CN101234663A

CN101234663A - 带有“gps”的减摇鳍控制装置

Info

Publication number: CN101234663A
Application number: CNA2007100369675A
Authority: CN
Inventors: 尤方骏; 黄宇
Original assignee: 704th Research Institute of CSIC
Current assignee: 704th Research Institute of CSIC
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-08-06

Abstract

一种带有“GPS”的减摇鳍控制装置，主要解决设备成本过高等技术问题，其采用技术方案是，在装置的中央控制系统一输入端连接有角速度陀螺为第1信号源，在其另一端连接有一GPS，GPS向中央控制系统输入航速信号，为装置的第2信号源，二信号源分别将船舶横摇运动信号和航速信号输入中央控制系统和液压伺服系统，经处理放大后，由液压伺服系统的执行机构转动鳍，建立减摇的稳定力矩，并将鳍的角位移信号经反馈装置输入中央控制系统，适用于各式减摇鳍。

Description

带有“GPS”的减摇鳍控制装置

技术领域：

本发明涉及一种减少横摇的船只运动的设备，特别是一种使用水翼作用在周围水面减少船只运动的设备。

背景技术：

船在海洋航行中，在风浪作用下产生横摇，船舶的横向摇摆会降低其适航性，损坏船体结构，影响设备、仪表的正常的运行，会使货物移位或撞击损坏，也会使乘客和船员昏晕，严重的横摇可能造成危险，对于战斗舰艇则可能影响或甚至丧失战斗能力，为了减少船舶的摇摆，在这一技术领域的业者采用种种办法，如舭龙骨、减摇水舱、减摇陀螺、减摇重锤和减摇鳍等等减摇设备；随着技术的进步和高速舰船数量的日益增加，也由于减摇鳍的减摇效果和船舶的航速成正比，减摇鳍已成为较高航速舰船减小摇摆提高舰船性能的重要设备之一，现有减摇鳍控制装置如图3所示，当船舶在航行中产生横摇时，由陀螺仪测定船舶的横摇信号(包括有角位移θ、角速度

和角加速度

)，再由计程仪测定船舶的航行速度信号(航速v)，上述信号输入中央控制系统，经转换放大后，驱使鳍转动一对应的角度，鳍在对应航速的水流作用，产生一和船舶横摇方向相反的稳定力矩，该稳定力矩使船的摇摆将受到很大的阻尼，从而可使横摇幅度大大减小，显然在减摇鳍系统工作过程中，计程仪输入航速信号是系统有效工作的必要条件，因而计程仪是减摇鳍控制装置中不可或缺的设备组成要素，通常在中央控制系统是用S7-200PLC输入触点，接受来自计程仪的200脉冲/海里的无源或有源触点信号，经识别解算后，对减摇鳍的鳍角进行“航速调节”；但是，现有计程仪由于结构比较复杂、工艺要求精、元器件价格昂贵，而其适用范围有限，无法形成规模生产，因而其制作成本极高，给使用者造成经济负担，从本技术领域看，随着减摇鳍需求量的增加，降低设备成本，如以低成本设备取代现有的计程仪，是具有重要经济意义的措施；在新技术迅速发展的今天，全球定位系统(GPS)在航空、航天和汽车等部门，已获得成功的大量的应用，它不仅具有开发代替计程仪的技术潜在要素，而且价格也比较低廉，从而给GPS在减摇鳍控制装置上的应用提供了技术基础。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种带有“GPS”的减摇鳍控制装置，它能保持减摇鳍控制装置具有符合技术要求的规范，又能以廉价的GPS取代价格昂贵的计程仪而具有重大的经济意义。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：

带有“GPS”的减摇鳍控制装置的中央控制系统的输出端和液压伺服系统的输入端连接，液压伺服系统的执行机构连接有鳍，鳍的角位移信号输出端经反馈装置和中央控制系统的输入端连接，装置的第1信号源角速度陀螺输出端和中央控制系统的输入端连接，角速度陀螺向中央控制系统输入船舶的横摇运动信号，其特点是：中央控制系统的另一输入端连接有一全球定位系统(GPS)，GPS向中央控制系统输入船舶的航速信号，为装置的第2信号源，装置的第1和第2信号源分别将船舶横摇运动信号和航速信号输入中央控制系统和液压伺服系统，经处理放大后，由液压伺服系统的执行机构转动鳍至相应的角度，建立和船舶横摇方向相反的稳定力矩，鳍的角位移信号经反馈装置输入中央控制系统，实现减摇功能。

