CN113562132B - 一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，上部舱段、集中控制器、电池系统、浮力调节系统、上部推进器、深度传感器、下部舱段、下部推进器、多普勒计程仪、动量轮主动控制减摇装置和多个动力定位推进器形成一个结构体；惯导固定在结构体的重心位置；集中控制器分别电性连接电池系统、浮力调节系统、上部推进器、深度传感器、下部推进器、动量轮主动控制减摇装置、惯导、多普勒计程仪和多个动力定位推进器。本发明公开了一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，具有全频段六自由度运动控制能力，即具有均衡浮力的控制能力，又有抵抗低频纵向、横向和垂向运动的控制能力，同时具有抵抗高频纵摇和横摇运动的控制能力。

Description

一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台

技术领域

本发明涉及海洋减摇装置技术领域，更具体的说是涉及一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台。

背景技术

随着我国海洋强国战略的提出，面向深远海复杂海洋环境的海洋探测和资源开发活动亟需稳定海洋平台作为支撑。由于动力定位技术的发展，海上平台的位置控制能力已取得了长足的进步，但姿态控制能力仍存在诸多不足。目前海上平台的减摇稳定方式主要有减摇鳍和减摇水舱两种减摇方式，但由于工作原理上的限制，都存在一定的缺陷。

普通减摇鳍在船舶零航速或低航速情况下，受航速影响，不能有效地进行船舶减摇，且存在所需鳍面积相对较大、增大附体阻力以及减摇效率随海况增加迅速减小等不足；减摇水舱具有结构简单、成本低的优点，但占用空间较大，且由于只能在海浪的作用下被动工作，导致只能在船舶谐摇频率附近才有较好的减摇效果，适应海浪频率的范围较低。

因此，如何提供一种具有全频段六自由度运动控制能力的基于环流动量矩减摇的海上稳定平台是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，具有全频段六自由度运动控制能力，即具有均衡浮力的控制能力，又有抵抗低频纵向、横向和垂向运动的控制能力，同时具有抵抗高频纵摇和横摇运动的控制能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，包括：

上部舱段，所述上部舱段内具有上部舱室，所述上部舱室内分别固定有集中控制器、电池系统和浮力调节系统，且所述上部舱段的顶端固定有上部推进器和深度传感器；

下部舱段，所述下部舱段的顶端与所述上部舱段的底端固定，并与所述上部舱段共中轴线，所述下部舱段的底端分别固定有下部推进器、多普勒计程仪和多个动力定位推进器，且所述下部舱段内具有下部舱室，所述下部舱室内固定有动量轮主动控制减摇装置；同时，所述上部舱段、所述集中控制器、所述电池系统、所述浮力调节系统、所述上部推进器、所述深度传感器、所述下部舱段、所述下部推进器、所述多普勒计程仪、所述动量轮主动控制减摇装置和多个所述动力定位推进器形成一个结构体；

惯导，所述惯导固定在所述结构体的重心位置；

所述集中控制器分别电性连接所述电池系统、所述浮力调节系统、所述上部推进器、所述深度传感器、所述下部推进器、所述动量轮主动控制减摇装置、所述惯导、所述多普勒计程仪和多个所述动力定位推进器。

优选的，所述上部舱段和所述下部舱段均为柱状回转体。

优选的，所述上部舱段的中部均沿其中轴线方向贯通有第一容水通孔，且所述第一容水通孔与所述上部舱室不接通，所述下部舱段的中部均沿其中轴线方向贯通有第二容水通孔，且所述第二容水通孔与所述下部舱室不接通，同时所述第一容水通孔和所述第二容水通孔接通形成中空结构。

优选的，所述上部舱段包括：

第一壳体，所述第一壳体上分别开设所述上部舱室，以及贯通所述第一容水通孔，且所述第一容水通孔内固定有贯通有多个第一通水孔的第一垂荡板，同时所述上部推进器固定在所述第一容水通孔内，并远离所述下部舱段；

第一壳盖，所述第一壳盖盖设在所述上部舱室上，并与所述第一壳体固定。

优选的，所述下部舱段包括：

第二壳体，所述第二壳体上分别开设所述下部舱室，以及贯通所述第二容水通孔，且所述第二容水通孔内固定有贯通有多个第二通水孔的第二垂荡板，同时所述下部推进器固定在所述第二容水通孔内，并远离所述上部舱段；

第二壳盖，所述第二壳盖盖设在所述下部舱室上，并与所述第二壳体固定，所述第一壳体的底端固定在所述第二壳盖上。

优选的，所述浮力调节系统包括：

浮力调整水舱，所述浮力调整水舱为多个，均固定在所述上部舱室内，并通过多个管路接通，且每个所述浮力调整水舱内均固定有第一液位传感器，每个所述管路上均接通有第一电控阀，同时其中一个所述浮力调整水舱上接通有第一出气口，所述第一出气口上接通有第二电控阀；

