联合控制式可控被动式减摇水舱装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种控制装置，特别涉及一种联合控制式可控被动式减摇水舱装置。
【背景技术】
[0002]目前，可控被动式减摇水舱装置有水阀控制式和气阀控制式两种类型。纯水阀可控被动式减摇水舱装置主要由显示器、控制模块、水阀执行机构等组成，其原理是通过水阀挡板改变水舱底通道的通流面积改变减摇水舱的固有周期，使舱内水晃荡产生扶正力矩。达到减摇效果。其优点是水阀挡板开关频率低、维护保养成本低，其缺点是适用船舶摇摆周期范围较窄。
[0003]纯气阀可控被动式减摇水舱装置主要由显示器、PLC、气动控制单元、气阀等组成，通过水舱顶部气阀开关控制舱内水的流动，改变舱内水在每个摇摆周期的相位，使舱内水晃荡产生扶正力矩。其优点适用船舶摇摆周期范围较宽，其缺点气阀开闭频率高，消耗功率大，气阀磨损比较厉害，维护保养成本高。
【发明内容】
[0004]本实用新型是针对被动式减摇水舱装置现在存在的问题，提出了一种联合控制式可控被动式减摇水舱装置，采用水阀和气阀联合控制，既能在短周期内精准控制水舱的固有周期，又能在长周期内消耗少量气量达到最佳减摇效果。
[0005]本实用新型的技术方案为:一种联合控制式可控被动式减摇水舱装置，通讯模块采集陀螺仪和水位传感器信号，发送至主控模块，主控模块输出控制指令通过CAN总线发送至输入输出模块，输入输出模块输出信号到水阀、通风阀和气阀的气动控制阀块，输入输出模块接收水阀、通风阀和气阀的状态反馈信号，将接收到的状态反馈信号传送到主控模块进行处理，通过控制箱和驾驶室的人机交互界面进行开关状态指示和报警显示。
[0006]所述通讯模块分别通过RS232与陀螺仪通信，通过Al接收水位传感器信号，通过LAN与PC网口通信。
[0007]本实用新型的有益效果在于:本实用新型联合控制式可控被动式减摇水舱装置，采集陀螺仪信号，传送至嵌入式控制模块进行运算处理，通过DO驱动气阀、水阀等开闭，接收行程开关信号作为反馈。本装置符合电器工业标准，可靠性高，高效节能，减摇效果明显，可控范围广、友好的人机交互、结构简单、安装方便，切合当前节能减排造船的大环境。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型联合控制式可控被动式减摇水舱装置原理框图；
[0009]图2为本实用新型联合控制式可控被动式减摇水舱装置结构框图。
【具体实施方式】
[0010]如图1所示联合控制式可控被动式减摇水舱装置原理框图，船在波浪力矩的作用下发生横摇，通过陀螺仪采集到船舶姿态输送到控制器，经中心控制单元处理后输出水阀和气阀动作指令，继而气阀和水阀进行开关动作。控制器根据水位传感器采集到的水位差和陀螺仪采集到的船舶姿态，控制水阀和气阀的动作。在船舶横摇周期与水舱固有周期接近时，水舱产生的减摇力矩最大且滞后船舶横摇大约90°，此时水舱减摇力矩最大且与波浪力矩反向，实现减摇功能。
[0011]如图2所示联合控制式可控被动式减摇水舱装置结构框图，嵌入式控制器采用工业控制模块，各模块如下:
[0012]主控CHU模块I通过CAN总线分别与通讯TEU模块3、驾驶室人机交互界面HMI9、控制箱人机交互界面HMIlO和与输入输出模块FTU2通信；
[0013]TEU模块3分别通过RS232 (COM4)与陀螺仪11通信，通过Al接收水位传感器12信号，通过LAN与PC网口通信；
[0014]输入输出模块FTU模块2中I路DO输出综合报警信号，8路DO通过气动控制阀块4控制气阀5开关，2路DO参与通风阀7的输出，4路DO控制水阀6的状态改变，12路DI通过行程开关采集气阀5关到位信号，4路DI接收通风阀7开关状态到位信号，2路DI接收高水位报警信号，I路DI接收气压低报警信号，4路DI采集水阀6开关到位信号。
[0015]气动控制阀块4根据控制系统中输入输出模块FTU模块2输出的指令信号，驱动气阀动作，是气动系统核心控制阀件。实时参与控制时，气阀5开启/关闭动作完毕后立即气阀气缸两腔排气，以保证下一次动作的快速性，同时亦使气阀动作过程中气缸内最高压力大大低于系统工作压力，以实现节气降噪目的。
[0016]通过TEU模块3采集陀螺仪11信号和水位传感器12信号，发送至主控CHU模块1，利用控制软件获得平均周期、水位差等，并将控制指令通过CAN总线发送至FTU模块2，驱动气阀、水阀、通风阀改变其状态，FTU模块2接收状态反馈信号，接收到的信号传送到CHU模块I进行处理，通过HMI进行开关状态指示和报警显示。此外，HMI可以实现参数设置、数据存储和减摇效果分析。
[0017]可控式被动水舱通过调节水阀的开关适应船随海况、装载状态和航行海域等因素的变化，改变水舱的固有振荡周期，使其接近船舶横摇状态。通过气阀的开关适应船舶横摇周期的实时变化，调节舱内水在每个振荡周期的相位，使得总是滞后于船的横摇相位大约90°，最大程度发挥减摇能力。
[0018]联合控制式减摇水舱同时配备水阀及气阀，将两种控制方式优缺互补，在中等海况，船舶横摇接近固有频率时采用水阀进行控制，以最小的消耗获得较好的减摇效果。在大风浪的复杂海况下或者船舶大角度长周期横摇时(由于航速、浪向等影响)驱动气阀参与控制，以获得好的减摇效果，避免水阀控制方式效果下降甚至增摇的缺陷。
【主权项】
1.一种联合控制式可控被动式减摇水舱装置，其特征在于，通讯模块采集陀螺仪和水位传感器信号，发送至主控模块，主控模块输出控制指令通过CAN总线发送至输入输出模块，输入输出模块输出信号到水阀、通风阀和气阀的气动控Φ1J阀块，输入输出模块接收水阀、通风阀和气阀的状态反馈信号，将接收到的状态反馈信号传送到主控模块进行处理，通过控制箱和驾驶室的人机交互界面进行开关状态指示和报警显示。2.根据权利要求1所述联合控制式可控被动式减摇水舱装置，其特征在于，所述通讯模块分别通过RS232与陀螺仪通信，通过Al接收水位传感器信号，通过LAN与PC网口通信。
【专利摘要】本实用新型涉及一种联合控制式可控被动式减摇水舱装置，通讯模块采集陀螺仪和水位传感器信号，发送至主控模块，主控模块输出控制指令通过CAN总线发送至输入输出模块，输入输出模块输出信号到水阀、通风阀和气阀的气动控制阀块，输入输出模块接收水阀、通风阀和气阀的状态反馈信号，将接收到的状态反馈信号传送到主控模块进行处理，通过控制箱和驾驶室的人机交互界面进行开关状态指示和报警显示。本装置符合电器工业标准，可靠性高，高效节能，减摇效果明显，可控范围广、友好的人机交互、结构简单、安装方便，切合当前节能减排造船的大环境。
【IPC分类】B63B39/03
【公开号】CN204871513
【申请号】CN201520472725
【发明人】韦彬, 杨春云, 杨万富, 曾启盛, 邹宁, 程媛
【申请人】中国船舶重工集团公司第七0四研究所
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年6月30日