一种舰船锚链收放长度自动计数装置的制作方法

本发明属于船舶设备技术领域，具体涉及一种舰船锚链收放长度自动计数装置，通过测量锚装置绞盘机的转动周数，并结合设定的锚链环特征参数值，自动实时计算出已收放的锚链长度。同时可针对抛锚地水深，设置收放锚预报警功能，以保护锚机。

背景技术：

目前，现役舰艇抛锚时缺乏长度计数的有效手段，锚机抛出的锚链长度完全依靠船员的直观操作和经验来判断。白天抛锚时，舰员通过趴在舰首部位探出用肉眼观察辨认锚链上油漆的标记，由此来判断抛出的锚链节数。当阴雨天或夜晚抛锚时，则必须多人协同作业，通过灯光照明来辨认锚链上的色标，从而判断锚链长度。这种传统作业方式既不安全又不方便，遇到大风浪时更可能会对舰员人身安全造成极大的威胁。不仅工作量大，而且还存在很多人为因素，甚至可能由于记错，以致误发航海指令，影响航行安全。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现役舰船存在的上述不足，提供一种舰船锚链收放长度自动计数装置，能自动、实时、精确地计量锚链收放长度，避免舰员露天作业，保障舰员安全。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种舰船锚链收放长度自动计数装置，至少包括数据采集模块、信号处理模块、特征参数设定模块、单片机模块(包含计数模块)、显示模块和预警模块，数据采集模块与信号处理模块的输入端连接，信号处理模块的输出端及特征参数设定模块的输出端同时与单片机模块的输入端连接，单片机模块的输出端与显示模块连接，显示模块还同时与预警模块连接；

所述数据采集模块采用激光传感器，激光传感器包括激光发射器和激光接收器，在锚绞盘转动部位沿竖轴方向涂一窄条的反光条，激光发射器用于发出远大于锚绞盘转动频率的激光束至锚绞盘上的反光条，激光接收器用于接收反射后的激光束并将激光束的脉冲信号传递至信号处理模块；

所述信号处理模块将采集到的脉冲信号进行滤波、整形、放大处理后得到准确的绞盘旋转周数；

所述特征参数设定模块用于设置舰锚链的单位锚链环长度、锚链环直径、锚绞盘齿数、锚地水深，并将单位锚链环长度、锚链环直径、锚绞盘齿数、锚地水深保存至信号处理模块的存储模块中；

所述单片机模块用于完成搭建的抛锚锚链长度计数模型中参数的转换，通过采集到的绞盘旋转周数，融合特征参数设定模块设置的单位锚链环长度、锚链环直径、锚绞盘齿数，计算得出收放锚链总长度；

所述显示模块用于在抛锚、起锚的同时，将绞盘旋转周数、计算出的收放锚链总长度实时显示；并在特征参数设定模块的参数设定环节中，显示输入的特征参数值；

所述预警模块采用蜂鸣器，用于当锚链收放总长度接近锚地水深值时，蜂鸣器报警。

按上述方案，所述信号处理模块、特征参数设定模块、单片机模块、显示模块及预警模块集成在用户手持端，激光发射器固定于锚绞盘舷侧的船体外板内侧合适位置，激光接收器通过接插件与用户手持端相连。

按上述方案，所述收放锚链总长度满足下式：

L＝(2l-4d)×n×N

式中，L为收放锚链总长度；l为单位锚链环长度；d为锚链环直径；n为锚绞盘齿数；N为绞盘旋转周数。

按上述方案，该计数装置还包括决策模块，决策模块用于将单片机模块的计算结果传输至驾驶室供舰长实施决策。

本发明的工作原理：通过研究抛锚时的出链方式、链环与锚绞盘齿轮、直径的对应关系，构建抛锚锚链长度计量模型，通过测量锚链装置绞盘机的绞盘旋转周数，结合已设定输入的绞盘机参数、锚链环特征参数，实时计算出已收放的锚链长度；激光发射器发射激光，经绞盘上特殊材料反射后，被手持端上的接收器接收，经信号处理模块调理后，融合输入的特征参数计算后，方便快捷自动、实时、精确地计量锚链长度数据，同时，对比锚地水深和收放锚链总长度的大小，设置预警模块，实现抛锚预警，以保护锚机。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明设计的通用收放锚链长度自动计数装置，通过测量锚绞盘机的绞盘转动周数，结合已设定输入的绞盘机参数、锚链环特征参数，实时计算出已收放的锚链长度，可以协助船员在操作锚机的同时，便捷、准确地获知收放锚链的长度，随时向驾驶人员报告正确参数；既避免了舰员露天作业，保障了舰员操作安全，减轻了工作强度，又在一定程度上提高了抛锚及起锚工作的准确性及有效性，减少抛锚及起锚时间，提高了锚链收放效率，可用于各种水面舰船锚装置的设计或改进中；

2、本发明设计的通用收放锚链长度自动计数装置，可以针对抛锚地水深，设定放锚预报警功能，有效保护锚机，保障航行安全。

附图说明

图1是本发明锚链出链过程示意图；

图2是本发明单锚链结构示意图；

图3是本发明绞盘每旋转一周通过的锚链长度示意图；

图4是本发明舰船锚链收放长度自动计数装置的结构组成示意图；

图5是本发明舰船锚链收放长度自动计数装置的实施架构图；

图6是锚绞盘转动周数激光计数原理框图；

图7是本发明舰船锚链收放长度自动计数装置的工作流程图；

图8是本发明实施例中特征参数设定模块的电路图；

图9是本发明实施例中单片机模块的电路图；

图10是本发明实施例中信号处理模块的电路图；

图11是本发明实施例中显示模块的电路图；

图12是本发明实施例中预警模块的电路图。

具体实施方式

下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

参照图1所示的锚链出链过程示意图，根据舰船锚泊系统设计特点，锚链是通过甲板上的锚绞盘实现从锚链舱到舷外的放链过程以及从舷外到锚链舱的收链过程。

锚链通过锚绞盘的齿轮旋转出链(如采用重力式放锚时，锚链在锚的重力带动下自动出链，此时锚链带动锚绞盘的齿轮旋转)。不管以何种方式出链，齿轮每转一周所延伸出的锚链长度是与单位锚链环的特征长度相适应的定值，基于此，设计出锚绞盘转动与锚链收放长度的计数模型即搭建抛锚锚链长度计数模型如下：

