一种两栖无人船的燃油分配系统及分配方法
【技术领域】
本发明涉及无人船技术领域,具体涉及一种两栖无人船的燃油分配系统及分配方法。
【背景技术】
随着自动化和计算机技术进步,无人车/无人船等机器产品越来越多应于生活中,尤其是水陆两栖无人船兼具陆地车辆和水上船舶功能,集合了汽车和船舶的双重优点,能够在陆地和水中以及水陆交界区域发挥独特性能,可弥补无人船无法自行上岸,无人车水中航行难的缺点,具有十分广阔的应用前景。
现有的两栖无人船空间有限,为了满足隐身需求而降低船体高度,且船体中间设置控制设备和发动机后,极大地挤压了燃油箱的配置空间。一般而言,为满足水域航行速度,两栖无人船上配置有多个航行发动机和对应多个航行燃油箱,并均匀分布在船体四周以保证船体平衡;为满足浅滩行走,两栖无人船上还配置有陆地发动机和对应陆机燃油箱。以上多个油箱均为独立设置,在两栖无人船的实际工作中,不可避免地存在以下问题:当两栖无人船陆地作业任务重导致陆机燃油箱中燃油不够用时,即使航行燃油箱的燃油充足也起不到预备燃油的作用,还是需要先等待陆机燃油箱重新加油才能继续陆地作业;类似的,当水域航行任务繁重导致航行燃油箱中燃油不够用时,此时即使陆机燃油箱有燃油也无法作为预备燃油支援航行发动机;尤其是位于船体两侧的燃油箱,当两侧发动机效率不均、抵抗风浪出力不等或转弯作业等原因导致两侧油箱耗油量不等时,剩余油量不均可能会使船体重心偏移,进而影响船体的平衡稳定,需通过增加船舱压载水系统控制船舶横倾、纵倾、吃水、稳性或应力,这就大大增加了两栖无人船的工作负荷。
鉴于此,克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
【发明内容】
本发明需要解决的技术问题是:
市场上现有的两栖无人船中,各发动机油箱隔离设置而不能自动按需分配燃油,极大限制其陆地和水域续航能力,尤其是船体两侧的发动机对应两侧油箱耗油不均时,破坏船体的稳定性。
本发明通过如下技术方案达到上述目的:
第一方面,本发明提供了一种两栖无人船的燃油分配系统,包括主控系统1、燃油箱2、分配系统3和监测系统4,其中,所述燃油箱2设置至少两个;
所述分配系统3对应于每个燃油箱2分别设置加油管32、出油管33和分配泵34,所述加油管32和出油管33均与对应的燃油箱2连通,并分别用于对应燃油箱2燃油的输入和输出;所述分配泵34驱动对应出油管33将燃油输出;
所述监测系统4实时监测各燃油箱2的油量并反馈给主控系统1,所述主控系统1控制分配系统3完成各燃油箱2之间的油量分配。
优选的,所述燃油箱2包括两个航行燃油箱21和一个陆机燃油箱22;其中,两个航行燃油箱21对称安装于船体中段两侧,陆机燃油箱22安装于船体中段底端的中轴线上。
优选的,所述出油管33埋设在对应燃油箱2的加油管32中,且所述出油管33的直径为对应加油管32直径的10%~30%。
优选的,所述分配系统3还包括主管道31和主电控挡板片36,各加油管32的进油口和各出油管33的出油口均与所述主管道31耦合,所述主电控挡板片36设置于主管道31的内壁,所述主控系统1控制主电控挡板片36的打开或关闭。
优选的,所述分配系统3对应于每个燃油箱2还分别设置排气管35和电控挡板片37,所述排气管35的进气口分别与对应燃油箱2连通,各排气管35的出气口均与主管道31连通;所述电控挡板片37分别设置在各加油管32与对应燃油箱2的接口处,主控系统1控制电控挡板片37完成对应加油通道的打开或关闭。
优选的,所述主电控挡板片36的位置高于各加油管32的进油口和各出油管33的出油口,且所述主电控挡板片36的位置低于各排气管35的出气口。
