CN107082107B - 船舶纵倾智能控制系统及控制方法 - Google Patents

船舶纵倾智能控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及船舶纵倾智能控制系统，它包括电脑、倾角仪接收机、控制器、前水泵和后水泵、前压载水舱、后压载水舱、倾角仪，前水泵的输入口连通后压载水舱，前水泵的输出口连通前压载水舱，后水泵的输入口连通前压载水舱，后水泵的输出口连通后压载水舱，所述控制器的第一水泵控制信号输出端连接前水泵的控制信号输入端，控制器的第二水泵控制信号输出端连接后水泵的控制信号输入端，倾角仪的信号输出端连接倾角仪接收机的信号输入端，倾角仪接收机的信号输出端连接电脑的船舶倾角数据输入端，电脑的水泵控制指令信号输出端连接控制器的信号输入端。本发明采用智能船舶纵倾智能控制系统取代了人工船舶纵倾调节，使船舶纵倾调整更加精确迅速。

Description

船舶纵倾智能控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及船舶与海洋工程专业的智能船舶技术领域，具体涉及一种船舶纵倾智能控制系统及控制方法。
背景技术
目前，船舶在出港前或在航行过程中，只能通过人工在动态倾角仪的辅助下，对压载水舱进行泵水或者排水来调整船舶纵倾。通过人工调整船舶纵倾的方法不仅耗时耗力，更无法全面地调整船舶纵倾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种船舶纵倾智能控制系统及控制方法，该方法采用智能船舶纵倾智能控制系统取代了人工船舶纵倾调节，使船舶纵倾调整更加精确迅速。
为解决上述技术问题，本发明公开的一种船舶纵倾智能控制系统，它包括电脑、倾角仪接收机、控制器、设置在船体内的前水泵和后水泵、设置在船体底部前段的前压载水舱、设置在船体底部后段的后压载水舱、设置在船体底部中段的倾角仪，其中，前水泵的输入口连通后压载水舱，前水泵的输出口连通前压载水舱，后水泵的输入口连通前压载水舱，后水泵的输出口连通后压载水舱，所述控制器的第一水泵控制信号输出端连接前水泵的控制信号输入端，控制器的第二水泵控制信号输出端连接后水泵的控制信号输入端，倾角仪的信号输出端连接倾角仪接收机的信号输入端，倾角仪接收机的信号输出端连接电脑的船舶倾角数据输入端，电脑的水泵控制指令信号输出端连接控制器的信号输入端。
一种利用上述系统的船舶纵倾控制方法，它包括如下步骤：
步骤1：倾角仪测量船舶的实时纵倾倾角α；
步骤2：倾角仪将船舶的实时纵倾倾角α通过倾角仪接收机传输给电脑，电脑将船舶的实时纵倾倾角α与预设的标准船舶纵倾倾角θ进行比较；
当船舶的实时纵倾倾角α＞预设的标准船舶纵倾倾角θ时，电脑通过控制器驱动后水泵工作，后水泵将前压载水舱中的水抽到后压载水舱中，在后水泵工作时，倾角仪继续测量船舶的实时纵倾倾角α，当船舶的实时纵倾倾角α等于预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器控制后水泵停止工作；
当船舶的实时纵倾倾角α＜预设的标准船舶纵倾倾角θ时，电脑通过控制器驱动前水泵工作，前水泵将后压载水舱中的水抽到前压载水舱中，在前水泵工作时，倾角仪继续测量船舶的实时纵倾倾角α，当船舶的实时纵倾倾角α等于预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器控制前水泵停止工作；
当船舶的实时纵倾倾角α＝预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器控制前水泵和后水泵均不工作。
与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明设计了由电脑、倾角仪接收机、控制器、前水泵、后水泵、前压载水舱、后压载水舱和倾角仪构成的闭环船舶纵倾角度控制方案，该方案能智能地调整船舶纵倾角度至指定的纵倾角度，减少船舶阻力，达到节能的目的。相比传统的人工调整船舶纵倾的方法，本发明的船舶纵倾调整效率更高，角度调整更加准确，且闭环调整的形式能使船舶的纵倾角度实时快速调整到指定的纵倾角度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
