CN213456053U - 适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，包括固定在船模的船头和船尾的定位信号灯，以及固定在河道物理模型上的航道辅助航标。船模内设有信号灯开关、电阻装置和电池组；信号灯开关由多个子开关组合而成，其内每个子开关一端与电池组一端连接，每个子开关另一端分别连接在电阻装置的不同部位。定位信号灯一端与电池组另一端连接，定位信号灯另一端与电阻装置连接，且定位信号灯与电阻装置的连接点到信号灯开关与电阻装置的每个连接点处的电阻值不同。航道辅助航标包括航标灯、航标杆、伸缩固定旋钮、可调节伸缩杆和埋深固定钉。解决了船模在夜间航行试验时实时船模测量系统无法对船模进行准确捕捉和定位的问题。

Description

适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置

技术领域

本实用新型属于船舶模型试验领域，涉及一种适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置。

背景技术

在河道工程和港口工程中，会采取现有河工、港工模型模拟试验，其中船模试验是一种研究航道水流通航条件是否满足设计要求的重要手段。目前，船模试验中所采用的船模主要有无线电遥控自航船模和计算机控制自航船模两种。其中，由于无线电遥控自航船模能更精确的还原真实船舶航行，因此应用较多。试验中根据水流情况，控制船模姿态，人工利用无线电遥控器“使舵”操作船模，利用舵角接收仪对船模航行时舵角信息进行接收、利用摄像头对船模航行的实时位置进行拾取记录，采用实时船模测量系统，跟踪船模航行航迹。但实际试验过程中发现，依然存在以下问题：

（1）受研究项目进度影响，工作时间往往较长，进入夜间后摄像采集准确率明显下降。

（2）夜间航行船模定位拾取受环境影响较大，光线太强或太暗，实时船模测量系统无法对船模上的定位点进行准确捕捉、定位，加大了后续生成船模航行轨迹线、识别位置、计算漂角和漂距的困难，极为不便。

（3）模拟夜间航行时，由于光线较暗，船模操作人员无法清晰识别航道，会导致“使舵”出现误差，从而影响试验结果的准确性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，以解决现有船模在夜间航行试验时存在摄像采集准确率不高的问题，实时船模测量系统无法对船模进行准确捕捉和定位的问题，以及船模操作人员无法清晰识别航道导致“使舵”出现误差，从而影响试验结果准确性的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，包括固定在船模的船头和船尾的定位信号灯，以及固定在河道物理模型上的航道辅助航标；

