TWI381978B - 船舶穩定裝置 - Google Patents

Description

船舶穩定裝置

本發明係與一船舶穩定裝置有關，特別是指一種整體重量較輕、穩定效果較好而且體積較小，可裝置於空間有限之船艙內之船舶穩定裝置。

當船舶行駛於水面上時，難免會受到波浪拍打與風的吹拂，而產生非預期之移動以及搖擺，其中，由於船舶長寬比例的因素，使得側搖(Roll)在船舶上會非常顯著，除了容易造成船上人員暈船外，更會造成船上貨物位移或傾倒，影響船舶航行的安全，是故，目前相關領域已發展出多種船舶穩定裝置，常見的有反側搖水櫃與穩定翼兩大主流，但該反側搖水櫃會佔用極大的船艙空間，導致船舶載貨量的減少，而該穩定翼則會形成阻力，造成船速的降低，因此在使用上多有侷限性。

有鑑於此，美國專利US 769,493A與US 769,693A提出利用陀螺儀特性來達到船舶穩定的裝置，該穩定裝置主要係具有一底座，該底座上係設有一馬達，該馬達係連接有一飛輪，並可利用該馬達驅動該飛輪不斷轉動，使該飛輪產生角動量，藉此，當該船舶受波浪拍打而傾斜時，依照力學原理，該飛輪將會產生一回復力矩使該船舶回正，而能夠達到穩定船舶之效果，然而，根據力學公式，回復力矩等於轉動慣量乘以轉動速度，換言之，該飛輪需要具有足夠的轉動慣量與轉動速度才能有效穩定該船舶，因此該穩定裝置必須採用重量較重之飛輪，以及使用較大馬力之馬達來驅動該飛輪，如美國專利6,973,847與美國專利公開號2007/0157749A1所示，該等專利案即是使用不同技術來減少該飛輪的轉動阻力，以提升該飛輪的轉速，然而前述傳統方法都會導致該穩定裝置不僅體積龐大且重量可觀，而具有不易安裝之缺點，以及無法應用於空間有限之船艙內之缺憾，同時該飛輪採用一體成型製作也具有相當高的技術困難度，經濟效益較差，是故，如何研發一種容易生產製作，且整體重量較輕、穩定效果較好之船舶穩定裝置，實有必要。

本發明係提供一種船舶穩定裝置，其係包含有一固定座、一設置於該固定座上之動力源以及一設置於該固定座上之飛輪，其中，該飛輪係具有一盤體以及一套設固定於該盤體外周緣之管體，且該盤體之中心位置處更沿軸向穿設有一軸桿，該軸桿之一端係樞設於該固定座，另端則連接於該動力源，而使該飛輪可接收該動力源所提供之動力於該固定座上旋轉作動。

本發明所提供之一種船舶穩定裝置，係可設置於一船舶上，藉此，當該船舶受波浪影響而發生搖擺時，透過該穩定裝置將可提供回復力矩來穩定該船舶，而可有效降低波浪所造成之搖擺，同時，由於該飛輪係由一盤體與一管體所構成，而使得該飛輪之重量會集中在外緣處，因此與習知實心飛輪相較，該飛輪更具有角動量大、重量輕、容易生產之優點，而使得該船舶穩定裝置不僅體積較小，容易安裝於空間有限之船艙內，且其所能產生之回復力矩亦較大，而具有較佳之穩定船舶能力。

請參閱第一圖以及第二圖所示，係為本發明之較佳實施例之剖視圖以及飛輪之分解圖，其係揭露有一種船舶穩定裝置100，且該船舶穩定裝置100係包含有：一底座10，其上係平行立設有至少兩支撐臂11。

一固定座20，其兩相對側上係各設有一樞接部21，並可透過該等樞接部21連接於該等支撐臂11間，於本實施例中，該樞接部21係為一凸柱，並穿設樞接於該底座10之該等支撐臂11間，且該固定座20內更進一步設有一容室22。

一動力源30，其係設置於該固定座20上，於本實施例中，該動力源30係為一馬達，並設置於該固定座20之容室22的底部。

一飛輪40，其係設置於該固定座20上，並具有一盤體41以及一套設固定於該盤體41外周緣之管體42，其中，該盤體41之中心位置處更沿軸向穿設有一軸桿411，於本實施例中，該軸桿411之一端係樞設於該固定座20，另端則透過下述之變速機構50連接於該動力源30上，而使該飛輪40可接收該動力源30所提供之動力於該固定座20上旋轉作動，值得一提的是，該動力源30係可設置於該軸桿411之軸線上的任意位置處，本實施例中將該動力源30設置於該容室22之底部僅為其中一種較佳之實施方式。