第一离心泵，所述电池系统包括多个电性连接的电池和多个一一对应包装多个所述电池的防水电池舱，多个所述防水电池舱均固定在所述上部舱室内，所述第一离心泵固定在其中一个所述防水电池舱内，且所述上部舱室的侧壁上开设有多个进水孔，所述防水电池舱的侧壁上分别开设有第一安装孔和第二安装孔，所述第一离心泵的进水口端穿过所述第一安装孔位于所述上部舱室内，同时所述第一离心泵的进水口端的外壁与所述第一安装孔的内壁密封连接，所述第一离心泵的出水口端接通有进排水管，所述进排水管穿过所述第二安装孔接通其中一个所述浮力调整水舱，且所述进排水管上接通有第三电控阀，所述进排水管的外壁与所述第二安装孔的内壁密封连接；

所述集中控制器包括集中控制系统和安装在所述集中控制系统外的防水系统壳，所述第一离心泵、所述第一电控阀、所述第二电控阀、所述第三电控阀和多个所述第一液位传感器均电性连接所述集中控制系统。

优选的，所述动量轮主动控制减摇装置包括：

回转电机，所述回转电机的输出轴通过齿轮机构连接有旋转底盘，所述下部舱室为圆环状，所述旋转底盘位于所述下部舱室内，且所述下部舱段内开设有与所述下部舱室接通的存储室，所述回转电机和所述齿轮机构均位于所述存储室内；

流体动量轮，所述流体动量轮通过主动进动机构连接在所述旋转底盘上，同时位于所述下部舱室内，且所述回转电机和所述主动进动机构均与所述集中控制器电性连接。

优选的，所述主动进动机构包括：位于所述流体动量轮内圈中的第一主动进动伸缩机构、第二主动进动伸缩机构、第一摆臂和第二摆臂，且所述第一主动进动伸缩机构和所述第二主动进动伸缩机构均与所述集中控制器电性连接；所述第一主动进动伸缩机构、所述第二主动进动伸缩机构、所述第一摆臂和所述第二摆臂沿所述旋转底盘的圆周方向均匀间隔设置，且所述第一主动进动伸缩机构和所述第二主动进动伸缩机构相对设置，所述第一摆臂和所述第二摆臂相对设置，同时所述流体动量轮的外壁上沿其圆周方向均匀间隔固定有第一紧箍环、第二紧箍环、第三紧箍环和第四紧箍环，所述第一主动进动伸缩机构和所述第二主动进动伸缩机构的一端均与所述旋转底盘的对应位置铰接，所述第一主动进动伸缩机构的另一端与所述第一紧箍环固定，所述第二主动进动伸缩机构的另一端与所述第二紧箍环固定，所述第一摆臂和所述第二摆臂的一端在所述旋转底盘的对应位置转动连接，且所述第一摆臂和所述第二摆臂的转动轴线沿所述旋转底盘的径向并共线，所述第一摆臂的另一端与所述第三紧箍环固定，所述第二摆臂的另一端与所述第四紧箍环固定。

优选的，所述流体动量轮包括：无轴轮缘驱动泵和多个弧形管，所述无轴轮缘驱动泵和多个所述弧形管接通形成轮圈状的环路腔，且所述无轴轮缘驱动泵与所述集中控制器电性连接，同时所述环路腔内填充有液体介质，每个所述弧形管的内壁上均固定有弧形的导流片，且每个所述导流片的弧度均与对应的所述弧形管的弧度相同。

优选的，所述环路腔接通有补水调压装置，且其中一个所述弧形管上分别开设有均与所述环路腔接通的进出水口和第二出气口，所述进出水口上安装有第四电控阀，所述第二出气口上安装有第五电控阀，所述补水调压装置包括：

第二离心泵，所述第二离心泵位于所述存储室内，且所述存储室的侧壁开设有第三安装孔，所述第二离心泵的进口端穿过所述第三安装孔位于所述存储室外，且所述第二离心泵的进口端外壁与所述第三安装孔密封连接；

机械臂，所述机械臂固定在所述存储室内，并连接有快速接头，所述机械臂带动所述快速接头分别接通所述第二离心泵的出口端和所述第四电控阀的端口；

第二液位传感器，所述第二液位传感器固定在所述环路腔内，且所述第二液位传感器、所述机械臂、所述第二离心泵、所述第四电控阀和所述第五电控阀均与所述集中控制器电性连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，可以实现如下技术效果：

(1)本发明的惯导、多普勒计程仪和深度传感器结合集中控制器，可以确定本发明平台的所在位置，同时本发明的惯导结合集中控制器可以确定本发明平台的摇摆角度和角速度，从而集中控制器可分别控制浮力调节系统均衡浮力，控制上部推进器和下部推进器抵抗低频垂向运动力，控制多个动力定位推进器抵抗低频水平横、纵方向的运动力，以及控制动量轮主动控制减摇装置抵抗高频纵摇和横摇的运动力，从而具有全频段六自由度运动控制能力，以可以适应不同波浪的频率；

(2)本发明通过动量轮主动控制减摇装置减摇，则不仅取材方便，而且回转电机可以使流体动量轮转动，以便可以对抗不同方向的海浪力矩，以及通过主动进动机构可以确定流体动量轮摆动，实现主动进动的作用，因此不受航速的影响，同时可以适应不同波浪的频率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台的结构分解图；