1—电脑、2—倾角仪接收机、3—前压载水舱、4—船体、5—前水泵、6—倾角仪、7—后水泵、8—控制器、9—止回阀、10—后压载水舱。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明设计了一种船舶纵倾智能控制系统，如图1所示，它包括电脑1、倾角仪接收机2、控制器8、设置在船体4内的前水泵5和后水泵7、设置在船体4底部前段的前压载水舱3、设置在船体4底部后段的后压载水舱10、设置在船体4底部中段的倾角仪6，其中，前水泵5的输入口连通后压载水舱10，前水泵5的输出口连通前压载水舱3，后水泵7的输入口连通前压载水舱3，后水泵7的输出口连通后压载水舱10，所述控制器8的第一水泵控制信号输出端连接前水泵5的控制信号输入端，控制器8的第二水泵控制信号输出端连接后水泵7的控制信号输入端，倾角仪6的信号输出端连接倾角仪接收机2的信号输入端，倾角仪接收机2的信号输出端连接电脑1的船舶倾角数据输入端，电脑1的水泵控制指令信号输出端连接控制器8的信号输入端。
上述技术方案中，控制器8可调控水泵的转速，达到快速调节的目的。前水泵5和后水泵7的最大流量设计为16升/分钟。这样可以保证船舶纵倾的精细调节。
上述技术方案中，电脑1和倾角仪接收机2均设置在驾驶舱中，控制器8设置在船体4底部。
上述技术方案中，所述前压载水舱3和后压载水舱10均为大小及形状相等的矩形载水舱。
上述技术方案中，所述前水泵5的输入口连接在后压载水舱10的侧面底部，前水泵5的输出口连接在前压载水舱3的侧面底部，后水泵7的输入口连接在前压载水舱3的侧面底部，后水泵7的输出口连接在后压载水舱10的侧面底部。
上述技术方案中，所述前压载水舱3和后压载水舱10的长度和宽度相等均为a，前压载水舱3和后压载水舱10的高度均为b。
上述技术方案中，所述倾角仪接收机2为无线倾角仪接收机，倾角仪6的信号输出端与无线倾角仪接收机的信号输入端无线通信连接。上述传输方式具有实时、精准的特性。
上述技术方案中，所述前水泵5的输入口与后压载水舱10之间设有止回阀9，后水泵7的输出口与后压载水舱10之间也设有止回阀9。防止压载水舱内的水倒流。
一种利用上述系统的船舶纵倾控制方法，它包括如下步骤：
步骤1：倾角仪6测量船舶的实时纵倾倾角α；
步骤2：倾角仪6将船舶的实时纵倾倾角α通过倾角仪接收机2传输给电脑1，电脑1将船舶的实时纵倾倾角α与预设的标准船舶纵倾倾角θ进行比较；
当船舶的实时纵倾倾角α＞预设的标准船舶纵倾倾角θ时，电脑1通过控制器8驱动后水泵7工作，后水泵7将前压载水舱3中的水抽到后压载水舱10中，在后水泵7工作时，倾角仪6继续测量船舶的实时纵倾倾角α，当船舶的实时纵倾倾角α等于预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器8控制后水泵7停止工作；
当船舶的实时纵倾倾角α＜预设的标准船舶纵倾倾角θ时，电脑1通过控制器8驱动前水泵5工作，前水泵5将后压载水舱10中的水抽到前压载水舱3中，在前水泵5工作时，倾角仪6继续测量船舶的实时纵倾倾角α，当船舶的实时纵倾倾角α等于预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器8控制前水泵5停止工作；
当船舶的实时纵倾倾角α＝预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器8控制前水泵5和后水泵7均不工作。
上述技术方案中，所述预设的标准船舶纵倾倾角θ绝对值的最大值|θmax|＝arctg(6a2b(l-a)/l3)，标准船舶纵倾倾角θ绝对值的最小值|θmin|＝0，其中，a表示前压载水舱3和后压载水舱10的边长，b为前压载水舱3和后压载水舱10的高度，l为前压载水舱3前侧面与后压载水舱10后侧面之间的距离。θmax的推导过程为根据力矩平衡原理，有
