CN114110080A - 一种气囊隔振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能气囊隔振装置,隔振装置包括:多个气囊,气囊外设置高度传感器和压力传感器,高度传感器包括探头、前置器和线缆,其中探头和前置器集成到一起,高度传感器连接到FF总线上;防尘罩壳体包裹高度传感器;设置于气囊进气管和排气管上的电磁进气阀和电磁排气阀,电磁进气阀和电磁排气阀连接FF总线;压力传感器连接到FF总线上,检测气囊压力;气囊控制器连接到FF总线上,接收压力传感器和高度传感器的数据,并控制电磁进气阀和电磁排气阀进行进气或排气。本发明将高度传感器的前置器和探头集成到一起,提高高度检测的精度;采用FF总线架构,便于软硬件升级,可以兼容不同厂家的设备,具备设备诊断功能。
Description
技术领域
本发明属于船舶减振技术领域,尤其涉及一种气囊隔振装置。
背景技术
采用气囊隔振器的舰船,由于良好的低频隔振性能,可以有效降低噪声,提高隐身性能。但由于气囊存在漏气或发动机、螺旋桨等的振动导致舰船偏离对中状态,使得与检测连接的管道产生扭曲,使得隔振效果降低,因此需要有效控制设备的姿态平衡。保持姿态平衡的前提是有效检测气囊的高度。现有气囊隔振其中使用的电涡流位移传感器,探头和前置器是两个分离的部件,中间用铠装屏蔽电缆连接,如果铠装屏蔽电缆太长,会影响前置器对探头的驱动和信号接收,从而影响高度的测量精度,进而导致气囊高度调整的不准确,反复在某个范围内调整气囊高度,导致隐身效果和气囊寿命降低。
气囊隔振器进行姿态控制,需要使用多种传感器和执行器,采用传统的总线结构,总线设备难以进行软硬件升级,不能兼容不同厂家的设备,不具备设备在线诊断功能,不能实现确定的控制系统。
发明内容
有鉴于此,本发明提出了一种气囊隔振装置。
本发明公开的气囊隔振装置,包括:
多个气囊,气囊外设置高度传感器和压力传感器,所述高度传感器包括探头、前置器和线缆,其中探头和前置器集成到一起,所述高度传感器连接到FF总线上,检测气囊的高度;
防尘罩,防尘罩壳体包裹所述高度传感器,防止异物干扰位移测量;
设置于气囊进气管和排气管上的电磁进气阀和电磁排气阀,所述电磁进气阀和电磁排气阀连接FF总线,控制气囊进气和排气;
所述压力传感器连接到FF总线上,检测气囊压力;
气囊控制器连接到FF总线上,接收所述压力传感器和高度传感器的数据,并控制所述电磁进气阀和电磁排气阀进行进气或排气,以调整气囊隔振装置应用的舰船船体的姿态。
进一步地,所述高度传感器为电涡流位移传感器。
进一步地,所述FF总线上设置电源调整器和信号隔离元件。
进一步地,所述FF总线的网络拓扑结构为树形结构,所述高度传感器和压力传感器通过接线盒接入FF总线。
进一步地,所述FF总线结构中带有备用电池的主配电冗余电源、冗余的现场总线H1插件。
进一步地,所述气囊控制器和监控设备通过高速以太网连接,实现高速数据通信。
进一步地,所述控制器通过无源背板总线连接FF-H1现场总线网关,所述FF-H1现场总线网关通过现场总线专用电缆与所述高度传感器、压力传感器、电磁进气阀和电磁排气阀连接,采集所述高度传感器、压力传感器,控制电磁进气阀和电磁排气阀的开关。
本发明的有益效果如下:
高度传感器的前置器和探头集成到一起,有效降低铠装屏蔽电缆连接对前置器对探头的驱动和信号接收的影响,提高高度检测的精度。
采用FF总线架构,传感器和控制器可以组态连接,每个设备分为资源块,变换块和功能块,便于软硬件升级,可以兼容不同厂家的设备,具备设备诊断功能,能实现确定的控制系统。
附图说明
图1本发明的气囊隔振装置连接关系图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明,但不以任何方式对本发明加以限制,基于本发明教导所作的任何变换或替换,均属于本发明的保护范围。
如图1所示的一种气囊隔振装置,隔振装置包括:
多个气囊,气囊外设置高度传感器和压力传感器,所述高度传感器包括探头、前置器和线缆,其中探头和前置器集成到一起,所述高度传感器连接到FF(Field Foundation)总线上,检测气囊的高度;
防尘罩,防尘罩壳体包裹所述高度传感器,高度传感器为电涡流位移传感器,防止异物干扰位移测量;
设置于气囊进气管和排气管上的电磁进气阀和电磁排气阀,所述电磁进气阀和电磁排气阀连接FF总线,控制气囊进气和排气;
压力传感器连接到FF总线上,检测气囊压力;
气囊控制器连接到FF总线上,接收压力传感器和高度传感器的数据,并控制电磁进气阀和电磁排气阀进行进气或排气,以调整气囊隔振装置应用的舰船船体的姿态。
优选地,FF总线的网络拓扑结构为树形结构,高度传感器和压力传感器通过接线盒接入FF总线。
FF总线上设置电源调整器和信号隔离元件。电源调节器可以将总线电压调整到最高32V,设备电压可以低到9V以保证正常的操作。
优选地,本实施例中,FF总线结构中带有备用电池的主配电冗余电源、冗余的现场总线H1插件。电源提供10-30mA电流和9-32V电压。冗余设置可以很好的保证设备运行的稳定性。
气囊控制器和监控设备通过高速以太网连接,可以实现高速数据通信。气囊控制器通过无源背板总线连接FF-H1现场总线网关,FF-H1现场总线网关通过现场总线专用电缆与高度传感器、压力传感器、电磁进气阀和电磁排气阀连接,采集高度传感器、压力传感器,控制电磁进气阀和电磁排气阀的开关。
电涡流位移传感器系统中的前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈,在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场,则在此金属表面产生感应电流,与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场,由于其反作用,使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗),这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性,则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ,ξ,б,D,I,ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ,ξ,б,I,ω这几个参数在一定范围内不变,则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数,虽然它整个函数是一非线性的,其函数特征为“S”型曲线,但可以选取它近似为线性的一段。于此,通过前置器电子线路的处理,将线圈阻抗Z的变化,即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化,输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而变化,电涡流位移传感器就是根据这一原理实现对金属物体的位移、振动等参数的测量。
