CN207263250U

CN207263250U - 舱容多维换算装置及船舶

Info

Publication number: CN207263250U
Application number: CN201721311951.6U
Authority: CN
Inventors: 程鲲鹏; 吉承成
Original assignee: Jiangsu Yuan Yuan Instrument Group Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Yuan Yuan Instrument Group Co Ltd
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2018-04-20
Anticipated expiration: 2027-10-11

Abstract

本实用新型提供了一种舱容多维换算装置及船舶，涉及船舶的技术领域，包括控制器、人机交互装置和安装在船舱艏、舯、艉和四周的温度传感器、液位传感器、吃水传感器；温度传感器、液位传感器和吃水传感器的信号输出端分别与控制器的对应信号输入端电气连接；温度传感器用于检测温度值，将能够将温度值传输至控制器；液位传感器用于检测液位高度值，将能够将液位高度值传输至控制器；吃水传感器用于检测四角吃水值，将能够将吃水值传输至控制器；控制器能够将采集到的信息与人机交互装置进行信号交换。缓解了现有技术中存在的无法兼顾到船舶纵、横倾和介质温度导致的复杂工况下的舱容换算的技术问题。

Description

舱容多维换算装置及船舶

技术领域

本实用新型涉及船舶的技术领域，尤其是涉及一种舱容多维换算装置及船舶。

背景技术

液舱舱容计量作为国际间通用的石油、化工等液态货物产品贸易结算、运输费用结算的主要计量方法之一。目前，液货舱容换算精度的误差已经严重落后市场的需求，货方与承运方常会在交接时因货物计量的多少而引起争议。提高计量精度，减小计量误差是目前航运贸易急需解决的问题。

压载舱容计算是为了给船员提供较为精确的数据，在船舶航行过程中，调整船舶吃水及船体纵、横向的平稳，调节浮态，保证安全的稳心高度；减小船体变形，以免引起过大的自由液面矩与剪切力，降低船体振动，改善适航性。

目前传统的舱容换算系统存在的问题：靠人工用测深尺的方法通过测深孔进行舱室的液位高度测量，无法兼顾到船舶纵、横倾导致的复杂工况；重复性不理想；需通过手动查表、手动计算的方式计算舱容，效率低，响应迟缓；无法将温度变化导致的舱壁膨胀纳入舱容换算；操作不方便，恶劣海况下会影响到海员的人生安全等。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种舱容多维换算装置，以缓解现有技术中存在的靠人工用测深尺的方法通过测深孔进行舱室的液位高度测量，无法兼顾到船舶纵、横倾导致的复杂工况的技术问题。

