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      一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置及方法

      文檔序號:6296359閱讀:187來源:國知局
      一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置及方法
      【專利摘要】本發(fā)明屬于自動化控制【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置及對接方法。該控制裝置包括主動信號發(fā)送裝置、綜合顯控裝置、絞車控制裝置、水下控制裝置、姿態(tài)傳感器、聲信號處理裝置、聲基陣、從動信號接收裝置和聲信標;該對接方法利用控制裝置能自動或手動控制縱向水下拖曳載體快速、準確、自動尋的對接,以簡化操作,提高自動化和可視化程度。
      【專利說明】一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置及方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于自動化控制【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置及對接方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]在現(xiàn)有的技術(shù)中,海上油料補給水平是決定船只遠航能力的重要因素,海上航行縱向油料補給在海上補給中占有非常重要的地位,是海上油料補給的主要方式。長期以來,航行縱向油料補給一直沿用人工對接的方式進行,存在著打撈抓取不準、人力拖拉軟管困難、勞動強度大、可靠性差等諸多問題。研制海上自動縱向水下對接裝置,解決海上油料補給人力密集的問題,提供一型自動化程度較高的海上航行縱向油料補給對接裝置勢在必行。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷,設(shè)計用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置和對接方法,該方法能自動或手動控制縱向水下拖曳載體快速、準確、自動尋的對接,以簡化操作,提高自動化和可視化程度。
      [0004]為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置,該控制裝置包括主動信號發(fā)送裝置、綜合顯控裝置、絞車控制裝置、水下控制裝置、姿態(tài)傳感器、聲信號處理裝置、聲基陣、從動信號接收裝置和聲信標;該控制裝置用于主動船和從動船,在所述主動船上設(shè)有主動拖體、絞車;在所述主動拖體上設(shè)有垂直翼板、垂直舵板、水平翼板、水平舵板;在所述從動船上設(shè)有從動拖體;
      [0005]所述從動信號接收裝置與所述主動信號發(fā)送裝置相連;所述綜合顯控裝置與所述絞車控制裝置、主動信號發(fā)送裝置相連,所述絞車控制裝置與絞車相連,所述絞車通過線纜與主動拖體相連,所述絞車控制裝置與水下控制裝置通過RS485第一串口相連,水下控制裝置與垂直翼板、垂直舵板、水平翼板、水平舵板的驅(qū)動機構(gòu)相連;所述絞車控制裝置還與聲信號處理裝置通過RS485第二串口相連,所述聲信號處理裝置接收聲基陣的信號;所述姿態(tài)傳感器與所述聲信號處理裝置通過RS232串口相連。
      [0006]還包括顯示裝置,所述顯示裝置用于顯示綜合顯控裝置的對接信息。
      [0007]所述的自動對接控制裝置的對接方法在于:
      [0008]步驟一、在所述綜合顯控裝置設(shè)置所述主動拖體和從動拖體對接條件,并將該對接條件通過所述主動信號發(fā)送裝置通過無線電臺發(fā)送至所述從動信號接收裝置;所述主動船和從動船按照計劃進入對接陣位,所述主動船的絞車通過線纜將所述主動拖體布放入水,所述從動船通過鋼索將所述從動拖體布放入水;
