CN117048788A - 一种气垫船的自动压载平衡系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气垫船平衡技术领域，提供了一种气垫船的自动压载平衡系统，包括压载平衡管路系统、PLC电控系统、分别设置于船头左右两侧的左压载水箱和右压载水箱、设置于船身中间位置的双轴倾角传感器，所述压载平衡管路系统包括电机泵、进水管、出水管。该自动压载平衡系统中，当船身倾斜角度超出预设范围后，PLC电控系统控制压载平衡管路系统向左压载水箱和右压载水箱注水或排水来调整船身在前后方向X轴上的平衡，通过左压载水箱和右压载水箱相互注水或排水来调整船身在左右方向Y轴上的平衡，从而使得船身能自动实时调整自身姿态，控制系统自动化程度高，响应速度快，数值精度和准确度高，无需人工搬运配重砝码，省时省力。

Description

一种气垫船的自动压载平衡系统
技术领域
本发明属于气垫船平衡技术领域，具体涉及一种气垫船的自动压载平衡系统。
背景技术
现有的气垫船中，由于船体主要设备安装在船尾部分，所以整个船体重量质心靠后，另外船中乘客乘坐分布不均匀，导致气垫船在水面静止状态和行驶状态下，船身在前后方向或左右方向上可能出现倾斜现象，倾斜角度超过一定范围后会影响船的行驶安全。
为了解决上述问题，现有技术中调整船只平衡的方法有：安装减摇陀螺装置，减摇陀螺装置是通过电机带动陀螺转子高速旋转提供陀螺力矩，并不适用于气垫船；在船身头部的左右两侧放置不同数量的配重砝码或水箱使船身达到平衡状态，但是该方法要根据船身前后和左右的倾斜状态实时调整砝码或水箱的数量和位置，费时费力。
公开号为CN109263824A的中国专利，公开了一种快速救援无人艇的姿态自动平衡装置，包括艇体，艇体上设置有伸缩折臂，艇体内设置有可移动的平衡水箱、电机、导轨、PLC控制器以及平衡传感器，平衡水箱设置于导轨上，且平衡水箱与电机传动连接，电机以及平衡传感器均与PLC控制器连接，平衡水箱通过电机传动在导轨上进行左右移动，用于平衡艇体的姿态。
上述装置通过平衡水箱的横向位移，提供复原力矩以平衡船艇的姿态，保证船艇的稳定性，然而平衡水箱的重量固定，导轨的位置固定，使得其调节精度极低，调节效率低下，无法使得船体快速平衡。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种气垫船的自动压载平衡系统，能自动实时调整船身姿态，控制系统自动化程度高，无需人工搬运配重砝码，省时省力。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种气垫船的自动压载平衡系统，包括压载平衡管路系统、PLC电控系统、分别设置于船头左右两侧的左压载水箱和右压载水箱、设置于船身中间位置的双轴倾角传感器，所述压载平衡管路系统包括电机泵、进水管、出水管；
所述进水管一端延伸至水域内，所述进水管另一端与所述电机泵入口连通，所述进水管上设有第一电控阀，所述电机泵入口还与所述左压载水箱出口通过第一连通管连通，所述第一连通管上设有第二电控阀，所述电机泵入口还与所述右压载水箱出口通过第二连通管连通，所述第二连通管上设有第三电控阀；
所述出水管一端与所述电机泵出口连通，所述出水管另一端延伸至水域内，所述出水管上设有第四电控阀，所述电机泵出口还与所述左压载水箱入口通过第三连通管连通，所述第三连通管上设有第五电控阀，所述电机泵出口还与所述右压载水箱入口通过第四连通管连通，所述第四连通管上设有第六电控阀；
所述双轴倾角传感器、所述电机泵、所述第一电控阀、所述第二电控阀、所述第三电控阀、所述第四电控阀、所述第五电控阀、所述第六电控阀均与所述PLC电控系统电连接。
作为优选的，所述左压载水箱内设有左液位传感器，所述左液位传感器与所述PLC电控系统电连接。
作为优选的，所述右压载水箱内设有右液位传感器，所述右液位传感器与所述PLC电控系统电连接。
作为优选的，所述出水管上设有管路压力传感器，所述管路压力传感器与所述PLC电控系统电连接，所述管路压力传感器位于所述第四电控阀与所述电机泵之间。
作为优选的，所述进水管入口处设有初级过滤箱。
作为优选的，所述进水管上设有Y型过滤器，所述Y型过滤器位于所述初级过滤箱与所述第一电控阀之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明提供的一种气垫船的自动压载平衡系统，通过双轴倾角传感器测量船身在前后方向X轴上和左右方向Y轴上的角度值，并将信号反馈给PCL电控系统。同时通过PCL电控系统预先设定船身在前后方向X轴上和左右方向Y轴上允许的倾斜角度范围，当船身倾斜角度超出预设范围后，PLC电控系统控制压载平衡管路系统向左压载水箱和右压载水箱注水或排水来调整船身在前后方向X轴上的平衡，同时可以通过左压载水箱和右压载水箱相互注水或排水来调整船身在左右方向Y轴上的平衡。因此，通过该自动压载平衡系统，使得船身能自动实时调整自身姿态，控制系统自动化程度高，响应速度快，数值精度和准确度高，无需人工搬运配重砝码，省时省力。
