CN105730645A - 一种基于吃水及溢流装置的船舶姿态控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于工程船舶设备，涉及一种基于吃水及溢流装置的船舶姿态控制系统及方法。其特征是：它还包括一个自动船舶姿态控制器，自动船舶姿态控制器连接溢流筒行程传感器、左舷艏、左舷艉、右舷艏、右舷艉吃水传感器，同时接收控制单元发出的命令：所述自动船舶姿态控制器是一套可编程控制器；所述溢流筒行程传感器安装于溢流筒，上用于测量溢流筒行程；所述左、右舷艏吃水传感器安装于船艏左、右舷底部，用于测量左、右舷艏吃水：所述左、右舷艉吃水传感器安装于船艉左、右舷底部，用于测量左、右舷艉吃水；所述控制单元位于驾驶室控制台。本发明能够在疏浚过程中根据工况自动控制溢流筒的升降，调整船舶姿态，保证施工过程中的安全可靠。

Description

一种基于吃水及溢流装置的船舶姿态控制系统及方法

技术领域

本发明属于工程船舶设备，涉及一种基于吃水及溢流装置的船舶姿态控制系统及方法。

背景技术

在船舶疏浚过程中由于泥浆在舱内的沉淀不均匀，会导致船体有一定的横倾和纵倾，需要调节吃水来保证船舶的施工安全。在航行至抛泥区阶段，需要提升溢流筒，避免航行过程中发生溢流。因此，需要船舶姿态控制系统来自动调节溢流筒的高度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够根据施工阶段的不同及对船体姿态的检测自动控制溢流筒上升和下降的基于多吃水传感器探测及溢流装置的船舶姿态控制系统及控制方法。

本发明的船舶姿态控制系统包括有位于通往船左舷外和右舷外出口处的左舷排出闸阀和右舷排出闸阀，其特征是：它还包括一个自动船舶姿态控制器，自动船舶姿态控制器连接溢流筒行程传感器、左舷艏吃水传感器、左舷艉吃水传感器、右舷艏吃水传感器、右舷艉吃水传感器，同时接收控制单元发出的命令：所述自动船舶姿态控制器是一套可编程控制器；所述溢流筒行程传感器安装于溢流筒油缸上用于测量溢流筒行程；所述左舷艏吃水传感器安装于船艏左舷底部，用于测量左舷艏吃水：所述左舷艉吃水传感器安装于船艉左舷底部，用于测量左舷艉吃水；所述右舷艏吃水传感器安装于船艏右舷底部，用于测量右舷艏吃水；右舷艉吃水传感器发装于船艉右舷底部，用于测量右舷艉吃水：所述控制单元位于驾驶室控制台，可以向自动船舶姿态控制器发出溢流筒上升和下降的命令。

本发明的船舶姿态控制方法基于上述的船舶姿态控制系统，它包括以下的控制过程：

a．装舱控制过程，

在挖泥船装舱阶段，自动船舶姿态控制器首先发出溢流筒上升命令，将溢流筒提升至设定的的位置；

b．溢流控制过程，

在挖泥船溢流阶段，在自动船舶姿态控制器中预先设定平均吃水设定值、半均吃水设定值所允许变化的范围、艏吃水报警设定值、平均吃水报警设定值、艉吃水报警设定值，根据这些设定参数调节控制溢流筒的高度，具体过程是：

自动船舶姿态控制器实时监测左舷艏吃水传感器、左舷艉吃水传感器、右舷艏吃水传感器、右舷艉吃水传感器，并实时计算出船舶的艏吃水、平均吃水、艉吃水：

当平均吃水大于平均吃水设定值并且超过了预先设定的平均吃水发定值所允许变化

的范围，自动船舶姿态控制器每隔一定的时间间隔发出溢流筒下降指令，每次控制溢流筒下降一个设定的步进距离，直到平均吃水达到半均吃水设定值：当平均吃水小于平均吃水水设定值并且超过了预先设定的平均吃水设定值所允许变化的范围，自动船舶姿态控制器每隔一定的时间隔发小溢流筒上升指令，每次控制溢流筒上升一个设定的步进距离，直到平均吃水达到平均吃水故定值：

如果艏吃水、平均吃水、艉吃水中的任伺一个大于相应的报警设定值并且超越了预先设定的相应报警设定值所允许变化的范围，自动船舶姿态控制器每隔一定的时间间隔发出溢流筒下降指令，每次控制溢流筒下降一个设定的步进距离，直到所有吃水低于报警设定值：

