CN115009414B - 小水线面船的双模式控制方法和姿态调平方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种小水线面船的双模式控制方法和姿态调平方法，双模式控制方法包括以下步骤:普通双船体模式切换至小水线面船模式时，打开各压载舱的通水阀和透气阀，并关闭通气阀，当吃水传感器监测到船体吃水量达到小水线面船模式设定值时，吃水传感器发送控制信号，控制通水阀自动关闭；小水线面船由小水线面船模式切换至普通双船体模式时，打开压载舱的通水阀和通气阀，并关闭透气阀，空压机通过通气阀向压载舱补充空气，压载舱内的水在空气压力作用下通过通水阀排出压载舱，当吃水传感器监测到船体吃水量达到普通双船体模式设定值时，吃水传感器发送控制信号，控制通水阀和通气阀自动关闭，并打开透气阀。自动双模式切换，更加准确、可靠。

Description

小水线面船的双模式控制方法和姿态调平方法
技术领域
本申请涉及小水线面船的技术领域，具体涉及一种小水线面船的双模式控制方法和姿态调平方法。
背景技术
近年在船体领域出现了一种新船型，即Cat－Swath双模式小水线面船，该船型在浅吃水时是普通双体船模式(Cat模式)，在深吃水时是小水线面船模式(Swath模式)。具体选择普通双船体模式还是小水线面船模式，需要根据运行工况和海况条件进行转换。
早期由人根据经验进行手动切换小水线面船的模式，但是，此种切换方式依赖人的经验，不够可靠。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于克服现有技术中的人工切换小水线面船的模式不够可靠的缺陷，从而提供一种小水线面船的双模式控制方法和姿态调平方法。
为解决上述技术问题，本申请的技术方案如下：
一种小水线面船的双模式控制方法，一种小水线面船，包括两个船体，每个所述船体的首尾两端均设有压载舱，四个所述压载舱的容积相同；每个所述压载舱均设有通水阀、通气阀、透气阀、吃水传感器，所述通水阀用于水进出所述压载舱，所述通气阀设置在所述压载舱和空压机之间、用于控制所述空压机提供的空气进入所述压载舱，所述透气阀用于控制所述压载舱内的空气与外部空气之间的通断，所述吃水传感器用于检测所述船体的吃水量；所述小水线面船包括浅吃水量的普通双船体模式和深吃水量的小水线面船模式，双模式控制方法包括以下步骤：
当所述小水线面船由所述普通双船体模式切换至所述小水线面船模式时，打开各所述压载舱的所述通水阀和所述透气阀，并关闭所述通气阀，当所述吃水传感器监测到所述船体的吃水量达到小水线面船模式设定值时，所述吃水传感器发送控制信号，控制所述通水阀自动关闭；
当所述小水线面船由所述小水线面船模式切换至所述普通双船体模式时，打开所述压载舱的所述通水阀和所述通气阀，并关闭所述透气阀，空压机通过所述通气阀向所述压载舱补充空气，所述压载舱内的水在空气压力的作用下通过所述通水阀排出所述压载舱，当吃水传感器监测到所述船体的吃水状态达到普通双船体模式设定值时，所述吃水传感器发送控制信号，控制所述通水阀和所述通气阀自动关闭，并打开所述透气阀。
一种小水线面船的姿态调平方法，一种小水线面船，包括两个船体，每个所述船体的首尾两端均设有压载舱，四个所述压载舱的容积相同；每个所述压载舱均设有通水阀、通气阀、透气阀、吃水传感器，所述通水阀用于水进出所述压载舱，所述通气阀设置在所述压载舱和空压机之间、用于控制所述空压机提供的空气进入所述压载舱，所述透气阀用于控制所述压载舱内的空气与外部空气之间的通断，所述吃水传感器用于检测所述船体的吃水量；姿态调平方法包括如下步骤：
建立四个压载舱空舱时的不同压载量大小[FPa、FSa、SPa、SSa]和船体倾斜角θ之间关系的数据库[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]，从所述数据库[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]中选取同一船体倾斜角θ下FPa+FSa+SPa+SSa总和最小的配比数据，根据配比数据和船体倾斜角θ之间的关系建立浅吃水量时姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]；
建立四个压载舱满舱时的不同压载量大小[FPb、FSb、SPb、SSb]和船体倾斜角λ之间关系的数据库[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]，从所述数据库[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]中选取同一船体倾斜角λ下FPb+FSb+SPb+SSb总和最大的配比数据，根据配比数据和船体倾斜角λ之间的关系建立深吃水量时姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]；