      [0009]步驟二、開啟所述絞車控制裝置,所述主動拖體的所述聲基陣接收所述從動拖體的聲信標信號,所述聲信號處理裝置得到所述主動拖體和從動拖體的相對位置并將該相對位置信號通過RS485第二串口傳遞至所述絞車控制裝置,所述絞車控制裝置將該相對位置信號轉(zhuǎn)發(fā)至所述綜合顯控裝置;
      [0010]步驟三、所述綜合顯控裝置根據(jù)接收的所述主動拖體和從動拖體相對位置信號,下發(fā)絞車放纜指令給所述絞車控制裝置,同時綜合顯控裝置由絞車控制裝置通過RS485第一串口將翼板舵板調(diào)整指令給水下控制裝置;
      [0011]步驟四、所述絞車控制裝置根據(jù)綜合顯控裝置的指令控制所述絞車釋放所述主動拖體,并將所述主動拖體和從動拖體間隔調(diào)整到2?3分鐘時,停止所述絞車工作;
      [0012]步驟五、所述水下控制裝置控制所述水平舵板、水平翼板、垂直舵板、垂直翼板的角度進而調(diào)整所述主動拖體的姿態(tài),所述姿態(tài)傳感器通過RS232串口將所述主動拖體的姿態(tài)信息傳送至所述聲信號處理裝置,所述聲信號處理裝置通過絞車控制裝置將所述主動拖體的姿態(tài)信息反饋至所述綜合顯控裝置;
      [0013]步驟六、所述綜合顯控裝置接收到所述主動拖體的姿態(tài)信息,所述綜合顯控裝置判斷主動拖體和從動拖體是否具備對接條件;
      [0014]當具備時,綜合顯控裝置下達指令給所述絞車控制裝置控制所述絞車釋放所述主動拖體與從動拖體對接,綜合顯控裝置下發(fā)指令至絞車控制裝置,控制所述絞車回收,斷開所述主動拖體和從動拖體;
      [0015]當不具備時,重新調(diào)整所述主動拖體的姿態(tài)直至具備對接條件。
      [0016]所述主動拖體和從拖體的對接條件為:所述主動拖體與從動拖體水平相對距離(0.2m ;所述主動拖體與從動拖體垂直相對深度< 0.1m ;所述主動拖體與從動拖體相對仰角<5° ;所述主動拖體橫滾角< 20°。
      [0017]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于:該控制系統(tǒng)能自動或手動控制水下拖曳載體快速、準確、自動尋的對接,以簡化操作,提高自動化和可視化程度。還具有以下優(yōu)點,一、制定對接條件,包括主動船、從動船航線、航速,航線偏離允許誤差,相對船位,作業(yè)區(qū)進入點,對接作業(yè)區(qū),對接作業(yè)區(qū),對接脫離區(qū),作業(yè)區(qū)脫離點等;二、指令開始對接操作或停止對接操作;三、通過指控界面實現(xiàn)對接態(tài)勢顯示,包括顯示主動船和從動船對接航線、作業(yè)區(qū)進入點、對接作業(yè)區(qū)、對接脫離區(qū)、作業(yè)區(qū)脫離點;四、顯示主動船和從動船實際航跡、航速、航向、船位和位置匹配區(qū)域,數(shù)據(jù)顯示當前船位大地坐標和航線偏離值,圖形和數(shù)據(jù)顯示從動拖體和主動拖體水平相對位置和大地坐標;五、數(shù)據(jù)顯示輸油軟管壓力、長度、拖力。實現(xiàn)輔助指揮,根據(jù)態(tài)勢信息提供對接作業(yè)時主動船、從動船機動參考信息。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
      【具體實施方式】
      [0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步描述,以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
      [0020]如圖1所示,本發(fā)明具體實施的技術(shù)方案是:一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置,該控制裝置包括主動信號發(fā)送裝置、綜合顯控裝置、絞車控制裝置、水下控制裝置、姿態(tài)傳感器、聲信號處理裝置、聲基陣、從動信號接收裝置和聲信標;該控制裝置用于主動船和從動船,在所述主動船上設(shè)有主動拖體、絞車;在所述主動拖體上設(shè)有垂直翼板、垂直舵板、水平翼板、水平舵板;在所述從動船上設(shè)有從動拖體;
