航行中的船只滚得太厉害,会使人难以捕鱼、进食、饮水,甚至走动。因此在2003年,Seakeeper开始研发航海运动控制来解决这个问题。最终sekeeper开发了一种陀螺仪,使用工业运动产品获得最大的稳定性。据Seakeeper说,这种电脑控制的陀螺仪消除了大部分船的颠簸和疲劳,以及随之而来的焦虑和晕船。
从那时起,Seakeeper为不同的船尺寸推出了六种不同尺寸和规格的新模型。最初的M7000是为40到60英尺长的船准备的。新型号的游艇可以在30英尺到220英尺的距离上行驶。
还记得儿时的玩具陀螺仪吗?同样的物理原理也适用于这个航海陀螺仪。sekeeper包括飞轮、球形外壳、真空密封和冷却剂管路;进动控制和角度传感器;计算机控制单元,陀螺仪电机,热交换器,水泵,电源和信号布线,基础和安装硬件。
在sekeepers的设计中,一个沉重的飞轮快速旋转以产生角动量。例如,Seakeeper 9飞轮重590磅,在垂直轴上旋转9000转。飞轮在真空外壳中工作,因此没有空气摩擦,从而允许更轻的飞轮在消耗更少的动力的情况下完成工作。飞轮的角动量产生一个陀螺仪矫正力矩,抵消了船的滚动。
当正常的波浪作用使船滚动时,陀螺仪飞轮的滚动和惯性使陀螺仪转动进动旋进是转动体旋转轴方向的变化。
陀螺仪前后进动,取决于滚的方向。
陀螺施加在船体上的扭矩(以抵消波浪引起的横摇)与进动率成正比。
所以进动角和进动速率是关键的性能参数。精确控制进动使陀螺的防滚功能最大化。
在上电过程中,Seakeeper开始一个30 - 40分钟的卷取循环,以建立稳定性。较长的卷取时间的权衡允许更小的占地面积和更低的功率消耗-这适应了在船舶上常见的功率和空间限制。当飞轮卷起来时,海水和乙二醇的混合物泵入热交换器来释放飞轮的热量(这是非常重要的,因为中型Seakeeper的飞轮在额定转速下旋转到9000转)。这就产生了9,000 Nm的角动量额定值。从上面俯瞰Seakeeper 9,球形外壳内的飞轮顺时针运行。当看浪器啮合时,球体包含飞轮前后进动,以创造扭矩到港口和右舷。
Novotechnik的RFC 4800位置传感器跟踪球体前后的进动角。时间随位置一起跟踪,以连续计算球体的加工速率。球体的位置和船舷侧倾信息输出到sekeeper的控制计算机和一个专有的算法确定多少制动阻力应用到球体的运动,以获得最大的船舷侧倾阻尼。
sekeepers选择了Novotechnik的RFC 4800,因为它的准确性和可靠性。加上外壳直径为48毫米,传感器足够小,可以集成到支撑陀螺仪的万向节轴中。具有0.1°重复性和小于全量程±0.5%的线性-以及小于0.1°的迟滞和可选的冗余通道- Novotechnik的传感器满足Seakeeper的要求,并已在数千个Seakeeper陀螺仪系统中证明了其可靠性。
如果没有RFC 4800的主动控制(包括测量和报告球体的位置),陀螺将无法有效地适应不断变化的海洋条件。
保浪器消除高达95%的船侧摇。为了了解这在实际中意味着什么,seakeper在其主页上有一个控件,访问者可以使用它来打开或关闭模拟。模拟将一名乘客放在船上,或者乘客可以改变视野,从船尾到右舷观看船。还有一个视频,从飞轮构建一个Seakeeper单元,并演示了本文中描述的受控球体运动与波浪运动。
在某些应用中,安装了多个相同或不同尺寸的sekeepers单元。虽然它们的控制信号在电子上没有相互联系,但它们似乎是同步的,因为陀螺仪对波动的反应都是一样的。要在船上安装一个Seakeeper陀螺,它必须有足够的空间安装和访问单位。通常情况下,这不是一个问题,因为sekeepers可以安装在船上的任何地方。船还必须有一个安装结构设计,以承受陀螺仪的力量。目前的船主可以改装海浪陀螺,事实上,25%到30%的销售单位是改装的-取决于海浪的型号。
今天的造船商在设计他们的船只时都考虑了稳定陀螺仪,这样即使最初的船主没有选择陀螺仪,以后也可以很容易地安装。
自最初的Seakeeper M7000以来的六款新车型提供了更好的紧凑性和螺栓安装,使改造和新的安装更容易。从低批量生产到大批量生产,通过更好的工具和质量控制,让sekeepers提高了可靠性。随着电子技术的进步,sekeeper陀螺的性能也得到了提高,使其更适合海洋环境,同时引入了先进的进动控制逻辑,在所有海洋条件下都减少了滚动。从M7000开始,sekeepers还将其设备的涂料升级为粉末涂料,以提高耐腐蚀性。
海员陀螺仪帮助休闲划船者从他们的游艇中获得更多的乐趣,让商业渔民在充满挑战的海洋中扩大操作性。据一家商业终端用户称,sekeepers将不安全的工作环境减少了90%以上。另一个商业终端用户说,陀螺减少疲劳,使设备和人员转移更安全。
欲了解更多信息,请访问novotechnik.com或seakeeper.com.
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