所述船模内设有信号灯开关、电阻装置和电池组；信号灯开关由多个子开关组合而成，其内每个子开关一端与电池组一端连接，每个子开关另一端分别连接在电阻装置的不同部位；

所述定位信号灯一端与电池组另一端连接，定位信号灯另一端与电阻装置连接，且定位信号灯与电阻装置的连接点到信号灯开关与电阻装置的每个连接点处的电阻值不同。

进一步的，所述定位信号灯的灯光为白色光。

进一步的，所述定位信号灯上设有白色的曲面盖板。

进一步的，所述定位信号灯与电阻装置的连接点以及信号灯开关与电阻装置的所有连接点，从左到右或从右到左依次排布在电阻装置上。

进一步的，所述航道辅助航标由航标灯、航标供电电池、航标杆、伸缩固定旋钮、可调节伸缩杆、伸缩杆底座和埋深固定钉组成；

所述航标灯和航标供电电池固定在航标杆的顶端，且航标供电电池与航标灯电性连接；

所述埋深固定钉固定于伸缩杆底座底部，可调节伸缩杆固定于伸缩杆底座顶部，内部中空的航标杆经其底部套设在可调节伸缩杆上；

所述航标杆和可调节伸缩杆通过伸缩固定旋钮固定连接。

进一步的，所述航标杆上不同高度处均设有第一调节孔，可调节伸缩杆上设有第二调节孔；

所述伸缩固定旋钮由相匹配的螺栓和螺母组成，第一调节孔、第二调节孔均与伸缩固定旋钮的螺栓相匹配；

所述螺栓经可调节伸缩杆上的第一调节孔和航标杆上的某一第二调节孔对齐，经伸缩固定旋钮的螺栓连接后过螺母固定。

进一步的，所述航标灯的灯质区别于定位信号灯的灯质，或航标灯的灯光颜色区别于定位信号灯的灯光颜色；

所述航标灯在跨河、临时、过河建筑物、礁石、浅滩以及凸岸处选用相对应的助航标志，在顺直航道段选用侧面标。

进一步的，所述船模为千吨级的遥控自航船模；

所述船模上还设有平衡压石、舵角信号接收器、电动机与舵角接收器开关、电动机、螺旋桨、前外嵌盖板、后外嵌盖板；

所述电动机与舵角接收器开关分别与舵角信号接收器以及电动机电性连接；

所述电动机安装在船模内，螺旋桨安装在船模的船尾外部，且螺旋桨的桨毂与电动机的输出轴固定连接，为船舶航行提供动力；

所述前外嵌盖板罩设在电池组上；

所述后外嵌盖板罩设在平衡压石和舵角信号接收器上。

本实用新型的有益效果是，在船模的船头、船尾设置定位信号灯，有效提供辨识度，还能最大限度体现船舶的轮廓，让摄像头更好的对船模航行姿态进行定位；且通过设置电阻装置和多个开关组成的信号灯开关，将信号灯开关的每个子开关与电阻装置的不同部位连接后，再与定位信号灯和电池组串联，使得可根据环境条件选择定位信号灯的亮度，配合实时船模测量系统对船模进行准确捕捉和定位，不仅提高了摄像采集识别率，还有效减少了环境干扰，有效解决了现有船模在夜间航行试验时存在摄像采集准确率不高的问题和实时船模测量系统无法对船模进行准确捕捉和定位的问题。而且能充分利用夜间时间进行试验，加快试验进度，提高试验效率。

在物理模型设计航道两侧增设航标灯，能有效的辅助操作人员操纵船模，充分模拟夜间航道通航情况，避免出现撞桥、搁浅等意外情况，有效解决了船模操作人员无法清晰识别航道导致“使舵”出现误差，从而影响试验结果准确性的问题。且夜间船模航行与白天船模航行试验相结合，丰富船模试验数据，为设计方案提供充分的依据。

在物理模型上增设航道辅助航标，设置航道辅助航标的高度可调，方便试验，节省实验时间，高度还原现实航道布置。在物理模型上增设航道辅助航标，能增加模拟船舶航行的真实度，提供更充分、更精准的试验数据。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的船模俯视结构示意图。

图2是本实用新型的船模立体结构示意图。

图3是本实用新型的电阻装置工作原理示意图。

图4是本实用新型的辅助航标结构示意图。

图5是船模的航道辅助航标结构布置示意图。

图中，1.定位信号灯，2.平衡压石，3.舵角信号接收器，4.电动机与舵角接收器开关，5.信号灯开关，6.电阻装置，7.电池组，8.电动机，9.螺旋桨，10.曲面盖板，11.导线，12.前外嵌盖板，13.船模，14.后外嵌盖板，15.船模吃水线，16.航标灯，17.航标供电电池，18.航标杆，19.伸缩固定旋钮，20.可调节伸缩杆，21.伸缩杆底座，22.埋深固定钉。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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。

适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，如图1~2所示，是在船模13的船头和船尾均固定有定位信号灯1，在河道物理模型上设置航道辅助航标。定位信号灯1发出白色灯光，船模13内设有信号灯开关5、电阻装置6和电池组7，电池组7通过导线11经信号灯开关5和电阻装置6与定位信号灯1连接，为定位信号灯1供电。电池组7的电压为12V，船头船尾的两个定位信号灯1并联，且两者分别与电阻装置6以及电池组7串联。通过电阻装置6和信号灯开关5，调节与定位信号灯1串联的电阻的阻值，来调节定位信号灯1的亮度。

信号灯开关5由多个子开关组合而成，其内每个子开关一端与电池组7一端连接，每个子开关另一端分别连接在电阻装置6的不同部位。定位信号灯1一端与电池组7另一端连接，定位信号灯1另一端与电阻装置6连接，且定位信号灯1与电阻装置6的连接点到信号灯开关5的每个子开关与电阻装置6的连接点的阻值是不同的，其原理与滑动变阻器的工作原理类似。按下不同的子开关，电阻装置6与定位信号灯1串联的电阻阻值即会发生变化，进而使得定位信号灯1的亮度发生变化。

如图3所示，本实施例信号灯开关5由3个子开关组成，每个子开关对应一个电阻阻值，通过控制3个子开关，调节电阻装置6与定位信号灯1串联的部分的电阻值，达到调节定位信号灯1亮度的效果，信号灯开关5内的子开关数量可以依据需求设计（增多或减少），以方便调节定位信号灯1的亮度。定位信号灯1上设有白色的曲面盖板10，用来进行聚光。

定位信号灯1与电阻装置6的连接点以及信号灯开关5的每个子开关与电阻装置6的连接点（即定位信号灯1与电阻装置6的连接点以及信号灯开关5与电阻装置6的所有连接点），从左到右或从右到左依次排布在电阻装置6上，以方便连接和控制。

