一種基于激光引導(dǎo)技術(shù)的船模操縱性試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種船模操縱性試驗(yàn)裝置，尤其涉及一種基于激光引導(dǎo)技術(shù)的船模操縱性試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶操縱性能是船舶的重要性能之一，船舶一旦喪失操縱能力，航行就缺少了起碼的安全保障。特別是在船舶航行遭遇極端天氣時(shí)，海況將變得十分惡劣，船舶的操作性能將面臨巨大考驗(yàn)，一旦船舶操縱性能降低，將對(duì)船舶安全造成巨大影響。因此研宄船舶操縱性能有著重大的意義，但由于船舶操縱性研宄起步較晚，長期以來，船舶操縱性基本上限于研宄船舶在操縱裝置控制下，保持和改變航向的能力，所采用的方法也主要是通過自航模進(jìn)行操縱性試驗(yàn)研宄。但是由于水池尺度的限制，往往只能進(jìn)行簡單的約束船模試驗(yàn)。
[0003]目前，船舶操縱試驗(yàn)技術(shù)主要采用約束船模試驗(yàn)和純粹自航試驗(yàn)技術(shù)，試驗(yàn)設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，試驗(yàn)場地要求較高。試驗(yàn)過程中無法精確控制船模的運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)航速的精確測量也是困擾自航操縱試驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。采用激光引導(dǎo)技術(shù)的船模操縱試驗(yàn)裝置，應(yīng)用云臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度和角度控制激光轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)而引導(dǎo)船模運(yùn)動(dòng)，從而解決了測速和測量回轉(zhuǎn)半徑問題；同時(shí)獲得的舵角和螺旋槳轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，連同之前設(shè)定的速度和回轉(zhuǎn)半徑，構(gòu)成船舶操縱性能水動(dòng)力分析主要參數(shù)，從而建立一套新的船模操縱試驗(yàn)體系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決在操縱性試驗(yàn)中的測速與軌跡測量的問題而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好的一種基于激光引導(dǎo)技術(shù)的船模操縱性試驗(yàn)裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括安裝在水池上方的高臺(tái)、安裝在高臺(tái)上的激光引導(dǎo)平臺(tái)、船模、安裝在船模首端和尾端上的兩個(gè)激光接收器和安裝在船模內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述激光引導(dǎo)平臺(tái)包括安裝在高臺(tái)上的托架、安裝在托架上的第一電機(jī)、與第一電機(jī)輸出端連接的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的第二電機(jī)和第三電機(jī)、分別與第二電機(jī)和第三電機(jī)輸出端連接的第一舵機(jī)安裝臺(tái)和第二舵機(jī)安裝臺(tái)、分別安裝在第一舵機(jī)安裝臺(tái)和第二舵機(jī)安裝臺(tái)上的第一舵機(jī)和第二舵機(jī)、分別安裝在第一舵機(jī)上和第二舵機(jī)上的第一舵機(jī)云臺(tái)和第二舵機(jī)云臺(tái)以及分別安裝在第一舵機(jī)云臺(tái)和第二舵機(jī)云臺(tái)上的第一激光器和第二激光器，每個(gè)所述的激光接收器都包括安裝在船模上的傳感器基座、安裝在傳感器基座上的安裝板和安裝在安裝板上的激光傳感器，所述激光傳感器至少有十個(gè)且均勻設(shè)置在安裝板上，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括主控制器、和主控制器連接的數(shù)據(jù)采集器和存儲(chǔ)器，每個(gè)激光接收器分別通過電線與主控制器連接。
[0006]本發(fā)明還包括這樣一些結(jié)構(gòu)特征:
[0007]1.兩個(gè)傳感器基座分別安裝在船中縱剖面與甲板交接處，并且兩個(gè)傳感器基座之間的距離是0.75個(gè)船長。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明是基于激光引導(dǎo)技術(shù)，基本解決了在操縱性試驗(yàn)中的測速與軌跡測量問題，且本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、制作和操作方便、穩(wěn)定性好、易于控制、運(yùn)動(dòng)精度高以及能耗低的優(yōu)點(diǎn)，能夠引導(dǎo)不同船模在不同海況下進(jìn)行操作性實(shí)驗(yàn)，特別是在回轉(zhuǎn)性實(shí)驗(yàn)中，完成測速與軌跡測量，同時(shí)反饋實(shí)時(shí)舵角、螺旋槳轉(zhuǎn)速等信息，供試驗(yàn)分析時(shí)使用，具有良好的實(shí)用和市場價(jià)值。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明的激光引導(dǎo)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是本發(fā)明激光傳感器部分結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖4是本發(fā)明自動(dòng)操舵控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0014]結(jié)合圖1至圖4，本發(fā)明包括安裝在水池上方的高臺(tái)17、安裝在高臺(tái)17上的激光引導(dǎo)平臺(tái)1、船模23、安裝在船模23首端和尾端上的兩個(gè)激光接收器8、9和安裝在船模23內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述激光引導(dǎo)平臺(tái)I包括安裝在高臺(tái)上的托架4、安裝在托架4上的第一電機(jī)3、與第一電機(jī)3輸出端連接的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2、安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2上的第二電機(jī)5-1和第三電機(jī)5-2、分別與第二電機(jī)5-1和第三電機(jī)5-2輸出端連接的第一舵機(jī)安裝臺(tái)21-1和第二舵機(jī)安裝臺(tái)21-2、分別安裝在第一舵機(jī)安裝臺(tái)21-1和第二舵機(jī)安裝臺(tái)21-2上的第一舵機(jī)6-1和第二舵機(jī)6-2、分別安裝在第一舵機(jī)6-1上和第二舵機(jī)6-2上的第一舵機(jī)云臺(tái)7-1和第二舵機(jī)云臺(tái)7-2以及分別安裝在第一舵機(jī)云臺(tái)7-1和第二舵機(jī)云臺(tái)7-2上的第一激光器22-1和第二激光器22-2，第一電機(jī)3控制整個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)2的運(yùn)動(dòng)，第二電機(jī)5_1和第三電機(jī)5-3可使兩個(gè)舵機(jī)云臺(tái)在水平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，第一激光器22-1和第二激光器22-2能繞其對(duì)應(yīng)的舵機(jī)6-1和6-2做俯仰旋轉(zhuǎn)；每個(gè)所述的激光接收器8和9都包括安裝在船模23上的傳感器基座18、安裝在傳感器基座18上的安裝板20和安裝在安裝板20上的激光傳感器19，所述激光傳感器19至少有十個(gè)且均勻設(shè)置在安裝板20上，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括主控制器11、和主控制器11連接的數(shù)據(jù)采集器13和存儲(chǔ)器14，每個(gè)激光接收器8和9分別通過電線與主控制器11連接。主控制器11通過檢測的激光路徑，實(shí)時(shí)按照控制算輸出舵角及螺旋槳轉(zhuǎn)速，數(shù)據(jù)采集器13進(jìn)行實(shí)時(shí)采集轉(zhuǎn)速、舵角信息并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器14中。兩個(gè)傳感器基座分別安裝在船中縱剖面與甲板交接處，并且兩個(gè)傳感器基座之間的距離是0.75個(gè)船長。
[0015]本發(fā)明所述船模23為自航船模，船模23上自帶動(dòng)力系統(tǒng)和航向控制系統(tǒng)。其中，所述動(dòng)力系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)塊12、電機(jī)、傳動(dòng)軸及螺旋槳；所述航向控制系統(tǒng)包括舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊10、舵機(jī)、舵，主控制器11給所述動(dòng)力系統(tǒng)和航向控制系統(tǒng)提供控制信號(hào)，如圖4所示:本發(fā)明的主控制器11控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊12和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊10。本發(fā)明的激光引導(dǎo)平臺(tái)I固定于水池上的一定高度處，并能按照地面站要求按照一定角速度一定角度旋轉(zhuǎn)，發(fā)射兩束激光束16，發(fā)射的激光束為紅外激光，0.33_線寬；所述激光接收器8和9分別安裝于船模23的首尾部，其接收激光信號(hào)；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)安裝于船模23的內(nèi)部，而船模23自帶的動(dòng)力系統(tǒng)和航向控制系統(tǒng)可以控制船舵角及螺旋槳推進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速，這樣便實(shí)現(xiàn)了激光對(duì)船模23運(yùn)動(dòng)的引導(dǎo)，船模23便可按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行操縱性實(shí)驗(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于激光引導(dǎo)技術(shù)的船模操縱性試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括安裝在水池上方的高臺(tái)、安裝在高臺(tái)上的激光引導(dǎo)平臺(tái)、船模、安裝在船模首端和尾端上的兩個(gè)激光接收器和安裝在船模內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述激光引導(dǎo)平臺(tái)包括安裝在高臺(tái)上的托架、安裝在托架上的第一電機(jī)、與第一電機(jī)輸出端連接的旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的第二電機(jī)和第三電機(jī)、分別與第二電機(jī)和第三電機(jī)輸出端連接的第一舵機(jī)安裝臺(tái)和第二舵機(jī)安裝臺(tái)、分別安裝在第一舵機(jī)安裝臺(tái)和第二舵機(jī)安裝臺(tái)上的第一舵機(jī)和第二舵機(jī)、分別安裝在第一舵機(jī)上和第二舵機(jī)上的第一舵機(jī)云臺(tái)和第二舵機(jī)云臺(tái)以及分別安裝在第一舵機(jī)云臺(tái)和第二舵機(jī)云臺(tái)上的第一激光器和第二激光器，每個(gè)所述的激光接收器都包括安裝在船模上的傳感器基座、安裝在傳感器基座上的安裝板和安裝在安裝板上的激光傳感器，所述激光傳感器至少有十個(gè)且均勻設(shè)置在安裝板上，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括主控制器、和主控制器連接的數(shù)據(jù)采集器和存儲(chǔ)器，每個(gè)激光接收器分別通過電線與主控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于激光引導(dǎo)技術(shù)的船模操縱性試驗(yàn)裝置，其特征在于:兩個(gè)傳感器基座分別安裝在船中縱剖面與甲板交接處，并且兩個(gè)傳感器基座之間的距離是0.75個(gè)船長。
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種基于激光引導(dǎo)技術(shù)的船模操縱性試驗(yàn)裝置，包括安裝在水池上方的高臺(tái)、安裝在高臺(tái)上的激光引導(dǎo)平臺(tái)、船模、安裝在船模首端和尾端上的兩個(gè)激光接收器和安裝在船模內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述激光引導(dǎo)平臺(tái)包括托架、三個(gè)電機(jī)、兩個(gè)激光器、兩個(gè)舵機(jī)，所述船模激光接收器包括激光傳感器、傳感器安裝板、傳感器基座，所述激光接收器安裝在船首和船尾，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括主控制器、和主控制器連接的數(shù)據(jù)采集器和存儲(chǔ)器，每個(gè)激光接收器分別通過電線與主控制器連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，適應(yīng)性強(qiáng)，適用于各種船模操縱性試驗(yàn)。
【IPC分類】B63B9-02
【公開號(hào)】CN104648613
【申請?zhí)枴緾N201510117538
【發(fā)明人】段文洋, 陳云賽, 金善勤, 黃禮敏, 韓陽, 王奧博, 鄭興, 趙彬彬
【申請人】哈爾濱工程大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年3月18日