基于上述第一目的，本实用新型提供的舱容多维换算装置包括：控制器、人机交互装置和安装在船舱艏、舯、艉和四周的温度传感器、液位传感器、吃水传感器；

所述温度传感器、所述液位传感器和所述吃水传感器的信号输出端分别与所述控制器的对应信号输入端电气连接；

所述温度传感器用于检测温度值，将能够将所述温度值传输至所述控制器；

所述液位传感器用于检测液位高度值，将能够将所述液位高度值传输至所述控制器；

所述吃水传感器用于检测四角吃水值，将能够将所述吃水值传输至所述控制器；

所述控制器能够将采集到的信息与所述人机交互装置进行信号交换。

进一步的，所述人机交互装置包括人机界面，所述人机界面中包括舱室液位实时高度、舱容的数值、船舶纵横倾值和柱状图形显示。

进一步的，还包括液位高低位报警模块，所述液位高低位报警模块与所述控制器电连接。

进一步的，还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述控制装置连接。

进一步的，所述控制器包括纵横倾计算程序模块和舱容自动换算程序模块。

进一步的，人机交互装置为移动智能终端。

进一步的，所述移动智能终端包括智能手机、平板、触摸屏、一体机、台式电脑或笔记本电脑。

进一步的，所述温度传感器包括温度采集模块；

所述液位传感器包括液位采集模块。

进一步的，所述吃水传感器包括船舶吃水采集模块。

基于上述第二目的，本实用新型还提供了一种船舶，包括所述的舱容多维换算装置。

本实用新型带来的有益效果为：

本实用新型提供的舱容多维换算装置，包括：控制器、人机交互装置和安装在船舱的温度传感器、液位传感器、吃水传感器；温度传感器、液位传感器和吃水传感器的信号输出端分别与控制器的对应信号输入端电气连接；温度传感器用于检测温度值，将能够将温度值传输至控制器；液位传感器用于检测液位高度值，将能够将液位高度值传输至控制器；吃水传感器用于检测吃水值，将能够将吃水值传输至控制器；控制器能够采集到的信息与人机交互装置进行信号交换。其中，温度传感器能够检测船舱的温度，液位传感器能够检测船舱的液位高度值，吃水传感器能够检测吃水值，本实用新型提供的舱容多维换算装置通过温度传感器、液位传感器和吃水传感器的数据采集，通过控制器实现对各种吃水状态下的船舶舱容进行换算，通过人机交互装置实现船舱的控制要求。本实用新型提供的舱容多维换算装置自动化程度高，数据误差更小，人机交互更为方便，有效的帮助船员了解货物及压载状态。能够避免在船舶发生失位事故，能够有效提高船舶的安全性。

另外，本实用新型还提供了一种船舶，包括所述舱容多维换算装置。其中，舱容多维换算装置的结构、工作原理和有益效果已在舱容多维换算装置的有益效果中进行了详细说明，在此不再赘述。上述船舶与本实用新型提供的舱容多维换算装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的舱容多维换算装置的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的舱容多维换算装置的结构示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的舱容多维换算装置的结构示意图三；

图4为纵倾表的示意图；

图5为横倾表的示意图；

图6为容量表的示意图。

图标：1－控制器；2－人机交互装置；3－温度传感器；4－液位传感器；5－吃水传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种舱容多维换算装置及船舶，下面给出多个实施例对本实用新型提供的舱容多维换算装置及船舶进行详细描述。

实施例一

如图1－3所示，本实用新型实施例一提供的舱容多维换算装置，包括：控制器1、人机交互装置2和安装在船舱艏、舯、艉和四周温度传感器3、液位传感器4、吃水传感器5；温度传感器3、液位传感器4和吃水传感器5的信号输出端分别与控制器1的对应信号输入端电连接；温度传感器3用于检测温度值，将能够将温度值传输至控制器1；液位传感器4用于检测液位高度值，将能够将液位高度值传输至控制器1；吃水传感器5用于检测吃水值，将能够将吃水值传输至控制器1；控制器1能够采集到的信息与人机交互装置2进行信号交换。

本实用新型提供的舱容多维换算装置，包括：控制器1、人机交互装置2和安装在船舱的温度传感器3、液位传感器4、吃水传感器5；温度传感器3、液位传感器4和吃水传感器5的信号输出端分别与控制器1的对应信号输入端电连接；温度传感器3用于检测温度值，将能够将温度值传输至控制器1；液位传感器4用于检测液位高度值，将能够将液位高度值传输至控制器1；吃水传感器5用于检测吃水值，将能够将吃水值传输至控制器1；控制器1能够采集到的信息与人机交互装置2进行信号交换。其中，温度传感器3能够检测船舱的温度，液位传感器4能够检测船舱的液位高度值，吃水传感器5能够检测吃水值，本实用新型提供的舱容多维换算装置通过温度传感器3、液位传感器4和吃水传感器5的数据采集，通过控制器1实现对各种吃水状态下的船舶舱容进行换算，通过人机交互装置2实现船舱的控制要求。本实用新型提供的舱容多维换算装置自动化程度高，数据误差更小，人机交互更为方便，有效的帮助船员了解货物及压载状态。能够避免在船舶发生失位事故，能够有效提高船舶的安全性。

需要说明的是，温度传感器3、液位传感器4、吃水传感器5可以设置为多个，分别设置在不同的船舱，和不同的位置。

需要说明的是，人机交互装置2可以包括显示模块与触摸模块；其中，显示模块用于显示控制器1或计算机发出的图像信号；触摸模块用于收集用户的触摸数据，并将数据传送到控制器1或计算机。

其中，显示模块可以采用LCD显示器或者其它类型的显示器，例如LED显示器、等离子显示器、OLED显示器、投影显示器等。触摸模块可以采用电阻式触摸屏或其它类型的屏幕触摸装置，例如电容式触摸屏、表面声波屏、红外式触摸屏，还可以采用触摸膜等等。

人机交互装置2还可以设置有键盘模块。可以在触摸屏设置一个区域来作为键盘模块，也可以另外设置键盘模块。键盘模块可以和显示器连接为一体，键盘模块可以设置在靠近使用者的一侧。键盘模块可以是多种类型的键盘，例如触摸式键盘、机械式键盘等。还可以采用透明的触摸键盘作为键盘模块，增加美观性。

