專(zhuān)利名稱：帶有“gps”的減搖鰭控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種減少橫搖的船只運(yùn)動(dòng)的設(shè)備，特別是一種使用水 翼作用在周?chē)鏈p少船只運(yùn)動(dòng)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
船在海洋航行中，在風(fēng)浪作用下產(chǎn)生橫搖，船舶的橫向搖擺會(huì)降低其 適航性，損壞船體結(jié)構(gòu)，影響設(shè)備、儀表的正常的運(yùn)行，會(huì)使貨物移位或 撞擊損壞，也會(huì)使乘客和船員昏暈，嚴(yán)重的橫搖可能造成危險(xiǎn)，對(duì)于戰(zhàn)斗 艦艇則可能影響或甚至喪失戰(zhàn)斗能力，為了減少船舶的搖擺，在這一技術(shù) 領(lǐng)域的業(yè)者采用種種辦法，如舭龍骨、減搖水艙、減搖陀螺、減搖重錘和減搖鰭等等減搖設(shè)備；隨著技術(shù)的進(jìn)步和高速艦船數(shù)量的日益增加，也由 于減搖鰭的減搖效果和船舶的航速成正比，減搖鰭已成為較高航速艦船減小搖擺提高艦船性能的重要設(shè)備之一，現(xiàn)有減搖鰭控制裝置如圖3所示，當(dāng)船舶在航行中產(chǎn)生橫搖時(shí)，由陀螺儀測(cè)定船舶的橫搖信號(hào)(包括有角位移6、角速度6和角加速度6)，再由計(jì)程儀測(cè)定船舶的航行速度信號(hào)(航速v),上述信號(hào)輸入中央控制系統(tǒng)，經(jīng)轉(zhuǎn)換放大后，驅(qū)使鰭轉(zhuǎn)動(dòng)一對(duì)應(yīng)的角度，鰭在對(duì)應(yīng)航速的水流作用，產(chǎn)生一和船舶橫搖方向相反的穩(wěn)定力矩， 該穩(wěn)定力矩使船的搖擺將受到很大的阻尼，從而可使橫搖幅度大大減小， 顯然在減搖鰭系統(tǒng)工作過(guò)程中，計(jì)程儀輸入航速信號(hào)是系統(tǒng)有效工作的必 要條件，因而計(jì)程儀是減搖鰭控制裝置中不可或缺的設(shè)備組成要素，通常在中央控制系統(tǒng)是用S7-200PLC輸入觸點(diǎn)，接受來(lái)自計(jì)程儀的200脈沖/ 海里的無(wú)源或有源觸點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)識(shí)別解算后，對(duì)減搖鰭的鰭角進(jìn)行"航速 調(diào)節(jié)"；但是，現(xiàn)有計(jì)程儀由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、工藝要求精、元器件價(jià)格昂 貴，而其適用范圍有限，無(wú)法形成規(guī)模生產(chǎn)，因而其制作成本極高，給使 用者造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，從本技術(shù)領(lǐng)域看，隨著減搖鰭需求量的增加，降低設(shè) 備成本，如以低成本設(shè)備取代現(xiàn)有的計(jì)程儀，是具有重要經(jīng)濟(jì)意義的措施; 在新技術(shù)迅速發(fā)展的今天，全球定位系統(tǒng)(GPS)在航空、航天和汽車(chē)等 部門(mén)，已獲得成功的大量的應(yīng)用，它不僅具有開(kāi)發(fā)代替計(jì)程儀的技術(shù)潛在 要素，而且價(jià)格也比較低廉，從而給GPS在減搖鰭控制裝置上的應(yīng)用提供 了技術(shù)基礎(chǔ)。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種帶有"GPS"的減搖鰭 控制裝置，它能保持減搖鰭控制裝置具有符合技術(shù)要求的規(guī)范，又能以廉 價(jià)的GPS取代價(jià)格昂貴的計(jì)程儀而具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是帶有"GPS"的減搖鰭控制裝置的中央控制系統(tǒng)的輸出端和液壓伺服 系統(tǒng)的輸入端連接，液壓伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接有鰭，鰭的角位移信號(hào) 