绞吸船波浪补偿器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种安装在绞吸式挖泥船上的波浪补偿器，包括固定设在绞吸船的甲板中部位置的加速度传感器和控制器，控制器包括CPU处理单元、调理电路，控制面板电路和状态显示电路，CPU处理单元通过不同的端口分别连接调理电路、控制面板电路、状态显示电路、通信接口电路和电机驱动器；电机驱动器经电机连接设在绞吸船甲板前部的绞车，CPU处理单元通过通信接口电路与计算机相连；加速度传感器经调理电路连接CPU处理单元，调理电路还分别连接深度测量仪和位移传感器；CPU处理单元通过加速度传感器获得绞吸船当前运动状态，对运动状态分析后输出补偿速度控制指令到电机驱动器，驱动电机以调节绞车的升降和速度实现波浪补偿。
【专利说明】绞吸船波浪补偿器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于疏浚施工的绞吸式挖泥船，具体是安装在绞吸式挖泥船上的波浪补偿器，以监控和控制疏浚施工，保证挖泥船施工不受波浪起伏的影响。
【背景技术】
[0002]绞吸式挖泥船在施工过程中，由于海浪起伏会使船舶呈现复杂的波动状态，如横摇、纵摇以及升降运动，从而造成船舶复杂的相对运动，导致挖泥深度难以精确控制。为保证挖泥船不受波浪起伏的影响，一般对挖泥船采用波浪补偿进行控制，目前，常用的波浪补偿器的结构是:在原有的挖泥船桥架升降控制系统的基础上，增加一些机械部件来补偿波浪造成的影响。如由油缸、蓄能器、滑轮组和滑轮架组成的气液混合型补偿装置，这种气液混合型补偿装置与桥架升降钢索进行连接，工作时，将补偿装置的油缸活塞杆的伸缩转换为桥架升降钢索的收放，即当补偿装置的油缸活塞杆伸长时，迫使主升钢索收缩，油缸活塞杆收缩时，迫使主升钢索放松，从而实现补偿的目的，其补偿负载与蓄能器的压力有关，补偿幅度与活塞杆行程有关，补偿的响应速度与油液流动快慢有关，这三项指标可以根据不同要求设定。这种补偿装置在工作时起到两种功效:一是大大降低了桥架初始起升和下降着落的运行速度；第二是有重力吸收功效，在桥架前端与施工面接触瞬间，高压蓄能器得到感应，同步向补偿装置油缸释放高压油，使桥架立刻向上进行有限提升，就类似于弹簧或气囊的减震一样。但是，这种补偿装置的补偿精度不高，附属设备众多，对提升设备的材质、结构强度等要求很高，而且还增加了桥架控制成本。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是为了解决现有绞吸船波浪补偿装置所存在的补偿精度不高、结构复杂的问题，提供一种主动式绞吸船波浪补偿器，该波浪补偿器的自身重量轻，对绞吸船和桥架升降设备没有特殊要求，补偿精度高。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:本实用新型包括固定设在绞吸船的甲板中部位置的加速度传感器和控制器，控制器包括CPU处理单元、调理电路，控制面板电路和状态显示电路，CPU处理单元通过不同的端口分别连接调理电路、控制面板电路、状态显示电路、通信接口电路和电机驱动器；电机驱动器经电机连接设在绞吸船甲板前部的绞车，CPU处理单元通过通信接口电路与计算机相连；加速度传感器经调理电路连接CPU处理单元，调理电路还分别连接深度测量仪和位移传感器；所述CPU处理单元通过加速度传感器获得绞吸船当前的运动状态，对运动状态分析后输出补偿速度控制指令到电机驱动器，电机驱动器驱动电机以调节绞车的升降和速度实现波浪补偿。
[0005]本实用新型采用上述技术方案后具有的有益效果是:
[0006]1、本实用新型仅需在绞吸船上安装加速度传感器、控制器和相应电缆，采用电子信号控制，自身重量轻，对接收船和桥架升降设备没有特殊要求。由加速度传感器信号获得绞吸船在波浪作用下的上下运动信息，由控制器根据运动信号分析绞吸船受波浪作用所产生的运动，输出补偿速度到绞车控制系统，从而调节桥架上下动作，补偿波浪对船舶的影响，使得绞刀相对水平面的深度值保持稳定；能自动检测绞吸船在波浪作用下产生的上下运动，包括上下运动时的速度以及加速度的数据，在绞吸船施工过程中自动补偿波浪运动造成的挖泥深度变化，提高了补偿精度。
[0007]2、本实用新型的结构简单，方便维护保养，在相同的设备材质下便于对现有设备进行升级改造。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0009]图1是本实用新型的工作状态图；