船模13为千吨级遥控自航船模，相同吨级船模同样适用。船模13内还设有平衡压石2、舵角信号接收器3、电动机与舵角接收器开关4、电动机8、螺旋桨9、前外嵌盖板12、后外嵌盖板14，船模13侧面设有船模吃水线15。在船模内放置平衡压石2，是为了使船模吃水线15与水面相接。电动机与舵角接收器开关4分别与舵角信号接收器3以及电动机8电性连接，电动机8安装在船模13内，螺旋桨9安装在船模13的船尾外部，且螺旋桨9的桨毂与电动机8的输出轴固定连接，为船舶航行提供动力，如图1~2所示，因船尾是一个类似倒梯形的设计，所以从图1中看，螺旋桨9安装在船模13内，实际上螺旋桨9是在船模13的船尾外部。前外嵌盖板12和后外嵌盖板14用于盖住船模13内部的器件，防止溅起水侵蚀其内的器件。

如图4所示，航道辅助航标由航标灯16、航标供电电池17、航标杆18、伸缩固定旋钮19、可调节伸缩杆20、伸缩杆底座21、埋深固定钉22组成；埋深固定钉22固定于伸缩杆底座21底部，可调节伸缩杆20固定于伸缩杆底座21顶部，航标杆18内部中空，且航标杆18经其底部套设在可调节伸缩杆20上。航标杆18上不同高度处均设有第一调节孔（相邻的两个第一调节孔的具体间距可根据试验河道水深要求进行自行设计），可调节伸缩杆20上设有第二调节孔，伸缩固定旋钮19由螺栓和螺母组成，第一调节孔和第二调节孔与伸缩固定旋钮19的螺栓相匹配，调节航道辅助航标的高度时，上下移动航标杆18，使其上某一个第一调节孔与可调节伸缩杆20上的第二调节孔对齐，然后通过伸缩固定旋钮19的螺栓穿过第一调节孔和第二调节孔，最后将其螺母旋紧进行固定，进而达到调节高度的目的，将可调节伸缩杆20调节到合适高度。航标灯16和航标供电电池17固定在航标杆18的顶部，航标灯16用导线11与航标供电电池17连接。

航道辅助航标的航标灯16选取区别于定位信号灯1的灯质，避免对船模13的位置拾取进行干扰，如选取与实际相同的侧标灯，其灯光颜色选择区别于白色的灯光。图5为河道物理模型概化航道中两侧航道辅助航标的布置情况，结合物理模型情况，内河模型面向河流下游，其航道左侧布置为绿色航标灯，航道右侧布置为红色航标灯；沿海模型面向港口、码头方向，航道左侧航道布置为红色航标灯，航道右侧布置为绿色航标灯。

实际航标是利用沉块，锚链将航标浮鼓航标固定在一个位置后使其漂浮。试验设计根据试验水位适当调节航标灯16的高度；本实用新型对航标灯16的设置间距无严格规定，根据可参考航标配布导则，在跨河、临时、过河建筑物、礁石、浅滩以及凸岸处选用相对应的助航标志，在顺直航道段设置侧面标，试验中可参考，航标灯不同形状、颜色代表不同用途。航标灯16的具体尺寸可根据实际物理模型试验比尺进行设置，如航道宽60m，实际航标杆的直径约2m，实际航标灯距水面约4m；物理模型几何比尺为1：100，那么河道物理模型中航标杆18的直径就为约2cm，航标灯16距水面约为4cm。侧面标实际间隔约1km设置，光照强度约为300lx。试验过程中，根据几何比尺进行选择，比如河工模型1:100，侧面标模型上间隔10m，光照强度1~2lx。

通过设置定位信号灯1，增强船模试验中船模13定位的准确性，还有增加船模试验效率与进度。夜间亮度不够，镜头难以拾取船舶位置，会影响船模13的定位。本实用新型将定位点即定位信号灯1设置在船头和船尾，能最大限度体现船舶的轮廓，让摄像头更好对船模航行姿态进行定位，船模定位受周围环境干扰少，特别是夜间体现更明显，大大减轻后期处理数据，提取数据的难度，提高效率和准确性。

在进行船模试验前，在航道内参照实际该河段航标灯布置情况，将航道辅助航标根据水深情况固定在实际设计对应的两侧，根据周围环境亮度，选择定位信号灯1的亮度打开信号灯开关5，船模13上船头、船尾的定位信号灯1亮起；打开电动机与舵角接收器开关4，将船模13与无线遥控器对码连接（为现有技术）；再打开计算机船模采集系统，用无线遥控器与舵角信号接收器3对船模舵角进行校对，重新校核出舵角回归曲线。