2、本发明提供的一种气垫船的自动压载平衡系统，压载配重物质来源为气垫船底部的海水、江水、湖水等，来源方便且无成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种气垫船的自动压载平衡系统的正面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种气垫船的自动压载平衡系统的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种气垫船的自动压载平衡系统的压载平衡管路系统及其相关部分的连接结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种气垫船的自动压载平衡系统的原理图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、左压载水箱；2、右压载水箱；3、压载平衡管路系统；4、双轴倾角传感器；5、PLC电控系统；6、左液位传感器；7、右液位传感器；8、管路压力传感器；9、初级过滤箱；10、Y型过滤器；31、电机泵；32、进水管；33、出水管；301、第一电控阀；302、第二电控阀；303、第三电控阀；304、第四电控阀；305、第五电控阀；306、第六电控阀。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，以使本领域的技术人员更加清楚地理解本发明。
需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语中“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，还可以是一体成型结构。对于本领域的普通技术人员，可以根据具体情况理解该类术语在本专利中的具体含义。
实施例1
如图1-4所示，本实施例提供了一种气垫船的自动压载平衡系统，包括压载平衡管路系统3、PLC电控系统5、分别设置于船头左右两侧的左压载水箱1和右压载水箱2、设置于船身中间位置的双轴倾角传感器4。
其中，所述左压载水箱1和所述右压载水箱2均设置于船头，这样设置通过改变水箱内的水量，即可改变船头的重量。同时，由于所述左压载水箱1和所述右压载水箱2分别设置于两侧，这样设置通过调整所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内的水量即可改变船身左侧和右侧的重量。
为了可以快速调节所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内的水量，本实施例中，所述压载平衡管路系统3包括电机泵31、进水管32、出水管33，所述进水管32一端延伸至气垫船外侧的水域内，所述进水管32另一端与所述电机泵31入口连通，所述进水管32上设有第一电控阀301，所述电机泵31入口还与所述左压载水箱1出口通过第一连通管连通，所述第一连通管上设有第二电控阀302，所述电机泵31入口还与所述右压载水箱2出口通过第二连通管连通，所述第二连通管上设有第三电控阀303；
所述出水管33一端与所述电机泵31出口连通，所述出水管33另一端延伸至气垫船外侧的水域内，所述出水管33上设有第四电控阀304，所述电机泵31出口还与所述左压载水箱1入口通过第三连通管连通，所述第三连通管上设有第五电控阀305，所述电机泵31出口还与所述右压载水箱2入口通过第四连通管连通，所述第四连通管上设有第六电控阀306。
基于上述结构，当需要调整船头的重量时，所述进水管32一端延伸至气垫船外侧的水域内，通过所述电机泵31可以将船外的水抽送至船头，然后部分水通过所述第三连通管进入所述左压载水箱1内，部分水通过所述第四连通管进入所述右压载水箱2内，从而增加船头的重量；反之，通过所述电机泵31可以将所述左压载水箱1内的水通过所述第一连通管抽送至所述出水管33，同时将所述右压载水箱2内的水通过所述第二连通管抽送至所述出水管33，所述出水管33延伸至气垫船外侧的水域内，即可将船头的水抽送至船外，从而减轻船头的重量。
当需要调整船身左右两侧的重量时，可以将所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内的水相互排放。具体的，当船身左侧较重时，启动所述电机泵31，将所述左压载水箱1内的水通过所述第一连通管抽出，然后通过所述第四连通管进入所述右压载水箱2内，此时船身左侧重量变轻，右侧变重，即可使得船身保持平衡；反之，当船身右侧较重时，启动所述电机泵31，将所述右压载水箱2内的水通过所述第二连通管抽出，然后通过所述第三连通管进入所述左压载水箱1内，此时船身右侧重量变轻，左侧变重，即可使得船身保持平衡。