本发明以GPS代替现有的计程仪提供装置所需的航速信号，经试验获得具有良好的减摇效果，而GPS的价格仅是现选用的计程仪价格的1/10至1/20，无疑，对日益增长的减摇鳍需求量，不仅对使用者能获得较大的经济利益，而且对促进减摇鳍的推广使用也会有极佳的作用。

附图说明：

图1是本发明带有“GPS”的减摇鳍控制装置结构示意图。

图2是图1中接收航速信号的流程图。

图3是现有减摇鳍控制装置示意图。

具体实施方式：

参照图1，带有“GPS”的减摇鳍控制装置包括有角速度陀螺1、全球定位系统(GPS)2、中央控制系统3、液压伺服系统4、鳍5和反馈装置6，其中：角速度陀螺1、中央控制系统3、液压伺服系统4、鳍5和反馈装置6等组成的结构和功能与现有设备相同或相似。

角速度陀螺1是带有“GPS”的减摇鳍控制装置的第1信号源，其输出端和中央控制系统3的输入端连接，角速度陀螺1输入中央控制系统3是，船舶在风浪航行中产生的横摇运动的角位移θ、角速度

和角加速度

信号。

“GPS”2是带有“GPS”的减摇鳍控制装置的第2信号源，可采用现有的格明(GARMIN)系列产品，该产品为232接口，输出信号为NMEA0183格式信号；使用时，中央控制系统S7-200PLC需要和GPS进行通讯，接收到航速信号，用于减摇鳍的“航速调节功能”，其结构如图1所示；上述通讯连接是，以接口转换器(如I-7520)实现信号从232接口到485接口的转换，然后将该信号接入到S7-200PLC的485端口0，其编写软件接收航速信号的流程图如图2所示；GPS提供的航速信号语句格式如下：

$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>*hh<CR><LF>

其中<7>表示地面速率(000.0～999.9节，前面的0也将被传输)。另外还需要将PLC的端口0设置为自由通信模式，需对SMB30、SMB87、SMB88、SMB89、SMB90、SMB94等进行适当的设置，最后将中断事件和中断程序联系起来，在中断程序中提取出输入的航速值，计算出调节系数和需要送出的减摇鳍工作角所对应的模拟量。

装置运行时，如图1所示，角速度陀螺1和GPS2对应的模拟量输入中央控制系统3和液压伺服系统4，经处理和放大后，由液压伺服系统4的执行机构操纵鳍轴旋转达对应的鳍5的工作角，建立减摇的稳定力矩，并将鳍5的角位移信号经反馈装置6输入中央控制系统3，完成带有“GPS”的减摇鳍控制的一个运行程序，船舶在风浪中航行时，在上述装置的连续运行中，以鳍5产生的稳定力矩，给船舶的横摇运动添加强有力的阻尼，减小船舶的横摇运动的摆幅和频率，提高船舶的适航性。

Claims

1. 一种带有“GPS”的减摇鳍控制装置，装置的中央控制系统的输出端和液压伺服系统的输入端连接，液压伺服系统的执行机构连接有鳍，鳍的角位移信号输出端经反馈装置的中央控制系统的输入端连接，装置的第1信号源角速度陀螺输出端和中央控制系统的输入端连接，角速度陀螺向中央控制系统输入船舶横摇运动信号，其特征在于：中央控制系统的另一输入端连接有一GPS，GPS向中央控制系统输入船舶的航速信号，为装置的第2信号源，第1和第2信号源分别将船舶横摇运动信号和航速信号输入中央控制系统和液压伺服系统，经处理放大后，由液压伺服系统的执行机构转动鳍至相应角度，建立和舶横摇方向相反的稳定力矩，并将鳍的角位移信号经反馈装置输入中央控制系统。

2. 根据权利要求1所述的带有“GPS”的减摇鳍控制装置，其特征是GPS的232接口输出信号为NMEA0183格式的航速信号。

3. 根据权利要求1所述的带有“GPS”的减摇鳍控制装置，其特征是在GPS的232接口上设置有接口转换器，接口转换器和中央控制系统的S7-200PLC的数字接口连接。