      [0021]其特征在于:所述從動信號接收裝置與所述主動信號發(fā)送裝置相連;所述綜合顯控裝置與所述絞車控制裝置、主動信號發(fā)送裝置相連,所述絞車控制裝置與絞車相連,所述絞車通過線纜與主動拖體相連,所述絞車控制裝置與水下控制裝置通過RS485第一串口相連,水下控制裝置與垂直翼板、垂直舵板、水平翼板、水平舵板的驅(qū)動機構(gòu)相連;所述絞車控制裝置還與聲信號處理裝置通過RS485第二串口相連,所述聲信號處理裝置接收聲基陣的信號;所述姿態(tài)傳感器與所述聲信號處理裝置通過RS232串口相連。
      [0022]還包括顯示裝置,所述顯示裝置用于顯示綜合顯控裝置的對接信息。
      [0023]所述的自動對接控制裝置的對接方法在于:
      [0024]步驟一、在所述綜合顯控裝置設(shè)置所述主動拖體和從動拖體對接條件,并將該對接條件通過所述主動信號發(fā)送裝置通過無線電臺發(fā)送至所述從動信號接收裝置;所述主動船和從動船按照計劃進入對接陣位,所述主動船的絞車通過線纜將所述主動拖體布放入水,所述從動船通過鋼索將所述從動拖體布放入水;
      [0025]步驟二、開啟所述絞車控制裝置,所述主動拖體的所述聲基陣接收所述從動拖體的聲信標信號,所述聲信號處理裝置得到所述主動拖體和從動拖體的相對位置并將該相對位置信號通過RS485第二串口傳遞至所述絞車控制裝置,所述絞車控制裝置將該相對位置信號轉(zhuǎn)發(fā)至所述綜合顯控裝置;
      [0026]步驟三、所述綜合顯控裝置根據(jù)接收的所述主動拖體和從動拖體相對位置信號,下發(fā)絞車放纜指令給所述絞車控制裝置,同時綜合顯控裝置由絞車控制裝置通過RS485第一串口將翼板舵板調(diào)整指令給水下控制裝置;
      [0027]步驟四、所述絞車控制裝置根據(jù)綜合顯控裝置的指令控制所述絞車釋放所述主動拖體,并將所述主動拖體和從動拖體間隔調(diào)整到2?3分鐘時,停止所述絞車工作;
      [0028]步驟五、所述水下控制裝置控制所述水平舵板、水平翼板、垂直舵板、垂直翼板的角度進而調(diào)整所述主動拖體的姿態(tài),所述姿態(tài)傳感器通過RS232串口將所述主動拖體的姿態(tài)信息傳送至所述聲信號處理裝置,所述聲信號處理裝置通過絞車控制裝置將所述主動拖體的姿態(tài)信息反饋至所述綜合顯控裝置;
      [0029]步驟六、所述綜合顯控裝置接收到所述主動拖體的姿態(tài)信息,所述綜合顯控裝置判斷主動拖體和從動拖體是否具備對接條件;
      [0030]當具備時,綜合顯控裝置下達指令給所述絞車控制裝置控制所述絞車釋放所述主動拖體與從動拖體對接,綜合顯控裝置下發(fā)指令至絞車控制裝置,控制所述絞車回收,斷開所述主動拖體和從動拖體;
      [0031]當不具備時,重新調(diào)整所述主動拖體的姿態(tài)直至具備對接條件。
      [0032]所述主動拖體和從拖體的對接條件為:所述主動拖體與從動拖體水平相對距離(0.2m ;所述主動拖體與從動拖體垂直相對深度< 0.1m ;所述主動拖體與從動拖體相對仰角<5° ;所述主動拖體橫滾角< 20°。
      [0033]主動拖體和從動拖體是通過水聲定位的方式解算相對距離和相對深度差的。主動拖體的信號包括兩路,一路是聲信號處理裝置與綜合顯控裝置相連,一路是水下控制裝置與綜合顯控裝置相連。
      [0034]自動迫近、自動對接,采用主動拖體上裝有聲基陣,聲基陣作為主動拖體的眼睛,尋找被動拖體的聲信標信號,實時解算相對位置,自動迫近、自動對接;對接時,采用突然釋放主動拖體撞擊被動拖體,實施對接。在具備對接條件前提下,自動閃爍提醒,對接態(tài)勢顯示,對接界面采用大環(huán)套小環(huán)的方式顯示對接狀態(tài)。
      [0035]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當指出,對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
      【權(quán)利要求】
