專利名稱：用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置及其工作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置及其工作方法，可用于平地造船和陸海接載等工程，屬于船舶與海洋工程技術領域。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，接載浮體通常是浮船塢、半潛駁或平板駁船等海洋工程裝備。接載浮體在工作過程中，會受到風浪流和潮汐等水文氣象條件的影響，同時在接載浮體上的載荷也會不斷變化著，為了使接載浮體甲板面平穩(wěn)地保持在某個高度，需要對接載浮體進行動態(tài)配載、調整浮態(tài)和保證其結構強度。當前，浮船塢、半潛駁或平板駁船建造時，在駕駛室或操作室里，僅配備了橫傾角、 首尾吃水和艙液位高度指示儀，其工作精度和靈敏度不夠高。在運輸產(chǎn)品接載過程中，需要操作人員在工程現(xiàn)場的多個關鍵位置，根據(jù)碼頭、接載浮體和運輸產(chǎn)品之間的相對位置，以及環(huán)境參數(shù)(風、浪、流和潮汐)來確定如何控制接載浮體的浮態(tài)，這種狀態(tài)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代海洋工程作業(yè)需要，也不能保證接載運輸?shù)陌踩浴?br>
發(fā)明內容
本發(fā)明是針對特殊海洋工程需求，研制了多種高精度的測量原理和方法，并將他們有機集合成一種裝置，能夠全自動化測量各種參數(shù)，用于陸海連接運輸時，對接載裝備進行實時浮態(tài)智能控制。它應既可以應用于滑道移位系統(tǒng)中，也可以應用于軌道移位系統(tǒng)中， 結構簡單，工程適用性強，安全可靠，方便維護，不會改變現(xiàn)有工作環(huán)境及影響船廠生產(chǎn)工序和流程。本發(fā)明采用的技術方案是一種用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置包括一個潮位高度測量單元、一個移動物體與接載浮體的相對水平位置測量單元、一個接載浮體與碼頭前沿的相對高度測量單元、接載浮體的六個吃水測量單元和一個接收與控制單元；所述潮位高度測量單元采用一個安裝在碼頭附近水域內的第一壓電式傳感器，第一壓電式傳感器采集潮位高度信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元的接收端；所述相對水平位置測量單元采用一個安裝在碼頭上的第一激光測距傳感器，第一激光測距傳感器采集水平位置信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元的接收端；所述相對高度測量單元采用二個安裝在接載浮體尾部左右端面的第二激光測距傳感器，第二激光測距傳感器采集相對高度信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元的接收端；所述吃水測量單元采用六個分別安裝在接載浮體首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷的第二壓電式傳感器，第二壓電式傳感器采集吃水高度信息以有線數(shù)據(jù)傳送到接收與控制單元的接收端；所述接收與控制單元安裝在接載浮體的控制室內，并與配載計算機軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。所述的用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置的工作方法采用的步驟如下(a)在碼頭附近的水域內安裝潮位高度測量單元；
(b)在碼頭上安裝移動物體與接載浮體的相對水平位置測量單元；(C)在接載浮體尾部端面的左右對稱位置分別安裝接載浮體與碼頭前沿的相對高度測量單元；(d)在接載浮體首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷位置分別安裝吃水測量單元;(e)在接載浮體的控制室內安裝接收與控制單元；(f)測試潮位高度測量單元與接收與控制單元信號傳輸，并標定初值；(g)測試相對水平位置測量單元與接收與控制單元信號傳輸，并標定初值；(h)測試相對高度測量單元與接收與控制單元信號傳輸，并標定初值；(i)測試吃水測量單元與接收與控制單元信號傳輸，并標定初值；(j)連接接收與控制單元與配載計算機系統(tǒng)，并檢測數(shù)據(jù)傳輸；(k)移動物體開始以初速度在碼頭軌道上向接載浮體甲板軌道移動；(I)所述潮位高度測量單元、相對水平位置測量單元、相對高度測量單元和吃水測量單元將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮张c控制單元；(m)配載計算機系統(tǒng)在接收到接收與控制單元傳來的數(shù)據(jù)后，計算出下一時刻移動物體移動速度和壓載系統(tǒng)工作方案；(η)直到移動物體移動到接載浮體預先確定的位置為止。本發(fā)明的有益效果是這種用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置包括潮位高度測量單元、相對水平位置測量單元、相對高度測量單元、吃水測量單元和一個接收與控制單元，各測量單元通過壓電式傳感器或激光測距傳感器采集到的信息以無線數(shù)據(jù)或有線數(shù)據(jù)傳送到接收與控制單元的接收端，接收與控制單元與配載計算機軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。各測量單元的測量數(shù)據(jù)作為接載浮體配載、調整浮態(tài)和保證其結構強度的分析與計算依據(jù)。該浮態(tài)控制裝置提高了運輸產(chǎn)品陸海運輸和接載浮體在海上升潛作業(yè)的安全性和效率。它既可以應用于滑道移位系統(tǒng)中，也可以應用于軌道移位系統(tǒng)中，結構簡單，工程適用性強，安全可靠，方便維護，不會改變現(xiàn)有工作環(huán)境及影響船廠生產(chǎn)工序和流程。