船模航行过程中，操作人员根据航道与水流条件，实时控制船模顺着航道航行，尽量保证船模在航道内行驶，同时实时注意船模在航道内的姿态。

船模试验结束后，处理记录的数据，生成船模在航道内行驶的航迹线，并对不同位置的舵角、漂角、漂距等信息进行处理分析。

由于在船模船头、船尾增设定位信号灯1以及航道辅助航标，船模夜间试验过程中，操作人员操作船模时，有航道辅助航标指示，使“使舵”更加合理、准确，复杂河段调整更加及时。由于定位信号灯1的光源比周围环境光强大，试验后，在计算机船模采集系统中定位船模位置更方便，更迅速。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，其特征在于，包括固定在船模（13）的船头和船尾的定位信号灯（1），以及固定在河道物理模型上的航道辅助航标；

所述船模（13）内设有信号灯开关（5）、电阻装置（6）和电池组（7）；信号灯开关（5）由多个子开关组合而成，其内每个子开关一端与电池组（7）一端连接，每个子开关另一端分别连接在电阻装置（6）的不同部位；

所述定位信号灯（1）一端与电池组（7）另一端连接，定位信号灯（1）另一端与电阻装置（6）连接，且定位信号灯（1）与电阻装置（6）的连接点到信号灯开关（5）与电阻装置（6）的每个连接点处的电阻值不同。

2.根据权利要求1所述的适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，其特征在于，所述定位信号灯（1）的灯光为白色光。

3.根据权利要求1所述的适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，其特征在于，所述定位信号灯（1）上设有白色的曲面盖板（10）。

4.根据权利要求1所述的适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，其特征在于，所述定位信号灯（1）与电阻装置（6）的连接点以及信号灯开关（5）与电阻装置（6）的所有连接点，从左到右或从右到左依次排布在电阻装置（6）上。

5.根据权利要求1~4任一项所述的适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，其特征在于，所述航道辅助航标由航标灯（16）、航标供电电池（17）、航标杆（18）、伸缩固定旋钮（19）、可调节伸缩杆（20）、伸缩杆底座（21）和埋深固定钉（22）组成；

所述航标灯（16）和航标供电电池（17）固定在航标杆（18）的顶端，且航标供电电池（17）与航标灯（16）电性连接；

所述埋深固定钉（22）固定于伸缩杆底座（21）底部，可调节伸缩杆（20）固定于伸缩杆底座（21）顶部，内部中空的航标杆（18）经其底部套设在可调节伸缩杆（20）上；

所述航标杆（18）和可调节伸缩杆（20）通过伸缩固定旋钮（19）固定连接。

6.根据权利要求5所述的适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，其特征在于，所述航标杆（18）上不同高度处均设有第一调节孔，可调节伸缩杆（20）上设有第二调节孔；

所述伸缩固定旋钮（19）由相匹配的螺栓和螺母组成，第一调节孔、第二调节孔均与伸缩固定旋钮（19）的螺栓相匹配；

所述螺栓经可调节伸缩杆（20）上的第一调节孔和航标杆（18）上的某一第二调节孔对齐，经伸缩固定旋钮（19）的螺栓连接后过螺母固定。

7.根据权利要求5所述的适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，其特征在于，所述航标灯（16）的灯质区别于定位信号灯（1）的灯质，或航标灯（16）的灯光颜色区别于定位信号灯（1）的灯光颜色；

所述航标灯（16）在跨河、临时、过河建筑物、礁石、浅滩以及凸岸处选用相对应的助航标志，在顺直航道段选用侧面标。

8.根据权利要求1~4任一项、6或7所述的适用于船模试验的夜间航行船模辅助装置，其特征在于，所述船模（13）为千吨级的遥控自航船模；

所述船模（13）上还设有平衡压石（2）、舵角信号接收器（3）、电动机与舵角接收器开关（4）、电动机（8）、螺旋桨（9）、前外嵌盖板（12）、后外嵌盖板（14）；

所述电动机与舵角接收器开关（4）分别与舵角信号接收器（3）以及电动机（8）电性连接；

所述电动机（8）安装在船模（13）内，螺旋桨（9）安装在船模（13）的船尾外部，且螺旋桨（9）的桨毂与电动机（8）的输出轴固定连接，为船舶航行提供动力；

所述前外嵌盖板（12）罩设在电池组（7）上；

所述后外嵌盖板（14）罩设在平衡压石（2）和舵角信号接收器（3）上。

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