需要说明的是，将所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内的水相互排放时，船头的总重量不变，即船身左右方向Y轴上的调整不影响船身前后方向X轴上的平衡。因此，船身前后方向X轴上的调整优先级高于左右方向Y轴上的调整，即先平衡X轴方向，再平衡Y轴方向。
为了实现所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内的水量的自动调节，本实施例中，所述双轴倾角传感器4、所述电机泵31、所述第一电控阀301、所述第二电控阀302、所述第三电控阀303、所述第四电控阀304、所述第五电控阀305、所述第六电控阀306均与所述PLC电控系统5电连接。
具体的，所述双轴倾角传感器4用于检测船身在前后方向X轴上的倾斜角度θx和左右方向Y轴上的倾斜角度θy，并将检测到的信号传递给所述PLC电控系统5，所述PLC电控系统5预先设定有船身在前后方向X轴上和左右方向Y轴上的倾斜范围，该范围为船身的安全倾斜范围。将所述双轴倾角传感器4实时检测到的角度值与该范围进行比较，当角度值未超出该范围时，船身处于安全状态，当角度值超出该范围时，船身处于风险状态，需要对所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内的水量进行调节。所述PLC电控系统5通过中间继电器同时控制所述电机泵31、所述第一电控阀301、所述第二电控阀302、所述第三电控阀303、所述第四电控阀304、所述第五电控阀305、所述第六电控阀306，即通过所述PLC电控系统5可以同时控制六个电控阀的开关以及泵的开关。从而实现所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内水量的自动调节。所述PLC电控系统5还可以与人机交互接口电连接，这样可以通过人工控制六个电控阀的开关以及泵的开关。
实际运行中，当船头轻船尾重时，此时需要增加船头的重量。具体的，所述第一电控阀301、所述第五电控阀305、所述第六电控阀306均开启，其余电控阀关闭，所述电机泵31开启，即可将船外水域内的水抽送至所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内，从而增加船头的重量，直至所述双轴倾角传感器4实时检测到的角度值处于安全范围后，电控阀和泵全部关闭。
当船头重船尾轻时，此时需要减轻船头的重量。具体的，所述第二电控阀302、所述第三电控阀303、所述第四电控阀304均开启，其余电控阀关闭，所述电机泵31开启，即可将所述左压载水箱1和所述右压载水箱2内的水抽送至船外水域，从而减轻船头的重量，直至所述双轴倾角传感器4实时检测到的角度值处于安全范围后，电控阀和泵全部关闭。
当船身左重右轻时，此时需要减轻船身左侧的重量。具体的，所述第二电控阀302、所述第六电控阀306均开启，其余电控阀关闭，所述电机泵31开启，即可将所述左压载水箱1内的水注入所述右压载水箱2内，从而减轻船身左侧重量，增加船身右侧重量，直至所述双轴倾角传感器4实时检测到的角度值处于安全范围后，电控阀和泵全部关闭。
当船身右重左轻时，此时需要减轻船身右侧的重量。具体的，所述第三电控阀303、所述第五电控阀305均开启，其余电控阀关闭，所述电机泵31开启，即可将所述右压载水箱2内的水注入所述左压载水箱1内，从而减轻船身右侧重量，增加船身左侧重量，直至所述双轴倾角传感器4实时检测到的角度值处于安全范围后，电控阀和泵全部关闭。
当船身在前后方向X轴上和左右方向Y轴上的倾斜角度均超过预设范围时，应对船身前后方向X轴上和左右方向Y轴上均进行调整，但是需要优先调整船身前后方向X轴上的平衡，然后再调整船身左右方向Y轴上的平衡，按照上述四种情况分别进行调整即可。
综上所述，本实施例提供的自动压载平衡系统，使得船身能自动实时调整自身姿态，控制系统自动化程度高，响应速度快，数值精度和准确度高，无需人工搬运配重砝码，省时省力。
如图3所示，本实施例中，所述左压载水箱1内设有左液位传感器6，所述左液位传感器6与所述PLC电控系统5电连接。所述右压载水箱2内设有右液位传感器7，所述右液位传感器7与所述PLC电控系统5电连接。