第二方面,本发明还提供了一种使用上述两栖无人船燃油分配系统进行燃油分配的方法,包括以下步骤:所述主控系统1根据监测系统4提供的监测数据生成燃油分配计划;所述主控系统1打开燃油分配通道,按照所述分配计划分配燃油;所述监测系统4监测油量并反馈给主控系统1,判断是否分配完毕;所述主控系统1关闭燃油分配通道,结束分配燃油。
优选的,当监测系统4监测到在陆地作业过程中陆机燃油箱22内燃油量低于预设值时,所述燃油分配计划为:由航行燃油箱21输送燃油给陆机燃油箱22;当监测系统4监测到在水域作业过程中航行燃油箱21内燃油量低于预设值时,所述燃油分配计划为:由陆机燃油箱22输送燃油给航行燃油箱21。
优选的,当监测系统4监测到位于船体两侧的两个航行燃油箱21内的油量差大于第二预设值时,所述燃油分配计划为:由油量高的航行燃油箱21输送燃油给油量低的航行燃油箱21。
优选的,所述主控系统1打开燃油分配通道的具体方法为:所述主控系统1确认主电控挡板片36处于关闭状态,并根据燃油分配计划打开需输入燃油的燃油箱2对应的电控挡板片37,再启动需输出燃油的燃油箱2对应的分配泵34;所述主控系统1关闭燃油分配通道的具体方法为:所述主控系统1关闭需输出燃油的燃油箱2对应的分配泵34,并关闭需输入燃油的燃油箱2对应的电控挡板片37。
本发明的有益效果是:
本发明提供的两栖无人船的燃油分配系统,将各发动机对应的油箱连通起来并完成燃油的按需分配,实现了航行燃油箱和陆机燃油箱间的油量共享,提高了两栖无人船的燃油使用效率和续航能力,使得两栖无人船的陆地航程或水域航程大大增加;同时,在本发明优选方案中通过监测和调控船体两侧的油箱油量,实现两侧油量均衡,调整船体重心,提高了船体作业时的稳定性。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种两栖无人船的燃油分配系统的组成示意图;
图2为本发明实施例提供的一种两栖无人船的燃油分配系统的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的一种两栖无人船的燃油分配系统中燃油箱的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的一种将航行燃油箱的燃油分配到陆机燃油箱的燃油分配方法;
图5为本发明实施例提供的一种将陆机燃油箱的燃油分配到航行燃油箱的燃油分配方法;
图6为本发明实施例提供的一种两个航行燃油箱间的燃油分配方法。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
在本发明的描述中,术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不应当理解为对本发明的限制。
此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。
实施例1:
本发明实施例1提供了一种两栖无人船的燃油分配系统,如图1和图2所示,包括主控系统1、燃油箱2、分配系统3和监测系统4,其中,所述燃油箱2设置至少两个;
所述分配系统3对应于每个燃油箱2分别设置加油管32、出油管33和分配泵34,所述加油管32和出油管33均与对应的燃油箱2连通,并分别用于对应燃油箱2燃油的输入和输出;所述分配泵34驱动对应出油管33将燃油输出;
所述监测系统4实时监测各燃油箱2的油量并反馈给主控系统1,所述主控系统1控制分配系统3完成各燃油箱2之间的油量分配。
