基本信息
- 項目名稱：
- 輪船減搖與報警系統(tǒng)裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 輪船減搖與報警系統(tǒng)裝置是考慮到船只在遇到風浪時候容易發(fā)生左右擺動乃至翻船的現(xiàn)狀，設(shè)計了一款經(jīng)濟實用能夠自動調(diào)整輪船傾斜角度的船舶減搖與報警系統(tǒng)裝置。
- 詳細介紹：
- 本系統(tǒng)裝置是針對船舶在風浪中容易發(fā)生橫搖乃至翻船的現(xiàn)狀，設(shè)計了一款經(jīng)濟實用的輪船減搖與報警系統(tǒng)。船舶航行時，本系統(tǒng)利用陀螺儀傳感器，實時監(jiān)測船身傾斜程度，并將船身傾斜情況發(fā)送到控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)通過建立的數(shù)據(jù)分析庫，調(diào)用預先存儲的數(shù)據(jù)，綜合分析后自動得出實際的船身傾斜調(diào)節(jié)報警方案，并且由單片機控制魚鰭機構(gòu)對船舶傾斜狀況進行調(diào)整。本系統(tǒng)設(shè)置有危險臨界值，當船舶超過危險臨界值時，向駕駛員進行報警，提前預警翻船危險。系統(tǒng)裝置具有體積小，操作模式多樣化，可靠性高，成本低，易推廣等多項優(yōu)點，可應(yīng)用于普通的漁船，貨船，甚至可用于娛樂場所的游樂船。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 一.作品思路設(shè)計、發(fā)明的目的 針對船舶在風浪中容易發(fā)生橫搖乃至翻船的現(xiàn)狀，我們設(shè)計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），實時監(jiān)測船身傾斜程度，并將船身傾角發(fā)送到主控制系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)分析，自動得出船身傾斜角度的調(diào)節(jié)方案，并由單片機系統(tǒng)控制“類魚鰭”減搖機構(gòu)對船舶搖擺程度進行調(diào)整。 二.創(chuàng)新點 1、提出了利用陀螺儀傳感器實時監(jiān)測船身傾斜程度，利用“類魚鰭”仿生減搖機構(gòu)平衡船體的左右擺動，屬國內(nèi)首創(chuàng)。 2、提出了一種 “類魚鰭”仿生減搖機構(gòu)，通過改變“類魚鰭”機構(gòu)與船體軸線的夾角產(chǎn)生不同的減搖力矩，達到不同的減搖效果。 3、本系統(tǒng)實用性強，經(jīng)濟效益高，能夠很好地應(yīng)用于漁船、小型貨船、娛樂艇等。 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： 結(jié)合船的自身相關(guān)參數(shù)與實際工作環(huán)境，收集試驗參數(shù)，建立數(shù)學模型，設(shè)計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流水的阻力。 2．工作穩(wěn)定性及準確性： 為了保證單片機接收陀螺儀傳感器檢測到的角度信號不產(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)庫的建立： 考慮到實際風浪的大小及對船體的沖擊大小，魚鰭機構(gòu)設(shè)置了多種工作模式，預先在系統(tǒng)程序中建立數(shù)據(jù)分析庫。 四.主要技術(shù)指標 1.魚鰭機構(gòu)響應(yīng)時間：50~200ms ; 2。最大減搖抗風能力：≤5級; 3.傾角測量精度（最小分辨率）：0.1°; 4.工作壽命：10年，工作溫度：0°~ +80°C 。
科學性、先進性
- （1）本系統(tǒng)利用陀螺儀實時監(jiān)測船身傾斜程度，利用仿生學魚鰭機構(gòu)即牛頓第三定律來平衡船體的左右擺動，具有新穎性。（2）魚鰭機構(gòu)采取與飛機機翼相同結(jié)構(gòu)，使水流對機構(gòu)有一個垂直機構(gòu)的作用力 ，從而達到平衡船左右擺動的效果，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)運行， 有較強的靈活性。船舶在實際航行中的危險傾角具有不同的影響變量。于是我們設(shè)計了多種模式，以便能更貼近船在實際行駛時的需求。（4）本系統(tǒng)實用性及其廣泛，經(jīng)濟效益高，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試船只，公園的水上娛樂場艇等。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1）2011年3月在“第四屆‘挑戰(zhàn)杯’××××大學課外學術(shù)科技作品競賽終審暨第十二屆‘挑戰(zhàn)杯’全國大學生課外學術(shù)科技作品競賽選拔賽”中獲得特等獎。 2）2011年4月在第十二屆“挑戰(zhàn)杯”××省大學生課外學術(shù)科技作品競賽終審決賽中獲得省級特等獎。 3）在教育部科技查新工作站(××)中進行國內(nèi)查新，查新鑒定為國內(nèi)未見有與 “輪船減搖與報警系統(tǒng)裝置”創(chuàng)新點完全相同的文獻報道。 4）已申請發(fā)明專利、實用新型專利，申請獲得國家知識產(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
- 目前還沒有。
作品可展示的形式
- 模型展示、現(xiàn)場演示、圖片、錄像、樣品。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 目前中國注冊漁船數(shù)目已經(jīng)超過30萬艘，各種小型貨船、人快艇數(shù)目已經(jīng)超越100萬艘，隨著國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各類船只數(shù)量也在不斷的擴大，未來市場廣闊。所以說本系統(tǒng)裝置實用性及其泛廣，經(jīng)濟效益高，而且制造簡單，成本價低，可靠性高，能夠滿足各種環(huán)境要求，靈敏度高，遠遠比市場上的超載翻船報警系統(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試船只和公園的水上娛樂場艇等。
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。前者是通過產(chǎn)生恒定的減搖力矩來調(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；后者是通過改變面積來產(chǎn)生不同的減搖力矩來適應(yīng)不同的傾斜情況，結(jié)構(gòu)較為復雜，價格昂貴。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方向安裝在船的舭部，在橫搖時擾動船體周圍的流場，使船產(chǎn)生附加阻尼，并借以增加橫搖阻尼從而達到減搖的目的，這種減搖裝置優(yōu)點是沒有運動部件，缺點是裝上舭龍骨會使船舶阻力增加，減搖力矩不能改變。 2）移動重物減搖裝置 通過移動重物來改變船體重心的位置，從而保證船舶的平穩(wěn)性，它一般不會被單獨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移動重物，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)置兩對水艙，通過檢測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)水的橫向流動周期和方向與船的搖擺運動周期同步，方向相反，從而達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 ：舵的低頻運動主要影響船舶的艏搖，而舵的高頻運動則主要影響船舶的橫搖，同時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，利用舵在操舵時產(chǎn)生的橫搖力矩進行減搖的舵減搖裝置造價低、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，對中小型船舶減搖的研究還處于初級階段，適用的減搖裝置種類少，功能不夠完善，減搖效果不顯著，價格昂貴，結(jié)構(gòu)復雜。 經(jīng)教育部科技查新工作站(G13)查新結(jié)果顯示，在國內(nèi)文獻及數(shù)據(jù)庫檢索范圍內(nèi)，國內(nèi)未見有與 “輪船減搖與報警系統(tǒng)裝置”查新點內(nèi)容完全相同的文獻報道，詳細資料請看附件的科技查新報告。
