CN113089745A - 一种无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统及方法，所述系统包括：耙吸船艏吹雌头、艏吹浮管雄头以及设于艏吹浮管雄头牵引绳一端的牵引绳末端浮球，所述耙吸船艏吹雌头、艏吹浮管雄头以及牵引绳末端浮球上均设有定位通讯模块，所述耙吸船通过定位通讯模块获得艏吹浮管雄头的方位，所述牵引绳末端浮球上还设有精准动力定位模块，所述精准动力定位模块用于使牵引绳末端浮球按规划轨迹移动至耙吸船艏吹雌头下方，并保持与耙吸船相对静止；以及所述耙吸船艏吹雌头上还设有智能对接模块，所述智能对接模块用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。

Description

一种无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统及方法
技术领域
本发明涉及疏浚工程技术领域，具体地，涉及一种无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统及方法。
背景技术
随着疏浚、吹填等工程的发展，耙吸船经常需要远距离取沙后满载开往指定区域通过水陆相连的输排泥管把沙浆送到吹填区进行填充作业，且要在不同地方进行往复取沙吹填的循环施工。耙吸船吹完一船沙后要将使用的输泥管线留在施工区，开往取沙区取沙，返回时再与管线连接。为便于管线与耙吸船连接，在管线连接头处装有一个提供浮力的浮体，使管线接头浮于水面，整个管线接头通常称为艏吹球形接头，而艏吹球形接头上会连一段牵引绳，在牵引绳末端会固定一个浮球，便于捞起牵引艏吹球形接头与耙吸船连接，通常称艏吹浮管端对接部分为雄头，船上对接部分为雌头。
现有耙吸船与艏吹浮管之间的连接，都是靠辅助船协助实现牵引绳末端浮球的寻找、移动，使艏吹球形接头(雄头)与船上接头(雌头)对接，实现输泥管的连通，然后开始艏吹作业。然而，在实际作业过程中，辅助船作业效率较低，由于干舷受限，只能在波高小于1.5m的海况下作业，因此在风浪环境较为恶劣的情况下，小型辅助船甚至无法出海，导致耙吸船与艏吹球形接头无法连接，耽误艏吹施工作业。
中国专利CN201710747908.2公开了一种无辅助船辅助下方便快捷的艏吹雌雄头对接方法，该专利在耙吸船端安装定位系统及六爪挂钩，通过耙吸船端定位系统使船移动寻找艏吹浮管雄头，再通过抛甩六爪挂钩捕捉艏吹雄头，实现对接。然而该专利所揭示方法的缺点在于：由于耙吸船体积庞大，无法精准移动寻找艏吹雄头，远距离抛甩六爪挂钩捕捉艏吹雄头也有一定困难，且该专利没有考虑风浪环境下该方法的可行性，无法有效提高艏吹雌雄头对接效率及耙吸船艏吹施工对海况的适应性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种可实现恶劣海况下的艏吹雌雄头智能对接的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统及方法。
为解决上述问题，本发明的技术方案为：
本发明提供一种无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统，所述系统包括耙吸船艏吹雌头、艏吹浮管雄头以及设于艏吹浮管雄头牵引绳一端的牵引绳末端浮球，所述耙吸船艏吹雌头、艏吹浮管雄头以及牵引绳末端浮球上均设有定位通讯模块，所述耙吸船通过定位通讯模块获得艏吹浮管雄头的方位，所述牵引绳末端浮球上还设有精准动力定位模块，所述精准动力定位模块用于使牵引绳末端浮球按规划轨迹移动至耙吸船艏吹雌头下方，并保持与耙吸船相对静止；以及所述耙吸船艏吹雌头上还设有智能对接模块，所述智能对接模块用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。
可选地，所述精准动力定位模块包括水平均匀分布的四个螺旋桨推进器和动力定位控制器，所述动力定位控制器控制所述四个螺旋桨推进器动力分配，所述四个螺旋桨推进器可实现风浪环境下牵引绳末端浮球水平360度运动，实现循迹移动、精准定位。
可选地，所述精准动力定位模块还包括雷达精准定位模块，用于实时精准定位牵引绳末端浮球与耙吸船艏吹雌头的相对方位。
可选地，所述牵引绳末端浮球上还设有液位传感器，所述液位传感器用于感应牵引绳末端浮球是否离开水面。
可选地，所述智能对接模块包括与耙吸船艏吹雌头处的起重机连接的带磁吸的抓钩。
可选地，所述智能对接模块还包括牵引绳末端浮球两侧绳上缠绕的铁片，所述铁片用于使所述带磁吸的抓钩有效捕捉牵引绳。
可选地，所述耙吸船艏吹雌头设有充电装置，所述艏吹浮管雄头设有充电头，所述充电装置在艏吹雌雄头完成对接后，开始为牵引绳末端浮球蓄电池以及艏吹浮管雄头端蓄电池充电。
进一步地，本发明还提供一种无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法，所述方法包括以下步骤：
耙吸船通过定位通讯模块获得艏吹浮管雄头的方位，移动至艏吹浮管雄头附近，发送对接指令；
精准动力定位模块启动，动力定位控制器接收对接指令后开启螺旋桨推进器，使牵引绳末端浮球按规划轨迹移动至耙吸船艏吹雌头下方，并保持与耙吸船相对静止，定位通讯模块确定牵引绳末端浮球位置到达指定位置，发送指令使智能对接模块开启；以及
智能对接模块开启后，所述智能对接模块用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。