人机交互装置2还可以通过无线装置与控制器1连接；人机交互装置2还包括有电池模块。无线装置可以采用2.4GHz无线装置，也可以采用蓝牙无线装置，还可以采用其它的无需依赖电线的通讯装置，例如27MHz无线装置、调频无线装置等。电池模块可以采用充电电池，还可以设置一个充电接口，通过USB接口来进行充电。

本实施例的可选方案中，人机交互装置2包括人机界面，人机界面中包括舱室液位实时高度、舱容的数值、船舶纵横倾值和柱状图形显示。

本实施例的可选方案中，还包括液位高低位报警模块，液位高低位报警模块与控制器1电连接。

其中，人机交互装置2内可以设置高地位的数据参数，根据温度传感器3、液位传感器4、吃水传感器5检测到的数据与人机交互装置2内设置高地位的数据参数，控制器1控制报警。

本实施例的可选方案中，还包括数据存储模块，数据存储模块与控制装置连接。

通过数据存储模块可以对液位数据做历史保存，做到有据可查，能保存一年以上液位历史数据，也可以设置保存更长时间，方便将历史数据转存到电脑中保存，实现液位历史数据的永久保存。

本实施例的可选方案中，控制器1包括纵横倾计算程序模块和舱容自动换算程序模块。

本实施例的可选方案中，人机交互装置2为移动智能终端。

本实施例的可选方案中，移动智能终端包括智能手机、平板、触摸屏、一体机、台式电脑或笔记本电脑。

需要说明的是，移动智能终端可以包括智能手机、平板、触摸屏、一体机、台式电脑或笔记本电脑其中之一或者其组合。

本实施例的可选方案中，温度传感器3包括温度采集模块。

需要说明的是，温度传感器3能够贴在待测点的外表面，也可以通过螺纹、法兰安装。。

温度采集模块可以包括温度转换模块、温度敏感元件、接线端子，所述温度转换模块分别与温度敏感元件、接线端子相连。

本实施例的可选方案中，液位传感器4包括液位采集模块。

液位采集模块可以包括压力变送器、压力敏感元件、接线端子，所述压力变送器分别与压力敏感元件、接线端子相连。

本实施例的可选方案中，吃水传感器5包括船舶吃水采集模块。

船舶吃水指船舶浸在水里的深度。是指船舶的底部至船体与水面相连处的垂直距离，它间接反应了船舶在行驶过程中所受的浮力或者说是船体及其货物等的重量，因为这与船体受到的浮力相等。

船舶吃水采集模块与上述的液位采集模块组成一致。

优选的，控制器1的输入端与放置在船舶各舱室适当位置的液位传感器4、吃水传感器5、温度传感器3相连接，通过通信口与所述的人机界面进行数据通讯。控制器1中包括舱室液位采集程序、船舶吃水采集程序、舱室温度采集程序、船舶纵、横倾计算程序、舱容自动换算程序，用于实现船舶不同姿态、工况下的舱容换算。人机界面中包括舱室液位实时高度、舱容的数值、船舶纵横倾值和柱状图形显示，并且可以设定高低位报警。通过液位数据的历史保存，做到有据可查，能保存一年以上液位历史数据，而且方便将历史数据转存到电脑中保存，实现液位历史数据的永久保存。

根据各舱室液位传感器4、温度传感器3以及船舶吃水传感器5的采集信号，参照包含各种大量数据的舱容表，自动换算各舱室在当前纵、横倾及温度条件下的舱容数值并在人机界面显示。人机界面采用触摸屏或是工业计算机，良好的人机交互性，适应船舶使用习惯。

优选的，人机界面与控制器1的通讯口相连，采用工业以太网/串口通讯协议；温度传感器3、液位传感器4、吃水传感器5安装在船舶各舱室适当位置，温度传感器3、液位传感器4、吃水传感器5的信号输出端与控制器1的对应信号输入端相连。

控制器1包含包括舱室液位采集程序、船舶吃水采集程序、舱室温度采集程序、船舶纵、横倾计算程序、舱容自动换算程序；舱室液位采集程序的输入端与安装在各舱室适当位置的液位传感器4连接；船舶吃水采集程序的输入端与船舶的4角吃水传感器5连接；舱室温度采集程序的输入端与安装有液位传感器4的各舱室适当位置的温度传感器3连接相连；船舶纵、横倾计算程序与船舶吃水采集程序的输出相连；舱容自动换算程序与舱室液位采集程序的输出、舱室温度采集程序的输出、船舶纵、横倾计算程序的输出相连。

进一步的，温度传感器3、液位传感器4、吃水传感器5信号输出端通过屏蔽电缆分别与主控制器1的对应信号输入端相连，人机界面的通讯口与主控制器1的通讯口通过RS485屏蔽双绞线/超五类网线相连。