图2为本发明第一壳体的结构图；

图3为本发明第二壳体的结构图；

图4为本发明一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台俯视方向的整体结构图；

图5为本发明一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台仰视方向的整体结构图；

图6为本发明动量轮主动控制减摇装置的结构图；

图7为本发明流体动量轮局部剖开的结构示意图；

图8为本发明弧形管的结构图。

其中，1-上部舱段；10-上部舱室；2-集中控制器；3-电池系统；5-上部推进器；6-下部舱段；7-下部推进器；8-动力定位推进器；60-下部舱室；9动量轮主动控制减摇装置；101-第一容水通孔；602-第二容水通孔；11-第一壳体；111-第一垂荡板；12-第一壳盖；61-第二壳体；611-第二垂荡板；62-第二壳盖；41-浮力调整水舱；91-旋转底盘；92-流体动量轮；93-主动进动机构；931-第一主动进动伸缩机构；933-第一摆臂；934-第二摆臂；901-第一紧箍环；902-第二紧箍环；903-第三紧箍环；904-第四紧箍环；921-无轴轮缘驱动泵；922-弧形管；920-环路腔；923-导流片；911-第一支座；912-第二支座；913-第一限位槽；914-第二限位槽；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，包括：

上部舱段1，上部舱段1内具有上部舱室10，上部舱室10内分别固定有集中控制器2、电池系统3和浮力调节系统，且上部舱段1的顶端固定有上部推进器5和深度传感器；

下部舱段6，下部舱段6的顶端与上部舱段1的底端固定，并与上部舱段1共中轴线，下部舱段6的底端分别固定有下部推进器7、多普勒计程仪和多个动力定位推进器8，且下部舱段6内具有下部舱室60，下部舱室60内固定有动量轮主动控制减摇装置9；同时，上部舱段1、集中控制器2、电池系统3、浮力调节系统、上部推进器5、深度传感器、下部舱段6、下部推进器7、多普勒计程仪、动量轮主动控制减摇装置9和多个动力定位推进器8形成一个结构体；

惯导，惯导固定在结构体的重心位置；

集中控制器2分别电性连接电池系统3、浮力调节系统、上部推进器5、深度传感器、下部推进器7、动量轮主动控制减摇装置9、惯导、多普勒计程仪和多个动力定位推进器8。

本发明的惯导、多普勒计程仪和深度传感器结合集中控制器2，可以确定本发明平台的所在位置，同时本发明的惯导结合集中控制器2可以确定本发明平台的摇摆角度和角速度，从而集中控制器2可分别控制浮力调节系统均衡浮力，控制上部推进器5和下部推进器7抵抗低频垂向运动力，控制多个动力定位推进器8抵抗低频水平横、纵方向的运动力，以及控制动量轮主动控制减摇装置9抵抗高频纵摇和横摇的运动力，从而具有全频段六自由度运动控制能力，以可以适应不同波浪的频率。

为了进一步优化上述技术方案，上部舱段1和下部舱段6均为柱状回转体。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：降低本发明平台艏摇运动对波浪传播方向的敏感性。

为了进一步优化上述技术方案，上部舱段1的中部均沿其中轴线方向贯通有第一容水通孔101，且第一容水通孔101与上部舱室10不接通，下部舱段6的中部均沿其中轴线方向贯通有第二容水通孔602，且第二容水通孔602与下部舱室60不接通，同时第一容水通孔101和第二容水通孔602接通形成中空结构。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：降低本发明平台垂向方向遭受波浪载荷。

为了进一步优化上述技术方案，上部舱段1包括：

第一壳体11，第一壳体11上分别开设上部舱室10，以及贯通第一容水通孔101，且第一容水通孔101内固定有贯通有多个第一通水孔的第一垂荡板111，同时上部推进器5固定在第一容水通孔101内，并远离下部舱段6；

第一壳盖12，第一壳盖12盖设在上部舱室10上，并与第一壳体11固定。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：第一垂荡板111上由于具有多个第一通水孔，则可以增加本发明平台垂向运动的粘性阻尼，进而减小平台垂向运动，同时上部舱室10上盖设有第一壳盖12，则可以避免集中控制器2、电池系统3和浮力调节系统等结构从上部舱室10中脱离。

为了进一步优化上述技术方案，第一壳体11的顶端开设有容纳槽，深度传感器固定在容纳槽内，同时深度传感器通过容纳槽的槽口与外界的水接触。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：深度传感器布置在第一壳体11的顶端，并嵌入在容纳槽内，则可以减少螺旋桨扰动的水流对深度传感器测量结果的影响。

为了进一步优化上述技术方案，下部舱段6包括：

第二壳体61，第二壳体61上分别开设下部舱室60，以及贯通第二容水通孔602，且第二容水通孔602内固定有贯通有多个第二通水孔的第二垂荡板611，同时下部推进器7固定在第二容水通孔602内，并远离上部舱段1；

第二壳盖62，第二壳盖62盖设在下部舱室60上，并与第二壳体61固定，第一壳体11的底端固定在第二壳盖62上。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：第二垂荡板611上由于具有多个第二通水孔，则可以进一步增加本发明平台垂向运动的粘性阻尼，进而进一步减小平台垂向运动，同时下部舱室60上盖设有第二壳盖62，则可以避免动量轮主动控制减摇装置9等结构从下部舱室60中脱离。

