一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，該裝置的陀螺儀測得船舶搖擺角速度信號(hào)，該信號(hào)控制數(shù)字液壓閥的指令電機(jī)使其根據(jù)脈沖數(shù)轉(zhuǎn)過一定的角度，使數(shù)字液壓閥閥口打開從而向驅(qū)動(dòng)鰭葉的兩個(gè)液壓缸差動(dòng)供油帶動(dòng)鰭葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，鰭軸上的旋轉(zhuǎn)編碼器直接反饋到數(shù)字液壓閥的反饋電機(jī)，帶動(dòng)閥芯向關(guān)閉的方向運(yùn)動(dòng)直到傳感器反饋的脈沖數(shù)與控制器控制脈沖數(shù)量相同，液壓閥閥口關(guān)閉，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，鰭葉片停止轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了陀螺儀信號(hào)直接對減搖鰭葉片的控制，即減搖鰭轉(zhuǎn)角直接由風(fēng)浪信號(hào)控制。其突出特點(diǎn)為減搖鰭的鰭角反饋信號(hào)直接作用在數(shù)字液壓閥上而不需要經(jīng)過控制器運(yùn)算，減少了環(huán)節(jié)增加了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，是對減搖鰭控制方法的一次重大改進(jìn)。
【專利說明】一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及液壓控制技術(shù)，更具體地說是一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]艦船在海上航行、工作時(shí)，由于受到海浪、海風(fēng)以及海流等海洋環(huán)境擾動(dòng)的作用，不可避免的要產(chǎn)生搖蕩運(yùn)動(dòng)。隨著艦船使命的復(fù)雜性的提高和高技術(shù)裝備的應(yīng)用，作為海面上活動(dòng)平臺(tái)的大型水面艦船，要求其在海浪中的搖擺盡可能地小。由于船舶經(jīng)常需要航行在波濤洶涌的水面上，劇烈的搖蕩不但影響船舶的航行，而且還會(huì)對船舶上裝備帶來不良的影響，對船上的貨物和人員帶來不安全因素。因此，為了船舶的航行安全以及提高航行中的舒適性，迫切需要減小船舶的搖蕩。
[0003]減搖鰭是一種最常用的主動(dòng)式減搖裝置，鰭安裝裝在艦船的兩舷的水下一定深度，當(dāng)艦船以一定航速前進(jìn)時(shí)，在每個(gè)鰭上分別產(chǎn)生升力，該升力與鰭的面積、鰭的攻角以及艦船航速的平方成正比，如果使左右兩鰭在控制系統(tǒng)的作用下產(chǎn)生大小相等方向相反的鰭角(攻角)，則在兩個(gè)鰭上產(chǎn)生大小相等方向相反的升力，該兩個(gè)升力產(chǎn)生一個(gè)相對于艦船縱軸線的力矩，當(dāng)此力矩的變化符合一定的規(guī)律關(guān)系時(shí)，則該力矩就是減搖力矩。
[0004]目前的減搖鰭控制系統(tǒng)一般采用電液伺服控制。這種電液伺服閥控制的減搖鰭具有控制精度低、抗油液污染能力差以及存在溫漂零漂等問題，造成減搖鰭故障率高、使用維護(hù)困難等問題，嚴(yán)重影響減搖鰭的使用和艦船的總體性能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，該裝置具有集成度高、控制簡單、控制精度高、穩(wěn)定性好、抗污染能力強(qiáng)以及接口簡單等優(yōu)點(diǎn)。能根據(jù)風(fēng)浪的大小直接對液壓缸進(jìn)行位置控制，鰭的位置信號(hào)直接與數(shù)字液壓閥形成閉環(huán)，而不是與控制器形成閉環(huán)。減少了環(huán)節(jié)、提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性。
[0006]本實(shí)用新型具體是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，其特征在于，包括設(shè)置在船上的陀螺儀、控制器、數(shù)字液壓閥和減搖鰭裝置，所述陀螺儀連接控制器所述控制器分別連接設(shè)置在船兩側(cè)的數(shù)字液壓閥，數(shù)字液壓閥包括閥體、閥芯、指令電機(jī)和反饋電機(jī)，所述閥芯安裝在閥體的內(nèi)部，所述閥體兩端分別安裝指令電機(jī)和反饋電機(jī)，所述指令電機(jī)通過轉(zhuǎn)換副連接至閥芯的一端，用于接收指令脈沖并根據(jù)指令脈沖信號(hào)控制指令電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)角度；所述反饋電機(jī)通過轉(zhuǎn)換副連接閥芯的另一端，用于接收反饋脈沖信號(hào)并根據(jù)反饋脈沖信號(hào)控制反饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速和角度，使反饋電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與指令電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；所述減搖鰭裝置包括鰭軸以及與所述鰭軸連接的兩個(gè)搖臂，所述搖臂連接一對液壓缸，且所述鰭軸上安裝鰭葉片和一旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過電路連接至反饋電機(jī)；所述數(shù)字液壓閥通過管道差動(dòng)連接兩個(gè)液壓缸，對液壓缸的活塞兩側(cè)提供液壓壓力差并控制活塞的移動(dòng)。