輸出端經(jīng)反饋裝置和中央控制系統(tǒng)的輸入端連接，裝置的第1信號(hào)源角速 度陀螺輸出端和中央控制系統(tǒng)的輸入端連接，角速度陀螺向中央控制系統(tǒng)輸入船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)信號(hào)，其特點(diǎn)是中央控制系統(tǒng)的另一輸入端、連接有一全球定位系統(tǒng)(GPS)， GPS向中央控制系統(tǒng)輸入船舶的航速信號(hào)，為裝 置的第2信號(hào)源，裝置的第1和第2信號(hào)源分別將船舶橫搖運(yùn)動(dòng)信號(hào)和航 速信號(hào)輸入中央控制系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)，經(jīng)處理放大后，由液壓伺服系 統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)鰭至相應(yīng)的角度，建立和船舶橫搖方向相反的穩(wěn)定力矩， 鰭的角位移信號(hào)經(jīng)反饋裝置輸入中央控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)減搖功能。本實(shí)用新型以GPS代替現(xiàn)有的計(jì)程儀提供裝置所需的f[速信號(hào)，經(jīng)試 驗(yàn)獲得具有良好的減搖效果，而GPS的價(jià)格僅是現(xiàn)選用的計(jì)程儀價(jià)格的 1/10至1/20，無(wú)疑，對(duì)日益增長(zhǎng)的減搖鰭需求量，不僅對(duì)使用者能獲得較 大的經(jīng)濟(jì)利益，而且對(duì)促進(jìn)減搖鰭的推廣使用也會(huì)有極佳的作用。



圖1是本實(shí)用新型帶有"GPS"的減榣鰭控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是
圖1中接收航速信號(hào)的流程圖。 圖3是現(xiàn)有減搖鰭控制裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
參照
圖1，帶有"GPS"的減搖鰭控制裝置包括有角速度陀蠊1、全球 定位系統(tǒng)(GPS) 2、中央控制系統(tǒng)3、液壓伺服系統(tǒng)4、鰭5和反饋裝置6， 其中角速度陀螺l、中央控制系統(tǒng)3、液壓伺服系統(tǒng)4、鰭5和反饋裝置 6等組成的結(jié)構(gòu)和功能與現(xiàn)有設(shè)備相同或相似。角速度陀螺1是帶有"GPS"的減搖鰭控制裝置的第1信號(hào)源，其輸 出端和中央控制系統(tǒng)3的輸入端連接，角速度陀螺1輸入中央控制系統(tǒng)3是，船舶在風(fēng)浪航行中產(chǎn)生的橫搖運(yùn)動(dòng)的角位移e、角速度6和角加速度6信號(hào)。"GPS" 2是帶有"GPS"的減搖鰭控制裝置的第2信號(hào)源，可采用現(xiàn) 有的格明(GARMIN)系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品為232接口，輸出信號(hào)為NMEA0183 格式信號(hào)；使用時(shí)，中央控制系統(tǒng)S7-200PLC需要和GPS進(jìn)行通訊，接收 到航速信號(hào)，用于減搖鰭的"航速調(diào)節(jié)功能"，其結(jié)構(gòu)如
圖1所示；上述通 訊連接是，以接口轉(zhuǎn)換器(如1 -7520)實(shí)現(xiàn)信號(hào)從232接口到485接口的 轉(zhuǎn)換，然后將該信號(hào)接入到S7-200PLC的485端口0，其編寫(xiě)軟件接收航 速信號(hào)的流程圖如圖2所示；GPS提供的航速信號(hào)語(yǔ)句格式如下CR><LF>其中〈7〉表示地面速率(000.0 999.9節(jié)，前面的O也將被傳輸)。另外 還需要將PLC的端口 0設(shè)置為自由通信模式，需對(duì)SMB30、 SMB87、 SMB88、 SMB89、 SMB90、 SMB94等進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，最后將中斷事件和