当船体处于浅吃水量的普通双船体模式时，监测船体的倾斜角为θi，在所述姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]中找到最接近的倾斜角θ，获得与倾斜角θ对应的四个压载舱的压载量大小[FPa、FSa、SPa、SSa]；打开各所述压载舱的所述通水阀和所述透气阀，并关闭所述通气阀，当某个压载舱的水量达到姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]的设定压载量时，即关闭相应的通水阀，直至四个压载舱全部达到姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]的设定值，船体调平；
当船体处于深吃水量的小水线面船模式时，监测船体的倾斜角为λi，在所述姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]中找到最接近的倾斜角λ，获得与倾斜角λ对应的四个压载舱的压载量大小[FPb、FSb、SPb、SSb]；打开各相应所述压载舱的所述通水阀和所述通气阀，并关闭所述透气阀，当某个压载舱的水量达到姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]的设定压载量时，即关闭相应的所述通水阀和所述通气阀，直至四个压载舱全部达到姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]的设定值，船体调平。
本申请技术方案，具有如下优点：
1.本申请提供的小水线面船，在两个船体上首尾两端均设置压载舱，在各压载舱内设有通水阀、透气阀、通气阀以及吃水传感器，通过吃水传感器检测船体的吃水量，进而可通过通水阀、通气阀和透气阀的配合作用，调节船体的吃水量，相比由人根据经验判断、调整，更为及时、准确。
2.本申请提供的小水线面船的双模式控制方法，当所述小水线面船由所述普通双船体模式切换至所述小水线面船模式时，打开各所述压载舱的所述通水阀和所述透气阀，并关闭所述通气阀，当所述吃水传感器监测到所述船体的吃水量达到小水线面船模式设定值时，所述吃水传感器发送控制信号，控制所述通水阀自动关闭，借助此小水线面船的双模式控制方法，可实现小水线面船在普通双船体模式和小水线面船模式之间的自动切换，相比人工根据经验调整，更为准确、可靠。
3.本申请提供小水线面船的姿态调平方法，根据吃水传感器检测到的倾斜角θ或倾斜角λ，在浅吃水量时姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]或深吃水量时姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]中找到各压载舱的压载量数据，由工控机控制压载舱内水量的变化，最终实现船体调平。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请小水线面船的平面示意图。
附图标记说明：
11、左船体；12、右船体；13、电缆；14、管路；3、压载舱；4、通水阀；5、透气阀；6、通气阀；7、吃水传感器；8、工控机；9、空压机；91、空气瓶；92、减压阀。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种小水线面船，包括左船体11和右船体12，左船体11和右船体12的首尾两端均设有压载舱3，强度设计满足气压要求，同时四个压载舱3的容积相同，通过调节各压载舱3内的水量，保证最浅和最深吃水状态下的船体姿态是水平的；每个压载舱3均设有通水阀4、通气阀6、透气阀5、吃水传感器7，通水阀4用于水进出压载舱3，通气阀6设置在压载舱3和空压机9之间、用于控制空压机9提供的空气进入压载舱3，透气阀5用于控制压载舱3内的空气与外部空气之间的通断，吃水传感器7用于检测船体的吃水量。具体地，空压机9通过空气瓶91和减压阀92以及管路14连通通气阀6。
由于在左船体11和右船体12的首尾两端均设置压载舱3，在各压载舱3内设有通水阀4、透气阀5、通气阀6以及吃水传感器7，通过四个吃水传感器7检测左船体11和右船体12的吃水量，进而可通过吃水传感器7的信号控制通水阀4、通气阀6和透气阀5的启闭，进而调节左船体11或右船体12的吃水量，相比由人根据经验判断、调整，更为准确、可靠。
另外，小水线面船还包括工控机8，工控机8通过电缆13电连接空压机9、通水阀4、透气阀5、通气阀6以及吃水传感器7，工控机8响应于四个吃水传感器7发出的吃水量信号，空压机9通过管路14连接通气阀6，可根据需要向管路14内充入气体，气体经由管路14进入通气阀6，进入压载舱3，以将压载舱3内的水全部或部分排出。如此一来，控机8响应于四个吃水传感器7发出的吃水量信号控制对应的通水阀4、通气阀6、透气阀5的启闭，实现压载舱3内水量的自动调节。
实施例2
本实施例提供一种小水线面船的双模式控制方法，小水线面船包括浅吃水量的普通双船体模式和深吃水量的小水线面船模式，双模式控制方法包括以下步骤：
当小水线面船由普通双船体模式切换至小水线面船模式时，打开各压载舱3的通水阀4和透气阀5，并关闭通气阀6，当吃水传感器7监测到船体的吃水量达到小水线面船模式设定值时，吃水传感器7发送控制信号，控制通水阀4自动关闭；
