CN108032968B - 一种主动平衡防浪船控制系统及控制方法 - Google Patents

一种主动平衡防浪船控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种主动平衡防浪船控制系统，第一浮体和第二浮体位于船体下方，平衡传感单元安装在船体上用于检测船体平衡，第一液压驱动单元与第二液压驱动单元的液压腔通过液压换向单元连通，控制器根据平衡传感单元的检测信号控制液压换向单元切换第一油路和第二油路的液流方向，以通过第一液压驱动单元和第二液压驱动单元控制第一浮体和第二浮体升降。通过上述优化设计的主动平衡防浪船控制方法，当平衡传感单元检测到船体向一侧浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元切换供液方向，使得所述浮体上升同时另一侧浮体下降，保证船体重心平衡，同时通过较高一侧浮体下降，增大浮体与水的接触面积，增大进一步倾斜的阻力，防止船体翻船。

Description

一种主动平衡防浪船控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及船只防浪技术领域，尤其涉及一种主动平衡防浪船控制系统及控制方法。
背景技术
水上运输工具或水上作业平台，受水面的风浪颠簸影响很大。由于是在广阔的海面和大洋上，风浪不仅会因过度晃动而造成作业终止，影响工作效率，甚至带来翻船等灾难性破坏。为了解决上述问题，专利申请号为201410848049.2的中国专利《自平衡防浪船》中公开了一种防浪船，船体底部设置有多个自平衡装置，每个自平衡装置包括：浮筒，设置于所述船体外，并沉浸入海平面以下，对所述船体提供浮力支持；油缸，设置于所述船体内；活塞杆，内部中空，一端设置于所述油缸内，能进行轴向运动，另一端与所述浮筒固定相连；弹簧，其设置于所述油缸和所述活塞杆内部，对所述活塞杆提供拉力与推力；所述船体内部还设置有油路，所述自平衡装置之间通过油路相互连通，所述油路、所述油缸和所述活塞杆内部充满液压油，并通过所述油路进行流通交换，保证各处液压始终相等。船体通过自平衡装置在起伏的波浪上实现船体底部的被动平衡。然而，当自平衡装置随着波浪起伏使得船体重心发生偏移时，伴随浪而来的海风极易造成重心偏移的船体发生翻船，从而增大风浪中行船的安全隐患。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种主动平衡防浪船控制系统及控制方法。
本发明提出的一种主动平衡防浪船控制系统，包括：船体、第一液压驱动单元、第二液压驱动单元、第一浮体、第二浮体、液压换向单元、平衡传感单元、控制器；
第一浮体和第二浮体位于船体下方，第一液压驱动单元与第一浮体连接用于驱动第一浮体升降，第二液压驱动单元与第二浮体连接用于驱动第二浮体升降；
第一液压驱动单元内设有第一上升液压腔和第一下降液压腔，第二液压驱动单元内设有第二上升液压腔和第二下降液压腔，液压换向单元内设有第一油路和第二油路，所述第一上升液压腔与所述第二上升液压腔通过第一油路连通，且所述第一下降液压腔与所述第二下降液压腔通过第二油路连通；
平衡传感单元安装在船体上，用于检测船体平衡；
控制器分别与平衡传感单元和液压换向单元连接，控制器根据平衡传感单元的检测信号控制液压换向单元切换第一油路和第二油路的液流方向，以通过第一液压驱动单元和第二液压驱动单元控制第一浮体和第二浮体升降。
优选地，当平衡传感单元检测到船体向第二浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元通过第一油路从第一上升液压腔向第二上升液压腔供液，并且通过第二油路从第二下降液压腔向第一下降液压腔供液；
