[实用新型]一种船舶气囊下水过程中船体姿态检测装置

说明书

技术领域

本实用新型属于运输工具技术领域，涉及一种船舶气囊下水过程中船体姿态检测装置。

背景技术

船舶下水是船舶制造过程中非常重要的工序之一，如果操作不当会给船体及其内部装置乃至水域范围内的其它设施造成不必要的破坏。目前的船舶下水多采用滑道下水和造船坞下水两种方法，投资费用较大且存在着位置和技术等多方面的局限性。船舶气囊下水是一项新型的船舶下水技术，它无需固定滑道和规整的场地，也无需延伸到水下的基础设施，简化了船舶的下水过程。船舶在船台上制造完成后，利用气囊的抬力将船体举起，拆除船底的墩木，船体下坐到气囊上，通过重力和牵引力的合力使船舶在气囊的滚动下滑入水面。

在船舶气囊下水过程中，由于气囊在实际运作当中存在诸多不确定因素，可能导致船舶下水存在安全隐患，本实用新型设计智能化的气囊检测装置来实时检测船体下水过程中的倾角和方位角变化，以便通过及时调整气囊的姿态来修正船舶下水轨迹，确保船舶下水安全。

目前关于船舶气囊下水过程中船体的姿态检测报道非常少，利用倾角传感器进行船体姿态实时检测的内容少之又少。仅2008年12月钱少明发表的论文中提到采用工业控制机的数据采集系统对船舶倾角进行检测，将船舶倾斜角通过RS232总线上传至上位工业控制机,但是并未给出详细的检测原理，也没有摆脱检测过程中有线的束缚。船舶气囊下水的多支点特性和气囊下水时船舶的运动与受力状况比较复杂，在气囊下水船舶趋于大型化时存在很大风险，随着船舶吨位和长度的增加，容易产生“跌落”或“尾上浮”等现象，造成船底结构由于少数气囊支撑而局部受损。为了避免上述情况湖北的浠水船厂、济南昌林气囊容器厂和浙江工业大学船舶与海洋研究所提出了自己的理论和方法，但并未解决船舶气囊下水过程中船体姿态实时检测和姿态数据便捷传输的问题。

总之，现有技术中在智能气囊控制装置方面还没有一套可靠完整的设计体系，本实用新型的产生将填补这一领域上的空白。

实用新型内容

本实用新型的目的是弥补现有技术的空白，提供一种船舶气囊下水过程中船体姿态检测装置，首先通过倾角传感器实时检测船舶相对于地面的倾角和相对于地面轴向的方位角，将倾角数据利用无线收发模块发送至上位PC机，上位机需要配有无线收发模块，上位机通过经验数据库测定和人为参数调整向气囊控制装置发送命令来调整船舶下水轨迹和姿态。

其技术方案为：

一种船舶气囊下水过程中船体姿态检测装置，主要由上位机和下位机两部分组成，其中：上位机部分主要由微型控制器、无线收发模块、USB控制器、USB接口和上位PC机依次连接组成。微型控制器控制USB接收模块与PC机的通信和上位机无线收发模块与下位机无线收发模块的通信；无线收发模块接收下位机的倾角数据信息并向下位机发送PC机命令；USB控制器实现微型控制器与PC机的接口匹配。

下位机部分主要由内置A/D转换器的微型控制器，倾角传感器模块，降压电路和无线收发模块依次连接组成。倾角传感器模块是瑞芬公司SCA1800双轴电压型倾角传感器模块，采用5V模拟电压输出技术，分辨率为0.0025o，精度为0.03，量程为-85°~+85°，工作温度为-40℃～+85℃，体积为30mm×30mm×7mm，其特点是精度高、体积小、抗震性极高，用来检测船舶下水时船体相对水平面和相对于轴向的倾斜角度即方位角；降压电路用来将倾角传感模块输出的角度数据等比例降为微型控制器可以接收的范围；微型控制器将接收到的倾角数据通过无线收发模块nRF24L01上传到上位机并从上位机接收命令并执行。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型在倾角数据传输方面采用了无线传输技术，摆脱了传统船舶姿态检测的有线束缚，使得系统更加灵活；

本实用新型采用低功耗和内置A/D的微型控制器，使得下位机体积减小、整体功耗降低；

本实用新型位机利用USB控制器实现微型控制器和PC机的无缝连接；同时可借助PC机为上位机提供电源，提高了上位机的通用性和灵活性。

本实用新型可以完整掌握下水过程中的船舶姿态，利用几何倾角计算模型既可得到船体相对于水平面的倾角，又可以得到斜面方位角。

附图说明

图1是本实用新型船舶气囊下水过程中船体姿态检测装置的上位机部分结构示意图；

图2是本实用新型船舶气囊下水过程中船体姿态检测装置的下位机部分结构示意图；

图3是降压电路图；

图4是倾角计算模型；

图5是本实用新型船舶气囊下水过程中船体姿态检测方法下位机的流程图；