在疏浚过程中，如果左舷旁通闸阀或右舷旁通闸阀打丌，说明泥浆将停止装舱并排向

舷外，此时自动船舶姿态控制器也即发出溢流筒上升指令，控制溢流筒上升一定的步进距离，使泥浆在此期问沉淀，在此期间自动船舶姿态控制器暂停工作：当左舷旁通闸阀和右舷旁通闸阀均关闭时，说明泥浆将停止排向舷外并装舱，此时自动船舶姿态控制器立即发出溢流筒下降指令，控制溢流筒下降一定的步进距离。

c．航行至抛泥区控制过程

自动船舶姿态控制器实时监测装载效率的变化，当装载效率在一定时间内为零或低于零时，自动船舶姿态控制器发出“溢流筒上升”，将溢流筒提升到“溢流筒最高位置设定值”，结束装舱，进入航行至抛泥区阶段。

d．报警控制过程

当下降的命令发出而溢流筒在一定时间内没有反应，自动船舶姿态控制器输出“溢流筒被阻挡”信号报警；

当艏吃水超过报警设定值时，自动船舶姿态控制器输出“艏吃水过大”信号报警；

当平均吃水超过平均吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“平均吃水过大”信号报警；

当艉吃水超过艉吃水报警设定值时，自动船舶姿态控制器输出“艉吃水过大”信号报警。

本发明能够在疏浚施工过程中根据施工阶段的不同自动控制溢流筒的上升和下降，及时调整船舶姿态，保证施工过程中的安全可靠。

附图说明

图1为本发明的系统原理图；

图2本发明的船舶姿态控制器的数据采输入及输出示意图。

具体实施方式

下面结合附图作详细说明。

如图1所示，本发明的系统包括有位于通往船左舷外和右舷外出口处的左舷排出闸阀(8)和右舷排出闸阀(9)，其特征是：它还包括一个自动船舶姿态控制器(1)，自动船舶姿态控制器连接溢流筒行程传感器(2)、左舷艏吃水传感器(3)、左舷艉吃水传感器(4)、右舷艏吃水传感器(5)、右舷艉吃水传感器(6)，同时接收控制单元(7)发出的命令。其中，

船舶姿态控制器：为一套可编程逻辑控制器。

溢流筒行程传感器：安装于溢流筒油缸中，用于测量溢流筒行程。

左舷艏吃水传感器：安装于船艏左舷底部，用于测量左舷吃水。

左舷艉吃水传感器：安装于船艉左舷底部，用于测量左舷吃水。

右舷艏吃水传感器：安装于船艏右舷底部，用于测量右舷吃水。

右舷艉吃水传感器：安装于船艉右舷底部，用于测量右舷吃水。

左舷排出闸阀：安装于左舷外的出口处，用于控制泥浆排出船外。

右舷排出闸阀：安装于右舷外的出口处，用于控制泥浆排出船外。

控制单元：安装于驾驶室控制台，可以向船舶姿态控制器发出溢流筒上升和下降的命令。

如图2所示，船舶姿态控制器的信号输入及输出有4种，即：数据采集信号、参数设定信号、命令输入信号、命令输出信号。

1：数据采集信号：

溢流筒行程：通过安装于溢流筒油缸中的行程传感器采集。

左舷艏吃水：通过安装于船艏左舷吃水传感器采集。

左舷艉吃水：通过安装于船艉左舷吃水传感器采集。

右舷艏吃水：通过安装于船艏右舷吃水传感器采集。

右舷艉吃水：通过安装于船艉右舷吃水传感器采集。

2：参数设定信号：

平均吃水设定值：设定船舶姿态控制的平均吃水值。

溢流筒最高位置设定值：设定船舶姿态控制的溢流筒最高位置。

溢流筒步进位置设定值：设定船舶姿态控制的溢流筒步进位置。

溢流筒步进时间间隔设定值：设定船舶姿态控制的溢流筒步进时间间隔值。

艏吃水报警设定值：设定船舶姿态控制的艏吃水报警值。

平均吃水报警设定值：设定船舶姿态控制的平均吃水报警值。

3：命令输入信号：

船舶姿态控制有效命令：由命令控制单元发出。

船舶姿态控制取消命令：由命令控制单元发出。

4：命令输出信号：

溢流筒上升命令：当此指令输出时，溢流上升一个位置。

溢流筒下降命令：当此指令输出时，溢流下降一个位置。

溢流筒阻挡报警：当溢流筒下降命令发出后30秒内没有反应，船舶姿态控制器输出该信号。

艏吃水过大报警：当艏吃水超过报警设定值时，自动船舶姿态控制器输出“艏吃水过大”信号报警。

平均吃水过大报警：当平均吃水超过平均吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“平均吃水过大”信号报警。

