[发明专利]一种应用于小型高速船的随动减摇装置

说明书

本发明公开了一种应用于小型高速船的随动减摇装置，包括：智能控制系统、船舶数据采集系统、船舶横向动量提供系统；其中：船舶数据采集系统，用于实时采集船舶在航行过程中的船舶航行参数和船舶姿态参数；智能控制系统，用于分析处理船舶航行参数和船舶姿态参数，实时计算当前状态船舶横向动量提供系统提供动量的方案，转换成相应信号传递给船舶横向动量提供系统；船舶横向动量提供系统，用于实时调控动量轮转速与平台角度，并将调节后的动量轮转速与平台角度反馈到智能控制系统。本发明可以有效的减小小型高速船舶在过弯时的倾角，增加了船舶的稳定性、提高了船舶的安全性，便于驾驶人员在复杂水域的操作，降低了发生侧翻倾覆的可能性。

技术领域

本发明涉及船舶减摇装置技术领域，尤其涉及一种应用于小型高速船的随动减摇装置。

背景技术

在经济高速发展的今天，水上交通变得尤为重要，在应急处理、水面巡航、观光旅游方面，小型高速艇的应用及其广泛，如何提高小型高速艇航行时的稳定性，成为一个急需解决的问题，其中的一个主要障碍在于，船舶在航行时的航速，转弯的曲率半径，船体的横摇角度存在着很大的区别，传统的减摇方式，很难在任何情况下一样有效。由于高速艇速度快，吃水浅，极易发生倾覆或侧翻。在复杂水域航行时，对驾驶人员要求更高，船速也受到限制。

因此，本发明所涉及的一种应用于小型高速船的随动减摇装置能够有效的提高小型高速艇稳定性，降低船舶发生侧翻或倾覆的可能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种应用于小型高速船的随动减摇装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种应用于小型高速船的随动减摇装置，该装置包括：智能控制系统、船舶数据采集系统、船舶横向动量提供系统；其中：

船舶数据采集系统，用于实时采集船舶在航行过程中的船舶航行参数和船舶姿态参数；船舶航行参数包括位置、航速、加速度、航向角、航向角速度、航向角加速度、螺旋桨转速、舵角；船舶姿态参数包括船舶横倾角；并将采集到的船舶航行参数和船舶姿态参数发送给智能控制系统；

智能控制系统，用于分析处理船舶数据采集系统采集到的船舶航行参数和船舶姿态参数，实时计算当前状态船舶横向动量提供系统提供动量的方案，转换成相应信号传递给船舶横向动量提供系统；同时根据数据采集系统采集的船舶在航行过程中的六自由度上的实时运动参数，与目标船舶姿态进行对比，进行船舶姿态的修正；

船舶横向动量提供系统，用于根据智能控制系统传递的信号实时调控动量轮转速与平台角度，并将调节后的动量轮转速与平台角度反馈到智能控制系统。

进一步地，本发明的船舶数据采集系统包括：惯性测量模块IMU、定位系统、六轴姿态传感器、转速传感器、角度传感器；其中：

通过惯性测量模块和姿态传感器测量减摇船运动时在六个自由度上的任意时刻速度与加速度，从而获得船舶实时的运动姿态，六自由度包括横荡、纵荡、艏摇、横摇、纵摇和垂荡；通过定位系统测量船舶实时的航迹；通过转速传感器测量横向动量提供系统中动量轮的转速；通过角度传感器测量横向动量提供系统中搭载动量轮平台的倾角。

进一步地，本发明的船舶横向动量提供系统包括：基于陀螺仪原理的动量轮、步进电机、直流电机、搭载动量轮平台；每个步进电机单独控制其电脉冲信号和步距角；其中搭载动量轮平台下设立一个步进电机，该步进电机通过智能控制系统直接控制，通过控制该步进电机的电脉冲信号实现对搭载动量轮平台转角的控制；直流电机产生不同转速，作用在动量轮上以提供在不同情况下不同的复原力矩，使减摇增稳船的姿态与预先设定的目标姿态保持一致。

进一步地，本发明的随动减摇装置通过船舶减摇算法实现减摇的具体方法为：

(a)计算随动减摇装置不工作时船舶的横倾角Φ_b：