CN110588889A - 一种深层搅拌船的锚泊定位系统及定位方法 - Google Patents

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张连昊
陈定
杨继来
李锦峰
王涛
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Abstract

本发明公开了一种深层搅拌船的锚泊定位系统及定位方法，深层搅拌船的锚泊定位系统包括：控制器；定位系统，其用于测量船舶位置和方向，所述定位系统包括一个陆地测量基站、以及两个船载移动站；锚，其设置有六个，所述锚通过缆索与船体连接，所述缆索设置有张力计；锚绞车，其用于放缆和收揽，所述锚绞车也设置有六个且与所述锚一一对应，所述锚绞车设置有刹车系统和编码器；控制手柄，其用于手动控制锚绞车放缆和收揽；所述定位系统、锚绞车、控制手柄都与所述控制器信号连接。利用该定位系统能够实现深层搅拌船位置和方向的精确控制；深层搅拌船的位置控制精度能够达到±0.lm以内，船舶方向控制精度达到±0.1°以内。

Description

一种深层搅拌船的锚泊定位系统及定位方法
技术领域
本发明涉及一种深层搅拌船的锚泊定位方法。
背景技术
锚泊定位系统是一种广泛应用于船舶近海施工的一种移船定位系统。深层搅拌船也采用锚泊系统来实现移船定位功能。由于施工过程中，由于风浪的影响，船舶的位置会发生偏移，需要对其不断地修正，而且船舶根据施工要求需要频繁的进行移船定位，如果采用传统的人工手动的方式实现，不仅费时费力而且控制精度达不到施工要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种深层搅拌船的锚泊定位系统，其能够实现深层搅拌船的自动锚泊定位和自动位置修正。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种深层搅拌船的锚泊定位系统，包括：控制器；定位系统，其用于测量船舶位置和方向，所述定位系统包括一个陆地测量基站、以及两个船载移动站；锚，其设置有六个，所述锚通过缆索与船体连接，所述缆索设置有张力计；锚绞车，其用于放缆和收揽，所述锚绞车也设置有六个且与所述锚一一对应，所述锚绞车设置有刹车系统和编码器；控制手柄，其用于手动控制锚绞车放缆和收揽；所述定位系统、锚绞车、控制手柄都与所述控制器信号连接。
优选地，所述定位系统还包括用于对位置实时校准的备份船载移动站。
优选地，所述深层搅拌船的锚泊定位系统还包括用于抛投所述锚的锚艇，所述锚艇设置有用于定位的GPS设备。
本发明的目的是提供一种深层搅拌船的锚泊定位方法，利用该方法能够实现深层搅拌船的自动锚泊定位和自动位置修正。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种深层搅拌船的锚泊定位方法，利用如前所述的深层搅拌船的锚泊定位系统，深层搅拌船驶入指定位置后，将六个所述的锚抛投至水底，所述深层搅拌船受到外界风浪流的影响发生位置偏移，当位置的偏移量超出设定值时，则所述控制器自动调整各个所述缆索的长度减小所述深层搅拌船的偏移量，直到偏移量达到施工要求为止，所述缆索的长度根据以下公式进行计算，
式中，S为所述缆索的长度，h为所述缆索端部与所述锚绞车的垂直距离，a为中间变量，X 为缆索在水平面上的投影长度，θ为所述缆索出绳点切线方向与水平方向的夹角。
优选地，先人工调整所述锚绞车，使得所述深层搅拌船的位置到达目标位置10米以内，再利用所述控制器自动调整所述锚绞车。
优选地，当所述深层搅拌船的深层处理机开始施工时，所述刹车系统开启，所述锚绞车被锁定。
优选地，当所述缆索的张力超过设定值时，所述控制器给出报警信息。
优选地，所述缆索与所述深层搅拌船垂直时，所述控制器给出报警信息，移动所述锚的位置使得缆索能够调整所述深层搅拌船的位置。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：当深层搅拌船偏离施工位置时，利用深层搅拌船的锚泊定位方法，换算缆索的长度和缆索在水平面上的投影长度之间的关系，通过对六台锚绞车的控制，能够实现深层搅拌船位置和方向的精确控制；减少了人工调节所带来的误差和人力消耗，最终深层搅拌船的位置控制精度能够达到±0.lm 以内，船舶方向控制精度达到±0.1°以内。
附图说明
附图1为缆索的受力示意图。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
一种深层搅拌船的锚泊定位系统，包括控制器、定位系统、锚、锚绞车、控制手柄。定位系统、锚绞车、控制手柄都与控制器信号连接。其中，定位系统用于测量船舶位置和方向，其具有高精度差分全球定位系统(Differential Global Position System，简称DGPS)， DGPS导航可消除常规GPS接收机所受的部分环境因素影响，使精度能够提高到1m以内，该DGPS系统具有实时动态定位功能。定位系统包括一个陆地测量基站、两个船载移动站和一个备份船载移动站，两个船载移动站提供艏向角度和高精度的定位信号，负责实施对位置进行校准，也用于热备份。该系统通过手动控制或自动定位达到定位精度l0cm范围以内。深层搅拌船的锚泊定位系统还包括用于抛投锚的锚艇，锚艇设置有用于定位的GPS设备，以记录锚的位置，锚的位置信息自动传输到控制器中，也可以人工录入该信息。锚设置有六个，都通过缆索与船体连接，缆索设置有张力计。锚绞车用于放缆和收揽，锚绞车也设置有六个且与锚一一对应，通过放缆和收揽可以调整船的位置和姿态，锚绞车设置有刹车系统和编码器，刹车系统用于锁死锚绞车，编码器能够确定锚绞车旋转的角度、进而确定缆索的收放长度。控制手柄用于手动控制锚绞车放缆和收揽，实现人工的位置调整。
