专利名称：用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置及其工作方法，可用于平地造船和陆海接载等工程，属于船舶与海洋工程技术领域。
背景技术：
在现有技术中，接载浮体通常是浮船坞、半潜驳或平板驳船等海洋工程装备。接载浮体在工作过程中，会受到风浪流和潮汐等水文气象条件的影响，同时在接载浮体上的载荷也会不断变化着，为了使接载浮体甲板面平稳地保持在某个高度，需要对接载浮体进行动态配载、调整浮态和保证其结构强度。当前，浮船坞、半潜驳或平板驳船建造时，在驾驶室或操作室里，仅配备了横倾角、 首尾吃水和舱液位高度指示仪，其工作精度和灵敏度不够高。在运输产品接载过程中，需要操作人员在工程现场的多个关键位置，根据码头、接载浮体和运输产品之间的相对位置，以及环境参数(风、浪、流和潮汐)来确定如何控制接载浮体的浮态，这种状态已经不能满足现代海洋工程作业需要，也不能保证接载运输的安全性。
发明内容
本发明是针对特殊海洋工程需求，研制了多种高精度的测量原理和方法，并将他们有机集合成一种装置，能够全自动化测量各种参数，用于陆海连接运输时，对接载装备进行实时浮态智能控制。它应既可以应用于滑道移位系统中，也可以应用于轨道移位系统中， 结构简单，工程适用性强，安全可靠，方便维护，不会改变现有工作环境及影响船厂生产工序和流程。本发明采用的技术方案是一种用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置包括一个潮位高度测量单元、一个移动物体与接载浮体的相对水平位置测量单元、一个接载浮体与码头前沿的相对高度测量单元、接载浮体的六个吃水测量单元和一个接收与控制单元；所述潮位高度测量单元采用一个安装在码头附近水域内的第一压电式传感器，第一压电式传感器采集潮位高度信息以无线数据发送到接收与控制单元的接收端；所述相对水平位置测量单元采用一个安装在码头上的第一激光测距传感器，第一激光测距传感器采集水平位置信息以无线数据发送到接收与控制单元的接收端；所述相对高度测量单元采用二个安装在接载浮体尾部左右端面的第二激光测距传感器，第二激光测距传感器采集相对高度信息以无线数据发送到接收与控制单元的接收端；所述吃水测量单元采用六个分别安装在接载浮体首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷的第二压电式传感器，第二压电式传感器采集吃水高度信息以有线数据传送到接收与控制单元的接收端；所述接收与控制单元安装在接载浮体的控制室内，并与配载计算机软件系统进行数据传输。所述的用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置的工作方法采用的步骤如下(a)在码头附近的水域内安装潮位高度测量单元；
(b)在码头上安装移动物体与接载浮体的相对水平位置测量单元；(C)在接载浮体尾部端面的左右对称位置分别安装接载浮体与码头前沿的相对高度测量单元；(d)在接载浮体首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷位置分别安装吃水测量单元;(e)在接载浮体的控制室内安装接收与控制单元；(f)测试潮位高度测量单元与接收与控制单元信号传输，并标定初值；(g)测试相对水平位置测量单元与接收与控制单元信号传输，并标定初值；(h)测试相对高度测量单元与接收与控制单元信号传输，并标定初值；(i)测试吃水测量单元与接收与控制单元信号传输，并标定初值；(j)连接接收与控制单元与配载计算机系统，并检测数据传输；(k)移动物体开始以初速度在码头轨道上向接载浮体甲板轨道移动；(I)所述潮位高度测量单元、相对水平位置测量单元、相对高度测量单元和吃水测量单元将数据传输到接收与控制单元；(m)配载计算机系统在接收到接收与控制单元传来的数据后，计算出下一时刻移动物体移动速度和压载系统工作方案；(η)直到移动物体移动到接载浮体预先确定的位置为止。本发明的有益效果是这种用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置包括潮位高度测量单元、相对水平位置测量单元、相对高度测量单元、吃水测量单元和一个接收与控制单元，各测量单元通过压电式传感器或激光测距传感器采集到的信息以无线数据或有线数据传送到接收与控制单元的接收端，接收与控制单元与配载计算机软件系统进行数据传输。各测量单元的测量数据作为接载浮体配载、调整浮态和保证其结构强度的分析与计算依据。该浮态控制装置提高了运输产品陆海运输和接载浮体在海上升潜作业的安全性和效率。它既可以应用于滑道移位系统中，也可以应用于轨道移位系统中，结构简单，工程适用性强，安全可靠，方便维护，不会改变现有工作环境及影响船厂生产工序和流程。