为了进一步优化上述技术方案，动力定位推进器8为四个，均固定在第二壳体61的底端，且每两个动力定位推进器8相对设置，同时一组相对分布的两个动力定位推进器8之间的连线垂直另一组相对分布的两个动力定位推进器8之间的连线。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：可以控制平台在水平面的纵向、横向和艏向运动。

为了进一步优化上述技术方案，浮力调节系统包括：

浮力调整水舱41，浮力调整水舱41为多个，均固定在上部舱室10内，并通过多个管路接通，且每个浮力调整水舱41内均固定有第一液位传感器，每个管路上均接通有第一电控阀，同时其中一个浮力调整水舱41上接通有第一出气口，第一出气口上接通有第二电控阀；

第一离心泵，电池系统3包括多个电性连接的电池和多个一一对应包装多个电池的防水电池舱，多个防水电池舱均固定在上部舱室10内，第一离心泵固定在其中一个防水电池舱内，且上部舱室10的侧壁上开设有多个进水孔，防水电池舱的侧壁上分别开设有第一安装孔和第二安装孔，第一离心泵的进水口端穿过第一安装孔位于上部舱室10内，同时第一离心泵的进水口端的外壁与第一安装孔的内壁密封连接，第一离心泵的出水口端接通有进排水管，进排水管穿过第二安装孔接通其中一个浮力调整水舱41，且进排水管上接通有第三电控阀，进排水管的外壁与第二安装孔的内壁密封连接；

集中控制器2包括集中控制系统和安装在集中控制系统外的防水系统壳，第一离心泵、第一电控阀、第二电控阀、第三电控阀和多个第一液位传感器均电性连接集中控制系统。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：根据第一液位传感器所测对应浮力调整水舱41内的液位，则集中控制器2控制第一离心泵、第一电控阀、第二电控阀、第三电控阀的工作状态，从而使浮力调整水舱41通过进排水管完成进水和排水的作用，通过第一出气口完成排气的作用，因此可以调节浮力调整水舱41内的水压，以调节本发明平台对浮力的抵抗力。

为了进一步优化上述技术方案，上部舱室10为圆环状，多个浮力调整水舱41均为扇形，间隔分布并围绕形成圆环状，防水系统壳和多个电池舱均位于多个浮力调整水舱41之间形成的间隔内。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：通过电池系统3为平台提供电能，且电池舱和防水系统壳均与浮力调整水舱41相邻，则便于电池系统3和集中控制器2散热。

为了进一步优化上述技术方案，动量轮主动控制减摇装置9包括：

回转电机，回转电机的输出轴通过齿轮机构连接有旋转底盘91，下部舱室60为圆环状，旋转底盘91位于下部舱室60内，且下部舱段6内开设有与下部舱室60接通的存储室，回转电机和齿轮机构均位于存储室内；

流体动量轮92，流体动量轮92通过主动进动机构93连接在旋转底盘91上，同时位于下部舱室60内，且回转电机和主动进动机构93均与集中控制器2电性连接，回转电机驱动流体动量轮92和主动进动机构93同步转动，主动进动机构93驱动流体动量轮92摆动。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：集中控制器2根据惯导测量本发明平台摇摆的角度和角速度，控制主动进动机构93对流体动量轮92产生的驱动力，从而控制流体动量轮92摆动的角速度，并且集中控制器2控制流体动量轮92产生角动量，则流体动量轮92产生的角动量与流体动量轮92摆动的角速度乘积就是流体动量轮92产生的陀螺力矩，则流体动量轮92产生的陀螺力矩会作用在下部舱段6上，并传递至上部舱段1，即使本发明的平台整体受到陀螺力矩；

同时本发明集中控制器2根据惯导测量本发明平台所受海浪的外力矩方向(当本发明平台遭受海浪外力矩干扰产生摇摆时，由惯导测量在惯导坐标系主轴的摇摆角分量，进而通过集中控制器2计算确定摇轴矢量(即外力矩方向)与惯导主轴的夹角，确定旋转底盘91目标艏向角，根据当前旋转底盘91艏向角与目标艏向角的差异)控制回转电机转动，则回转电机控制旋转底盘91转动，使旋转底盘91带动流体动量轮92和主动进动机构93同步转动，直至流体动量轮92产生的力矩与海浪的外力矩方向相同，即本发明平台所产生陀螺力矩的方向与海浪的外力矩方向相反(作用力与反作用力)，从而使本发明的平台可以达到抵抗海浪外力的作用。