其中，tgθ＝x/l，x为船舶吃水差，ρ为水的密度，g为重力加速度，规定为艏倾正，艉倾为负。
上述技术方案中，所述预设的标准船舶纵倾倾角θ的范围优选为-5度～15度。
上述技术方案在可控制船舶处于最佳纵倾角度下，在此倾角下船舶受到的阻力相对最小，其燃油消耗量更少，符合绿色环保时代主题。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种利用船舶纵倾智能控制系统的船舶纵倾控制方法，其特征在于：所述船舶纵倾智能控制系统包括电脑(1)、倾角仪接收机(2)、控制器(8)、设置在船体(4)内的前水泵(5)和后水泵(7)、设置在船体(4)底部前段的前压载水舱(3)、设置在船体(4)底部后段的后压载水舱(10)、设置在船体(4)底部中段的倾角仪(6)，其中，前水泵(5)的输入口连通后压载水舱(10)，前水泵(5)的输出口连通前压载水舱(3)，后水泵(7)的输入口连通前压载水舱(3)，后水泵(7)的输出口连通后压载水舱(10)，所述控制器(8)的第一水泵控制信号输出端连接前水泵(5)的控制信号输入端，控制器(8)的第二水泵控制信号输出端连接后水泵(7)的控制信号输入端，倾角仪(6)的信号输出端连接倾角仪接收机(2)的信号输入端，倾角仪接收机(2)的信号输出端连接电脑(1)的船舶倾角数据输入端，电脑(1)的水泵控制指令信号输出端连接控制器(8)的信号输入端；所述前水泵(5)的输入口与后压载水舱(10)之间设有止回阀(9)，后水泵(7)的输出口与后压载水舱(10)之间也设有止回阀(9)；
所述前水泵(5)的输入口连接在后压载水舱(10)的侧面底部，前水泵(5)的输出口连接在前压载水舱(3)的侧面底部，后水泵(7)的输入口连接在前压载水舱(3)的侧面底部，后水泵(7)的输出口连接在后压载水舱(10)的侧面底部；
所述前压载水舱(3)和后压载水舱(10)均为大小及形状相等的矩形载水舱；
所述前压载水舱(3)和后压载水舱(10)的长度和宽度相等均为a，前压载水舱(3)和后压载水舱(10)的高度均为b；
船舶纵倾控制方法包括如下步骤：
步骤1：倾角仪(6)测量船舶的实时纵倾倾角α；
步骤2：倾角仪(6)将船舶的实时纵倾倾角α通过倾角仪接收机(2)传输给电脑(1)，电脑(1)将船舶的实时纵倾倾角α与预设的标准船舶纵倾倾角θ进行比较；
当船舶的实时纵倾倾角α＞预设的标准船舶纵倾倾角θ时，电脑(1)通过控制器(8)驱动后水泵(7)工作，后水泵(7)将前压载水舱(3)中的水抽到后压载水舱(10)中，在后水泵(7)工作时，倾角仪(6)继续测量船舶的实时纵倾倾角α，当船舶的实时纵倾倾角α等于预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器(8)控制后水泵(7)停止工作；
当船舶的实时纵倾倾角α＜预设的标准船舶纵倾倾角θ时，电脑(1)通过控制器(8)驱动前水泵(5)工作，前水泵(5)将后压载水舱(10)中的水抽到前压载水舱(3)中，在前水泵(5)工作时，倾角仪(6)继续测量船舶的实时纵倾倾角α，当船舶的实时纵倾倾角α等于预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器(8)控制前水泵(5)停止工作；
当船舶的实时纵倾倾角α＝预设的标准船舶纵倾倾角θ时，控制器(8)控制前水泵(5)和后水泵(7)均不工作；
所述预设的标准船舶纵倾倾角θ绝对值的最大值|θmax|＝arctg(6a2b(l-a)/l3)，标准船舶纵倾倾角θ绝对值的最小值|θmin|＝0，其中，a表示前压载水舱(3)和后压载水舱(10)的边长，b为前压载水舱(3)和后压载水舱(10)的高度，l为前压载水舱(3)前侧面与后压载水舱(10)后侧面之间的距离。
2.根据权利要求1所述的船舶纵倾控制方法，其特征在于：所述倾角仪接收机(2)为无线倾角仪接收机，倾角仪(6)的信号输出端与无线倾角仪接收机的信号输入端无线通信连接。