参照图2～图3所示，绞盘每旋转一周，通过的锚链长度即为(2l-4d)×n，只要测得绞盘旋转周数N，便可以获得准确的收放锚链总长度，对应关系为：

L＝(2l-4d)×n×N

式中：L为收放锚链总长度；l为单位锚链环长度(锚链特有参数)；d为锚链环直径，属锚链特有参数；n为锚绞盘齿数，属锚绞盘特有参数；N为绞盘旋转周数，通过测量获得。

参照图4所示，本发明实施例所述的舰船锚链收放长度自动计数装置，至少包括数据采集模块、信号处理模块、特征参数设定模块、单片机模块(包含计数模块)、显示模块和预警模块。

本发明舰船锚链收放长度自动计数装置的实施架构如图5所示，数据采集过程通过激光传感器实现，数据采集模块采用激光传感器，激光传感器包括激光发射器和激光接收器(工作距离10m以内，测量频率为100rpm～100000rpm)，激光发射器固定于锚绞盘舷侧的船体外板内侧合适位置，激光接收器通过接插件与用户手持端相连；在锚绞盘转动部位沿竖轴方向涂一窄条的反光条，当激光发射器发出远大于锚绞盘转动频率的激光束至锚绞盘上的反光条时，激光束反射后被用户手持端上的激光接收器接收，激光接收器每接收一次反射激光束，向信号处理模块输入(传递)一个脉冲信号；

信号处理模块用于将采集到的脉冲信号进行滤波、整形、放大处理后得到准确的绞盘旋转周数N；

特征参数设定模块用于设置舰锚链的单位锚链环长度l、锚链环直径d、锚绞盘齿数n、锚地水深h等特征参数，并将各特征参数保存至信号处理模块的存储模块中；

单片机模块用于完成搭建的抛锚锚链长度计数模型中参数的转换，通过采集到的绞盘旋转周数N，融合特征参数设定模块设置的单位锚链环长度l、锚链环直径d、锚绞盘齿数n，计算得出收放锚链总长度L值；

显示模块用于在抛锚、起锚的同时，将绞盘旋转周数N、计算出的收放锚链总长度L值实时显示；并在特征参数设定模块的参数设定环节中，显示输入的特征参数值；

预警模块用于当锚链收放总长度L接近锚地水深h值时，蜂鸣器报警。

信号处理模块、特征参数设定模块、单片机模块、显示模块及预警模块集成在用户手持端，激光接收器通过接插件与用户手持端相连。

本发明计数装置还包括决策模块，决策模块分属于扩展部分，用于将单片机模块的计算结果传输至驾驶室供舰长实施决策。

参照图7所示，本发明舰船锚链收放长度自动计数装置的工作流程具体是：

(1)系统初始化后，首先特征参数设定模块设置特征参数值，特征参数设定模块通过按键设置舰锚链的单位锚链环长度l、锚链环直径d、锚绞盘齿数n、锚地水深h等特征参数，并将各特征参数保存至信号处理模块的存储模块中，特征参数设定模块通过“加”、“减”、“Next”、“确认”四个按键设计成“增减式”菜单，方便参数设定和更改，特征参数设定模块的电路图如图8所示；

(2)然后，将激光发射器固定于锚绞盘舷侧的船体外板内侧合适位置，在锚绞盘转动部位沿竖轴方向涂一窄条的反光条，当激光发射器发出远大于锚绞盘转动频率的激光束至锚绞盘上的反光条时，激光束被反射，此时调整用户手持端上的激光接收器至指定位置并固定，以接收反射激光束，激光接收器每接收一次反射激光束，向单片机模块输入一个脉冲信号，单片机模块的电路图如图9所示；

(3)信号处理模块的信号调理电路接收脉冲信号，并将脉冲信号进行滤波、整形、放大处理后得到准确的绞盘旋转周数N，锚绞盘转动周数激光计数原理框图如图6所示，信号处理模块的电路图如图10所示，利用单片机模块的定时计数功能，通过I/O口读入绞盘旋转周数N的信息；

(4)单片机模块根据搭建抛锚锚链长度计数模型编写算法，完成上述搭建的抛锚锚链长度计数模型中参数的转换，通过采集到的绞盘旋转周数N，输入的特征参数l、d、n值，计算得出收放锚链总长度L值；

(5)在抛锚、起锚的同时，将绞盘旋转周数N、计算出的收放锚链总长度L值实时显示于显示模块的液晶显示器1602C上，为操作人员提供决策参考；同时，在参数设定环节中，也可显示输入的特征参数值，显示模块与信号处理模块的单片机通过I/O口相连，显示模块电路图如图11所示；

(6)当计算所得锚链收放总长度L接近锚地水深h时，单片机I/O口输出高电平给预警模块的蜂鸣器，蜂鸣器报警，预警模块电路图如图12所示，以供决策者(操作人员)实施决策，如减慢抛锚或起锚的速度，针对输入的锚地水深h，设置了放锚预报警功能，以保护锚机。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。