[0008]進(jìn)一步地，所述數(shù)字液壓閥體兩側(cè)分別設(shè)置有由連通閥體內(nèi)部至外部的通道，該通道形成閥體的外部油路，包括進(jìn)油通道、回油通道和控制通道，所述閥體與所述閥芯形成三位四通換向閥，且所述控制通道連接液壓缸的進(jìn)油接口通道；
[0009]進(jìn)一步地，所述進(jìn)油通道和回油通道分別通過管道連接至液壓站，所述液壓站的電機(jī)通過變頻器控制，變頻器與液壓站的系統(tǒng)壓力形成閉環(huán)；
[0010]進(jìn)一步地，所述反饋電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥芯的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與指令電機(jī)驅(qū)動(dòng)閥芯的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反；
[0011]進(jìn)一步地，所述反饋電機(jī)一般為步進(jìn)電機(jī)；
[0012]進(jìn)一步地，所述指令電機(jī)一般為步進(jìn)電機(jī)。
[0013]本實(shí)用新型產(chǎn)生的有益效果為:本實(shí)用新型能夠通過將風(fēng)浪的搖擺信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制脈沖由控制器發(fā)送到數(shù)字液壓閥，而連接在鰭軸上的鰭角反饋信號(hào)直接反饋到數(shù)字液壓閥而非反饋到控制器，減少了控制環(huán)節(jié)，提高了系統(tǒng)的可靠性和響應(yīng)速度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型中數(shù)字液壓閥結(jié)構(gòu)示意圖

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0018]如圖1?2所示，一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，包括設(shè)置在船上的陀螺儀1、控制器2、數(shù)字液壓閥3、減搖鰭裝置，所述陀螺儀I連接控制器2，所述控制器2分別連接設(shè)置在船兩側(cè)的數(shù)字液壓閥3，數(shù)字液壓閥3包括閥體301、閥芯302、指令電機(jī)4和反饋電機(jī)5，所述閥芯302安裝在閥體301的內(nèi)部，所述閥體301兩端分別安裝指令電機(jī)4和反饋電機(jī)5，所述指令電機(jī)4通過轉(zhuǎn)換副304連接至閥芯302的一端，用于接收指令脈沖并根據(jù)指令脈沖信號(hào)控制指令電機(jī)4的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)角度；所述反饋電機(jī)5通過轉(zhuǎn)換副303連接閥芯302的另一端，用于接收反饋脈沖信號(hào)并根據(jù)反饋脈沖信號(hào)控制反饋電機(jī)5的轉(zhuǎn)速和角度，使反饋電機(jī)5的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與指令電機(jī)4的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；所述減搖鰭包括鰭軸7以及與所述鰭軸7連接的兩個(gè)搖臂8，所述搖臂8 一一對應(yīng)連接一液壓缸6，且所述鰭軸7上安裝一鰭葉片9和旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過電路連接至反饋電機(jī)5 ;所述數(shù)字液壓閥3通過管道差動(dòng)連接兩個(gè)液壓缸6，對液壓缸6的活塞兩側(cè)提供液壓壓力差并控制活塞的移動(dòng)。