当小水线面船由小水线面船模式切换至普通双船体模式时，打开压载舱3的通水阀4和通气阀6，并关闭透气阀5，空压机9通过通气阀6向压载舱3补充空气，压载舱3内的水在空气压力的作用下通过通水阀4排出压载舱3，当吃水传感器7监测到船体的吃水状态达到普通双船体模式设定值时，吃水传感器7发送控制信号，控制通水阀4和通气阀6自动关闭，并打开透气阀5。
借助上述的小水线面船的双模式控制方法，可实现小水线面船在普通双船体模式和小水线面船模式之间的自动切换，相比人工根据经验调整，更为准确、可靠。
类似地，当由于装载物变化、油水消耗等因素使船体吃水量出现变化，需要及时调整船体吃水量至理想状态时，也可以采用上述方法。比如，当船体装载大件货物，致使吃水量增大，影响船体安全并增大航行阻力时，吃水传感器7检测到船体吃水量偏离设定值，将执行深吃水量到浅吃水量的调整，即打开通水阀4和通气阀6，关闭透气阀5，水从通水阀4流出，使船体的吃水量达到设定值或理想值。
实施例3
本实施例提供一种基于小水线面船的姿态调平方法，适于当由于局部装载、油水左右不均衡消耗、海况等因素使船体倾斜时，进行姿态调平，包括如下步骤：
设定压载舱为首P、首S、尾P、尾S，对应的压载量大小记为FPa、FSa、SPa、SSa，建立四个压载舱3均为空舱时的不同压载量大小[FPa、FSa、SPa、SSa]和船体倾斜角θ之间关系的数据库[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]，从数据库[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]中选取同一船体倾斜角θ下FPa+FSa+SPa+SSa总和最小的配比数据，根据配比数据和船体倾斜角θ之间的关系建立浅吃水量时姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]；此处的压载量指的是船体的压载量，而不是压载舱3的压载量；
设定压载舱为首P、首S、尾P、尾S，对应的压载量大小记为FPa、FSa、SPa、SSa，建立四个压载舱3满舱时的不同压载量大小[FPb、FSb、SPb、SSb]和船体倾斜角λ之间关系的数据库[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]，从数据库[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]中选取同一船体倾斜角λ下FPb+FSb+SPb+SSb总和最大的配比数据，根据配比数据和船体倾斜角λ之间的关系建立深吃水量时姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]；此处的压载量指的是船体的压载量，而不是压载舱3的压载量；
当船体处于浅吃水量的普通双船体模式时，监测船体的倾斜角为θi，在姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]中找到最接近的倾斜角θ，获得与倾斜角θ对应的四个压载舱3的压载量大小[FPa、FSa、SPa、SSa]；打开各压载舱3的通水阀4和透气阀5，并关闭通气阀6，当某个压载舱3的水量达到姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]的设定压载量时，即关闭相应的通水阀4，直至四个压载舱3全部达到姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]的设定值，船体调平；
当船体处于深吃水量的小水线面船模式时，监测船体的倾斜角为λi，在姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]中找到最接近的倾斜角λ，获得与倾斜角λ对应的四个压载舱3的压载量大小[FPb、FSb、SPb、SSb]；打开各相应压载舱3的通水阀4和通气阀6，并关闭透气阀5，当某个压载舱3的水量达到姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]的设定压载量时，即关闭相应的通水阀4和通气阀6，直至四个压载舱3全部达到姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]的设定值，船体调平。
如此一来，根据吃水传感器7检测到的倾斜角θ或倾斜角λ，在浅吃水量时姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]或深吃水量时姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]中找到各压载舱3的压载量数据，由工控机8控制压载舱3内水量的变化，最终实现船体调平。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种小水线面船的双模式控制方法，小水线面船包括：两个船体，每个所述船体的首尾两端均设有压载舱(3)，四个所述压载舱(3)的容积相同；每个所述压载舱(3)均设有通水阀(4)、通气阀(6)、透气阀(5)、吃水传感器(7)，所述通水阀(4)用于水进出所述压载舱(3)，所述通气阀(6)设置在所述压载舱(3)和空压机(9)之间、用于控制所述空压机(9)提供的空气进入所述压载舱(3)，所述透气阀(5)用于控制所述压载舱(3)内的空气与外部空气之间的通断，所述吃水传感器(7)用于检测所述船体的吃水量；其特征在于，所述小水线面船包括浅吃水量的普通双船体模式和深吃水量的小水线面船模式，双模式控制方法包括以下步骤：