为了进一步优化上述技术方案，主动进动机构93包括：位于流体动量轮92内圈中的第一主动进动伸缩机构931、第二主动进动伸缩机构、第一摆臂933和第二摆臂934，且第一主动进动伸缩机构931和第二主动进动伸缩机构均与集中控制器2电性连接；第一主动进动伸缩机构931、第二主动进动伸缩机构、第一摆臂933和第二摆臂934沿旋转底盘91的圆周方向均匀间隔设置，且第一主动进动伸缩机构931和第二主动进动伸缩机构相对设置，第一摆臂933和第二摆臂934相对设置，同时流体动量轮92的外壁上沿其圆周方向均匀间隔固定有第一紧箍环901、第二紧箍环902、第三紧箍环903和第四紧箍环904，第一主动进动伸缩机构931和第二主动进动伸缩机构的一端均与旋转底盘91的对应位置铰接，第一主动进动伸缩机构931的另一端与第一紧箍环901固定，第二主动进动伸缩机构的另一端与第二紧箍环902固定，第一摆臂933和第二摆臂934的一端在旋转底盘91的对应位置转动连接，且第一摆臂933和第二摆臂934的转动轴线均沿旋转底盘91的径向并共线，第一摆臂933的另一端与第三紧箍环903固定，第二摆臂934的另一端与第四紧箍环904固定。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：本发明通过第一主动进动伸缩机构931和第二主动进动伸缩机构协同做伸缩运动，则可以驱动第三紧箍环903相对第一摆933转动，第四紧箍环904相对第二摆臂934同时转动，进而主动驱动流体动量轮92在海浪中摆动，从而增大流体动量轮92的进动角速度，即可以增加流体动量轮92抵抗海浪的力矩，因此本发明达到增大减摇的效果，并且由于本发明是主动控制流体动量轮92在海浪中摆动，因此使本发明的减摇工作不受航速的影响。

为了进一步优化上述技术方案，第一主动进动伸缩机构931和第二主动进动伸缩机构均为液压缸。

为了进一步优化上述技术方案，旋转底盘91一一对应第一摆臂933和第二摆臂934的位置固定有第一支座911和第二支座912，且第一支座911上开设有第一限位槽913，第二支座912上开设有第二限位槽914，且第一限位槽913和第二限位槽914的轴线均沿旋转底盘91的径向并共线，同时第一摆臂933转动连接在第一限位槽913内，且第一摆臂933的轴向与第一限位槽913的轴向相同，第二摆臂934转动连接在第二限位槽914内，且第二摆臂934的轴向与第二限位槽914的轴向相同。

为了进一步优化上述技术方案，流体动量轮92包括：无轴轮缘驱动泵921和多个弧形管922，无轴轮缘驱动泵921和多个弧形管922接通形成轮圈状的环路腔920，且无轴轮缘驱动泵921与集中控制器2电性连接，同时环路腔920内填充有液体介质，每个弧形管922的内壁上均固定有弧形的导流片923，且每个导流片923的弧度均与对应的弧形管922的弧度相同。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：本发明通过集中控制器2控制无轴轮缘驱动泵921的转速，来调节环路腔920中流体介质的流速，即可根据需求改变本发明整体的角动量，进而产生所需要的控制力矩。

并且由于本发明利用结构更加紧凑的无轴轮缘驱动泵921，省去传统的轴系结构，驱动装置与外界只仅存在线缆连接，不额外占用空间，提高本发明整体性与集成化，使得结构简单，重量较轻，并且本发明的无轴轮缘驱动泵921主要散热部件表面浸没于液体介质中，散热性好，同时，本发明通过导流片923可以使液体介质的流动方向尽可能趋于层流稳定状态，从而本发明可以输出较为准确且稳定的流体角动量，以提高本发明的减摇效果。

为了进一步优化上述技术方案，无轴轮缘驱动泵921为多个，均与控制器电性连接，同时多个无轴轮缘驱动泵921与多个弧形管922间隔分部。

本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：提高本发明输出的流体角动量，提高对海浪的抵抗能力。

为了进一步优化上述技术方案，每个弧形管922的内壁均涂敷有超疏水纳米减阻材料层。

本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：减少液体介质流动过程中与弧形管922内壁的摩擦，降低沿程损失，减小无轴轮缘驱动泵921维持液体介质运转所需功率，从而可有效降低能耗。

为了进一步优化上述技术方案，弧形管922为柔性软管或硬质PVC管。

本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：使本发明适用在环路腔920内外压相差较小的场合，并且可以进一步降低本发明的重量。

为了进一步优化上述技术方案，弧形管922为金属管。

本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：使本发明适用在环路腔920内外压相差较大的场合.

为了进一步优化上述技术方案，每个导流片923的弧长均与对应的弧形管922的弧长相同。

本发明采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：进一步提高环路腔920内液体介质层流的稳定性，从而可以进一步提高本发明输出角动量的稳定性和准确性。

为了进一步优化上述技术方案，环路腔920接通有补水调压装置，且其中一个弧形管922上分别开设有均与环路腔920接通的进出水口和第二出气口，进出水口上安装有第四电控阀，第二出气口上安装有第五电控阀，补水调压装置包括：