一變速機構50，其係設置於該動力源30與該飛輪40之間，且該變速機構50係由數個齒輪所構成，並可利用調整齒數比之方式來提昇該飛輪40之轉速。

一調整件60，其係連接於該固定座20之其中一樞接部21上，且於本實施例中，該調整件60係為一設置於該基座10上之馬達，並透過下述之連桿機構70與該樞接部21相連接。

一連桿機構70，其係設置於該樞接部21與該調整件60之間，且該連桿機構70之一端係連接於該固定座20之其中一樞接部21上，另端則與該調整件60相連接。

為供進一步瞭解本發明構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本發明使用方式加以敘述，相信當可由此而對本發明有更深入且具體之瞭解，如下所述：請同時參閱第三圖所示，係為本發明之較佳實施例之使用示意圖，使用者係可將該船舶穩定裝置100設置於一船舶200上，藉此，當該船舶200受波浪影響而發生搖擺時，透過該穩定裝置100將可提供回復力矩來穩定該船舶200，而可有效降低波浪所造成之搖擺，以船舶側搖為例，由於該飛輪40之角動量軸向係呈鉛直方向，而該固定座20之樞接軸向則成水平方向，因此當該船舶200發生側搖時，該固定座20將連動該飛輪40一起產生傾斜，而使該飛輪40產生一回復力矩來使該船舶200回正，進而能夠達到穩定船舶200之效果，值得一提的是，當該船舶200開始傾斜時，透過該調整件60將可依照該船舶200之搖擺狀態主動調整該飛輪40之進動角度與速度，以進一步降低波浪所造成之搖擺。

此外，根據力學原理可知，轉動慣量與質量成正比，而與質量點到旋轉軸的距離成二次方比，換言之，讓該飛輪40之重量分佈遠離該軸桿411將可提高轉動慣量，因此本發明之飛輪40透過一盤體41與一管體42互相結合組成之結構，不僅會較習知實心飛輪具有重量較輕之優點，且依照幾何結構分析，該飛輪40之主要重量將會集中於該管體42處，而使得該飛輪40能夠產生較大之轉動慣量，進而能夠提昇該飛輪40之角動量(角動量等於轉動慣量乘以轉動速度)，以產生較大之回復力矩來穩定該船舶200，藉此，使該船舶穩定裝置100不僅重量較輕，而具有體積較小，容易安裝於空間有限之船艙內之優點，且其穩定效果亦較習知穩定裝置為佳。

同時，由於該動力源30與該飛輪40間更進一步設有該變速機構50，因此不僅可利用調整齒數比之方式來提昇該飛輪40之轉速，以增加該飛輪40之角動量，且只要使用小動力馬達即可驅動該飛輪40轉動，而使該動力源30之體積與重量可進一步縮小，此外，因為該調整件60與該固定座20之樞接部21間更設有該連桿機構70，所以使得該調整件60更可藉由該連桿機構70增加力臂以產生較大之力矩，如此不僅可大幅提昇進動速度，且該調整件60亦僅需要使用小動力之馬達即可，而使該調整件60之體積與重量可進一步縮小，以進一步降低該船舶穩定裝置100之重量與體積。

請再參閱第四圖以及第五圖所示，係為本發明之另一較佳實施例之飛輪之分解圖以及飛輪之剖視圖，該船舶穩定裝置100與前述較佳實施例不同之處係在於，該飛輪40之盤體41上更穿設有數個鏤空槽412，而可進一步降低該飛輪40之重量，同時，該管體42之外環面更環設有至少一纖維圍束43，而可藉由纖維之單向性來增加結構強度，以避免該飛輪40在轉動過程中因為轉速過快而解體。

請再參閱第六圖所示，係為本發明之又一較佳實施例之飛輪之剖視圖，由前述之力學原理可知，讓該飛輪40之重量分佈遠離該軸桿411將可提高轉動慣量，故本實施例中之該飛輪40與前述較佳實施例不同之處係在於，該管體42之外環面更進一步環設有至少一配重環面44，而可增加該飛輪40最外圈處之重量，以提昇該飛輪40之轉動慣量，同時，為了避免該飛輪40在轉動過程中因為轉速過快而解體，該飛輪40更可於該配重環面44外側環設有至少一纖維圍束43，而可藉由纖維之單向性來增加結構強度。

