基本信息
- 项目名称：
- 轮船减摇与报警系统装置
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 轮船减摇与报警系统装置是考虑到船只在遇到风浪时候容易发生左右摆动乃至翻船的现状，设计了一款经济实用能够自动调整轮船倾斜角度的船舶减摇与报警系统装置。
- 详细介绍：
- 本系统装置是针对船舶在风浪中容易发生横摇乃至翻船的现状，设计了一款经济实用的轮船减摇与报警系统。船舶航行时，本系统利用陀螺仪传感器，实时监测船身倾斜程度，并将船身倾斜情况发送到控制系统；控制系统通过建立的数据分析库，调用预先存储的数据，综合分析后自动得出实际的船身倾斜调节报警方案，并且由单片机控制鱼鳍机构对船舶倾斜状况进行调整。本系统设置有危险临界值，当船舶超过危险临界值时，向驾驶员进行报警，提前预警翻船危险。系统装置具有体积小，操作模式多样化，可靠性高，成本低，易推广等多项优点，可应用于普通的渔船，货船，甚至可用于娱乐场所的游乐船。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一.作品思路设计、发明的目的 针对船舶在风浪中容易发生横摇乃至翻船的现状，我们设计了一种能更好地服务于大众的减摇系统装置。本系统装置利用陀螺仪（角度传感器），实时监测船身倾斜程度，并将船身倾角发送到主控制系统，通过数据分析，自动得出船身倾斜角度的调节方案，并由单片机系统控制“类鱼鳍”减摇机构对船舶摇摆程度进行调整。 二.创新点 1、提出了利用陀螺仪传感器实时监测船身倾斜程度，利用“类鱼鳍”仿生减摇机构平衡船体的左右摆动，属国内首创。 2、提出了一种 “类鱼鳍”仿生减摇机构，通过改变“类鱼鳍”机构与船体轴线的夹角产生不同的减摇力矩，达到不同的减摇效果。 3、本系统实用性强，经济效益高，能够很好地应用于渔船、小型货船、娱乐艇等。 三.技术关键 1．鱼鳍结构仿真及其结构设计： 结合船的自身相关参数与实际工作环境，收集试验参数，建立数学模型，设计出适合类鱼鳍的材料及结构模型，并力求最大限度减少对流水的阻力。 2．工作稳定性及准确性： 为了保证单片机接收陀螺仪传感器检测到的角度信号不产生失真，通讯的波特率选用传感器可正常工作的最大波特率。 3.数据库的建立： 考虑到实际风浪的大小及对船体的冲击大小，鱼鳍机构设置了多种工作模式，预先在系统程序中建立数据分析库。 四.主要技术指标 1.鱼鳍机构响应时间：50~200ms ; 2。最大减摇抗风能力：≤5级; 3.倾角测量精度（最小分辨率）：0.1°; 4.工作寿命：10年，工作温度：0°~ +80°C 。
科学性、先进性
- （1）本系统利用陀螺仪实时监测船身倾斜程度，利用仿生学鱼鳍机构即牛顿第三定律来平衡船体的左右摆动，具有新颖性。（2）鱼鳍机构采取与飞机机翼相同结构，使水流对机构有一个垂直机构的作用力 ，从而达到平衡船左右摆动的效果，能够很好减少翻船事故与游客晕船现象发生。（3）采用多模式控制系统运行， 有较强的灵活性。船舶在实际航行中的危险倾角具有不同的影响变量。于是我们设计了多种模式，以便能更贴近船在实际行驶时的需求。（4）本系统实用性及其广泛，经济效益高，能够很好的应用海上工作渔船、货船，也可以用在河流的急流安全测试船只，公园的水上娱乐场艇等。
获奖情况及鉴定结果
- 1）2011年3月在“第四届‘挑战杯’××××大学课外学术科技作品竞赛终审暨第十二届‘挑战杯’全国大学生课外学术科技作品竞赛选拔赛”中获得特等奖。 2）2011年4月在第十二届“挑战杯”××省大学生课外学术科技作品竞赛终审决赛中获得省级特等奖。 3）在教育部科技查新工作站(××)中进行国内查新，查新鉴定为国内未见有与 “轮船减摇与报警系统装置”创新点完全相同的文献报道。 4）已申请发明专利、实用新型专利，申请获得国家知识产权局专利受理。
作品所处阶段
- 中试阶段。
技术转让方式
- 目前还没有。
作品可展示的形式
- 模型展示、现场演示、图片、录像、样品。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 目前中国注册渔船数目已经超过30万艘，各种小型货船、人快艇数目已经超越100万艘，随着国家经济的不断发展，各类船只数量也在不断的扩大，未来市场广阔。所以说本系统装置实用性及其泛广，经济效益高，而且制造简单，成本价低，可靠性高，能够满足各种环境要求，灵敏度高，远远比市场上的超载翻船报警系统好，能够很好的应用海上工作渔船、各种小型货船，也可以用在河流的急流安全测试船只和公园的水上娱乐场艇等。
同类课题研究水平概述
- 目前市面上的减摇鳍主要有两种：一种是固定式的，一种是可收放式的。前者是通过产生恒定的减摇力矩来调节平衡，由于受到船身的限制，面积不能太大，故效果不明显；后者是通过改变面积来产生不同的减摇力矩来适应不同的倾斜情况，结构较为复杂，价格昂贵。目前常见的集中减摇装置有： 1）舭龙骨减摇装置 舭龙骨减摇装置沿着船长方向安装在船的舭部，在横摇时扰动船体周围的流场，使船产生附加阻尼，并借以增加横摇阻尼从而达到减摇的目的，这种减摇装置优点是没有运动部件，缺点是装上舭龙骨会使船舶阻力增加，减摇力矩不能改变。 2）移动重物减摇装置 通过移动重物来改变船体重心的位置，从而保证船舶的平稳性，它一般不会被单独使用以减小船舶横摇，大多数是辅助减摇，但由于该减摇手段需要较大的能量来移动重物，并且响应比较慢以及它需要占用一定的船内空间，故目前不经常被使用。 3）减摇水舱减摇装置 在船两舷侧设置两对水舱，通过检测船的横摇角及横摇角速度选择不同水舱组合，控制气阀的启闭，使水舱内水的横向流动周期和方向与船的摇摆运动周期同步，方向相反，从而达到削减摇摆幅度的目的。但是其减摇效果不如减摇鳍的减摇效果好，且减摇水舱需占用船内空间，故只适用于有较大空间的船舶。目前，减摇水舱在大型货船、客船和工作船上都得到了成功的应用。 4）舵减摇减摇装置 舵减摇的理论基础是 ：舵的低频运动主要影响船舶的艏摇，而舵的高频运动则主要影响船舶的横摇，同时也增加了船舶的航行阻力，但比减摇鳍的要小。与减摇鳍相比，利用舵在操舵时产生的横摇力矩进行减摇的舵减摇装置造价低、所占船内空间少、使用维修方便。但其需要高速操纵器以及低船速时舵效较差，故舵减摇方面的研究也基本集中在军舰的应用上。 现阶段减摇装置已经得到了很大的发展，但是它的主要应用范围还是主要集中在大型船舶、军舰的减摇上，对中小型船舶减摇的研究还处于初级阶段，适用的减摇装置种类少，功能不够完善，减摇效果不显著，价格昂贵，结构复杂。 经教育部科技查新工作站(G13)查新结果显示，在国内文献及数据库检索范围内，国内未见有与 “轮船减摇与报警系统装置”查新点内容完全相同的文献报道，详细资料请看附件的科技查新报告。
