本发明属于航行设备技术领域，尤其涉及一种基于桅顶激光束的随船预警防撞装置及船舶。
背景技术：
随着江河湖海大桥的日益增多和船舶运输业务的快速发展，桥梁遭受船舶撞击的事故时有发生，致使桥梁受损或垮塌以及船舶受损，甚至发生安全事故。传统防止桥梁遭受船舶撞击的方式与公路桥的防撞方式类似，在离开桥梁一定的距离设置标杆或拉起绳索，此法对公路桥梁是实用的，因公路桥的路面是固定，即标高度是永恒高度，这样操作安全可靠；但是水面上的船舶高度具有动态不定性，首先是水位高度是动态变化的，水涨则船高；其次船舶本身随着载货量而改变吃水深度，船高也是动态变化的。因此，多种动态变量极易造成船员的主观判断失误而发生碰撞桥梁的事故。
目前，有采用桥、船二次激光测距报警，但要求在桥梁下对水面固定安装激光侧距仪，船上也要设置一个激光测船高度仪，然后用两者测量好的数据在二者之间采用无线电联系报警，讯号联系麻烦，船员操作并不直观。并且在每一个桥下安装设备及每条船上的配套设备购置，设备之间相互通讯调频管理以及运行维护等成本较高，普及困难。
另外，随着船舶数量的增多，由于在航运中船舶之间会因为船吸效应而发生撞击的事故常有发生，为防止船只与船只之间发生碰撞事故，大型船舶大多采用如雷达、激光测距仪以及卫星导航，而中小船只和一般渔船因上述设备昂贵，很难在大范围内得到普及，这样普遍存在一个问题，不但中小船只容易互相撞击，而且中小船只会撞击大型船舶，造成安全事故。
技术实现要素：
本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种基于桅顶激光束的随船预警防撞装置及船舶，旨在解决现有技术中通过设置在桥梁上的测高设备与设置在船体上的测高设备之间相互通讯调频管理所造成的运行维护成本高、以及船只与船只之间易发生碰撞造成安全事故的问题。
本发明实施例是这样实现的，提供一种基于桅顶激光束的随船预警防撞装置，其包括水平激光灯、左侧倾斜激光灯以及右侧倾斜激光灯，所述水平激光灯水平安装于船体的桅杆顶端，所述左侧倾斜激光灯和右侧倾斜激光灯均倾斜安装于船体的桅杆顶端，并分别位于所述水平激光灯的左右两侧，所述左侧倾斜激光灯发射的激光光束方向沿船体的左侧斜向下，所述右侧倾斜激光灯发射的激光光束方向沿船体的右侧斜向下，所述水平激光灯发射的激光光束方向沿船体的前方水平向前。
进一步地，所述随船预警防撞装置还包括固定件，所述固定件安装于船体的桅杆顶端，所述水平激光灯、左侧倾斜激光灯以及右侧倾斜激光灯均安装于所述固定件上。
进一步地，所述水平激光灯包括左侧水平激光灯和右侧水平激光灯，所述左侧水平激光灯发射出的激光光束为红色，所述右侧水平激光灯发射出的激光光束为绿色。
进一步地，所述左侧水平激光灯与右侧水平激光灯均通过调整内部的扫描振镜整形发射出激光光束所呈的角度为锐角。
进一步地，所述左侧水平激光灯与右侧水平激光灯发射出的激光光束所呈的角度均为22.5度，并且左侧水平激光灯发射出激光光束的右边缘与所述右侧水平激光灯发射出的激光光束的左边缘重合。
进一步地，所述左侧倾斜激光灯发射出的激光光束为红色，所述右侧倾斜激光灯发射出的激光光束为绿色。
进一步地，所述左侧倾斜激光灯与右侧倾斜激光灯均通过调整内部的扫描振镜整形发射出激光光束在水平面上所呈的角度均为90度。按国际航行灯标准规定，其左右两侧红绿激光光束在水平面上不得超过本船舶上左右舷灯所照射的角度。
进一步地，所述左侧倾斜激光灯发射出激光光束所呈的倾斜角度
本发明实施例还提供了一种船舶，其包括船体、桅杆以及上述的随船预警防撞装置，所述桅杆的下端安装在所述船体的前端中部，所述随船预警防撞装置安装在所述桅杆的上端。
本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于：本发明的随船预警防撞装置根据船载重量、吃水深度的变量以及水涨船高的变量，使安装在船体的桅杆顶端上的水平激光灯实时自动修正船舶在水面的高度，再通过水平激光灯产生的激光光束平射出去作桥梁防撞标高预警线，通过船员直观观察作预警，若桥梁防撞标高预警线落在桥梁的侧端面上，则禁航；若桥梁防撞标高预警线在桥下面的空间通过，可安全通航，其装置结构简单，运行成本低，并且便于船员直观观察，很好地避免桥梁被船舶撞击。
同时，根据航行中会遇船只的大小，按伯努利原理由计算机算出安全会遇距离，并由控制系统分别控制安装在船体的桅杆顶端上的左侧倾斜激光灯与右侧倾斜激光灯产生的激光光束方向分别沿船体的左右两侧斜向下，在船体周围的水面上分域画出船只防撞安全预警线，以便船员能够直观观察并作出预警，很好地避免船只之间发生碰撞。
附图说明
图1是本发明实施例提供的随船预警防撞装置安装于船舶上的立体结构示意图；
图2是图1所示的随船预警防撞装置安装于船舶上的俯视结构示意图；
图3是本发明实施例提供的随船预警防撞装置安装于船舶上的后视结构示意图；