可选地，所述智能对接模块开启后，所述智能对接模块用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳并带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接步骤具体包括：智能对接模块开启后，耙吸船放下抓钩，带磁吸的抓钩利用牵引绳末端浮球两侧缠绕铁片捕捉牵引绳，耙吸船起重装置开启，回收抓钩，牵引绳末端浮球提起离开水面，牵引绳末端浮球上的液位传感器感应液位变化，精准动力定位模块停止工作，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。
可选地，所述方法还包括以下步骤：在耙吸船艏吹雌雄头完成对接后，通过充电装置为牵引绳末端浮球蓄电池以及艏吹浮管雄头端蓄电池充电。
与现有技术相比，本发明通过增设定位通讯模块、在艏吹浮管雄头的牵引绳末端浮球上设置精准动力定位模块，使艏吹浮管雄头牵引绳末端浮球能抵御风浪流干扰、在复杂海况中自动定位、循迹移动，以实现其与耙吸船上雌头的智能对接，提高了艏吹雌雄头对接效率，拓展耙吸船施工适应性和施工工期，同时对接过程的智能化升级，降低对施工人员的需求，提高作业安全性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统结构框图；
图3为本发明实施例提供的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法流程框图；
图4为本发明另一实施例提供的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法流程框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统结构示意图，图2为本发明实施例提供的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统结构框图，如图1和图2所示，所述无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统包括耙吸船艏吹雌头1、艏吹浮管雄头3以及设于艏吹浮管雄头牵引绳一端的牵引绳末端浮球2。
所述耙吸船艏吹雌头1、艏吹浮管雄头3以及牵引绳末端浮球2上均设有定位通讯模块4，所述耙吸船通过定位通讯模块4获得艏吹浮管雄头3的方位，移动至艏吹浮管雄头3附近，所述牵引绳末端浮球2上设有精准动力定位模块5，所述精准动力定位模块用于使艏吹浮管雄头3上的牵引绳末端浮球2按规划轨迹移动至耙吸船艏吹雌头1下方，并保持与耙吸船相对静止。
所述精准动力定位模块5包括安装于艏吹浮管雄头牵引绳末端浮球2上的水平均匀分布的四个螺旋桨推进器53、动力定位控制器52和雷达精准定位模块51，所述雷达精准定位模块51用于实时精准定位牵引绳末端浮球与耙吸船艏吹雌头的相对方位；所述动力定位控制器控制所述四个螺旋桨推进器的动力分配，所述四个螺旋桨推进器可实现风浪环境下牵引绳末端浮球2水平360度运动，实现循迹移动、精准定位。另外，所述牵引绳末端浮球2上还设有液位传感器54，所述液位传感器54用于感应牵引绳末端浮球是否离开水面。
所述耙吸船艏吹雌头1上还设有智能对接模块6，用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳，牵引绳带动艏吹浮管雄头3移动与耙吸船艏吹雌头1实现对接。所述智能对接模块6包括与耙吸船艏吹雌头处的起重机61连接的带磁吸的抓钩62，所述牵引绳末端浮球两侧绳上缠绕有铁片63，所述铁片63用于使所述带磁吸的抓钩62有效捕捉牵引绳。
所述耙吸船艏吹雌头设有充电装置7，所述艏吹浮管雄头设有充电头8，所述充电装置7在艏吹雌雄头完成对接后，开始为牵引绳末端浮球蓄电池以及艏吹浮管雄头端蓄电池充电。
图3为本发明实施例提供的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法流程框图，如图3所示，本发明无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法包括以下步骤：
S1：耙吸船通过定位通讯模块获得艏吹浮管雄头的方位，移动至艏吹浮管雄头附近，发送对接指令；
S2：精准动力定位模块启动，动力定位控制器接收对接指令后开启螺旋桨推进器，使牵引绳末端浮球按规划轨迹移动至耙吸船艏吹雌头下方，并保持与耙吸船相对静止，定位通讯模块确定牵引绳末端浮球位置到达指定位置，发送指令使智能对接模块开启；以及
S3：智能对接模块开启后，所述智能对接模块用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。
具体地，在本实施例中，智能对接模块开启后，耙吸船放下抓钩，带磁吸的抓钩利用牵引绳末端浮球两侧缠绕铁片捕捉牵引绳，耙吸船起重装置开启，回收抓钩，牵引绳末端浮球提起离开水面，牵引绳末端浮球上的液位传感器感应液位变化，精准动力定位模块停止工作，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。
图4为本发明另一实施例提供的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法流程框图，如图4所示，在本实施例中，所述方法还包括以下步骤：
