本發(fā)明涉及船舶完整穩(wěn)性模型試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及完整穩(wěn)性失效模式之一純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)。

背景技術(shù)：

第二代船舶完整穩(wěn)性失效模式共五種：參數(shù)橫搖、純穩(wěn)性喪失、過(guò)度加速度、癱船穩(wěn)性和騎浪/橫甩。純穩(wěn)性喪失是完整穩(wěn)性失效模式之一，是復(fù)原力臂“純喪失”現(xiàn)象，船舶在隨浪或艉斜浪中易發(fā)生該現(xiàn)象，其發(fā)生機(jī)理為：船舶復(fù)原力和水線面面積成正比，船舯位于波谷時(shí)，復(fù)原力變大，船舯位于波峰時(shí)，復(fù)原力變小，甚至穩(wěn)性高變?yōu)樨?fù)值。當(dāng)船舶以較高航速在隨浪中航行時(shí)，大的波浪以接近船速超越船體，通常波長(zhǎng)等于船長(zhǎng)，如果波峰在船中保持足夠的時(shí)間，且船模甲板被波浪浸沒(méi)，發(fā)生穩(wěn)性損失，導(dǎo)致船體傾斜或傾覆。純穩(wěn)性喪失直接危脅到船船舶航行安全，會(huì)導(dǎo)致人員傷害、貨物傷害，造成海難事故，因此建立準(zhǔn)確的純穩(wěn)性喪失評(píng)估方法，探討船型參數(shù)對(duì)純穩(wěn)性喪失薄弱衡準(zhǔn)的影響，為船舶設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)，避免海難事故發(fā)生就顯得極為重要，而純穩(wěn)性喪失評(píng)估方法的準(zhǔn)確性和可靠性的驗(yàn)證，模型試驗(yàn)是主要的技術(shù)途徑，尤其是穩(wěn)性涉及到船舶航行的安全，無(wú)法對(duì)惡劣海況下。

開(kāi)展自航狀態(tài)下純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)，不僅需要對(duì)船模的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，操舵信號(hào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集記錄，還需對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)的研究特點(diǎn)，結(jié)合水池現(xiàn)有的試驗(yàn)測(cè)控技術(shù)，建立了基于自航模式純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可開(kāi)展隨浪和艉斜浪，船模為自航狀態(tài)的純穩(wěn)性喪失試驗(yàn)。

本發(fā)明采用如下方案：

一種基于自航方式純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)，包括操舵系統(tǒng)，推進(jìn)系統(tǒng)，船模內(nèi)采集系統(tǒng)，岸上上位機(jī)，船模內(nèi)下位機(jī)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，岸上上位機(jī)采用實(shí)時(shí)操控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集、記錄和顯示船模內(nèi)下位機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備傳輸?shù)拇＿\(yùn)動(dòng)信號(hào)和操舵反饋信號(hào)，并根據(jù)船模運(yùn)動(dòng)信息實(shí)時(shí)計(jì)算操舵數(shù)值，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備傳送到船模內(nèi)下位機(jī)，船模內(nèi)下位機(jī)通過(guò)信號(hào)線將岸上上位機(jī)給出的操舵指令傳送給操舵系統(tǒng)，并執(zhí)行操舵動(dòng)作，同時(shí)操舵信息反饋到船模內(nèi)下位機(jī)，再傳送到岸上上位機(jī)，岸上上位機(jī)給出螺旋槳轉(zhuǎn)速，發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備傳送到船模內(nèi)下位機(jī)，船模內(nèi)下位機(jī)通過(guò)信號(hào)線將指令發(fā)送到推進(jìn)系統(tǒng)，船模按推進(jìn)系統(tǒng)指定轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