图I是一种用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置的主视图。图2是一种用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置的俯视图。图3是图I中的B-B剖视图。图4是图2中的A-A剖视图。图5是潮位高度测量单元图。图6是移动物体与接载浮体的相对水平位置测量单元图。图7是接载浮体与码头前沿的相对高度测量单元图。图8是接载浮体的吃水测量单元图。图9是接收与控制单元图。图中1、码头，2、接载浮体，3、移动物体，4、码头导轨，5、接载浮体甲板导轨，6、潮位高度测量单元，7、相对水平位置测量单元，8、相对高度测量单元，9、吃水测量单元，10、接收与控制单元。
具体实施例方式以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。图1、2、3、4示出了用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置布置图。图中，用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置浮态控制装置包括一个潮位高度测量单元6、一个移动物体3与接载浮体2的相对水平位置测量单元7、一个接载浮体2与码头I前沿的相对高度测量单元8、接载浮体2的六个吃水测量单元9和一个接收与控制单元10。潮位高度测量单元6采用一个安装在码头I附近水域内的第一压电式传感器，第一压电式传感器采集潮位高度信息以无线数据发送到接收与控制单元10的接收端。相对水平位置测量单元7采用一个安装在码头I上的第一激光测距传感器，第一激光测距传感器采集水平位置信息以无线数据发送到接收与控制单元10的接收端。所述相对高度测量单元8采用二个安装在接载浮体2尾部左右端面的第二激光测距传感器，第二激光测距传感器采集相对高度信息以无线数据发送到接收与控制单元10的接收端。吃水测量单元9采用六个分别安装在接载浮体2首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷的第二压电式传感器，第二压电式传感器采集吃水高度信息以有线数据传送到接收与控制单元10的接收端。所述接收与控制单元10安装在接载浮体2的控制室内，并与配载计算机软件系统进行数据传输。图5示出了潮位高度测量单元图。潮位高度测量单元6由以下部件组成电源开关、交直流变压器、2. 4GHz无线数据传输模块、数据采集模块和第一压电式传感器组成，并按图示方式进行电连接。第一压电式传感器安装在码头附近的水域内。交直流变压器将 220V交流电转成24V直流电，数据采集模块通过第一压电式传感器采集潮位高度信息，并经过2. 4GHz无线数据传输模块发送到接收与控制单元10的接收端。图6示出了移动物体与接载浮体的相对水平位置测量单元图。相对水平位置测量单元7由以下部件组成电源开关、交直流变压器、433MHz无线数据传输模块、数据采集模块和第一激光测距传感器组成，并按图示方式进行电连接。第一激光测距传感器安装在码头上，移动物体前进方向后端。交直流变压器将220V交流电转成24V直流电，数据采集模块通过第一激光测距传感器采集水平位置信息，并经过433MHz无线数据传输模块发送到接收与控制单元10的接收端。图7示出了接载浮体与码头前沿的相对高度测量单元图。相对高度测量单元8由以下部件组成电源开关、交直流变压器、433MHz无线数据传输模块、数据采集模块和左右二个第二激光测距传感器组成，并按图示方式进行电连接。左右二个第二激光测距传感器安装在接载浮体尾部端面，左右对称布置。交直流变压器将220V交流电转成24V直流电， 数据采集模块通过左右二个第二激光测距传感器采集相对高度信息，并经过433MHz无线数据传输模块发送到接收与控制单元10的接收端。图8示出了接载浮体的吃水测量单元图。吃水测量单元9由以下部件组成电源开关、交直流变压器、有线数据传输模块、数据采集模块和六个第二压电式传感器组成，并按图示方式进行电连接。这六个第二压电式传感器分别安装在接载浮体首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷。交直流变压器将220V交流电转成24V直流电，数据采集模块通过第二压电式传感器采集吃水高度信息，并经过有线数据传输模块传输到接收与控制单元10 的接收端。