[0019]本實(shí)用新型中陀螺儀I測得船舶搖擺角速度信號(hào)，該信號(hào)在控制器2內(nèi)通過一定的控制算法轉(zhuǎn)換為不同頻率和當(dāng)量的數(shù)字脈沖，此數(shù)字脈沖發(fā)送給減搖鰭的數(shù)字液壓閥3的指令電機(jī)4，則指令電機(jī)4根據(jù)脈沖數(shù)轉(zhuǎn)過一定的角度，指令電機(jī)4的轉(zhuǎn)角在數(shù)字閥內(nèi)部通過轉(zhuǎn)換副304將閥芯302打開與指令電機(jī)轉(zhuǎn)角成比例的開度，從而向兩個(gè)液壓缸6進(jìn)行差動(dòng)供油。兩個(gè)液壓缸在液壓油的作用下運(yùn)動(dòng)，通過搖臂8帶動(dòng)鰭葉片9轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)安裝在鰭軸7上的旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)數(shù)字液壓閥的反饋電機(jī)5，反饋電機(jī)5驅(qū)動(dòng)閥芯302的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與指令電機(jī)4驅(qū)動(dòng)閥芯302的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，反饋電機(jī)5旋轉(zhuǎn)在數(shù)字液壓閥內(nèi)部通過轉(zhuǎn)換副303使閥芯向關(guān)閉的方向運(yùn)動(dòng)，直到旋轉(zhuǎn)編碼器返回的脈沖數(shù)與控制器2控制脈沖數(shù)量相同，數(shù)字液壓閥閥口關(guān)閉，液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，鰭葉片9也停止轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，旋轉(zhuǎn)編碼器反饋的脈沖數(shù)與控制器2發(fā)送的脈沖數(shù)相同，即減搖鰭的鰭葉片9轉(zhuǎn)過的角度由控制脈沖決定，而控制脈沖又由陀螺儀I的輸出值(搖擺信號(hào))決定，從而實(shí)現(xiàn)了減搖鰭的轉(zhuǎn)角跟隨陀螺儀信號(hào)(搖擺信號(hào))運(yùn)動(dòng)。本裝置中指令電機(jī)4和反饋電機(jī)5均為步進(jìn)電機(jī)，設(shè)計(jì)為左右兩個(gè)鰭按相反方向旋轉(zhuǎn)，并使其產(chǎn)生的力矩與風(fēng)浪力矩相反，根據(jù)不同方向的風(fēng)浪進(jìn)行供油驅(qū)動(dòng)工作，從而達(dá)到減搖的目的。
[0020]閥體301兩側(cè)分別設(shè)置有由連通閥體內(nèi)部至外部的通道，該通道形成閥體的外部油路，包括進(jìn)油通道305、回油通道307和控制通道306，閥體與閥芯形成三位四通換向閥，且所述控制通道306連接液壓缸的進(jìn)油接口通道，進(jìn)行供油驅(qū)動(dòng)液壓缸的活動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)搖臂擺動(dòng)。閥芯302兩側(cè)分別設(shè)有兩個(gè)凸緣結(jié)構(gòu)，所述凸緣結(jié)構(gòu)接觸閥體內(nèi)壁，回油通道307和控制通道306分別為兩個(gè)，且設(shè)置在閥體的不同側(cè)，進(jìn)油通道305分別和控制通道306連通進(jìn)行進(jìn)油工作，回油通道307分別和液壓缸的進(jìn)油接口通道連通進(jìn)行回油工作；凸緣結(jié)構(gòu)的寬度大于或等于控制通道306、進(jìn)油通道305、回油通道307三者任一通道開口的寬度，凸緣結(jié)構(gòu)之間的距離、控制通道306之間的距離、進(jìn)油通道305和回油通道307之間的距離三者之間的距離相等，保證了閥芯能夠嚴(yán)格分割各個(gè)通道實(shí)現(xiàn)不同的連通狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對液壓缸的活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的目的。
[0021]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選，進(jìn)油通道305和回油通道307分別通過管道連接至液壓站10，液壓站10的電機(jī)11通過變頻器12控制，變頻器12與液壓站10的系統(tǒng)壓力形成閉環(huán)，液壓站液壓進(jìn)行閉環(huán)控制，將壓力數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較，比較的結(jié)果傳輸給控制裝置，保持壓力恒定。減搖鰭的液壓站10由變頻器12控制，變頻器12與液壓站10的系統(tǒng)壓力形成閉環(huán)，風(fēng)浪大時(shí)減搖鰭運(yùn)動(dòng)劇烈需要大的液壓油的液壓流量，壓力變化大，變頻器12控制液壓站10的電機(jī)11轉(zhuǎn)速高，提供的流量也大；風(fēng)浪小時(shí)，減搖鰭需要的液壓油的液壓流量小，變頻器12自動(dòng)將流量調(diào)??；沒風(fēng)浪時(shí)，變頻器12調(diào)整使液壓站處于停止?fàn)顟B(tài)。