第二离心泵，第二离心泵位于存储室内，且存储室的侧壁开设有第三安装孔，第二离心泵的进口端穿过第三安装孔位于存储室外，且第二离心泵的进口端外壁与第三安装孔密封连接；

机械臂，机械臂固定在存储室内，并连接有快速接头，机械臂带动快速接头分别接通第二离心泵的出口端和第四电控阀的端口；

第二液位传感器，第二液位传感器固定在环路腔920内，且第二液位传感器、机械臂、第二离心泵、第四电控阀和第五电控阀均与集中控制器2电性连接。

本发明通过上述技术方案，可以实现的有益效果为：根据第二液位传感器所测环路腔920内的液位，则集中控制器2控制第二离心泵、第四电控阀、第五电控阀和机械臂的工作状态，从而使环路腔920通过进出水口完成进水和排水的作用，通过第二出气口完成排气的作用，因此可以调节环路腔920内的水压，以利于本发明的减摇效果。

本发明上述多个结构中开设有穿线孔，通过穿线孔穿引导线，以便使本发明中的用电结构可以实现电性连接，且导线与对应的穿线孔密封连接，以防止本发明中的用电结构浸水，此均为本领域的公知常识，在此就不再赘述。

实施例：

本发明实施例公开了一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，工作原理如下：

S1，本发明平台通过母船吊放机构吊放至指定海域，入水前浮力调整水舱41和流体动量轮92内不充水；

S2，浮力调整水舱41和流体动量轮92内充水，平台重力大于浮力，平台逐渐下潜；

具体的：惯导、多普勒计程仪和深度传感器结合集中控制器2(惯导、多普勒计程仪、深度传感器和集中控制器2的具体结构均为现有技术，集中控制器2用于平台姿态解算和控制指令的生成，平台在水中工作时，有期望的水下三维坐标位置和艏向位置，使用深度传感器可以确定平台在水下的Z向坐标，由惯导和多普勒计程仪组合，结合集中控制器2内的航位推算方法，可以实时确定平台的X、Y坐标(纵向位置和横向位置)，艏向位置由惯导测得)，可以确定本发明平台的所在位置，当本发明平台落入至指定海域后，集中控制器2控制第一电控阀、第二电控阀和第三电控阀打开，同时驱动第一离心泵工作，将上部舱室10内中的水(外界的水通过进水孔进入至上部舱室10内)通过进排水管泵送至多个浮力调整水舱41中，同时浮力调整水舱41中的空气通过第一出气口排出，当第一液位传感器所测对应浮力调整水舱41内的液位达到预期位置，则集中控制器2控制第一电控阀、第二电控阀、第三电控阀均关闭，并控制第一离心泵停止工作，当多个浮力调整水舱41之间需要相互转移水时，则集中控制器2控制相应的第一电控阀打开，否则为关闭状态；

同时，集中控制器2控制第四电控阀和第五电控阀打开，且控制机械臂工作，使机械臂带动快速接头运动，使快速接头分别接通第二离心泵的出口端和第四电控阀的端口，然后控制第二离心泵工作，第二离心泵将外界的水通过快速接头泵送至环路腔920内，同时环路腔920内的空气受到挤压，通过第二出气口排出，当第二液位传感器所测环路腔920内的液位达到预期位置，则集中控制器2控制第四电控阀和第五电控阀关闭，然后控制机械臂将快速接头移离第二离心泵的出口端和第四电控阀的端口之间，同时控制第二离心泵停止工作；

S3，惯导、多普勒计程仪和深度传感器结合集中控制器2，确定本发明的平台潜至指定位置附近时，集中控制器2控制第一电控阀和第二电控阀打开，并控制第一离心泵工作，使浮力调整水舱41通过进排水管逐渐排水，当平台重力和浮力相等时，集中控制器2控制第一电控阀和第二电控阀关闭，并控制第一离心泵关闭，使浮力调整水舱41停止排水，同时集中控制器2控制上部推进器5工作，则上部推进器5给平台向上运动的驱动力，使平台逐渐减速悬停至水下指定深度(通过惯导、深度传感器和多普勒计程仪采集的信息传递至集中控制器2，则集中控制器2可以确定平台是否悬停在水下指定深度的位置)；

S4，集中控制器2控制无轴轮缘驱动泵921推动环路腔920内的流体高速运动，使流体动量轮92产生角动量，并且集中控制器2根据惯导测量本发明平台摇摆的角度和角速度，第一主动进动伸缩机构931和第二主动进动伸缩机构协同做伸缩运动，则可以驱动第三紧箍环903相对第一摆933转动，第四紧箍环904相对第二摆臂934同时转动，进而主动驱动流体动量轮92在海浪中摆动，从而增大流体动量轮92的进动角速度，即可以增加流体动量轮92抵抗海浪的力矩，因此本发明达到增大减摇的效果，同时集中控制器2根据惯导测量本发明平台所受海浪的外力矩方向(当本发明平台遭受海浪外力矩干扰产生摇摆时，由惯导测量在惯导坐标系主轴的摇摆角分量，进而通过集中控制器2计算确定摇轴矢量(即外力矩方向)与惯导主轴的夹角，确定旋转底盘91目标艏向角，根据当前旋转底盘91艏向角与目标艏向角的差异)控制回转电机转动，则回转电机控制旋转底盘91转动，使旋转底盘91带动流体动量轮92和主动进动机构93同步转动，直至流体动量轮92产生的力矩与海浪的外力矩方向相同，即本发明平台所产生陀螺力矩的方向与海浪的外力矩方向相反(作用力与反作用力)，从而使本发明的平台可以达到抵抗海浪外力的作用；

