章渝　李创兰

摘  要：本文采用CNABS和DWPI为主要检索数据库，通过对船舶横摇减少装置领域相关专利技术的专利文献进行收集、标引和梳理，对全球横摇减少装置专利的申请趋势、区域布局、主要申请人等情况进行分析，并提取出横摇减少装置三级分支下的主要技术主题，并对其发展脉络进行了研究，以期为创新主体培育相关高价值专利提供启示。

关键词：横摇减少装置;;统计分析;高价值专利

1 概述

舰船为具有六个自由度的水面结构物，由于受到环境因素的扰动，将会在航行过程中产生或大或小的晃动及位移，这些环境扰动因素主要包括风、浪、流等[1]。随着精密仪器的搭载、船艇舒适度要求的不断提高，如何减少船舶在航行过程中的摇荡变得尤为重要。由于船舶的特殊形状，横摇是所有摇荡运动中最严重的。剧烈的横摇运动可以导致船舶侧翻，船上的建筑物、设备等损坏，引起甲板浸水，引起船上人员晕船等。可见，横摇减少装置的发展是十分必要的。结合其稳定力的实施方式，横摇减少装置主要分为重力式、流体动力式、陀螺力式[2]。本文采用CNABS和DWPI为主要检索数据库，通过对船舶横摇减少装置领域相关专利技术的专利文献进行收集、标引和梳理，对全球横摇减少装置专利的申请趋势、区域布局、主要申请人等情况进行分析，并提取出横摇减少装置三级分支下的主要技术主题，并对其发展脉络进行了研究。

2 全球市场专利申请情况

2.1 申请趋势分析

通过对全球范围各时间段内的专利申请进行统计得到图1，图1中显示了全球市场范围内船舶横摇减少装置的专利申请量随年份的变化趋势。通过对该图显示的统计情况进行分析，以期对船舶横摇减少装置领域的专利申请的发展历程、申请热度进行初步总体掌握。

根据上图的显示情况可以看出，船舶横摇减少装置的专利申请大致经历了三个主要阶段：

第一階段（1945年-1975年）为船舶横摇减少技术的发展初期，这一阶段的专利申请的年申请量较少，但总体呈现出增长的趋势，到70年代初期，年申请量达到50件左右。该阶段的船舶横摇减少技术发展比较单一，主要集中在原理简单的分支。该阶段的减摇装置结构简单、适用范围较窄，对许多复杂的流体动力性能还没有比较清楚的认识;

第二阶段（1975年-2005年）年申请量保持在50-100件之间，这一阶段的专利年申请量比较稳定，没有大的波动。船舶横摇减少技术的各个分支均出现了少量申请。该阶段的申请开始着重对减摇装置力学性能开始了研究，也开始发展出现控制方面的研究。

第三阶段（2005年-至今）2005年左右船舶横摇减少技术的专利申请量逐步上升，年专利申请量激增至100件到150件之间。2010至2015年间迎来了一次大的爆发，突破150件，该次专利申请大爆发至今，该领域的年专利申请量始终保持一个较高的水平。经过时代的发展，这一阶段的专利申请主要集中在了几个船舶横摇减少技术的重要分支上。且随着计算机、控制技术等的大发展，这一时期的船舶横摇减少技术也呈现出了联合控制、自动化、精确化的趋势。

2.2 区域布局分析

本文采用专利申请的优先权国代表技术原创国，对相关的专利申请数据进行了统计分析，得到了其分布情况（图2）。通过该图的显示可以看到船舶减摇技术主要集中在日本、中国、美国、韩国。这四个国家是船舶领域公认的造船大国。其中日本的申请量占到申请总量的22%，而中国也有较重的申请份额（19%）。而欧洲方面船舶横摇减少技术的专利申请主要集中在早期。我国是传统造船大国，关于船舶横摇减少技术从70年代开始就有了较为系统的研究。90年代后期开始，由于市场的需求，我国对于船舶横摇减少技术也逐渐加大了研究力度，从造船大国向造船强国转变。

2.3 重点申请人

图3为船舶横摇减少装置全球专利申请的主要申请人及申请量分布情况统计。通过分析可以看出，船舶横摇减少技术领域排名前八的申请人主要集中在中、日、韩等造船大国。且排名靠前的主要集中在日、韩的部分大型造船企业，如日本的三菱重工、IHI株式会社，韩国的三星重工、现代重工、大宇造船等。其中三菱重工和三星重工这两个知名企业占据了最重的分量。此外，从总量上来看，排名前八的重点申请人的申请总量在整个船舶横摇减少装置中占的比例较少，说明船舶横摇减少技术领域的申请人相对比较分散，而这一部分较为分散的申请很大一部分集中在欧洲、美国的早期申请。针对我国，分析我国的重点专利申请人可以看出，我国关于船舶减摇技术的研究主要集中在高校，而我国造船企业多以生产、建造为主，针对船舶减摇技术的自主研发能力较低，技术的发展多依赖高校的科研成果。

2.4 技术专题分析

通过对船舶横摇减少装置领域相关专利技术的专利文献进行收集、标引和梳理，并结合非专利库中相关学术研究对船舶横摇减少装置涉及的技术进行了分类细化，建立了船舶横摇减少装置技术分解，见图4

图5中显示了船舶减摇装置领域一级分支下的申请量分布情况。其中，流体动力式（3608项）比重最高占到了58%，重力式（2260项）其次，占36%。可以看出利用产生的流体动力来减少船舶横摇的技术发展较好。而陀螺力式减摇装置的原理单一，发展也相对停滞。