      1.一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置,該控制裝置包括主動信號發(fā)送裝置、綜合顯控裝置、絞車控制裝置、水下控制裝置、姿態(tài)傳感器、聲信號處理裝置、聲基陣、從動信號接收裝置和聲信標; 其特征在于:所述從動信號接收裝置與所述主動信號發(fā)送裝置相連;所述綜合顯控裝置與所述絞車控制裝置、主動信號發(fā)送裝置相連,所述絞車控制裝置與絞車相連,所述絞車通過線纜與主動拖體相連,所述絞車控制裝置與水下控制裝置通過RS485第一串口相連,水下控制裝置與垂直翼板、垂直舵板、水平翼板、水平舵板的驅(qū)動機構(gòu)相連;所述絞車控制裝置還與聲信號處理裝置通過RS485第二串口相連,所述聲信號處理裝置接收聲基陣的信號;所述姿態(tài)傳感器與所述聲信號處理裝置通過RS232串口相連。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于海上水下拖曳載體的自動對接控制裝置,其特征在于:還包括顯示裝置,所述顯示裝置用于顯示綜合顯控裝置的對接信息。
      3.一種根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動對接控制裝置的對接方法在于: 步驟一、在所述綜合顯控裝置設(shè)置所述主動拖體和從動拖體對接條件,并將該對接條件通過所述主動信號發(fā)送裝置通過無線電臺發(fā)送至所述從動信號接收裝置;所述主動船和從動船按照計劃進入對接陣位,所述主動船的絞車通過線纜將所述主動拖體布放入水,所述從動船通過鋼索將所述從動拖體布放入水; 步驟二、開啟所述絞車控制裝置,所述主動拖體的所述聲基陣接收所述從動拖體的聲信標信號,所述聲信號處理裝置得到所述主動拖體和從動拖體的相對位置并將該相對位置信號通過RS485第二串口傳遞至所述絞車控制裝置,所述絞車控制裝置將該相對位置信號轉(zhuǎn)發(fā)至所述綜合顯控裝置; 步驟三、所述綜合顯控裝置根據(jù)接收的所述主動拖體和從動拖體相對位置信號,下發(fā)絞車放纜指令給所述絞車控制裝置,同時綜合顯控裝置由絞車控制裝置通過RS485第一串口將翼板舵板調(diào)整指令給水下控制裝置; 步驟四、所述絞車控制裝置根據(jù)綜合顯控裝置的指令控制所述絞車釋放所述主動拖體,并將所述主動拖體和從動拖體間隔調(diào)整到2?3分鐘時,停止所述絞車工作; 步驟五、所述水下控制裝置控制所述水平舵板、水平翼板、垂直舵板、垂直翼板的角度進而調(diào)整所述主動拖體的姿態(tài),所述姿態(tài)傳感器通過RS232串口將所述主動拖體的姿態(tài)信息傳送至所述聲信號處理裝置,所述聲信號處理裝置通過絞車控制裝置將所述主動拖體的姿態(tài)信息反饋至所述綜合顯控裝置; 步驟六、所述綜合顯控裝置接收到所述主動拖體的姿態(tài)信息,所述綜合顯控裝置判斷主動拖體和從動拖體是否具備對接條件; 當具備時,綜合顯控裝置下達指令給所述絞車控制裝置控制所述絞車釋放所述主動拖體與從動拖體對接,綜合顯控裝置下發(fā)指令至絞車控制裝置,控制所述絞車回收,斷開所述主動拖體和從動拖體; 當不具備時,重新調(diào)整所述主動拖體的姿態(tài)直至具備對接條件。
      4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動對接控制裝置的對接方法,其特征在于:所述主動拖體和從拖體的對接條件為:所述主動拖體與從動拖體水平相對距離< 0.2m ;所述主動拖體與從動拖體垂直相對深度< 0.1m ;所述主動拖體與從動拖體相對仰角< 5° ;所述主動拖體橫滾角<20°。
      【文檔編號】G05B19/02GK103496437SQ201310424815
      【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
      【發(fā)明者】諶啟偉, 張晉斌, 唐宗勇, 張輝, 趙治平, 官紅, 任宏偉 申請人:中國船舶重工集團公司第七一〇研究所
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