圖I是一種用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置的主視圖。圖2是一種用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置的俯視圖。圖3是圖I中的B-B剖視圖。圖4是圖2中的A-A剖視圖。圖5是潮位高度測量單元圖。圖6是移動物體與接載浮體的相對水平位置測量單元圖。圖7是接載浮體與碼頭前沿的相對高度測量單元圖。圖8是接載浮體的吃水測量單元圖。圖9是接收與控制單元圖。圖中1、碼頭，2、接載浮體，3、移動物體，4、碼頭導軌，5、接載浮體甲板導軌，6、潮位高度測量單元，7、相對水平位置測量單元，8、相對高度測量單元，9、吃水測量單元，10、接收與控制單元。
具體實施例方式以下參照附圖對本發(fā)明的結構做進一步描述。圖1、2、3、4示出了用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置布置圖。圖中，用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置浮態(tài)控制裝置包括一個潮位高度測量單元6、一個移動物體3與接載浮體2的相對水平位置測量單元7、一個接載浮體2與碼頭I前沿的相對高度測量單元8、接載浮體2的六個吃水測量單元9和一個接收與控制單元10。潮位高度測量單元6采用一個安裝在碼頭I附近水域內的第一壓電式傳感器，第一壓電式傳感器采集潮位高度信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元10的接收端。相對水平位置測量單元7采用一個安裝在碼頭I上的第一激光測距傳感器，第一激光測距傳感器采集水平位置信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元10的接收端。所述相對高度測量單元8采用二個安裝在接載浮體2尾部左右端面的第二激光測距傳感器，第二激光測距傳感器采集相對高度信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元10的接收端。吃水測量單元9采用六個分別安裝在接載浮體2首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷的第二壓電式傳感器，第二壓電式傳感器采集吃水高度信息以有線數(shù)據(jù)傳送到接收與控制單元10的接收端。所述接收與控制單元10安裝在接載浮體2的控制室內，并與配載計算機軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。圖5示出了潮位高度測量單元圖。潮位高度測量單元6由以下部件組成電源開關、交直流變壓器、2. 4GHz無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和第一壓電式傳感器組成，并按圖示方式進行電連接。第一壓電式傳感器安裝在碼頭附近的水域內。交直流變壓器將 220V交流電轉成24V直流電，數(shù)據(jù)采集模塊通過第一壓電式傳感器采集潮位高度信息，并經(jīng)過2. 4GHz無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到接收與控制單元10的接收端。圖6示出了移動物體與接載浮體的相對水平位置測量單元圖。相對水平位置測量單元7由以下部件組成電源開關、交直流變壓器、433MHz無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和第一激光測距傳感器組成，并按圖示方式進行電連接。第一激光測距傳感器安裝在碼頭上，移動物體前進方向后端。交直流變壓器將220V交流電轉成24V直流電，數(shù)據(jù)采集模塊通過第一激光測距傳感器采集水平位置信息，并經(jīng)過433MHz無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到接收與控制單元10的接收端。圖7示出了接載浮體與碼頭前沿的相對高度測量單元圖。相對高度測量單元8由以下部件組成電源開關、交直流變壓器、433MHz無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和左右二個第二激光測距傳感器組成，并按圖示方式進行電連接。左右二個第二激光測距傳感器安裝在接載浮體尾部端面，左右對稱布置。交直流變壓器將220V交流電轉成24V直流電， 數(shù)據(jù)采集模塊通過左右二個第二激光測距傳感器采集相對高度信息，并經(jīng)過433MHz無線數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送到接收與控制單元10的接收端。圖8示出了接載浮體的吃水測量單元圖。吃水測量單元9由以下部件組成電源開關、交直流變壓器、有線數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和六個第二壓電式傳感器組成，并按圖示方式進行電連接。這六個第二壓電式傳感器分別安裝在接載浮體首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷。交直流變壓器將220V交流電轉成24V直流電，數(shù)據(jù)采集模塊通過第二壓電式傳感器采集吃水高度信息，并經(jīng)過有線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)浇邮张c控制單元10 的接收端。