所述船模內(nèi)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：蓄電池組，控制器，陀螺和傳感器，蓄電池組為控制器、陀螺及傳感器提供工作電源，控制器有輸入及輸出端口，控制器的輸入端口實(shí)時(shí)接收操舵系統(tǒng)反饋的操舵信息以及陀螺和傳感器采集的船模運(yùn)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)接收岸上采集系統(tǒng)發(fā)出的操舵等指令，控制器的輸出端口將操舵信息，船模運(yùn)動(dòng)信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備傳送到岸上采集系統(tǒng)，同時(shí)動(dòng)作指令通過(guò)信號(hào)線傳送給相應(yīng)的操舵系統(tǒng)及推進(jìn)系統(tǒng)。

操舵系統(tǒng)包括，舵機(jī)、舵及第一金屬桿件，舵機(jī)及舵之間通過(guò)第一金屬桿件連接，舵機(jī)通過(guò)信號(hào)線接收船模內(nèi)采集系統(tǒng)發(fā)出的操舵指令，通過(guò)第一金屬桿件帶動(dòng)舵轉(zhuǎn)動(dòng)，并將轉(zhuǎn)動(dòng)舵角信息反饋到船模內(nèi)采集系統(tǒng)。

推進(jìn)系統(tǒng)包括，螺旋槳、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、蓄電池組、電源逆變器及第二金屬桿件，電源逆變器將蓄電池組的24v直流電源轉(zhuǎn)換為220v/50hz交流電源后為電機(jī)提供工作電源，驅(qū)動(dòng)器接收船模內(nèi)采集系統(tǒng)發(fā)出的動(dòng)作指令，并通過(guò)信號(hào)線傳送到電機(jī)，電機(jī)通過(guò)第二金屬桿件帶動(dòng)螺旋槳。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

本發(fā)明的基于自航方式純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備實(shí)現(xiàn)了船模內(nèi)控制/采集系統(tǒng)與岸上的控制/采集系統(tǒng)的信息交換，可對(duì)船模的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，操舵信號(hào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)采集記錄，同時(shí)可對(duì)船模進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，能夠應(yīng)用于波浪中純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)，研究波浪條件，航速等因素的影響，為純穩(wěn)性喪失評(píng)估方法提供有效可靠的驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為上上位機(jī)示意圖。

圖中：1、舵機(jī)；10、陀螺；11、船模內(nèi)下位機(jī)；13、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備；14、岸上上位機(jī)；15、第一金屬桿件；16、第二金屬桿件；2、舵；3、螺旋槳；4、電機(jī)；5、驅(qū)動(dòng)器；6、蓄電池組；7、電源逆變器；8、傳感器；9、控制器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1、圖2所示，本實(shí)施例的基于自航方式純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)，包括操舵系統(tǒng)，推進(jìn)系統(tǒng)，船模內(nèi)采集系統(tǒng)，岸上上位機(jī)14，船模內(nèi)下位機(jī)11，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備13，岸上上位機(jī)14采用實(shí)時(shí)操控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集、記錄和顯示船模內(nèi)下位機(jī)11通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備13傳輸?shù)拇＿\(yùn)動(dòng)信號(hào)和操舵反饋信號(hào)，并根據(jù)船模運(yùn)動(dòng)信息實(shí)時(shí)計(jì)算操舵數(shù)值，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備13傳送到船模內(nèi)下位機(jī)11，船模內(nèi)下位機(jī)11通過(guò)信號(hào)線將岸上上位機(jī)14給出的操舵指令傳送給操舵系統(tǒng)，并執(zhí)行操舵動(dòng)作，同時(shí)操舵信息反饋到船模內(nèi)下位機(jī)11，再傳送到岸上上位機(jī)14，岸上上位機(jī)14給出螺旋槳3轉(zhuǎn)速，發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備13傳送到船模內(nèi)下位機(jī)11，船模內(nèi)下位機(jī)11通過(guò)信號(hào)線將指令發(fā)送到推進(jìn)系統(tǒng)，船模按推進(jìn)系統(tǒng)指定轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)。