图4是图3的俯视结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图4所示，本发明实施例提供一种随船预警防撞装置。该随船预警防撞装置包括水平激光灯1、左侧倾斜激光灯2以及右侧倾斜激光灯3，水平激光灯1水平安装于船体4的桅杆5顶端，左侧倾斜激光灯2和右侧倾斜激光灯3均倾斜安装于船体4的桅杆5顶端，并分别位于水平激光灯1的左右两侧。左侧倾斜激光灯2发射的激光光束20方向沿船体4的左侧斜向下，用于照射船体4左侧的水域；右侧倾斜激光灯3发射的激光光束30方向沿船体4的右侧斜向下，用于照射船体4右侧的水域；水平激光灯1发射的激光光束方向沿船体4的前方水平向前，用于照射船体4的前方。
上述的随船预警防撞装置还包括固定件6，该固定件6可通过螺纹连接的方式固定安装于船体4的桅杆5顶端，水平激光灯1、左侧倾斜激光灯2及右侧倾斜激光灯3均可通过螺钉锁紧的方式安装于固定件6上。在本实施例中，水平激光灯1、左侧倾斜激光灯2以及右侧倾斜激光灯3均为yag(y3al5o12钇铝石榴石)激光器，水平激光灯1、左侧倾斜激光灯2以及右侧倾斜激光灯3产生的激光光束20、30可以通过调整其内部的扫描偏镜进行整形呈角度散射。
上述实施例中，水平激光灯1包括左侧水平激光灯11和右侧水平激光灯12，左侧水平激光灯11通过控制其产生的激光光束101的发射频率，使发射出的激光光束101为红色；右侧水平激光灯12通过控制其产生的激光光束102的发射频率，使发射出的激光光束102为绿色，从而能够使左侧水平激光灯11和右侧水平激光灯12能够与船舶航行灯的颜色保持一致的国际规范，保证船舶航行的安全性。并且左侧水平激光灯11发射出激光光束101的右边缘与右侧水平激光灯12发射出的激光光束102的边缘重合，使左侧水平激光灯11发射出呈22.5度的红色激光与右侧水平激光灯12发射呈22.5度的绿色激光组合成45度的发射激光，即船舶在前进的水平方向上能够散射出呈45度的激光光束，并在桥梁的端面上画出桥梁防撞标高预警线103以示安全预警。
上述实施例中，左侧倾斜激光灯2发射出的激光光束20为红色，右侧倾斜激光灯3发射出的激光光束30为绿色，以能够与船舶航行灯的颜色保持一致的国际规范。左侧倾斜激光灯2与右侧倾斜激光灯3均通过调整内部的扫描振镜整形发射出激光光束20、30在水平面上所呈的角度均为90度，左侧倾斜激光灯2与右侧倾斜激光灯3发射出激光光束20、30与桅杆5之间所呈的倾斜角度根据会遇船舶的大小而定。由于两船舶在会遇时存在兴波，船舶之间会产生船吸效应，船只越大，航行船舶之间的船吸效应就越强烈，船吸效应占海上交通事故的95％以上。因此，解决两船舶安全会遇的距离是以流体力学伯努利原理为基础，理论分析认为，相遇船舶船吸效应与船舶的大小及船速的二次方成正比，与距离成反比。因此应与会遇船舶之间应保持足够的安全距离，以避免船吸效应而引发的航行事故。在本实施例中，左侧倾斜激光灯2及右侧倾斜激光灯3发射出的激光光束20、30与桅杆5之间的夹角跟随会遇船舶的尺寸自动变更；激光通过自动调整夹角在海面所扫描绘出的相遇船舶安全距离，理论分析认为该距离与会遇船舶的尺寸有关，船型越大，船舶之间的安全会遇距离也越大。夹角由计算机通过勾股定理求得，并由控制系统进行角度偏转控制，用激光分别在船舷的左右两侧的水面上绘制出船只防撞安全预警线201、301。
本发明实施例还提供了一种船舶，该船舶包括船体4、桅杆5以及上述的随船预警防撞装置，桅杆5的下端安装在船体4的前端中部，随船预警防撞装置安装在桅杆5的上端。
综上所述，本发明的随船预警防撞装置根据船载重量、吃水深度的变量以及水涨船高的变量，使安装在船体4的桅杆5顶端上的水平激光灯1实时自动修正船舶在水面的高度，再通过水平激光灯1利用其内部的晶体棒产生激光光束101，102，通过变频产生红色与绿色的激光平射出去，以作为船舶的桥梁防撞标高预警线103，通过船员直观观察作预警，若桥梁防撞标高预警线103落在桥梁7的侧端面上，则禁航；若桥梁防撞标高预警线103在桥下面的空间通过，可安全通航，其装置结构简单，运行成本低，并且便于船员直观观察，很好地避免桥梁7被船舶撞击。
同时，根据会遇船舶的大小，通过安装在船体4的桅杆5顶端上的左侧倾斜激光灯2与右侧倾斜激光灯3利用其内部的晶体棒产生激光光束20、30，通过变频产生红色与绿色的激光，使产生的红色和绿色的激光光束20、30方向分别沿船体4的左右两侧倾斜向下，在船体4左侧的水面上画出呈红色的防撞警界线，在船体4右侧的水面上画出呈绿色的防撞警界线，以便给会遇船只预警画线，并使船员掌舵在规范线内航行，很好地避免船只之间发生碰撞而导致交通事故，保证航行安全。
与传统标高或警示装置相比较而言，本发明的随船预警防撞装置安装于船舶的桅杆5顶端，其具有自动标高与自动修正功能，不受水位变化，能有效防止船舶与桥梁碰撞；左右两侧的倾斜激光束，可根据会遇船舶的大小，在左右水面分别扫描绘出船只防撞安全预警线201、301，以防船舶之间的撞击事故，保障航行安全。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。