圖9示出了接收與控制單元圖。接收與控制單元10由以下部件組成電源開關、 交直流變壓器、2. 4GHz無線數(shù)據(jù)接收模塊(接收潮位高度測量單元數(shù)據(jù))、二個433MHz無線數(shù)據(jù)接收模塊(分別接收移動物體3與接載浮體2的相對水平位置測量單元數(shù)據(jù))、融德數(shù)據(jù)接收模塊(接收接載浮體2的吃水測量單元數(shù)據(jù)，以及壓載艙液位高度數(shù)據(jù))、四個通訊串口(C0M1/C0M2/C0M3/C0M4)和工控機模塊組成，并按圖示方式進行電連接。接收與控制單元10安裝在接載浮體2的控制室內，并與配載計算機軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。上述的用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置的工作方法同上所述，這里不再贅述。
權利要求
1.一種用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置，其特征是所述浮態(tài)控制裝置包括一個潮位高度測量單元￠)、一個移動物體(3)與接載浮體(2)的相對水平位置測量單元(7)、一個接載浮體(2)與碼頭(I)前沿的相對高度測量單元(8)、接載浮體(2)的六個吃水測量單元(9)和一個接收與控制單元(10);所述潮位高度測量單元(6)采用一個安裝在碼頭(I)附近水域內的第一壓電式傳感器，第一壓電式傳感器采集潮位高度信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元(10)的接收端；所述相對水平位置測量單元(7)采用一個安裝在碼頭(I)上的第一激光測距傳感器，第一激光測距傳感器采集水平位置信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元(10)的接收端；所述相對高度測量單元(8)采用二個安裝在接載浮體(2)尾部左右端面的第二激光測距傳感器，第二激光測距傳感器采集相對高度信息以無線數(shù)據(jù)發(fā)送到接收與控制單元(10)的接收端；所述吃水測量單元(9)采用六個分別安裝在接載浮體(2)首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷的第二壓電式傳感器，第二壓電式傳感器采集吃水高度信息以有線數(shù)據(jù)傳送到接收與控制單元(10)的接收端；所述接收與控制單元(10)安裝在接載浮體(2)的控制室內，并與配載計算機軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。
2.根據(jù)權利要求I所述的用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置的工作方法，其特征是所述工作方法采用的步驟如下(a)在碼頭(I)附近的水域內安裝潮位高度測量單元(6)；(b)在碼頭⑴上安裝移動物體(3)與接載浮體(2)的相對水平位置測量單元(7)；(c)在接載浮體(2)尾部端面的左右對稱位置分別安裝接載浮體(2)與碼頭(I)前沿的相對高度測量單元(8)；(d)在接載浮體(2)首部左右舷、尾部左右舷和舯部左右舷位置分別安裝吃水測量單元(9)；(e)在接載浮體(2)的控制室內安裝接收與控制單元(10)；(f)測試潮位高度測量單元￠)與接收與控制單元(10)信號傳輸，并標定初值；(g)測試相對水平位置測量單元(7)與接收與控制單元(10)信號傳輸，并標定初值；(h)測試相對高度測量單元(8)與接收與控制單元(10)信號傳輸，并標定初值；(i)測試吃水測量單元(9)與接收與控制單元(10)信號傳輸，并標定初值；U)連接接收與控制單元(10)與配載計算機系統(tǒng)，并檢測數(shù)據(jù)傳輸；(k)移動物體(3)開始以初速度在碼頭軌道(4)上向接載浮體甲板軌道(5)移動；(I)所述潮位高度測量單元(6)、相對水平位置測量單元(7)、相對高度測量單元(8)和吃水測量單元(9)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮张c控制單元(10)；(m)配載計算機系統(tǒng)在接收到接收與控制單元(10)傳來的數(shù)據(jù)后，計算出下一時刻移動物體(3)移動速度和壓載系統(tǒng)工作方案；(η)直到移動物體(3)移動到接載浮體(2)預先確定的位置為止。
全文摘要
一種用于陸海連接運輸?shù)慕虞d裝備浮態(tài)控制裝置及其工作方法，屬于船舶與海洋工程技術領域。這種浮態(tài)控制裝置包括潮位高度測量單元、相對水平位置測量單元、相對高度測量單元、吃水測量單元和一個接收與控制單元，各測量單元通過傳感器采集到的信息傳送到接收與控制單元的接收端，接收與控制單元與配載計算機軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸。各測量單元的測量數(shù)據(jù)作為接載浮體配載、調整浮態(tài)和保證其結構強度的分析與計算依據(jù)。該浮態(tài)控制裝置提高了運輸產(chǎn)品陸海運輸和接載浮體在海上升潛作業(yè)的安全性和效率。它可以應用于滑道移位系統(tǒng)或軌道移位系統(tǒng)中，結構簡單，工程適用性強，安全可靠，方便維護，不會改變現(xiàn)有工作環(huán)境及影響船廠生產(chǎn)工序和流程。
文檔編號B63B38/00GK102582800SQ201210046840
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權日2012年2月27日
發(fā)明者于雁云, 張明霞, 林焰, 秦品樂, 陳明 申請人:大連理工大學