进一步的，控制器1内部的吃水采集程序采集吃水传感器5输出的数值，计算后作为控制器1内部的纵横倾计算程序的输入；控制器1内部的温度采集程序采集舱室内安装的温度传感器3输出的数值，计算后作为控制器1内部的舱容自动换算程序的输入；控制器1内部的液位采集程序采集舱室内安装的液位传感器4输出的数值，计算后作为控制器1内部的舱容自动换算程序的输入；所述的舱容自动换算程序采用积分和滤波的方法，参照预先输入的船舶测深表，基于多段线性换算的理念和双线性内插法原理，从而换算出船舶当前纵倾、横倾状态下，某一舱室当前温度下的液位高度值对应的实际舱容值。

基于主流的串口通讯协议/工业以太网协议，人机界面可以采用数字和柱状图形的方法实时显示控制器1内的数据，并且可以设定高低位报警。通过液位数据的历史保存，做到有据可查，能保存一年以上液位历史数据，而且方便将历史数据转存到电脑中保存，实现液位历史数据的永久保存。

人机界面与控制器1的通信口连接，实现舱室液位实时高度、舱容的数字和柱状图形显示。

通过传感器的数据自动采集，计算船舶纵、横倾姿态，考虑到温度对舱壁材料物理特性的影响，参照导入的有限状态下的舱容表，实现对各种吃水状态下的船舶舱容进行换算。人机界面可以数字、柱状图形显示各舱室的实时液位高度、舱容，并且可以设定液位、舱容高低限报警和历史数据查看，自动化程度高，数据误差更小，人机界面更为方便，有效的帮助船员了解货物及压载状态。

实施例二

本实用新型实施例二还提供了一种船舶，包括实施例一提供的舱容多维换算装置。其中，舱容多维换算装置的结构、工作原理和有益效果已在舱容多维换算装置的有益效果中进行了详细说明，在此不再赘述。上述船舶与本实用新型提供的舱容多维换算装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

实施例三

本实用新型实施例三还提供了一种舱容计算方法，包括以下步骤：

S001：通过艏、艉吃水传感器的测量值H_fore，H_aft，靠艉为正，计算出船舶当前纵倾值H_tr，其中，H_tr＝H_aft－H_fore；

S002：通过舯P、舯S吃水传感器的测量值H_MIDP，H_MIDS，靠舯S为正，舯吃水传感器之间的安装距离B，计算出船舶当前横倾值H_LIST，其中，H_LIST＝(H_MIDS－H_MIDP)＊57.3/B；

S003：根据液位传感器的测量值，测出当前的液面高度H_C1PS；

S004：根据舱室内温度传感器的测量值，测出当前的舱壁平均温度值为T；

S005：从纵倾修正表中，查得纵倾为A时，测深值为H1和H2所对应的修正值分别为b和c，根据内插法。液位测量值H3所对应的修正值H_{C1PS_TA}，其中，H_{C1PS_TA}＝[b-c]/(H2-H1)*(H3-H1)+c

S006：参照步骤S005，可查得当纵倾为D时，所对应的修正值H_{C1PS_TB}

其中，A选取图4中小于H_tr且与H_tr最接近的纵倾值；D选取图4中大于H_tr且与H_tr最接近的纵倾值；即A和D选取图4中与H_tr最接近的纵倾值。H1和H2选取图4中与H_C1PS最接近的两个值；

S007：利用内插法计算纵倾为C时，测量值为H3时，所对应的修正值为H_{C1PS_TC}，其中，H_{C1PS_TC}＝[H_{C1PS_TB}-H_{C1PS_Ta}]/(B-A)*(C-A)+H_{C1PS_Ta}

S008：则修正后的测深值应为H4，其中H4＝H3-H_{C1PS_TC}；

S009：从舱容表总查得H2和H5对应的容量分别为V1和V2，再次利用内插法，则H4所对应的纵倾修正舱容为V,其中，V＝(V2-V1)/(H4-H2)*(H4-H2)+V1；

其中，H2和H5分别选取图6中与H4最接近的两个值。

S0010：再次利用内插法，从横倾表，查得H6和H7对应的横倾修正值分别为d和e，则H4在横倾角度为H_LIST时的横倾修正值为V_heel，其中，V_heel＝(e-d)/(H7-H6)*(H_LIST-H6)+d；