[0010]图2是图1中控制器的组成结构及其外接图。
[0011]图中:1.绞刀；2.桥架；3.绞吸船；4.控制器；5.加速度传感器；6.绞车；7.调理电路；8.CPU处理单元；9.电机驱动器；10.电机；11.通信接口电路；12.状态显示电路；13.控制面板电路；14.位移传感器；15.深度测量仪。
【具体实施方式】
[0012]如图1，绞吸船3的甲板前部安装桥架2和绞车6，桥架2向下延伸，桥架2的下端连接绞刀1，桥架2的下段通过钢索连接绞车6。在绞吸船3的甲板中部位置还安装加速度传感器5和控制器4。
[0013]如图2，控制器4包括CPU处理单元8、调理电路7，控制面板电路13、状态显示电路12等。CPU处理单元8通过不同的端口分别连接调理电路7，控制面板电路13、状态显示电路12、通信接口电路11和电机驱动器9。电机驱动器9经电机10连接绞车6，控制绞车6的工作。CPU处理单元8通过通信接口电路11与计算机相连，安装在计算机上的上位机软件对CPU处理单元8输入的数据监测与分析，并可以修改参数，通过修正参数不断提高补偿效果。CPU处理单元8还经状态显示电路12连接显示装置，由控制面板电路13输入控制参数。加速度传感器5经调理电路7连接CPU处理单元8，调理电路7还分别连接深度测量仪15和位移传感器14。
[0014]加速度传感器5检测绞吸船3的运动干扰信号，通过加速度传感器5测量检测绞吸船3自身的升降、横摇和纵摇运动状态，也就是绞吸船3在波浪作用下的上下运动信息。调理电路7对加速度传感器5输出的电压电流信号进行放大、滤波和运算得到CPU处理单元8需要的实际数据。加速度传感器5的检测信号是补偿信号的来源，因此提高加速度传感器5的检测精度和检测的实时性是波浪补偿控制的关键。
[0015]深度测量仪15是用来检测桥架2相对于施工地的距离信号，位移传感器14是用来检测桥架2相对于施工地的位移信号，通过位移传感器14还可以获得绞吸船3的运动状态。
[0016]CPU处理单元8通过加速度传感器5获得绞吸船3当前的运动状态，根据对绞吸船3运动状态的分析计算输出补偿速度控制指令到绞车的电机驱动器9，电机驱动器9驱动绞车的电机10，调节绞车6的升降和速度，从而实现波浪补偿。同时，CPU处理单元8将所有数据传输到计算机。由于电机10和绞车6等执行机构的动作存在时间延时，因此，CPU处理单元8必须对绞吸船3运动状态进行预测，CPU处理单元8完成船舶运动数据的存储、处理、分析后通过对历史数据分析来预测船舶未来一段时间的运动状态，同时，根据预测数据控制执行机构的动作。
[0017]当绞吸船3在波浪作用下向上以速度Vl上升时，在控制器4的控制下，绞车6以速度V2的速度进行下放动作。当V1=V2时，即完全补偿了波浪对船舶造成的影响，此时，绞刀I的深度值保持恒定，从而保证了疏浚施工的挖掘精度。
【权利要求】
1.一种绞吸船波浪补偿器，其特征是:包括固定设在绞吸船甲板中部位置的加速度传感器(5 )和控制器(4 )，控制器(4 )包括0^处理单元(8 )、调理电路(7 )，控制面板电路(13 )和状态显示电路(12), 0？^处理单元(8)通过不同的端口分别连接调理电路(了)、控制面板电路(13 )、状态显示电路(12 )、通信接口电路(11)和电机驱动器(9):电机驱动器(9 )经电机(10)连接设在绞吸船甲板前部的绞车(6)，0^处理单元(8)通过通信接口电路(11)与计算机相连；加速度传感器(5)经调理电路(7)连接0^处理单元(8),调理电路(7)还分别连接深度测量仪(15)和位移传感器(14)；所述0^处理单元(8)通过加速度传感器(5)获得绞吸船当前的运动状态，对运动状态分析后输出补偿速度控制指令到电机驱动器(9),电机驱动器(9)驱动电机(10)以调节绞车(6)的升降和速度实现波浪补偿。
2.根据权利要求1所述绞吸船波浪补偿器，其特征是:所述调理电路(7)对加速度传感器(5)输出的电压电流信号进行放大、滤波和运算得到0^处理单元(8)需要的实际数据。
3.根据权利要求1所述绞吸船波浪补偿器，其特征是:所述深度测量仪(15)和位移传感器(14)分别检测桥架(2)相对于施工地的深度和位移信号，桥架(2)设在绞吸船甲板前部，桥架(2 )下端连接绞刀(1),^^(2)下段通过钢索连接绞车(6 )。
【文档编号】E02F3/90GK204125991SQ201420517408
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】薛荣喜, 朱小明 申请人:镇江明润信息科技有限公司