S4：在耙吸船艏吹雌雄头完成对接后，通过充电装置为牵引绳末端浮球蓄电池以及艏吹浮管雄头端蓄电池充电。
在现有技术中，艏吹作业中雌雄头对接完全依赖辅助船，对接效率较低，且在恶劣海况下辅助船无法作业，增加施工人员施工风险，耽误施工进度。本发明通过增设定位通讯模块、在艏吹浮管雄头的牵引绳末端浮球上设置精准动力定位模块，使艏吹浮管雄头牵引绳末端浮球能抵御风浪流干扰、在复杂海况中自动定位、循迹移动，以实现其与耙吸船上雌头的智能对接，提高了艏吹雌雄头对接效率，拓展耙吸船施工适应性和施工工期，同时对接过程的智能化升级，降低对施工人员的需求，提高作业安全性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统，其特征在于，所述无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统包括耙吸船艏吹雌头、艏吹浮管雄头以及设于艏吹浮管雄头牵引绳一端的牵引绳末端浮球，所述耙吸船艏吹雌头、艏吹浮管雄头以及牵引绳末端浮球上均设有定位通讯模块，所述耙吸船通过定位通讯模块获得艏吹浮管雄头的方位，所述牵引绳末端浮球上还设有精准动力定位模块，所述精准动力定位模块用于使牵引绳末端浮球按规划轨迹移动至耙吸船艏吹雌头下方，并保持与耙吸船相对静止；以及所述耙吸船艏吹雌头上还设有智能对接模块，所述智能对接模块用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。
2.根据权利要求1所述的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统，其特征在于：所述精准动力定位模块包括水平均匀分布的四个螺旋桨推进器和动力定位控制器，所述动力定位控制器控制所述四个螺旋桨推进器动力分配，所述四个螺旋桨推进器可实现风浪环境下牵引绳末端浮球水平360度运动，实现循迹移动、精准定位。
3.根据权利要求1所述的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统，其特征在于：所述精准动力定位模块还包括雷达精准定位模块，用于实时精准定位牵引绳末端浮球与耙吸船艏吹雌头的相对方位。
4.根据权利要求1所述的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统，其特征在于：所述牵引绳末端浮球上还设有液位传感器，所述液位传感器用于感应牵引绳末端浮球是否离开水面。
5.根据权利要求1所述的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统，其特征在于：所述智能对接模块包括与耙吸船艏吹雌头处的起重机连接的带磁吸的抓钩。
6.根据权利要求5所述的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统，其特征在于：所述智能对接模块还包括牵引绳末端浮球两侧绳上缠绕的铁片，所述铁片用于使所述带磁吸的抓钩有效捕捉牵引绳。
7.根据权利要求1所述的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接系统，其特征在于：所述耙吸船艏吹雌头设有充电装置，所述艏吹浮管雄头设有充电头，所述充电装置在艏吹雌雄头完成对接后，开始为牵引绳末端浮球蓄电池以及艏吹浮管雄头端蓄电池充电。
8.一种无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法，其特征在于，所述无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法包括以下步骤：
耙吸船通过定位通讯模块获得艏吹浮管雄头的方位，移动至艏吹浮管雄头附近，发送对接指令；
精准动力定位模块启动，动力定位控制器接收对接指令后开启螺旋桨推进器，使牵引绳末端浮球按规划轨迹移动至耙吸船艏吹雌头下方，并保持与耙吸船相对静止，定位通讯模块确定牵引绳末端浮球位置到达指定位置，发送指令使智能对接模块开启；以及
智能对接模块开启后，所述智能对接模块用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。
9.根据权利要求8所述的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法，其特征在于，所述智能对接模块开启后，所述智能对接模块用于捕捉艏吹浮管雄头的牵引绳并带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接步骤具体包括：智能对接模块开启后，耙吸船放下抓钩，带磁吸的抓钩利用牵引绳末端浮球两侧缠绕铁片捕捉牵引绳，耙吸船起重装置开启，回收抓钩，牵引绳末端浮球提起离开水面，牵引绳末端浮球上的液位传感器感应液位变化，精准动力定位模块停止工作，牵引绳带动艏吹浮管雄头移动与耙吸船艏吹雌头实现对接。
10.根据权利要求8所述的无辅助船耙吸船艏吹雌雄头智能对接方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：在耙吸船艏吹雌雄头完成对接后，通过充电装置为牵引绳末端浮球蓄电池以及艏吹浮管雄头端蓄电池充电。
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