当平衡传感单元检测到船体向第一浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元通过第一油路从第二上升液压腔向第一上升液压腔供液，并且通过第二油路从第一下降液压腔向第二下降液压腔供液。
优选地，第一浮体包括第一前子浮体和第一后子浮体，第二浮体包括第二前子浮体和第二后子浮体，第一前子浮体、第一后子浮体、第二前子浮体和第二后子浮体在船体底部均匀分布；
第一液压驱动单元包括第一前驱动装置和第一后驱动装置，第二液压驱动单元包括第二前驱动装置和第二后驱动装置，第一前驱动装置与第一前子浮体连接用于驱动第一前子浮体升降，第一后驱动装置与第一后子浮体连接用于驱动第一后子浮体升降，第二前驱动装置与第二前子浮体连接用于驱动第二前子浮体升降，第二后驱动装置与第二后子浮体连接用于驱动第二后子浮体升降；
液压换向单元包括前后换向装置、左右换向装置，前后换向装置与第一前驱动装置、第二前驱动装置、第一后驱动装置、第二后驱动装置连接用于切换第一前驱动装置、第二前驱动装置分别与第一后驱动装置、第二后驱动装置之间的液流方向，左右换向装置与第一液压驱动单元和第二液压驱动单元连接用于切换第一液压驱动单元和第二液压驱动单元之间的液流方向。
优选地，第一液压驱动单元包括第一液压缸、第一活塞、第一连杆，第一液压缸固定在船体底部，第一活塞位于第一液压缸内且与第一液压缸内壁密封配合，第一活塞将第一液压缸内的腔室分隔为位于第一活塞下方的第一上升液压腔和位于第一活塞上方的第一下降液压腔，第一浮体位于第一液压缸下方，第一连杆位于第一浮体上方且下端与第一浮体连接，第一连杆上端伸入所述第一上升液压腔内与第一活塞连接。
优选地，第二液压驱动单元包括第二液压缸、第二活塞、第二连杆，第二液压缸固定在船体底部，第二活塞位于第二液压缸内且与第二液压缸内壁密封配合，第二活塞将第二液压缸内的腔室分隔为位于第二活塞下方的第二上升液压腔和位于第二活塞上方的第二下降液压腔，第二浮体位于第二液压缸下方，第二连杆位于第二浮体上方且下端与第二浮体连接，第二连杆上端伸入所述第二上升液压腔内与第二活塞连接。
本发明还提出一种上述主动平衡防浪船控制系统的控制方法，当平衡传感单元检测到船体向第二浮体方向倾斜时，控制器控制左右换向装置切换供液方向，通过第一前驱动装置和第一后驱动装置驱动第一前子浮体和第一后子浮体下降，并且通过第一前驱动装置和第一后驱动装置驱动第二前子浮体和第二后子浮体上升。
优选地，当平衡传感单元检测到船体向后倾斜时，控制器控制前后换向装置切换供液方向，通过第一前驱动装置和第一后驱动装置驱动第一前子浮体下降且第一后子浮体上升，同时通过第二前驱动装置和第二后驱动装置驱动第二前子浮体下降且第二后子浮体上升；
当平衡传感单元检测到船体向前倾斜时，控制器控制前后换向装置切换供液方向，通过第一前驱动装置和第一后驱动装置驱动第一前子浮体上升且第一后子浮体下降，同时通过第二前驱动装置和第二后驱动装置驱动第二前子浮体上升且第二后子浮体下降。
本发明中，所提出的主动平衡防浪船控制系统，第一浮体和第二浮体位于船体下方，平衡传感单元安装在船体上用于检测船体平衡，第一液压驱动单元与第二液压驱动单元的液压腔通过液压换向单元连通，控制器根据平衡传感单元的检测信号控制液压换向单元切换第一油路和第二油路的液流方向，以通过第一液压驱动单元和第二液压驱动单元控制第一浮体和第二浮体升降。通过上述优化设计的主动平衡防浪船控制方法，当平衡传感单元检测到船体向一侧浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元切换供液方向，使得所述浮体上升同时另一侧浮体下降，保证船体重心平衡，同时通过较高一侧浮体下降，增大浮体与水的接触面积，增大进一步倾斜的阻力，防止船体翻船。
