聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種控制裝置，特別涉及一種聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，可控被動(dòng)式減搖水艙裝置有水閥控制式和氣閥控制式兩種類型。純水閥可控被動(dòng)式減搖水艙裝置主要由顯示器、控制模塊、水閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，其原理是通過水閥擋板改變水艙底通道的通流面積改變減搖水艙的固有周期，使艙內(nèi)水晃蕩產(chǎn)生扶正力矩。達(dá)到減搖效果。其優(yōu)點(diǎn)是水閥擋板開關(guān)頻率低、維護(hù)保養(yǎng)成本低，其缺點(diǎn)是適用船舶搖擺周期范圍較窄。
[0003]純氣閥可控被動(dòng)式減搖水艙裝置主要由顯示器、PLC、氣動(dòng)控制單元、氣閥等組成，通過水艙頂部氣閥開關(guān)控制艙內(nèi)水的流動(dòng)，改變艙內(nèi)水在每個(gè)搖擺周期的相位，使艙內(nèi)水晃蕩產(chǎn)生扶正力矩。其優(yōu)點(diǎn)適用船舶搖擺周期范圍較寬，其缺點(diǎn)氣閥開閉頻率高，消耗功率大，氣閥磨損比較厲害，維護(hù)保養(yǎng)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型是針對被動(dòng)式減搖水艙裝置現(xiàn)在存在的問題，提出了一種聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置，采用水閥和氣閥聯(lián)合控制，既能在短周期內(nèi)精準(zhǔn)控制水艙的固有周期，又能在長周期內(nèi)消耗少量氣量達(dá)到最佳減搖效果。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置，通訊模塊采集陀螺儀和水位傳感器信號(hào)，發(fā)送至主控模塊，主控模塊輸出控制指令通過CAN總線發(fā)送至輸入輸出模塊，輸入輸出模塊輸出信號(hào)到水閥、通風(fēng)閥和氣閥的氣動(dòng)控制閥塊，輸入輸出模塊接收水閥、通風(fēng)閥和氣閥的狀態(tài)反饋信號(hào)，將接收到的狀態(tài)反饋信號(hào)傳送到主控模塊進(jìn)行處理，通過控制箱和駕駛室的人機(jī)交互界面進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)指示和報(bào)警顯示。
[0006]所述通訊模塊分別通過RS232與陀螺儀通信，通過Al接收水位傳感器信號(hào)，通過LAN與PC網(wǎng)口通信。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果在于:本實(shí)用新型聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置，采集陀螺儀信號(hào)，傳送至嵌入式控制模塊進(jìn)行運(yùn)算處理，通過DO驅(qū)動(dòng)氣閥、水閥等開閉，接收行程開關(guān)信號(hào)作為反饋。本裝置符合電器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可靠性高，高效節(jié)能，減搖效果明顯，可控范圍廣、友好的人機(jī)交互、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，切合當(dāng)前節(jié)能減排造船的大環(huán)境。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實(shí)用新型聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置原理框圖；
[0009]圖2為本實(shí)用新型聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置原理框圖，船在波浪力矩的作用下發(fā)生橫搖，通過陀螺儀采集到船舶姿態(tài)輸送到控制器，經(jīng)中心控制單元處理后輸出水閥和氣閥動(dòng)作指令，繼而氣閥和水閥進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作?？刂破鞲鶕?jù)水位傳感器采集到的水位差和陀螺儀采集到的船舶姿態(tài)，控制水閥和氣閥的動(dòng)作。在船舶橫搖周期與水艙固有周期接近時(shí)，水艙產(chǎn)生的減搖力矩最大且滯后船舶橫搖大約90°，此時(shí)水艙減搖力矩最大且與波浪力矩反向，實(shí)現(xiàn)減搖功能。
[0011]如圖2所示聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置結(jié)構(gòu)框圖，嵌入式控制器采用工業(yè)控制模塊，各模塊如下:
[0012]主控CHU模塊I通過CAN總線分別與通訊TEU模塊3、駕駛室人機(jī)交互界面HMI9、控制箱人機(jī)交互界面HMIlO和與輸入輸出模塊FTU2通信；
[0013]TEU模塊3分別通過RS232 (COM4)與陀螺儀11通信，通過Al接收水位傳感器12信號(hào)，通過LAN與PC網(wǎng)口通信；