当所述小水线面船由所述普通双船体模式切换至所述小水线面船模式时，打开各所述压载舱(3)的所述通水阀(4)和所述透气阀(5)，并关闭所述通气阀(6)，当所述吃水传感器(7)监测到所述船体的吃水量达到小水线面船模式设定值时，所述吃水传感器(7)发送控制信号，控制所述通水阀(4)自动关闭；
当所述小水线面船由所述小水线面船模式切换至所述普通双船体模式时，打开所述压载舱(3)的所述通水阀(4)和所述通气阀(6)，并关闭所述透气阀(5)，所述空压机(9)通过所述通气阀(6)向所述压载舱(3)补充空气，所述压载舱(3)内的水在空气压力的作用下通过所述通水阀(4)排出所述压载舱(3)，当所述吃水传感器(7)监测到所述船体的吃水状态达到所述普通双船体模式设定值时，所述吃水传感器(7)发送控制信号，控制所述通水阀(4)和所述通气阀(6)自动关闭，并打开所述透气阀(5)。
2.一种小水线面船的姿态调平方法，小水线面船包括：两个船体，每个所述船体的首尾两端均设有压载舱(3)，四个所述压载舱(3)的容积相同；每个所述压载舱(3)均设有通水阀(4)、通气阀(6)、透气阀(5)、吃水传感器(7)，所述通水阀(4)用于水进出所述压载舱(3)，所述通气阀(6)设置在所述压载舱(3)和空压机(9)之间、用于控制所述空压机(9)提供的空气进入所述压载舱(3)，所述透气阀(5)用于控制所述压载舱(3)内的空气与外部空气之间的通断，所述吃水传感器(7)用于检测所述船体的吃水量；其特征在于，姿态调平方法包括如下步骤：
建立四个所述压载舱(3)空舱时的不同压载量大小[FPa、FSa、SPa、SSa]和所述船体的倾斜角θ之间关系的数据库[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]，从所述数据库[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]中选取同一所述船体倾斜角θ下FPa+FSa+SPa+SSa总和最小的配比数据，根据配比数据和所述船体的倾斜角θ之间的关系建立浅吃水量时姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]；
建立四个所述压载舱(3)满舱时的不同压载量大小[FPb、FSb、SPb、SSb]和所述船体的倾斜角λ之间关系的数据库[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]，从所述数据库[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]中选取同一所述船体的倾斜角λ下FPb+FSb+SPb+SSb总和最大的配比数据，根据配比数据和所述船体的倾斜角λ之间的关系建立深吃水量时姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]；
当所述船体处于浅吃水量的普通双船体模式时，监测所述船体的倾斜角为θi，在所述姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]中找到最接近的倾斜角θ，获得与倾斜角θ对应的四个所述压载舱(3)的压载量大小[FPa、FSa、SPa、SSa]；打开各所述压载舱(3)的所述通水阀(4)和所述透气阀(5)，并关闭所述通气阀(6)，当某个所述压载舱(3)的水量达到所述姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]的设定压载量时，即关闭相应的所述通水阀(4)，直至四个所述压载舱(3)全部达到所述姿态调平数据库Φ[(FPa、FSa、SPa、SSa)，θ]的设定值，所述船体调平；
当所述船体处于深吃水量的小水线面船模式时，监测所述船体的倾斜角为λi，在所述姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]中找到最接近的倾斜角λ，获得与倾斜角λ对应的四个所述压载舱(3)的压载量大小[FPb、FSb、SPb、SSb]；打开各相应所述压载舱(3)的所述通水阀(4)和所述通气阀(6)，并关闭所述透气阀(5)，当某个所述压载舱(3)的水量达到所述姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]的设定压载量时，即关闭相应的所述通水阀(4)和所述通气阀(6)，直至四个所述压载舱(3)全部达到所述姿态调平数据库Ψ[(FPb、FSb、SPb、SSb)，λ]的设定值，所述船体调平。
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