3.根据权利要求1所述的船舶纵倾控制方法，其特征在于：所述预设的标准船舶纵倾倾角θ的范围为-5度～15度。
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106950963B (zh) * 2017-04-26 2019-11-05 武汉理工大学 船舶横倾智能控制系统及控制方法
CN107856828A (zh) * 2017-10-30 2018-03-30 天津大学 一种全自动控制水下设备姿态的调节装置
CN109229275B (zh) * 2018-09-28 2023-11-07 中船黄埔文冲船舶有限公司 一种坐底式风电安装船倾斜试验装置及试验方法
CN110550163A (zh) * 2019-08-29 2019-12-10 南通中远海运川崎船舶工程有限公司 一种基于最优纵倾的自动调节船舶纵倾系统
CN110979555A (zh) * 2019-12-19 2020-04-10 广船国际有限公司 船舶压载水集成管路系统
CN112947443B (zh) * 2021-02-08 2022-07-12 武汉理工大学 基于亨利气体溶解度的船舶控制方法、系统和存储介质
CN114228932A (zh) * 2021-12-07 2022-03-25 江苏科技大学 一种船舶姿态智能控制系统及其方法
CN116510846B (zh) * 2023-05-10 2024-02-02 广东华汇智能装备股份有限公司 一种高效节能的砂磨机装置
CN117922771B (zh) * 2024-03-11 2024-09-10 武汉普瑞赛斯科技有限公司 一种无人船水域测量机器人

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2587761Y (zh) * 2002-09-25 2003-11-26 哈尔滨工程大学 喷水式全航速船舶主动减摇装置
CN202541800U (zh) * 2012-04-06 2012-11-21 扬帆集团股份有限公司 一种用压载泵的自动防横倾系统
CN202879763U (zh) * 2012-02-25 2013-04-17 江苏宏强船舶重工有限公司 一种海洋工程工作/居住多用途船的稳性系统
CN104229092A (zh) * 2014-09-15 2014-12-24 南通中远船务工程有限公司 船舶横倾平衡自动控制系统和方法
CN204507212U (zh) * 2015-03-30 2015-07-29 中国人民解放军海军工程大学 一种调整船舶姿态的自动平衡装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2805130C (en) * 2009-07-20 2017-05-23 Curman, Ivan Fishing boat and method for catching fish

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2587761Y (zh) * 2002-09-25 2003-11-26 哈尔滨工程大学 喷水式全航速船舶主动减摇装置
CN202879763U (zh) * 2012-02-25 2013-04-17 江苏宏强船舶重工有限公司 一种海洋工程工作/居住多用途船的稳性系统
CN202541800U (zh) * 2012-04-06 2012-11-21 扬帆集团股份有限公司 一种用压载泵的自动防横倾系统
CN104229092A (zh) * 2014-09-15 2014-12-24 南通中远船务工程有限公司 船舶横倾平衡自动控制系统和方法
CN204507212U (zh) * 2015-03-30 2015-07-29 中国人民解放军海军工程大学 一种调整船舶姿态的自动平衡装置

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