附图说明
图1为本发明提出的一种主动平衡防浪船控制系统及控制方法的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本发明提出的一种主动平衡防浪船控制系统及控制方法的结构示意图。
参照图1，本发明提出的一种主动平衡防浪船控制系统，包括：船体、第一液压驱动单元、第二液压驱动单元、第一浮体、第二浮体、液压换向单元、平衡传感单元、控制器；
第一浮体和第二浮体位于船体下方，第一液压驱动单元与第一浮体连接用于驱动第一浮体升降，第二液压驱动单元与第二浮体连接用于驱动第二浮体升降；
第一液压驱动单元内设有第一上升液压腔和第一下降液压腔，第二液压驱动单元内设有第二上升液压腔和第二下降液压腔，液压换向单元内设有第一油路和第二油路，所述第一上升液压腔与所述第二上升液压腔通过第一油路连通，且所述第一下降液压腔与所述第二下降液压腔通过第二油路连通；
平衡传感单元安装在船体上，用于检测船体平衡；
控制器分别与平衡传感单元和液压换向单元连接，控制器根据平衡传感单元的检测信号控制液压换向单元切换第一油路和第二油路的液流方向，以通过第一液压驱动单元和第二液压驱动单元控制第一浮体和第二浮体升降。
在本实施例中，所提出的主动平衡防浪船控制系统，第一浮体和第二浮体位于船体下方，平衡传感单元安装在船体上用于检测船体平衡，第一液压驱动单元与第二液压驱动单元的液压腔通过液压换向单元连通，控制器根据平衡传感单元的检测信号控制液压换向单元切换第一油路和第二油路的液流方向，以通过第一液压驱动单元和第二液压驱动单元控制第一浮体和第二浮体升降。通过上述优化设计的主动平衡防浪船控制方法，当平衡传感单元检测到船体向一侧浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元切换供液方向，使得所述浮体上升同时另一侧浮体下降，保证船体重心平衡，同时通过较高一侧浮体下降，增大浮体与水的接触面积，增大进一步倾斜的阻力，防止船体翻船。
在具体工作方式中，当平衡传感单元检测到船体向第二浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元通过第一油路从第一上升液压腔向第二上升液压腔供液，并且通过第二油路从第二下降液压腔向第一下降液压腔供液；
当平衡传感单元检测到船体向第一浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元通过第一油路从第二上升液压腔向第一上升液压腔供液，并且通过第二油路从第一下降液压腔向第二下降液压腔供液。
为了保证船体在各个方向上的平衡，第一浮体包括第一前子浮体14和第一后子浮体13，第二浮体包括第二前子浮体24和第二后子浮体23，第一前子浮体14、第一后子浮体13、第二前子浮体24和第二后子浮体23在船体底部均匀分布；
第一液压驱动单元包括第一前驱动装置11和第一后驱动装置12，第二液压驱动单元包括第二前驱动装置21和第二后驱动装置22，第一前驱动装置11与第一前子浮体14连接用于驱动第一前子浮体14升降，第一后驱动装置12与第一后子浮体13连接用于驱动第一后子浮体13升降，第二前驱动装置21与第二前子浮体24连接用于驱动第二前子浮体24升降，第二后驱动装置22与第二后子浮体23连接用于驱动第二后子浮体23升降；
液压换向单元包括前后换向装置4、左右换向装置3，前后换向装置4与第一前驱动装置11、第二前驱动装置21、第一后驱动装置12、第二后驱动装置22连接用于切换第一前驱动装置11、第二前驱动装置21分别与第一后驱动装置12、第二后驱动装置22之间的液流方向，左右换向装置3与第一液压驱动单元和第二液压驱动单元连接用于切换第一液压驱动单元和第二液压驱动单元之间的液流方向。