中斷程序聯(lián)系起來(lái)，在中斷程序中提取出輸入的航速值，計(jì)算出調(diào)節(jié)系數(shù) 和需要送出的減搖鰭工作角所對(duì)應(yīng)的模擬量。裝置運(yùn)行時(shí)，如
圖1所示，角速度陀螺1和GPS 2對(duì)應(yīng)的模擬量輸入 中央控制系統(tǒng)3和液壓伺服系統(tǒng)4，經(jīng)處理和放大后，由液壓伺服系統(tǒng)4 的執(zhí)行機(jī)構(gòu)操縱鰭軸旋轉(zhuǎn)達(dá)對(duì)應(yīng)的鰭5的工作角，建立減搖的穩(wěn)定力矩， 并將鰭5的角位移信號(hào)經(jīng)反饋裝置6輸入中央控制系統(tǒng)3，完成帶有"GPS" 的減搖鰭控制的一個(gè)運(yùn)行程序，船舶在風(fēng)浪中航行時(shí)，在上述裝置的連續(xù) 運(yùn)行中，以鰭5產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩，給船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)添加強(qiáng)有力的阻尼， 減小船舶的橫搖運(yùn)動(dòng)的擺幅和頻率，提高船舶的適航性。
權(quán)利要求1、一種帶有“GPS”的減搖鰭控制裝置，裝置的中央控制系統(tǒng)的輸出端和液壓伺服系統(tǒng)的輸入端連接，液壓伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接有鰭，鰭的角位移信號(hào)輸出端經(jīng)反饋裝置的中央控制系統(tǒng)的輸入端連接，裝置的第1信號(hào)源角速度陀螺輸出端和中央控制系統(tǒng)的輸入端連接，角速度陀螺向中央控制系統(tǒng)輸入船舶橫搖運(yùn)動(dòng)信號(hào)，其特征在于中央控制系統(tǒng)的另一輸入端連接有一GPS，GPS向中央控制系統(tǒng)輸入船舶的航速信號(hào)，為裝置的第2信號(hào)源，第1和第2信號(hào)源分別將船舶橫搖運(yùn)動(dòng)信號(hào)和航速信號(hào)輸入中央控制系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)，經(jīng)處理放大后，由液壓伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)鰭至相應(yīng)角度，建立和舶橫搖方向相反的穩(wěn)定力矩，并將鰭的角位移信號(hào)經(jīng)反饋裝置輸入中央控制系統(tǒng)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有"GPS"的減搖鰭控制裝置，其特征是在 GPS的232樓口上設(shè)置有接口轉(zhuǎn)換器，接口轉(zhuǎn)換器和中央控制系統(tǒng)的 S7-200PLC的數(shù)字接口連接。
專(zhuān)利摘要一種帶有“GPS”的減搖鰭控制裝置，主要解決設(shè)備成本過(guò)高等技術(shù)問(wèn)題，其采用技術(shù)方案是，在裝置的中央控制系統(tǒng)一輸入端連接有角速度陀螺為第1信號(hào)源，在其另一端連接有一GPS，GPS向中央控制系統(tǒng)輸入航速信號(hào)，為裝置的第2信號(hào)源，二信號(hào)源分別將船舶橫搖運(yùn)動(dòng)信號(hào)和航速信號(hào)輸入中央控制系統(tǒng)和液壓伺服系統(tǒng)，經(jīng)處理放大后，由液壓伺服系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)鰭，建立減搖的穩(wěn)定力矩，并將鰭的角位移信號(hào)經(jīng)反饋裝置輸入中央控制系統(tǒng)，適用于各式減搖鰭。
文檔編號(hào)B63B39/06GK201002710SQ20072006683
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
發(fā)明者尤方駿, 宇 黃 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七○四研究所