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原文传递载客快艇船身自动平衡稳定系统

专利名称：	载客快艇船身自动平衡稳定系统
摘要：	本发明提出载客快艇船身自动平衡稳定系统，包括船身姿态传感器、数据采集单元、控制单元、伺服控制单元和舵机机构；舵机机构与水平舵阵列相连；水平舵阵列包括若干个左前水平舵、若干个左后水平舵、若干个右前水平舵、若干个右后水平舵；数据采集单元实时采集船身的倾斜数据；控制单元分析倾斜数据，生成水平舵阵列的控制指令并发送至伺服控制单元，伺服控制单元按控制指令控制水平舵阵列的各舵姿态以使船身平衡稳定；本发明能尽可能减小快艇高速航行时的摇晃，以及最大限度地避免共振摇晃的发生；也可以适用于装载有不可过度摇晃、倾斜、滑落的货物的船舶在航行时的稳定控制；还可以为对船身姿态稳定要求高的科考、测量船提供稳定的工作条件。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	福建;35
申请人：	厦门大学嘉庚学院
发明人：	陈宁伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-06T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910492411.X
公开号：	CN110194249A
代理机构：	福州元创专利商标代理有限公司
代理人：	郭东亮;蔡学俊
分类号：	B63B39/00(2006.01);B;B63;B63B;B63B39
申请人地址：	363105 福建省漳州市龙海市经济开发区
主权项：	1.载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述自动平衡稳定系统包括船身姿态传感器、数据采集单元、控制单元、伺服控制单元和舵机机构；所述舵机机构与水下的水平舵阵列相连；所述水平舵阵列包括多个水平舵，所述多个水平舵包括位于船体左前部的若干个左前水平舵、位于船体左后部的若干个左后水平舵、位于船体右前部的若干个右前水平舵、位于船体右后部的若干个右后水平舵；所述数据采集单元经船身姿态传感器实时采集船身的倾斜数据；所述控制单元分析数据采集单元采集的倾斜数据，生成水平舵阵列的控制指令并发送至所述伺服控制单元，所述伺服控制单元按控制指令控制水平舵阵列的各舵姿态以使船身平衡稳定。 2.根据权利要求1所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述倾斜数据包括左右摇摆角度数据和前后俯仰角度数据。 3.根据权利要求2所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述控制单元生成水平舵阵列的控制指令的过程包括以下步骤； A1、控制单元根据左右摇摆角度数据进行计算，得出所有左侧舵机需提供的总升力数据Y，同等地得到所有右侧舵机需提供的总潜力数据Y； A2、控制单元根据前后俯仰角度数据进行计算，得出所有前阵列舵机所需提供的升力与所有后阵列舵机所需提供的升力的差值2X； A3、控制单元把所述差值2X的一半X赋予所有位于船体左侧的水平舵，由此计算出左前水平舵需提供的升力大小为（Y/2+X/2）、左后水平舵需提供的升力大小为（Y/2-X/2）；控制单元把所述差值2X的另一半X赋予所有位于船体右侧的水平舵，由此计算出右前水平舵需提供的升力大小为（-Y/2+X/2）、右后水平舵需提供的升力大小为（-Y/2-X/2）。 4.根据权利要求3所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述升力或潜力均为船身稳定力；所述控制单元可人为地改变控制指令中记载的所需船身稳定力的数据，即： B1、可在人为改变船体一侧总稳定力为原来的k1倍的同时，同比例地更改船体另一侧的反向的总稳定力为原来的k1倍； B2、可人为控制地放大或缩小所述差值2X为原来的k2倍，即实现人为调整放大或缩小所有前阵列舵机所需提供的总稳定力与所有后阵列舵机所需提供的总稳定力的差值2X为原来的k2倍； B3、经过所述改变后，左前、左后、右前、右后水平舵需提供的升力大小分别改变为：k1Y/2+ k2X/2，k1Y/2- k2X/2，-k1Y/2+ k2X/2，-k1Y/2- k2X/2。 5.根据权利要求4所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述控制单元可人为地分别调整船身左右摇摆与前后俯仰的纠正程度，即人为地分别调整摇摆和俯仰伺服反馈的深度k1、k2。 6.根据权利要求3、4或5所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述伺服控制单元按控制指令控制水平舵阵列的方法包括以下步骤； C1、伺服控制单元接收并解析控制指令； C2、伺服控制单元将指令所记载的所需升力或所需潜力的数据，结合当前航速，转换成水平舵阵列各个水平舵的控制角度，以便产生已确定的所需的各水平舵处的升力或潜力； C3、伺服控制单元通过水平舵阵列的舵机动力系统调整并达成各水平舵的控制角度，实现在当前航速下产生各自的升力或潜力。 7.根据权利要求6所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述水平舵位于水面以下且位于船壳外表面或位于船壳的外表面结构内。 8.根据权利要求6所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述舵机动力系统以电力驱动，其电力驱动可通过步进电机实现，也可采用船舶当前控制转向舵的动力方式和方法。 9.根据权利要求3、4、5或6所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：所述控制单元在对采集数据进行处理时，先根据摇摆和俯仰的波动频率，分别对数据进行提前预测处理，使数据分别超前90°相位修正处理，以达到最及时、有效地减小船身摇晃振荡的效果。 10.根据权利要求6所述的载客快艇船身自动平衡稳定系统，其特征在于：当船身为双体船时，所述各水平舵也可均设于双体船体的内侧且各水平舵的相对布局保持不变。
所属类别：	发明专利