本发明提供的两栖无人船的燃油分配系统,将各发动机对应的油箱连通起来并完成燃油的按需分配,实现了航行燃油箱和陆机燃油箱间的油量共享,提高了两栖无人船的燃油使用效率和续航能力,使得两栖无人船的陆地航程或水域航程大大增加;同时,通过监测和调控船体两侧的油箱油量,实现两侧油量均衡,调整船体重心,提高了船体作业时的稳定性。
如图2所示,在本实施例中,所述燃油箱2包括一个陆机燃油箱22和两个航行燃油箱21,陆机燃油箱22为两栖无人船的陆地发动机系统供油,两个航行燃油箱21分别为双喷泵的两个航行发动机供油,其中,两个航行燃油箱21对称的安装在船体中段左右两侧,陆机燃油箱22安装在船体中段底端的中轴线上。
根据所述燃油箱2的个数,本实施例中所述分配系统3中加油管32、出油管33和分配泵34的个数均设置为三个,分别对应三个不同的燃油箱2(即一个陆机燃油箱22和两个航行燃油箱21);所述分配系统3还包括主管道31和主电控挡板片36。如图2所示,所述主电控挡板片36设置于主管道31的内壁,所述主控系统1控制主电控挡板片36的打开或关闭;各加油管32的出油口分别与对应的燃油箱2连通,各加油管32顶端的进油口与所述主管道31耦合,耦合方式具体为:各加油管32顶端的进油口合并到所述主管道31;各出油管33的进油口分别与对应燃油箱2中的分配泵34连接,各出油管33顶端的出油口与所述主管道31耦合,耦合方式具体为:各出油管33顶端的进油口合并到所述主管道31;其中,出油管33为软质油管,本实施例中,为避免出油管33破裂后燃油泄漏到船舱中,将所述出油管33埋设在对应燃油箱2的加油管32中,所述出油管33的直径为对应加油管32直径的10%~30%;当分配泵34工作时,燃油经对应出油管33由燃油箱2进入主管道31;当分配泵34不工作时,对应出油管33为扁平状态进而不影响加油管32的加油。
所述分配系统3还包括三个排气管35,如图2所示,各排气管35的进气口分别与对应的燃油箱2连通,各排气管35顶端的出气口均与主管道31连通,且各排气管35出气口的位置高于各加油管32进油口和各出油管33出油口的位置;在各燃油箱2间的燃油分配过程中,需要输入燃油的燃油箱2内的空气经由对应排气管35进入主管道31中,再经需输出燃油的燃油箱2对应的排气管35,空气进入需输出燃油的燃油箱2,同时,需要输出燃油的燃油箱2内的燃油经由对应出油管33进入主管道31中,再经需输入燃油的燃油箱2对应的加油管32,燃油进入需输入燃油的燃油箱2,实现液体和气体之间的空间交换。其中,所述主电控挡板片36的位置高于各加油管32的进油口和各出油管33的出油口,同时又低于各排气管35的出气口,在燃油分配之前,主控系统1控制所述主电控挡板片36关闭,使得燃油在输送过程中始终处于所述主电控挡板片36以下的主管道31中,避免燃油进入各排气管35影响分配。
所述分配系统3还包括三个电控挡板片37,如图3所示,所述电控挡板片37设置在各加油管32与对应燃油箱2的接口处,主控系统1控制电控挡板片37完成对应加油通道的打开或关闭,当电控挡板片37打开时,燃油进入对应的燃油箱2。
为了监测各燃油箱2的油量,所述监测系统4对应于每个燃油箱2分别设置有油位检测传感器41,各油位检测传感器41将对应各燃油箱2的油量反馈给主控系统1,所述主控系统1控制分配系统3完成各燃油箱2之间的油量分配。
本实施例1是以具有三个油箱的两栖无人船加油系统为例进行说明,在本实施例的基础上,所述燃油分配系统的油箱还可以设置为两个或三个以上,具体结构组成与本实施例类似,均在本发明的保护范围之内,此处不再赘述。
实施例2:
在实施例1所述两栖无人船燃油分配系统的基础上,本实施例2提供了一种运用所述燃油分配系统将航行燃油箱21的燃油分配到陆机燃油箱22的方法,如图4所示,包括以下步骤:所述主控系统1根据监测系统4提供的监测数据生成“由航行燃油箱21输送燃油给陆机燃油箱22”的燃油分配计划;所述主控系统1打开航行燃油箱21到陆机燃油箱22之间的燃油分配通道,按照所述分配计划分配燃油;所述监测系统4监测航行燃油箱21和陆机燃油箱22的油量并反馈给主控系统1,判断是否分配完毕;所述主控系统1关闭航行燃油箱21到陆机燃油箱22之间的燃油分配通道,结束分配燃油。
通过本发明实施例提供的燃油分配方法,在两栖无人船陆上作业任务繁重时,可实现航行燃油箱对陆机燃油箱的补给,提高了两栖无人船的燃油使用效率和续航能力,使得两栖无人船的陆地航程大大增加。
步骤201,所述主控系统1根据监测系统4提供的监测数据生成“由航行燃油箱21输送燃油给陆机燃油箱22”的燃油分配计划。
具体的,当监测系统4监测到在陆地作业过程中陆机燃油箱22内的燃油量低于预设值时,将监测数据反馈给主控系统1,所述主控系统1生成燃油分配计划,指定陆机燃油箱22为输入燃油的油箱,指定航行燃油箱21为输出燃油的油箱;其中,本实施例提供的一种所述预设值的设定方法为:当陆机燃油箱22内的油量达到该预设值时,燃油量只能维持无人船继续进行20-30min的陆地作业任务,该预设值可通过模拟计算或经验统计所得,本实施例中将预设值设定为陆机燃油箱22体积的20%。如果陆机燃油箱22和航行燃油箱21的油量均低于预设值,则由主控系统1控制无人船到加油站进行加油。
步骤202,所述主控系统1打开航行燃油箱21到陆机燃油箱22之间的燃油分配通道,按照所述分配计划分配燃油。
具体的,所述主控系统1首先确认主电控挡板片36是否处于关闭状态,若电控挡板片36处于打开状态,则所述主控系统1控制其关闭,其次根据燃油分配计划,主控系统1控制打开陆机燃油箱22对应的电控挡板片37,其余电控挡板片37均处于关闭状态;最后,主控系统1控制启动航行燃油箱21对应的分配泵34。此时,航行燃油箱21到陆机燃油箱22之间的燃油分配通道打开,航行燃油箱21内的燃油经相应的出油管33到达主电控挡板片36以下的主管道31中,然后经相应的加油管32进入陆机燃油箱22内;同时,陆机燃油箱22内的空气经相应的排气管35到达主电控挡板片36以上的主管道31中,然后经相应的排气管35再进入航行燃油箱21内,实现航行燃油箱21到陆机燃油箱22之间液体和气体的空间交换。
步骤203,所述监测系统4监测航行燃油箱21和陆机燃油箱22的油量并反馈给主控系统1,判断是否分配完毕。
具体的,当所述监测系统4监测到航行燃油箱21和陆机燃油箱22内的油量占油箱百分比相等时,将监测数据反馈给主控系统1,确定燃油分配完成。为了同时保证无人船的水域航行任务正常进行,应避免将航行燃油箱21内的燃油过量输出,在本实施例中,航行燃油箱21和陆机燃油箱22燃油达到油量占油箱百分比相等时即停止分配,既能为陆机燃油箱22提供燃油续航,也能保证航行燃油箱21自身的正常供油。
步骤204,所述主控系统1关闭航行燃油箱21到陆机燃油箱22之间的燃油分配通道,结束分配燃油。
具体的,接收到燃油分配完毕的反馈后,所述主控系统1首先关闭航行燃油箱21对应的分配泵34,停止燃油输出,然后关闭陆机燃油箱22对应的电控挡板片37,由此将航行燃油箱21到陆机燃油箱22之间的燃油分配通道关闭,结束分配燃油。