[0014]輸入輸出模塊FTU模塊2中I路DO輸出綜合報(bào)警信號(hào)，8路DO通過氣動(dòng)控制閥塊4控制氣閥5開關(guān)，2路DO參與通風(fēng)閥7的輸出，4路DO控制水閥6的狀態(tài)改變，12路DI通過行程開關(guān)采集氣閥5關(guān)到位信號(hào)，4路DI接收通風(fēng)閥7開關(guān)狀態(tài)到位信號(hào)，2路DI接收高水位報(bào)警信號(hào)，I路DI接收氣壓低報(bào)警信號(hào)，4路DI采集水閥6開關(guān)到位信號(hào)。
[0015]氣動(dòng)控制閥塊4根據(jù)控制系統(tǒng)中輸入輸出模塊FTU模塊2輸出的指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)氣閥動(dòng)作，是氣動(dòng)系統(tǒng)核心控制閥件。實(shí)時(shí)參與控制時(shí)，氣閥5開啟/關(guān)閉動(dòng)作完畢后立即氣閥氣缸兩腔排氣，以保證下一次動(dòng)作的快速性，同時(shí)亦使氣閥動(dòng)作過程中氣缸內(nèi)最高壓力大大低于系統(tǒng)工作壓力，以實(shí)現(xiàn)節(jié)氣降噪目的。
[0016]通過TEU模塊3采集陀螺儀11信號(hào)和水位傳感器12信號(hào)，發(fā)送至主控CHU模塊1，利用控制軟件獲得平均周期、水位差等，并將控制指令通過CAN總線發(fā)送至FTU模塊2，驅(qū)動(dòng)氣閥、水閥、通風(fēng)閥改變其狀態(tài)，F(xiàn)TU模塊2接收狀態(tài)反饋信號(hào)，接收到的信號(hào)傳送到CHU模塊I進(jìn)行處理，通過HMI進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)指示和報(bào)警顯示。此外，HMI可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和減搖效果分析。
[0017]可控式被動(dòng)水艙通過調(diào)節(jié)水閥的開關(guān)適應(yīng)船隨海況、裝載狀態(tài)和航行海域等因素的變化，改變水艙的固有振蕩周期，使其接近船舶橫搖狀態(tài)。通過氣閥的開關(guān)適應(yīng)船舶橫搖周期的實(shí)時(shí)變化，調(diào)節(jié)艙內(nèi)水在每個(gè)振蕩周期的相位，使得總是滯后于船的橫搖相位大約90°，最大程度發(fā)揮減搖能力。
[0018]聯(lián)合控制式減搖水艙同時(shí)配備水閥及氣閥，將兩種控制方式優(yōu)缺互補(bǔ)，在中等海況，船舶橫搖接近固有頻率時(shí)采用水閥進(jìn)行控制，以最小的消耗獲得較好的減搖效果。在大風(fēng)浪的復(fù)雜海況下或者船舶大角度長周期橫搖時(shí)(由于航速、浪向等影響)驅(qū)動(dòng)氣閥參與控制，以獲得好的減搖效果，避免水閥控制方式效果下降甚至增搖的缺陷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置，其特征在于，通訊模塊采集陀螺儀和水位傳感器信號(hào)，發(fā)送至主控模塊，主控模塊輸出控制指令通過CAN總線發(fā)送至輸入輸出模塊，輸入輸出模塊輸出信號(hào)到水閥、通風(fēng)閥和氣閥的氣動(dòng)控Φ1J閥塊，輸入輸出模塊接收水閥、通風(fēng)閥和氣閥的狀態(tài)反饋信號(hào)，將接收到的狀態(tài)反饋信號(hào)傳送到主控模塊進(jìn)行處理，通過控制箱和駕駛室的人機(jī)交互界面進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)指示和報(bào)警顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置，其特征在于，所述通訊模塊分別通過RS232與陀螺儀通信，通過Al接收水位傳感器信號(hào)，通過LAN與PC網(wǎng)口通信。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種聯(lián)合控制式可控被動(dòng)式減搖水艙裝置，通訊模塊采集陀螺儀和水位傳感器信號(hào)，發(fā)送至主控模塊，主控模塊輸出控制指令通過CAN總線發(fā)送至輸入輸出模塊，輸入輸出模塊輸出信號(hào)到水閥、通風(fēng)閥和氣閥的氣動(dòng)控制閥塊，輸入輸出模塊接收水閥、通風(fēng)閥和氣閥的狀態(tài)反饋信號(hào)，將接收到的狀態(tài)反饋信號(hào)傳送到主控模塊進(jìn)行處理，通過控制箱和駕駛室的人機(jī)交互界面進(jìn)行開關(guān)狀態(tài)指示和報(bào)警顯示。本裝置符合電器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可靠性高，高效節(jié)能，減搖效果明顯，可控范圍廣、友好的人機(jī)交互、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，切合當(dāng)前節(jié)能減排造船的大環(huán)境。
【IPC分類】B63B39/03
【公開號(hào)】CN204871513
【申請?zhí)枴緾N201520472725
【發(fā)明人】韋彬, 楊春云, 楊萬富, 曾啟盛, 鄒寧, 程媛
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年6月30日