图9示出了接收与控制单元图。接收与控制单元10由以下部件组成电源开关、 交直流变压器、2. 4GHz无线数据接收模块(接收潮位高度测量单元数据)、二个433MHz无线数据接收模块(分别接收移动物体3与接载浮体2的相对水平位置测量单元数据)、融德数据接收模块(接收接载浮体2的吃水测量单元数据，以及压载舱液位高度数据)、四个通讯串口(C0M1/C0M2/C0M3/C0M4)和工控机模块组成，并按图示方式进行电连接。接收与控制单元10安装在接载浮体2的控制室内，并与配载计算机软件系统进行数据传输。上述的用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置的工作方法同上所述，这里不再赘述。
权利要求
1.一种用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置，其特征是所述浮态控制装置包括一个潮位高度测量单元￠)、一个移动物体(3)与接载浮体(2)的相对水平位置测量单元(7)、一个接载浮体(2)与码头(I)前沿的相对高度测量单元(8)、接载浮体(2)的六个吃水测量单元(9)和一个接收与控制单元(10);所述潮位高度测量单元(6)采用一个安装在码头(I)附近水域内的第一压电式传感器，第一压电式传感器采集潮位高度信息以无线数据发送到接收与控制单元(10)的接收端；所述相对水平位置测量单元(7)采用一个安装在码头(I)上的第一激光测距传感器，第一激光测距传感器采集水平位置信息以无线数据发送到接收与控制单元(10)的接收端；所述相对高度测量单元(8)采用二个安装在接载浮体(2)尾部左右端面的第二激光测距传感器，第二激光测距传感器采集相对高度信息以无线数据发送到接收与控制单元(10)的接收端；所述吃水测量单元(9)采用六个分别安装在接载浮体(2)首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷的第二压电式传感器，第二压电式传感器采集吃水高度信息以有线数据传送到接收与控制单元(10)的接收端；所述接收与控制单元(10)安装在接载浮体(2)的控制室内，并与配载计算机软件系统进行数据传输。
2.根据权利要求I所述的用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置的工作方法，其特征是所述工作方法采用的步骤如下(a)在码头(I)附近的水域内安装潮位高度测量单元(6)；(b)在码头⑴上安装移动物体(3)与接载浮体(2)的相对水平位置测量单元(7)；(c)在接载浮体(2)尾部端面的左右对称位置分别安装接载浮体(2)与码头(I)前沿的相对高度测量单元(8)；(d)在接载浮体(2)首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷位置分别安装吃水测量单元(9)；(e)在接载浮体(2)的控制室内安装接收与控制单元(10)；(f)测试潮位高度测量单元￠)与接收与控制单元(10)信号传输，并标定初值；(g)测试相对水平位置测量单元(7)与接收与控制单元(10)信号传输，并标定初值；(h)测试相对高度测量单元(8)与接收与控制单元(10)信号传输，并标定初值；(i)测试吃水测量单元(9)与接收与控制单元(10)信号传输，并标定初值；U)连接接收与控制单元(10)与配载计算机系统，并检测数据传输；(k)移动物体(3)开始以初速度在码头轨道(4)上向接载浮体甲板轨道(5)移动；(I)所述潮位高度测量单元(6)、相对水平位置测量单元(7)、相对高度测量单元(8)和吃水测量单元(9)将数据传输到接收与控制单元(10)；(m)配载计算机系统在接收到接收与控制单元(10)传来的数据后，计算出下一时刻移动物体(3)移动速度和压载系统工作方案；(η)直到移动物体(3)移动到接载浮体(2)预先确定的位置为止。
全文摘要
一种用于陆海连接运输的接载装备浮态控制装置及其工作方法，属于船舶与海洋工程技术领域。这种浮态控制装置包括潮位高度测量单元、相对水平位置测量单元、相对高度测量单元、吃水测量单元和一个接收与控制单元，各测量单元通过传感器采集到的信息传送到接收与控制单元的接收端，接收与控制单元与配载计算机软件系统进行数据传输。各测量单元的测量数据作为接载浮体配载、调整浮态和保证其结构强度的分析与计算依据。该浮态控制装置提高了运输产品陆海运输和接载浮体在海上升潜作业的安全性和效率。它可以应用于滑道移位系统或轨道移位系统中，结构简单，工程适用性强，安全可靠，方便维护，不会改变现有工作环境及影响船厂生产工序和流程。
文档编号B63B38/00GK102582800SQ201210046840
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月27日 优先权日2012年2月27日
发明者于雁云, 张明霞, 林焰, 秦品乐, 陈明 申请人:大连理工大学