艉吃水过大报警：当艉吃水超过艉吃水报警设定值时，自动船舶姿态控制器输出“艉吃水过大”信号报警。

Claims (4)

1.一种基于吃水及溢流装置的船舶姿态控制系统及方法，包括有位于通往船左舷外和右舷外出口处的左舷排出闸阀(8)和右舷排出闸阀(9)，其特征是：它还包括一个自动船舶姿态控制器(1)，自动船舶姿态控制器连接溢流筒行程传感器(2)、左舷艏吃水传感器(3)、左舷艉吃水传感器(4)、右舷艏吃水传感器(6)、右舷艉吃水传感器(6)，同时接收控制单元(7)发出的命令：所述自动船舶姿态控制器是一套可编程控制器；所述溢流筒行程传感器安装于溢流筒油缸上用于测量溢流筒行程；所述左舷艏吃水传感器安装于船艏左舷底部，用于测量左舷艏吃水：所述左舷艉吃水传感器安装于船艉左舷底部，用于测量左舷艉吃水；所述右舷艏吃水传感器安装于船艏右舷底部，用于测量右舷艏吃水；右舷艉吃水传感器发装于船艉右舷底部，用于测量右舷艉吃水：所述控制单元位于驾驶室控制台，可以向自动船舶姿态控制器发出溢流筒上升和下降的命令。

2.一种基于权利要求1一种基于吃水及溢流装置的船舶姿态控制系统及方法，其特征是：它包括以下控制过程，

a．装舱控制过程，

在挖泥船装舱阶段，自动船舶姿态控制器首先发出溢流筒上升命令，将溢流筒提升至设定的位置；

b．溢流控制过程，

在挖泥船溢流阶段，在自动船舶姿态控制器中预先设定平均吃水设定值、半均吃水设定值所允许变化的范围、艏吃水报警设定值、平均吃水报警设定值、艉吃水报警设定值，根据这些设定参数调节控制溢流筒的高度，具体过程是：

自动船舶姿态控制器实时监测左舷艏吃水传感器、左舷艉吃水传感器、右舷艏吃水传感器、右舷艉吃水传感器，并实时计算出船舶的艏吃水、平均吃水、艉吃水：

当平均吃水大于平均吃水设定值并且超过了预先设定的平均吃水发定值所允许变化

的范围，自动船舶姿态控制器每隔一定的时间间隔发出溢流筒下降指令，每次控制溢流筒下降一个设定的步进距离，直到平均吃水达到半均吃水设定值：当平均吃水小于平均吃水水设定值并且超过了预先设定的平均吃水设定值所允许变化的范围，自动船舶姿态控制器每隔一定的时间隔发小溢流筒上升指令，每次控制溢流筒上升一个设定的步进距离，直到平均吃水达到平均吃水故定值：

如果艏吃水、平均吃水、艉吃水中的任伺一个大于相应的报警设定值并且超越了预先设定的相应报警设定值所允许变化的范围，自动船舶姿态控制器每隔一定的时间间隔发出溢流筒下降指令，每次控制溢流筒下降一个设定的步进距离，直到所有吃水低于报警设定值：

在疏浚过程中，如果左舷旁通闸阀或右舷旁通闸阀打丌，说明泥浆将停止装舱并排向

舷外，此时自动船舶姿态控制器也即发出溢流筒上升指令，控制溢流筒上升一定的步进距离，使泥浆在此期问沉淀，在此期间自动船舶姿态控制器暂停工作：当左舷旁通闸阀和右舷旁通闸阀均关闭时，说明泥浆将停止排向舷外并装舱，此时自动船舶姿态控制器立即发出溢流筒下降指令，控制溢流筒下降一定的步进距离。

3.根据权利要求2所述的自动船舶姿态控制方法，其特征是：它还包括以下控制过程，

c．航行至抛泥区控制过程

自动船舶姿态控制器实时监测装载效率的变化，当装载效率在一定时间内为零或低于零时，自动船舶姿态控制器发出“溢流筒上升”，将溢流筒提升到“溢流筒最高位置设定值”，结束装舱，进入航行至抛泥区阶段。

4.根据权利要求3所述的自动船舶姿态控制方法，其特征是：它还包括以下控制过程，

d．报警控制过程

当下降的命令发出而溢流筒在一定时间内没有反应，自动船舶姿态控制器输出“溢流筒被阻挡”信号报警；

当艏吃水超过报警设定值时，自动船舶姿态控制器输出“艏吃水过大”信号报警；

当平均吃水超过平均吃水报警设定值时，自动吃水控制器输出“平均吃水过大”信号报警；

当艉吃水超过艉吃水报警设定值时，自动船舶姿态控制器输出“艉吃水过大”信号报警。