在液压驱动单元的具体设计方式中，第一液压驱动单元包括第一液压缸、第一活塞、第一连杆，第一液压缸固定在船体底部，第一活塞位于第一液压缸内且与第一液压缸内壁密封配合，第一活塞将第一液压缸内的腔室分隔为位于第一活塞下方的第一上升液压腔和位于第一活塞上方的第一下降液压腔，第一浮体位于第一液压缸下方，第一连杆位于第一浮体上方且下端与第一浮体连接，第一连杆上端伸入所述第一上升液压腔内与第一活塞连接；
第二液压驱动单元包括第二液压缸、第二活塞、第二连杆，第二液压缸固定在船体底部，第二活塞位于第二液压缸内且与第二液压缸内壁密封配合，第二活塞将第二液压缸内的腔室分隔为位于第二活塞下方的第二上升液压腔和位于第二活塞上方的第二下降液压腔，第二浮体位于第二液压缸下方，第二连杆位于第二浮体上方且下端与第二浮体连接，第二连杆上端伸入所述第二上升液压腔内与第二活塞连接。
本实施例还提出一种上述主动平衡防浪船控制系统的控制方法，当平衡传感单元检测到船体向第二浮体方向倾斜时，控制器控制左右换向装置3切换供液方向，通过第一前驱动装置11和第一后驱动装置12驱动第一前子浮体14和第一后子浮体13下降，并且通过第一前驱动装置11和第一后驱动装置12驱动第二前子浮体24和第二后子浮体23上升；
当平衡传感单元检测到船体向后倾斜时，控制器控制前后换向装置4切换供液方向，通过第一前驱动装置11和第一后驱动装置12驱动第一前子浮体14下降且第一后子浮体13上升，同时通过第二前驱动装置21和第二后驱动装置22驱动第二前子浮体24下降且第二后子浮体23上升；
当平衡传感单元检测到船体向前倾斜时，控制器控制前后换向装置4切换供液方向，通过第一前驱动装置11和第一后驱动装置12驱动第一前子浮体14上升且第一后子浮体13下降，同时通过第二前驱动装置21和第二后驱动装置22驱动第二前子浮体24上升且第二后子浮体23下降。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种主动平衡防浪船控制系统，其特征在于，包括：船体、第一液压驱动单元、第二液压驱动单元、第一浮体、第二浮体、液压换向单元、平衡传感单元、控制器；
第一浮体和第二浮体位于船体下方，第一液压驱动单元与第一浮体连接用于驱动第一浮体升降，第二液压驱动单元与第二浮体连接用于驱动第二浮体升降；
第一液压驱动单元内设有第一上升液压腔和第一下降液压腔，第二液压驱动单元内设有第二上升液压腔和第二下降液压腔，液压换向单元内设有第一油路和第二油路，所述第一上升液压腔与所述第二上升液压腔通过第一油路连通，且所述第一下降液压腔与所述第二下降液压腔通过第二油路连通；
平衡传感单元安装在船体上，用于检测船体平衡；
控制器分别与平衡传感单元和液压换向单元连接，控制器根据平衡传感单元的检测信号控制液压换向单元切换第一油路和第二油路的液流方向，以通过第一液压驱动单元和第二液压驱动单元控制第一浮体和第二浮体升降。
2.根据权利要求1所述的主动平衡防浪船控制系统，其特征在于，当平衡传感单元检测到船体向第二浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元通过第一油路从第一上升液压腔向第二上升液压腔供液，并且通过第二油路从第二下降液压腔向第一下降液压腔供液；
当平衡传感单元检测到船体向第一浮体方向倾斜时，控制器控制液压换向单元通过第一油路从第二上升液压腔向第一上升液压腔供液，并且通过第二油路从第一下降液压腔向第二下降液压腔供液。
