價(jià)低、所占船內(nèi)空間少、使用維修方便。但其需要高速操縱器以及低船速時(shí)舵效較差，故舵減搖方面的研究也基本集中在軍艦的應(yīng)用上。 現(xiàn)階段減搖裝置已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，但是它的主要應(yīng)用范圍還是主要集中在大型船舶、軍艦的減搖上，對(duì)中小型船舶減搖的研究還處于初級(jí)階段，適用的減搖裝置種類少，功能不夠完善，減搖效果不顯著，價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 經(jīng)教育部科技查新工作站(G13)查新結(jié)果顯示，在國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)及數(shù)據(jù)庫(kù)檢索范圍內(nèi)，國(guó)內(nèi)未見有與 “輪船減搖與報(bào)警系統(tǒng)裝置”查新點(diǎn)內(nèi)容完全相同的文獻(xiàn)報(bào)道，詳細(xì)資料請(qǐng)看附件的科技查新報(bào)告。