操作人员可以根据实际情况在手动控制模式、自动控制模式、手动自动联动控制模式之间切换。该定位系统处于手动控制模式时，各个锚绞车都单独收控制手柄控制，操作人员人工地将深层搅拌船的位置调整好；该定位系统处于自动控制模式时，控制器根据船舶位置偏移量自动调节锚绞车；该定位系统处于手动自动联动控制模式时，操作人员可以人工调整一个锚绞车，其余锚绞车根据缆索的张力自动放缆、收揽。
该深层搅拌船的锚泊定位系统通过如下方法进行自动锚泊定位，深层搅拌船驶入指定位置后，将六个锚抛投至水底，锚艇的GPS设备能够记录各个锚的位置，深层搅拌船受到外界风浪流的影响发生位置偏移，当位置的偏移量超出设定值时，则控制器自动调整各个缆索的长度减小深层搅拌船的偏移量。
参见图1所示，设海底是水平的，锚固于海底O点，在该处缆索与海底相切。X为缆索在水平面上的投影长度，设缆索和锚位于同一垂直面内，并不考虑缆索的三维变形。对缆索进行受力分析。缆索受到的拉力T为：T＝ω(h+a)，式中，h为缆索端部与锚绞车的垂直距离，a为中间变量，ω为单位缆索长的重量。拉力T在竖直方向的分量Th为：式中，S为缆索的长度。缆索出绳点切线方向与水平方向的夹角θ可以由下式求出：
综上，缆索的长度根据以下公式进行计算，
根据上式，可以得到缆索长度与船舶位置之间的关系，因此能够自动调整深层搅拌船的位置。
先人工调整所述锚绞车，使得深层搅拌船的位置到达目标位置10米以内，再利用控制器自动调整锚绞车。
当深层搅拌船的深层处理机开始施工时，刹车系统开启，锚绞车被锁定，进而锁定深层搅拌船，减小其在施工时发生的偏移量。当缆索的张力超过设定值时，控制器给出报警信息，提升操作人员进行处理。
缆索与深层搅拌船垂直时，通过收放缆索将无法调整深层搅拌船的位置，控制器给出报警信息，操作人员进行移锚，移动锚的位置使得缆索能够调整所述深层搅拌船的位置。
通过六台锚绞车的控制，利用本系统能够实现深层搅拌船位置和方向的精确控制；该系统的控制器能够导入电子施工图，同时能够在计算机屏幕上显示电子施工图、实时精确的显示深层搅拌船的位置和方向信息以及处理机施工位置信息，船舶的位置控制精度能够达到±0.lm以内，船舶方向控制精度达到士0.1°以内。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种深层搅拌船的锚泊定位系统，其特征在于，包括：
控制器；
定位系统，其用于测量船舶位置和方向，所述定位系统包括一个陆地测量基站、以及两个船载移动站；
锚，其设置有六个，所述锚通过缆索与船体连接，所述缆索设置有张力计；
锚绞车，其用于放缆和收揽，所述锚绞车也设置有六个且与所述锚一一对应，所述锚绞车设置有刹车系统和编码器；
控制手柄，其用于手动控制锚绞车放缆和收揽；
所述定位系统、锚绞车、控制手柄都与所述控制器信号连接。
2.根据权利要求1所述的深层搅拌船的锚泊定位系统，其特征在于：所述定位系统还包括用于对位置实时校准的备份船载移动站。
3.根据权利要求1所述的深层搅拌船的锚泊定位系统，其特征在于：所述深层搅拌船的锚泊定位系统还包括用于抛投所述锚的锚艇，所述锚艇设置有用于定位的GPS设备。
4.一种深层搅拌船的锚泊定位方法，其特征在于：利用如权利要求1-3任一项所述的深层搅拌船的锚泊定位系统，深层搅拌船驶入指定位置后，将六个所述的锚抛投至水底，所述深层搅拌船受到外界风浪流的影响发生位置偏移，当位置的偏移量超出设定值时，则所述控制器自动调整各个所述缆索的长度减小所述深层搅拌船的偏移量，直到偏移量达到施工要求为止，所述缆索的长度根据以下公式进行计算，
式中，S为所述缆索的长度，h为所述缆索端部与所述锚绞车的垂直距离，a为中间变量，X为缆索在水平面上的投影长度，θ为所述缆索出绳点切线方向与水平方向的夹角。
5.根据权利要求4所述的深层搅拌船的锚泊定位方法，其特征在于：先人工调整所述锚绞车，使得所述深层搅拌船的位置到达目标位置10米以内，再利用所述控制器自动调整所述锚绞车。
6.根据权利要求4所述的深层搅拌船的锚泊定位方法，其特征在于：当所述深层搅拌船的深层处理机开始施工时，所述刹车系统开启，所述锚绞车被锁定。
7.根据权利要求4所述的深层搅拌船的锚泊定位方法，其特征在于：当所述缆索的张力超过设定值时，所述控制器给出报警信息。
8.根据权利要求4所述的深层搅拌船的锚泊定位方法，其特征在于：所述缆索与所述深层搅拌船垂直时，所述控制器给出报警信息，移动所述锚的位置使得缆索能够调整所述深层搅拌船的位置。
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