3.根据权利要求1所述的主动平衡防浪船控制系统，其特征在于，第一浮体包括第一前子浮体(14)和第一后子浮体(13)，第二浮体包括第二前子浮体(24)和第二后子浮体(23)，第一前子浮体(14)、第一后子浮体(13)、第二前子浮体(24)和第二后子浮体(23)在船体底部均匀分布；
第一液压驱动单元包括第一前驱动装置(11)和第一后驱动装置(12)，第二液压驱动单元包括第二前驱动装置(21)和第二后驱动装置(22)，第一前驱动装置(11)与第一前子浮体(14)连接用于驱动第一前子浮体(14)升降，第一后驱动装置(12)与第一后子浮体(13)连接用于驱动第一后子浮体(13)升降，第二前驱动装置(21)与第二前子浮体(24)连接用于驱动第二前子浮体(24)升降，第二后驱动装置(22)与第二后子浮体(23)连接用于驱动第二后子浮体(23)升降；
液压换向单元包括前后换向装置(4)、左右换向装置(3)，前后换向装置(4)与第一前驱动装置(11)、第二前驱动装置(21)、第一后驱动装置(12)、第二后驱动装置(22)连接用于切换第一前驱动装置(11)、第二前驱动装置(21)分别与第一后驱动装置(12)、第二后驱动装置(22)之间的液流方向，左右换向装置(3)与第一液压驱动单元和第二液压驱动单元连接用于切换第一液压驱动单元和第二液压驱动单元之间的液流方向。
4.根据权利要求1所述的主动平衡防浪船控制系统，其特征在于，第一液压驱动单元包括第一液压缸、第一活塞、第一连杆，第一液压缸固定在船体底部，第一活塞位于第一液压缸内且与第一液压缸内壁密封配合，第一活塞将第一液压缸内的腔室分隔为位于第一活塞下方的第一上升液压腔和位于第一活塞上方的第一下降液压腔，第一浮体位于第一液压缸下方，第一连杆位于第一浮体上方且下端与第一浮体连接，第一连杆上端伸入所述第一上升液压腔内与第一活塞连接。
5.根据权利要求1所述的主动平衡防浪船控制系统，其特征在于，第二液压驱动单元包括第二液压缸、第二活塞、第二连杆，第二液压缸固定在船体底部，第二活塞位于第二液压缸内且与第二液压缸内壁密封配合，第二活塞将第二液压缸内的腔室分隔为位于第二活塞下方的第二上升液压腔和位于第二活塞上方的第二下降液压腔，第二浮体位于第二液压缸下方，第二连杆位于第二浮体上方且下端与第二浮体连接，第二连杆上端伸入所述第二上升液压腔内与第二活塞连接。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的主动平衡防浪船控制系统的控制方法，其特征在于，当平衡传感单元检测到船体向第二浮体方向倾斜时，控制器控制左右换向装置(3)切换供液方向，通过第一前驱动装置(11)和第一后驱动装置(12)驱动第一前子浮体(14)和第一后子浮体(13)下降，并且通过第一前驱动装置(11)和第一后驱动装置(12)驱动第二前子浮体(24)和第二后子浮体(23)上升。
7.根据权利要求6所述的主动平衡防浪船控制方法，其特征在于，当平衡传感单元检测到船体向后倾斜时，控制器控制前后换向装置(4)切换供液方向，通过第一前驱动装置(11)和第一后驱动装置(12)驱动第一前子浮体(14)下降且第一后子浮体(13)上升，同时通过第二前驱动装置(21)和第二后驱动装置(22)驱动第二前子浮体(24)下降且第二后子浮体(23)上升；
当平衡传感单元检测到船体向前倾斜时，控制器控制前后换向装置(4)切换供液方向，通过第一前驱动装置(11)和第一后驱动装置(12)驱动第一前子浮体(14)上升且第一后子浮体(13)下降，同时通过第二前驱动装置(21)和第二后驱动装置(22)驱动第二前子浮体(24)上升且第二后子浮体(23)下降。
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