[0022]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，其特征在于，包括設(shè)置在船上的陀螺儀(I)、控制器(2)、數(shù)字液壓閥(3)和減搖鰭裝置，所述陀螺儀⑴連接控制器(2)，所述控制器⑵分別連接設(shè)置在船兩側(cè)的數(shù)字液壓閥(3)，數(shù)字液壓閥(3)包括閥體(301)、閥芯(302)、指令電機(jī)⑷和反饋電機(jī)(5)，所述閥芯(302)安裝在閥體(301)的內(nèi)部，所述閥體(301)兩端分別安裝指令電機(jī)(4)和反饋電機(jī)(5)，所述指令電機(jī)(4)通過轉(zhuǎn)換副(304)連接至閥芯(302)的一端，用于接收指令脈沖并根據(jù)指令脈沖信號(hào)控制指令電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)角度；所述反饋電機(jī)(5)通過轉(zhuǎn)換副(303)連接閥芯(302)的另一端，用于接收反饋脈沖信號(hào)并根據(jù)反饋脈沖信號(hào)控制反饋電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)速和角度，使反饋電機(jī)(5)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與指令電機(jī)(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；所述減搖鰭裝置包括鰭軸(7)以及與所述鰭軸(7)連接的兩個(gè)搖臂(8)，所述搖臂⑶連接一對液壓缸(6)，且所述鰭軸(7)上安裝鰭葉片(9)和一旋轉(zhuǎn)編碼器，所述旋轉(zhuǎn)編碼器通過電路連接至反饋電機(jī)(5);所述數(shù)字液壓閥(3)通過管道差動(dòng)連接兩個(gè)液壓缸￠)，對液壓缸￠)的活塞兩側(cè)提供液壓壓力差并控制活塞的移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的反饋信號(hào)直接作用在數(shù)字液壓閥的指令電機(jī)(4)上，不需要控制器的控制運(yùn)算。
3.如權(quán)利要求1所述的一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，其特征在于，所述閥體(301)兩側(cè)分別設(shè)置有由連通閥體內(nèi)部至外部的通道，該通道形成閥體的外部油路，包括進(jìn)油通道(305)、回油通道(307)和控制通道(306)，所述閥體與所述閥芯形成三位四通換向閥，且所述控制通道(306)連接液壓缸的進(jìn)油接口通道。
4.如權(quán)利要求1所述的一種直接閥閉環(huán)液壓減搖鰭裝置，其特征在于，所述閥芯(302)兩側(cè)分別設(shè)有兩個(gè)凸緣結(jié)構(gòu)，所述凸緣結(jié)構(gòu)接觸閥體內(nèi)壁，回油通道(307)和控制通道(306)分別為兩個(gè)，且設(shè)置在閥體的不同側(cè)，進(jìn)油通道(305)分別和控制通道(306)連通進(jìn)行進(jìn)油工作，回油通道(307)分別和液壓缸的進(jìn)油接口通道連通進(jìn)行回油工作。
5.如權(quán)利要求4所述的一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，其特征在于，所述凸緣結(jié)構(gòu)的寬度大于或等于控制通道(306)、進(jìn)油通道(305)、回油通道(307)三者任一通道開口的寬度，凸緣結(jié)構(gòu)之間的距離、控制通道(306)之間的距離、進(jìn)油通道(305)和回油通道(307)之間的距離三者之間的距離相等。
6.如權(quán)利要求3所述的一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，其特征在于，所述進(jìn)油通道(305)和回油通道(307)分別通過管道連接至液壓站(10)，所述液壓站(10)的電機(jī)(11)通過變頻器(12)控制，變頻器(12)與液壓站(10)的系統(tǒng)壓力形成閉環(huán)。
7.如權(quán)利要求1所述的一種直接閥閉環(huán)減搖鰭裝置，其特征在于，所述反饋電機(jī)(5)驅(qū)動(dòng)閥芯(302)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與指令電機(jī)⑷驅(qū)動(dòng)閥芯(302)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反。
8.如權(quán)利要求1所述的一種直接閥閉環(huán)減搖鰭步裝置，其特征在于，所述反饋電機(jī)(5)為步進(jìn)電機(jī)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種直接閥反饋液壓同步裝置，其特征在于，所述指令電機(jī)(4)為步進(jìn)電機(jī)。
【文檔編號(hào)】B63B39/06GK204037863SQ201420371400
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】邢朔, 盛瑋 申請人:武漢海力威機(jī)電科技有限公司