并且，集中控制器2控制多个动力定位推进器8工作，以调整平台的纵向、横向和艏向至指定位置(通过惯导、深度传感器和多普勒计程仪将采集的信息传递至集中控制器2，则集中控制器2可以确定平台是否到达指定位置)；

S5，稳定平台完成指定的工作任务；

S6，完成任务后，集中控制器2控制第一电控阀和第二电控阀打开，以及控制第一离心泵工作，使浮力调整水舱41通过进排水管再次逐渐排水，使平台逐渐上浮，当平台上浮至水面附近(通过惯导、深度传感器和多普勒计程仪将采集的信息传递至集中控制器2，则集中控制器2可以确定平台是否到达水面附近)时，集中控制器2控制第一电控阀和第二电控阀关闭，同时控制第一离心泵关闭，使浮力调整水舱41停止排水，同时集中控制器2控制下部推进器7，下部推进器7给平台向下运动的驱动力，使平台逐渐减速悬停在水面上(通过惯导、深度传感器和多普勒计程仪采集的信息传递至集中控制器2，则集中控制器2可以确定平台是否悬停在水面上)，并且集中控制器2持续控制无轴轮缘驱动泵921推动环路腔920内的流体高速运动，使平台稳定在水面上，但此时集中控制器2控制第一主动进动伸缩机构931、第二主动进动伸缩机构和回转电机停止工作；

S7，平台和母船上的吊放装置连接，且此时集中控制器2控制第一电控阀、第二电控阀、第四电控阀和第五电控阀打开，并控制第一离心泵完成对浮力调整水舱41的排水工作，以及控制第二离心泵完成对环路腔920的排水工作；

S8平台吊放至母船甲板上。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，包括：

上部舱段(1)，所述上部舱段(1)内具有上部舱室(10)，所述上部舱室(10)内分别固定有集中控制器(2)、电池系统(3)和浮力调节系统，且所述上部舱段(1)的顶端固定有上部推进器(5)和深度传感器；

下部舱段(6)，所述下部舱段(6)的顶端与所述上部舱段(1)的底端固定，并与所述上部舱段(1)共中轴线，所述下部舱段(6)的底端分别固定有下部推进器(7)、多普勒计程仪和多个动力定位推进器(8)，且所述下部舱段(6)内具有下部舱室(60)，所述下部舱室(60)内固定有动量轮主动控制减摇装置(9)；同时，所述上部舱段(1)、所述集中控制器(2)、所述电池系统(3)、所述浮力调节系统、所述上部推进器(5)、所述深度传感器、所述下部舱段(6)、所述下部推进器(7)、所述多普勒计程仪、所述动量轮主动控制减摇装置(9)和多个所述动力定位推进器(8)形成一个结构体；

惯导，所述惯导固定在所述结构体的重心位置；

所述集中控制器(2)分别电性连接所述电池系统(3)、所述浮力调节系统、所述上部推进器(5)、所述深度传感器、所述下部推进器(7)、所述动量轮主动控制减摇装置(9)、所述惯导、所述多普勒计程仪和多个所述动力定位推进器(8)。

2.根据权利要求1所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述上部舱段(1)和所述下部舱段(6)均为柱状回转体。

3.根据权利要求1所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述上部舱段(1)的中部均沿其中轴线方向贯通有第一容水通孔(101)，且所述第一容水通孔(101)与所述上部舱室(10)不接通，所述下部舱段(6)的中部均沿其中轴线方向贯通有第二容水通孔(602)，且所述第二容水通孔(602)与所述下部舱室(60)不接通，同时所述第一容水通孔(101)和所述第二容水通孔(602)接通形成中空结构。

4.根据权利要求3所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述上部舱段(1)包括：

第一壳体(11)，所述第一壳体(11)上分别开设所述上部舱室(10)，以及贯通所述第一容水通孔(101)，且所述第一容水通孔(101)内固定有贯通有多个第一通水孔的第一垂荡板(111)，同时所述上部推进器(5)固定在所述第一容水通孔(101)内，并远离所述下部舱段(6)；

第一壳盖(12)，所述第一壳盖(12)盖设在所述上部舱室(10)上，并与所述第一壳体(11)固定。

5.根据权利要求4所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述下部舱段(6)包括：

第二壳体(61)，所述第二壳体(61)上分别开设所述下部舱室(60)，以及贯通所述第二容水通孔(602)，且所述第二容水通孔(602)内固定有贯通有多个第二通水孔的第二垂荡板(611)，同时所述下部推进器(7)固定在所述第二容水通孔(602)内，并远离所述上部舱段(1)；

第二壳盖(62)，所述第二壳盖(62)盖设在所述下部舱室(60)上，并与所述第二壳体(61)固定，所述第一壳体(11)的底端固定在所述第二壳盖(62)上。

6.根据权利要求1所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述浮力调节系统包括：

浮力调整水舱(41)，所述浮力调整水舱(41)为多个，均固定在所述上部舱室(10)内，并通过多个管路接通，且每个所述浮力调整水舱(41)内均固定有第一液位传感器，每个所述管路上均接通有第一电控阀，同时其中一个所述浮力调整水舱(41)上接通有第一出气口，所述第一出气口上接通有第二电控阀；