其中，H6和H7选取图5中与H4最接近的两个值；

S0011：该舱在考虑纵、横倾状态下，测得的舱容为V_t＝V+V_heel；

S0012：最后的实际容积V_T参照下式计算：

式中：V_T为经温度修正后的容量，m³；V_t为舱容表所示的容量，m³；T舱壁平均温度℃；为舱材料的线膨胀系数，取

通过传感器的数据自动采集，计算船舶纵、横倾姿态，考虑到温度对舱壁材料物理特性的影响，参照导入的有限状态下的舱容表，实现对各种吃水状态下的船舶舱容进行换算。

船舶各相关舱室在船舶纵倾、横倾状态下的修正表值，如图4和图5所示，舱容表如图6所示。

参照图4-6，下面进行举例说明，其中，SOUND I NG为液面到下部安装的传感器之间的高度；ULLAGE为液面到舱顶的高度；VOLUME为舱室当前的容积。

通过艏、艉吃水传感器的测量值H_fore，H_aft，靠艉为正，计算出船舶当前纵倾值：H_tr＝H_aft-H_fore为0.8m；

Ⅱ、通过舯P、舯S吃水传感器的测量值H_MIDP,H_MIDS,靠舯S为正，舯吃水传感器之间的安装距离B，计算出船舶当前横倾值；H_LIST＝(H_MIDS-H_MIDP)*57.3/B＝0.3°；

Ⅲ、根据液位传感器的测量值，测出当前的液面高度H_C1PS为11.025m；

Ⅳ、根据舱室内温度传感器的测量值，测出当前的舱壁平均温度值为T_C1PS＝21.5℃；

基于双线性内插法的原理，之后，从纵倾修正表中，查得纵倾为0.5m时，测深值为11.012和11.032所对应的修正值分别为-7mm和-7mm，则液位测量值11.025所对应的修正值

H_{C1PS_T0.5}＝[-7-(-7)]/(11.032-11.012)*(11.025-11.012)+(-7)＝-7mm

参照上述步骤，可查得当纵倾为1.0m时，X3所对应的修正值H_{C1PS_T1}为-15mm；

利用内插法计算纵倾为0.8m，测量值为11.025时，所对应的修正值为

H_{C1PS_T0.8}＝[-15-(-7)]/(1.0-0.5)*(0.8-0.5)+(-7)＝-11.8mm，约为-12mm；

则修正后的测深值应为11.025-(-0.012)＝11.037m

从舱容表总查得11.032和11.042对应的容量分别为1081.968m³和1082.635m³。再次利用内插法，则11.037所对应的纵倾修正舱容为

V＝(1082.635-1081.968)/(11.042-11.032)*(11.037-11.032)+1081.968＝1082.302m³

再次利用内插法，从横倾表，查得11.01和11.11对应的横倾修正值分别为0.697和0.703，则11.037在横倾角度为0.3时的横倾修正值为

V_heel＝(0.703-0.697)/(11.11-11.01)*(11.037-11.01)+0.697＝0.69862，约为0.699m³

则该舱在考虑纵、横倾状态下，测得的舱容为1082.302+0.699＝1083.001m³

再根据测得的温度，假设容积表的参考温度是20℃，

得出最后的实际容积为

V1＝1083.001*[1+3*0.000012*(21.5-20)]＝1083.059m³

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种舱容多维换算装置，其特征在于，包括：控制器、人机交互装置和安装在船舱艏、舯、艉和四周的温度传感器、液位传感器、吃水传感器；

2.根据权利要求1所述舱容多维换算装置，其特征在于，所述人机交互装置包括人机界面，所述人机界面中包括舱室液位实时高度、舱容的数值、船舶纵横倾值和柱状图形显示。

3.根据权利要求1所述舱容多维换算装置，其特征在于，还包括液位高低位报警模块，所述液位高低位报警模块与所述控制器电连接。

4.根据权利要求1所述舱容多维换算装置，其特征在于，还包括数据存储模块，所述数据存储模块与所述控制装置连接。

5.根据权利要求1所述舱容多维换算装置，其特征在于，人机交互装置为移动智能终端。

6.根据权利要求5所述舱容多维换算装置，其特征在于，所述移动智能终端包括智能手机、平板、触摸屏、一体机、台式电脑或笔记本电脑。

7.根据权利要求1所述舱容多维换算装置，其特征在于，所述温度传感器包括温度采集模块；

所述液位传感器包括液位采集模块。

8.根据权利要求1所述舱容多维换算装置，其特征在于，所述吃水传感器包括船舶吃水采集模块。

9.一种船舶，其特征在于，包括权利要求1－8中任一项所述的舱容多维换算装置。