茲，再將本發明之特徵及其可達成之預期功效陳述如下：

1、本發明之船舶穩定裝置，係可裝置於一船舶上，當該船舶受波浪影響而發生搖擺時，透過該穩定裝置將可提供回復力矩來穩定該船舶，而可有效降低波浪所造成之搖擺。

2、本發明之船舶穩定裝置，由於該飛輪係由一盤體與一管體所構成，而使得該飛輪之重量會集中在外緣處，因此與習知實心飛輪相較，該飛輪更具有角動量大、重量輕、容易生產之優點，而使得該船舶穩定裝置不僅體積較小，容易安裝於空間有限之船艙內，且其所能產生之回復力矩亦較大，而具有較佳之穩定船舶能力。

綜上所述，本發明在同類產品中實有其極佳之進步實用性，同時遍查國內外關於此類結構之技術資料，文獻中亦未發現有相同的構造存在在先，是以，本發明實已具備發明專利要件，爰依法提出申請。

惟，以上所述者，僅係本發明之一較佳可行實施例而已，故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

100．．．船舶穩定裝置

10．．．底座

11．．．支撐臂

20．．．固定座

21．．．樞接部

22．．．容室

30．．．動力源

40．．．飛輪

41．．．盤體

411．．．軸桿

412．．．鏤空槽

42．．．管體

43．．．纖維圍束

44．．．配重環面

50．．．變速機構

60．．．調整件

70．．．連桿機構

200．．．船舶

第一圖係為本發明之較佳實施例之剖視圖。

第二圖係為本發明之較佳實施例之飛輪之分解圖。

第三圖係為本發明之較佳實施例之使用示意圖。

第四圖係為本發明之另一較佳實施例之飛輪之俯視圖。

第五圖係為本發明之第四圖中之A-A剖面線之剖視圖。

第六圖係為本發明之又一較佳實施例之飛輪之剖視圖。

100．．．船舶穩定裝置

10．．．底座

11．．．支撐臂

20．．．固定座

21．．．樞接部

22．．．容室

30．．．動力源

40．．．飛輪

41．．．盤體

411．．．軸桿

42．．．管體

50．．．變速機構

60．．．調整件

70．．．連桿機構

Claims (5)

1. 一種船舶穩定裝置，其係包含有：一底座，其上係設有至少兩支撐臂；一固定座，其兩相對側係各設有一樞接部，並可透過該等樞接部樞接於該等支撐臂間；一動力源，其係設置於該固定座上；一飛輪，其係設置於該固定座上，並具有一盤體以及一套設固定於該盤體外周緣之管體，且該盤體之中心位置處更沿軸向穿設有一軸桿，該軸桿之一端係樞設於該固定座，另端則與該動力源相連接，而使該飛輪可接收該動力源所提供之動力於該固定座上旋轉作動；一變速機構，其係設於該動力源與該飛輪間，且該變速機構係具有數個齒輪，並可利用調整齒數比之方式來提昇該飛輪之轉速；一調整件，其係連接於該固定座之其中一樞接部上，並可依照該船舶之搖擺狀態主動調整該飛輪之進動角度與速度；一連桿機構，其係設於該樞接部與該調整件間，俾使該調整件可藉由該連桿機構產生較大之力矩，以提昇進動速度；藉此，可將該船舶穩定裝置設置於一船舶上，當該船舶受波浪影響而發生搖擺時，透過該穩定裝置將可提供回復力矩來穩定該船舶，而可有效降低波浪所造成之搖擺，同時，由於該飛輪係由該盤體與該管體所構成，而使該飛輪之重量會集中於外緣處，因此該飛輪更具有角動量大、重量輕之優點，進而使該船舶穩定裝置有體積較小，容易安裝於空間有限之船艙內之特色。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之一種船舶穩定裝置，其中，該盤體上係穿設有數個鏤空槽。
3. 依據申請專利範圍第1項所述之一種船舶穩定裝置，其中，該管體之外環面更環設有至少一配重環面。
4. 依據申請專利範圍第3項所述之一種船舶穩定裝置，其中，該配重環面外側更環設有至少一纖維圍束。
5. 依據申請專利範圍第1項所述之一種船舶穩定裝置，其中，該管體之外環面更環設有至少一纖維圍束。