第一离心泵，所述电池系统(3)包括多个电性连接的电池和多个一一对应包装多个所述电池的防水电池舱，多个所述防水电池舱均固定在所述上部舱室(10)内，所述第一离心泵固定在其中一个所述防水电池舱内，且所述上部舱室(10)的侧壁上开设有多个进水孔，所述防水电池舱的侧壁上分别开设有第一安装孔和第二安装孔，所述第一离心泵的进水口端穿过所述第一安装孔位于所述上部舱室(10)内，同时所述第一离心泵的进水口端的外壁与所述第一安装孔的内壁密封连接，所述第一离心泵的出水口端接通有进排水管，所述进排水管穿过所述第二安装孔接通其中一个所述浮力调整水舱(41)，且所述进排水管上接通有第三电控阀，所述进排水管的外壁与所述第二安装孔的内壁密封连接；

所述集中控制器(2)包括集中控制系统和安装在所述集中控制系统外的防水系统壳，所述第一离心泵、所述第一电控阀、所述第二电控阀、所述第三电控阀和多个所述第一液位传感器均电性连接所述集中控制系统。

7.根据权利要求1所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述动量轮主动控制减摇装置(9)包括：

回转电机，所述回转电机的输出轴通过齿轮机构连接有旋转底盘(91)，所述下部舱室(60)为圆环状，所述旋转底盘(91)位于所述下部舱室(60)内，且所述下部舱段(6)内开设有与所述下部舱室(60)接通的存储室，所述回转电机和所述齿轮机构均位于所述存储室内；

流体动量轮(92)，所述流体动量轮(92)通过主动进动机构(93)连接在所述旋转底盘(91)上，同时位于所述下部舱室(60)内，且所述回转电机和所述主动进动机构(93)均与所述集中控制器(2)电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述主动进动机构(93)包括：位于所述流体动量轮(92)内圈中的第一主动进动伸缩机构(931)、第二主动进动伸缩机构、第一摆臂(933)和第二摆臂(934)，且所述第一主动进动伸缩机构(931)和所述第二主动进动伸缩机构均与所述集中控制器(2)电性连接；所述第一主动进动伸缩机构(931)、所述第二主动进动伸缩机构、所述第一摆臂(933)和所述第二摆臂(934)沿所述旋转底盘(91)的圆周方向均匀间隔设置，且所述第一主动进动伸缩机构(931)和所述第二主动进动伸缩机构相对设置，所述第一摆臂(933)和所述第二摆臂(934)相对设置，同时所述流体动量轮(92)的外壁上沿其圆周方向均匀间隔固定有第一紧箍环(901)、第二紧箍环(902)、第三紧箍环(903)和第四紧箍环(904)，所述第一主动进动伸缩机构(931)和所述第二主动进动伸缩机构的一端均与所述旋转底盘(91)的对应位置铰接，所述第一主动进动伸缩机构(931)的另一端与所述第一紧箍环(901)固定，所述第二主动进动伸缩机构的另一端与所述第二紧箍环(902)固定，所述第一摆臂(933)和所述第二摆臂(934)的一端在所述旋转底盘(91)的对应位置转动连接，且所述第一摆臂(933)和所述第二摆臂(934)的转动轴线沿所述旋转底盘(91)的径向并共线，所述第一摆臂(933)的另一端与所述第三紧箍环(903)固定，所述第二摆臂(934)的另一端与所述第四紧箍环(904)固定。

9.根据权利要求7所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述流体动量轮(92)包括：无轴轮缘驱动泵(921)和多个弧形管(922)，所述无轴轮缘驱动泵(921)和多个所述弧形管(922)接通形成轮圈状的环路腔(920)，且所述无轴轮缘驱动泵(921)与所述集中控制器(2)电性连接，同时所述环路腔(920)内填充有液体介质，每个所述弧形管(922)的内壁上均固定有弧形的导流片(923)，且每个所述导流片(923)的弧度均与对应的所述弧形管(922)的弧度相同。

10.根据权利要求9所述的一种基于环流动量矩减摇的海上稳定平台，其特征在于，所述环路腔(920)接通有补水调压装置，且其中一个所述弧形管(922)上分别开设有均与所述环路腔(920)接通的进出水口和第二出气口，所述进出水口上安装有第四电控阀，所述第二出气口上安装有第五电控阀，所述补水调压装置包括：

第二离心泵，所述第二离心泵位于所述存储室内，且所述存储室的侧壁开设有第三安装孔，所述第二离心泵的进口端穿过所述第三安装孔位于所述存储室外，且所述第二离心泵的进口端外壁与所述第三安装孔密封连接；

机械臂，所述机械臂固定在所述存储室内，并连接有快速接头，所述机械臂带动所述快速接头分别接通所述第二离心泵的出口端和所述第四电控阀的端口；

第二液位传感器，所述第二液位传感器固定在所述环路腔(920)内，且所述第二液位传感器、所述机械臂、所述第二离心泵、所述第四电控阀和所述第五电控阀均与所述集中控制器(2)电性连接。

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