所述左液位传感器6可以实时检测所述左压载水箱1内的水位HL，并将信息反馈给所述PLC电控系统5。所述右液位传感器7可以实时检测所述右压载水箱2内的水位Hr，并将信息反馈给所述PLC电控系统5。可以避免水箱内的水过多或过少，导致无法灵活调节船头的重量。例如水箱内的水过多时，船头重量仍较轻，则无法通过继续向水箱内注水，来增加船头的重量，需要报警通知船员采取其他方法来增加船头重量、或减轻船尾的重量；反之，水箱内的水过少时，船头的重量仍较重，则无法通过继续向外抽水来减轻船头的重量，需要报警通知船员采取其他方法来减轻船头重量、或增加船尾的重量；另外，所述左压载水箱1内的水过少时，船身左侧的重量仍较重，则无法通过继续向外抽水来减轻船身左侧的重量，需要报警通知船员采取其他方法来减轻船身左侧的重量、或增加船身右侧的重量；所述右压载水箱2内的水过少时，船身右侧的重量仍较重，则无法通过继续向外抽水来减轻船身右侧的重量，需要报警通知船员采取其他方法来减轻船身右侧的重量、或增加船身左侧的重量。
所述出水管33上设有管路压力传感器8，所述管路压力传感器8与所述PLC电控系统5电连接，所述管路压力传感器8位于所述第四电控阀304与所述电机泵31之间。
所述管路压力传感器8可以实时检测所述出水管33上的管路压力F，可以实时监测所述出水管33是否正常出水，从而判断管路系统是否正常运行。
本实施例中，所述进水管32入口处设有初级过滤箱9。所述进水管32上设有Y型过滤器10，所述Y型过滤器10位于所述初级过滤箱9与所述第一电控阀301之间。
所述初级过滤箱9可以初步拦截大颗粒杂质或其他垃圾，所述Y型过滤器10则可以进一步拦截小颗粒杂质，避免水中的杂质影响或堵塞管路系统。
本发明中未对具体结构做出描述的机构、组件和部件均为现有技术中已经存在的现有结构。可以从市面上直接购买得到。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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发明和简化描述，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、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上仅为本发明的较佳实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气垫船的自动压载平衡系统，其特征在于，包括压载平衡管路系统(3)、PLC电控系统(5)、分别设置于船头左右两侧的左压载水箱(1)和右压载水箱(2)、设置于船身中间位置的双轴倾角传感器(4)，所述压载平衡管路系统(3)包括电机泵(31)、进水管(32)、出水管(33)；
所述进水管(32)一端延伸至水域内，所述进水管(32)另一端与所述电机泵(31)入口连通，所述进水管(32)上设有第一电控阀(301)，所述电机泵(31)入口还与所述左压载水箱(1)出口通过第一连通管连通，所述第一连通管上设有第二电控阀(302)，所述电机泵(31)入口还与所述右压载水箱(2)出口通过第二连通管连通，所述第二连通管上设有第三电控阀(303)；
所述出水管(33)一端与所述电机泵(31)出口连通，所述出水管(33)另一端延伸至水域内，所述出水管(33)上设有第四电控阀(304)，所述电机泵(31)出口还与所述左压载水箱(1)入口通过第三连通管连通，所述第三连通管上设有第五电控阀(305)，所述电机泵(31)出口还与所述右压载水箱(2)入口通过第四连通管连通，所述第四连通管上设有第六电控阀(306)；
所述双轴倾角传感器(4)、所述电机泵(31)、所述第一电控阀(301)、所述第二电控阀(302)、所述第三电控阀(303)、所述第四电控阀(304)、所述第五电控阀(305)、所述第六电控阀(306)均与所述PLC电控系统(5)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种气垫船的自动压载平衡系统，其特征在于，所述左压载水箱(1)内设有左液位传感器(6)，所述左液位传感器(6)与所述PLC电控系统(5)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种气垫船的自动压载平衡系统，其特征在于，所述右压载水箱(2)内设有右液位传感器(7)，所述右液位传感器(7)与所述PLC电控系统(5)电连接。
4.根据权利要求1所述的一种气垫船的自动压载平衡系统，其特征在于，所述出水管(33)上设有管路压力传感器(8)，所述管路压力传感器(8)与所述PLC电控系统(5)电连接，所述管路压力传感器(8)位于所述第四电控阀(304)与所述电机泵(31)之间。
5.根据权利要求1所述的一种气垫船的自动压载平衡系统，其特征在于，所述进水管(32)入口处设有初级过滤箱(9)。
6.根据权利要求5所述的一种气垫船的自动压载平衡系统，其特征在于，所述进水管(32)上设有Y型过滤器(10)，所述Y型过滤器(10)位于所述初级过滤箱(9)与所述第一电控阀(301)之间。
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