本实施例2是以由航行燃油箱21输送燃油给陆机燃油箱22为例进行说明,在本实施例的基础上,当水域航行任务繁重时,航行燃油箱21内的油量不足时,还可以实现由陆机燃油箱22输送燃油给航行燃油箱21的分配,如图5所示,包括步骤201’、步骤202’、步骤203’和步骤204’,其具体实现方式与本实施例类似,此处不再赘述。
实施例3:
在实施例1所述两栖无人船燃油分配系统的基础上,本实施例3还提供了一种运用所述燃油分配系统调整位于船体两侧的两个航行燃油箱21内燃油的方法,如图6所示,包括以下步骤:所述主控系统1根据监测系统4提供的监测数据生成“由油量高的航行燃油箱21输送燃油给油量低的航行燃油箱21”的燃油分配计划;所述主控系统1打开两个航行燃油箱21之间的燃油分配通道,按照所述分配计划分配燃油;所述监测系统4监测两个航行燃油箱21的油量并反馈给主控系统1,判断是否分配完毕;所述主控系统1关闭两个航行燃油箱21之间的燃油分配通道,结束分配燃油。
通过本发明实施例提供的燃油分配方法,可将船体一侧油量较高的油箱内的燃油输入另一侧油量较低的油箱内,实现船体两侧燃油箱的油量均衡,有效解决了两侧油箱耗油量不等时造成的船体重心偏移,提高了船体作业时的稳定性,且减轻了无人船的工作负荷。
步骤301,所述主控系统1根据监测系统4提供的监测数据生成“由油量高的航行燃油箱21输送燃油给油量低的航行燃油箱21”的燃油分配计划。
具体的,当监测系统4监测到两个航行油箱21内的油量差大于第二预设值时,将监测数据反馈给主控系统1,所述主控系统1生成燃油分配计划,指定油量低的航行燃油箱21为需输入燃油的油箱,指定油量高的航行燃油箱21为输出燃油的油箱;其中,所述第二预设值的设定方法为:当两个航行油箱21内的油量差大于该第二预设值时,两栖无人船的船体平衡开始受到影响,该预设值可通过多次模拟计算或经验统计所得,本实施例中将第二预设值设定为航行燃油箱21体积的10%。
步骤302,所述主控系统1打开两个航行燃油箱21之间的燃油分配通道,按照所述分配计划分配燃油。
具体的,所述主控系统1首先确认主电控挡板片36是否处于关闭状态,若电控挡板片36处于打开状态,则所述主控系统1控制其关闭,其次根据燃油分配计划,主控系统1控制打开油量低的航行燃油箱21对应的电控挡板片37,其余电控挡板片37均处于关闭状态;最后,主控系统1控制启动油量高的航行燃油箱21对应的分配泵34。此时,两个航行燃油箱21之间的燃油分配通道打开,油量高的航行燃油箱21内的燃油经相应的出油管33到达主电控挡板片36以下的主管道31中,然后经相应的加油管32进入油量低的航行燃油箱21内;同时,油量低的航行燃油箱21内的空气经相应的排气管35到达主电控挡板片36以上的主管道31中,然后经相应的排气管35再进入油量高的航行燃油箱21内,实现两个航行燃油箱21之间液体和气体的空间交换。
步骤303,所述监测系统4监测两个航行燃油箱21的油量并反馈给主控系统1,判断是否分配完毕。
具体的,当所述监测系统4监测到两个航行燃油箱21内的油量达到相等时,将监测数据反馈给主控系统1,确定燃油分配完成。此时,两侧油量均衡,船体能较好地保持平衡。
步骤304,所述主控系统1关闭两个航行燃油箱21之间的燃油分配通道,结束分配燃油。
具体的,接收到燃油分配完毕的反馈后,所述主控系统1首先关闭油量高的航行燃油箱21对应的分配泵34,停止燃油输出,然后关闭油量低的航行燃油箱21对应的电控挡板片37,由此将两个航行燃油箱21之间的燃油分配通道关闭,结束分配燃油。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。