图6显示了船舶横摇减少装置领域各二级技术分支的申请量份额情况，从图中可以很直观地看出，减摇附体的申请量份额占有最重的比例（3296项）。减摇水舱（1547项）和重物减摇（713项）其次，陀螺仪减摇（353项）和推进器减摇（311项）申请量都较少，比重相当。通过具体量化分析可以发现，排名第一的减摇附体的申请量占到了整个二级分支总量的52.9%，从申请数量上就奠定了减摇附体在整个船舶减摇装置发展中的重要地位。

3 船舶减摇鳍的发展

3.1 减摇浮体各分支申请

减摇附体在整个二级分支中占有很高的份额。船舶附体利用在船舶型线外的附加部件在流体介质产生阻尼、稳定力/稳定力矩、等流体动力，从而达到减小横摇的目的。减摇附體以其结构简单、体积小、应用灵活等特点得到了很好的发展。减摇附体主要具有减摇鳍、舭龙骨、舵减摇等分支。而其中减摇鳍在各个时间段的申请量均高于其余两种减摇装置，在减摇附体的发展中占有绝对的主导地位。在发展早期各分支的申请量相当，都相对较少。发展中后期减摇鳍迎来了申请量的爆发，申请量保持稳步增长。反观舭龙骨和舵减摇的发展历程，发展过程中申请量数量始终维持在较少数量，并无大的发展。从数量上来说，减摇鳍是整个减摇附体技术分支中的发展重点。从增长趋势上来说减摇鳍也是减摇附体中最具发展势头的一个分支，具有较大的发展、挖掘潜力。

3.2 减摇鳍的发展脉络

减摇鳍作为一种主动减摇附体，它是通过船体中两舭伸出的一对机翼型叶片在水中产生升力，当船在风浪中横摇时，左右两侧的鳍的升力形成复原力矩，用于抵抗风浪左右的力矩，从而减小船舶的横摇运动[3]。 减摇鳍的主体结构主要为鳍叶和执行机构的构成方式。鳍叶用于产生水动力效果，执行机构完成鳍叶的运动，包含了鳍叶的绕轴转动和可回收式鳍叶的回收。在减摇鳍的整个发展过程中，重点也主要集中在执行机构、鳍叶水动力性能提升这两方面。图7展示了减摇鳍的主要发展演进情况，其发展情况大致可以分成三个阶段。

60-80年代，减摇鳍的执行机构经历了革命性的变化。从早期的固定式向可收放式发展。这一转变使得减摇鳍在静水中的阻力大大减小，但同时也为执行机构的设计带来了挑战。该时期的减摇鳍的收放形式主要为沿着减摇鳍转轴的轴线方向将鳍叶进行回收。而减摇鳍的水动力性能方面，70年代初期开始，人们逐渐开始意识到机翼形状的鳍叶端部会产生涡流，并认识到其危害性。研究人员开始从机翼的结构形式、机翼表面的微处理发面着手改进其水动力性能。该时期减摇鳍处在技术改进的发展初期。

80-90年代后期，减摇鳍回收方式从轴向回收向折叠回收转变。而针对减少涡流的研究的到了进一步的发展，专利申请中也涌现出了一批关于减少涡流革命性改进。该时期减摇鳍水动力性能研究的重点集中在从增加机翼拱度来提高机翼升力方面。

90年代后期开始，执行结构向着液压控制的方向发展。这一时期开始，随着海洋工程的发展，人们对减摇鳍的需求有了新的认识。传统减摇鳍减摇机理产生于船舶航行中，航行的水流在具有一定角度的鳍面上产生作用力，且减摇的效果取决于船舶的航速。可见传统减摇鳍的功能对于高航速有较大的依赖性，当航速较小或甚至为零的情况下，传统减摇鳍并不能发挥作用。随着海洋工程的发展，需要在零航速下作用的船舶越来越多，为了在风浪条件下完成海上定点作用，迫切需要进行零航速减摇。由于传统减摇鳍在零航速条件下鳍上、下表面无压力差，无法产生升力，因此针对零航速减摇鳍的研究主要集中在了减摇鳍的周期性振动产生升力，也就是变形减摇鳍上。

结语

通过对全球横摇减少装置专利的申请趋势、区域布局、主要申请人等情况进行分析，可以看出，该领域主体的专利技术仍然掌握在中、美、日、韩等传统造船大国手中。而与其他国家相比，我国关于船舶减摇技术的研究主要集中在高校。随着精密仪器的搭载、船艇舒适度要求的不断提高，减摇装置的创新在现代造船市场中具有越来越重要的地位，在我国也具有很大的发展空间，船舶领域的各类创新主体应进一步加强专利保护意识，并进一步提升高价值专利占比，以促进我国船舶行业的大力发展。（第二作者对本文的贡献与第一作者等同）

参考文献：

[1]杨辉.船舶减摇方式介绍及发展趋势[J].江苏船舶，2007，24（04）：10-12.

[2]张杰荐.船舶减摇水舱测试系统设计及控制策略研究.内蒙古科技大学硕士学位论文，2015.

[3] 董美华等.船舶减摇技术研究进展. 济南大学学报（自然科学版），2008， 22（02） ：183-188.

作者简介：章渝（1988—），男，湖南邵阳人，知识产权师，工学硕士，国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心专利审查员;李创兰（1988—），女，四川内江人，知识产权师，工学硕士，国家知识产权局专利局专利审查协作四川中心专利审查员（等同第一作者）。