船模內(nèi)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：蓄電池組6，控制器9，陀螺10和傳感器8，蓄電池組6為控制器9、陀螺10及傳感器8提供工作電源，控制器9有輸入及輸出端口，控制器9的輸入端口實(shí)時(shí)接收操舵系統(tǒng)反饋的操舵信息以及陀螺10和傳感器8采集的船模運(yùn)動(dòng)信號(hào)，同時(shí)接收岸上采集系統(tǒng)發(fā)出的操舵等指令，控制器9的輸出端口將操舵信息，船模運(yùn)動(dòng)信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備13傳送到岸上采集系統(tǒng)，同時(shí)動(dòng)作指令通過(guò)信號(hào)線傳送給相應(yīng)的操舵系統(tǒng)及推進(jìn)系統(tǒng)。

操舵系統(tǒng)包括，舵機(jī)1、舵2及第一金屬桿件15，舵機(jī)1及舵2之間通過(guò)第一金屬桿件15連接，舵機(jī)1通過(guò)信號(hào)線接收船模內(nèi)采集系統(tǒng)發(fā)出的操舵指令，通過(guò)第一金屬桿件15帶動(dòng)舵轉(zhuǎn)動(dòng)，并將轉(zhuǎn)動(dòng)舵角信息反饋到船模內(nèi)采集系統(tǒng)。

推進(jìn)系統(tǒng)包括，螺旋槳3、電機(jī)4、驅(qū)動(dòng)器5、蓄電池組6、電源逆變器7及第二金屬桿件16，電源逆變器7將蓄電池組6的24v直流電源轉(zhuǎn)換為220v/50hz交流電源后為電機(jī)4提供工作電源，驅(qū)動(dòng)器5接收船模內(nèi)采集系統(tǒng)發(fā)出的動(dòng)作指令，并通過(guò)信號(hào)線傳送到電機(jī)4，電機(jī)4通過(guò)第二金屬桿件16帶動(dòng)螺旋槳3。

以上所舉實(shí)施例為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，僅用來(lái)方便說(shuō)明本發(fā)明，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，若在不脫離本發(fā)明所提技術(shù)特征的范圍內(nèi)，利用本發(fā)明所揭示技術(shù)內(nèi)容所作出局部改動(dòng)或修飾的等效實(shí)施例，并且未脫離本發(fā)明的技術(shù)特征內(nèi)容，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)特征的范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于自航方式純穩(wěn)性喪失模型試驗(yàn)測(cè)控系統(tǒng)，包括操舵系統(tǒng)，推進(jìn)系統(tǒng)，船模內(nèi)采集系統(tǒng)，岸上上位機(jī)，船模內(nèi)下位機(jī)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，岸上上位機(jī)采用實(shí)時(shí)操控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集、記錄和顯示船模內(nèi)下位機(jī)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備傳輸?shù)拇＿\(yùn)動(dòng)信號(hào)和操舵反饋信號(hào)，并根據(jù)船模運(yùn)動(dòng)信息實(shí)時(shí)計(jì)算操舵數(shù)值，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備傳送到船模內(nèi)下位機(jī)，船模內(nèi)下位機(jī)通過(guò)信號(hào)線將岸上上位機(jī)給出的操舵指令傳送給操舵系統(tǒng)，并執(zhí)行操舵動(dòng)作，同時(shí)操舵信息反饋到船模內(nèi)下位機(jī)，再傳送到岸上上位機(jī)，岸上上位機(jī)給出螺旋槳轉(zhuǎn)速，發(fā)出運(yùn)動(dòng)指令，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備傳送到船模內(nèi)下位機(jī)，船模內(nèi)下位機(jī)將指令發(fā)送到推進(jìn)系統(tǒng)，船模運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：師超;劉長(zhǎng)德;蘭波;魯江;韓陽(yáng);顧民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)船舶科學(xué)研究中心（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0二研究所）
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.26
技術(shù)公布日：2017.09.08