现有技术中使用的电涡流位移传感器,探头和前置器是两个分离的部件,中间用铠装屏蔽电缆连接,如果这个电缆太长,会影响前置器对探头的驱动和信号接收。在气囊隔振装置的应用环境即舰船中,对电缆要求是比较长的,所以导致测量精度不高。本实施例中将把前置器和探头集成到一起,前置器中高频振荡电流直接流入探头线圈以减少这种影响,提高测量精度。
FF(Field Foundation)现场总线中的HSE总线设备类型分为HSE和H1两种,HSE设备为主机设备,现场设备和链接设备,本实施例中的气囊控制器和监控设备为主机设备,高度传感器、压力传感器、电磁进气阀和电磁排气阀为H1设备。H1设备还包括具备LAS功能的链路主设备。高度传感器、压力传感器、电磁进气阀、电磁排气阀、气囊控制器和监控设备分别设置DeviceID(设备ID,用于唯一标识设备),Node Address(设备节点地址,网段内唯一)和PD-TAG(设备物理位号,系统内唯一)。
在系统的初始化阶段,工作人员安装有现场总线设备组态软件,完成对FF-H1设备进行组态、下载、在线监测等功能,还可以存储历史数据。监控设备安装有工业监控组态软件,具有标准的OPC接口,可以监控所述高度传感器、压力传感器、电磁进气阀和电磁排气阀等设备。在系统设备刚上电时,各H1设备为离线状态,各H1设备复制链路参数后,接收相应节点地址,等待节点激活,接收到节点激活报文后进入在线状态,可与气囊控制器进行通信,上报传感器采集的数据或接收气囊控制器的控制命令。
H1设备与气囊控制器或监控设备实现1对多通信。H1设备作为发布者,气囊控制器或监控设备作为订阅者,如气囊控制器或监控设备订阅了高度传感器的服务,可以分别收到高度传感器采集的数据。
设备管理计算机中安装有智能设备管理软件,可以对现场的FF现场总线智能仪表进行在线监测、维护、故障诊断,而不必到设备现场检查,具有Windows操作系统界面。操作界面简单,操作简易直观。
本实施例中压力传感器为NCS-PT105智能压力传感器,高度传感器为电涡流位移传感器,型号为米铱eddyNCDT3001电涡流位移传感器。
本发明的有益效果如下:
高度传感器的前置器和探头集成到一起,有效降低铠装屏蔽电缆连接对前置器对探头的驱动和信号接收的影响,提高高度检测的精度。
采用FF总线架构,传感器和控制器可以组态连接,每个设备分为资源块,变换块和功能块,便于软硬件升级,可以兼容不同厂家的设备,具备设备诊断功能,能实现确定的控制系统。
本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反,词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即,除非另外指定或从上下文中清楚,“X使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即,如果X使用A;X使用B;或X使用A和B二者,则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。
而且,尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开,但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型,并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能,用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示),即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外,尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开,但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且,就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言,这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。上述的各装置或系统,可以执行相应方法实施例中的存储方法。
综上所述,上述实施例为本发明的一种实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种气囊隔振装置,包括多个气囊,气囊外设置高度传感器和压力传感器,其特征在于,所述高度传感器包括探头、前置器和线缆,其中探头和前置器集成到一起,所述高度传感器连接到FF总线上,检测气囊的高度;所述隔振装置还包括:
防尘罩,防尘罩壳体包裹所述高度传感器,防止异物干扰位移测量;
设置于气囊进气管和排气管上的电磁进气阀和电磁排气阀,所述电磁进气阀和电磁排气阀连接FF总线,控制气囊进气和排气;
所述压力传感器连接到FF总线上,检测气囊压力;
气囊控制器连接到FF总线上,接收所述压力传感器和高度传感器的数据,并控制所述电磁进气阀和电磁排气阀进行进气或排气,以调整气囊隔振装置应用的舰船船体的姿态。
2.根据权利要求1所述的气囊隔振装置,其特征在于,所述高度传感器为电涡流位移传感器。
3.根据权利要求1所述的气囊隔振装置,其特征在于,所述FF总线上设置电源调整器和信号隔离元件。
4.根据权利要求1所述的气囊隔振装置,其特征在于,所述FF总线的网络拓扑结构为树形结构,所述高度传感器和压力传感器通过接线盒接入FF总线。
5.根据权利要求1所述的气囊隔振装置,其特征在于,所述FF总线结构中带有备用电池的主配电冗余电源、冗余的现场总线H1插件。
6.根据权利要求1所述的气囊隔振装置,其特征在于,所述气囊控制器和监控设备通过高速以太网连接,实现高速数据通信。
7.根据权利要求1所述的气囊隔振装置,其特征在于,所述控制器通过无源背板总线连接FF-H1现场总线网关,所述FF-H1现场总线网关通过现场总线专用电缆与所述高度传感器、压力传感器、电磁进气阀和电磁排气阀连接,采集所述高度传感器、压力传感器,控制电磁进气阀和电磁排气阀的开关。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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