CN104648613A - 一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置 - Google Patents

一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供的是一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置，包括安装在水池上方的高台、安装在高台上的激光引导平台、船模、安装在船模首端和尾端上的两个激光接收器和安装在船模内部的数据处理***，所述激光引导平台包括托架、三个电机、两个激光器、两个舵机，所述船模激光接收器包括激光传感器、传感器安装板、传感器基座，所述激光接收器安装在船首和船尾，所述数据处理***包括主控制器、和主控制器连接的数据采集器和存储器，每个激光接收器分别通过电线与主控制器连接。本发明结构简单，操作方便，运动平稳，适应性强，适用于各种船模操纵性试验。

Description

一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置
技术领域
本发明涉及一种船模操纵性试验装置，尤其涉及一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置。
背景技术
船舶操纵性能是船舶的重要性能之一，船舶一旦丧失操纵能力，航行就缺少了起码的安全保障。特别是在船舶航行遭遇极端天气时，海况将变得十分恶劣，船舶的操作性能将面临巨大考验，一旦船舶操纵性能降低，将对船舶安全造成巨大影响。因此研究船舶操纵性能有着重大的意义，但由于船舶操纵性研究起步较晚，长期以来，船舶操纵性基本上限于研究船舶在操纵装置控制下，保持和改变航向的能力，所采用的方法也主要是通过自航模进行操纵性试验研究。但是由于水池尺度的限制，往往只能进行简单的约束船模试验。
目前，船舶操纵试验技术主要采用约束船模试验和纯粹自航试验技术，试验设备相对复杂，试验场地要求较高。试验过程中无法精确控制船模的运动轨迹，同时航速的精确测量也是困扰自航操纵试验进一步发展的瓶颈。采用激光引导技术的船模操纵试验装置，应用云台的旋转速度和角度控制激光转动进而引导船模运动，从而解决了测速和测量回转半径问题；同时获得的舵角和螺旋桨转速数据，连同之前设定的速度和回转半径，构成船舶操纵性能水动力分析主要参数，从而建立一套新的船模操纵试验体系。
发明内容
本发明的目的是为了解决在操纵性试验中的测速与轨迹测量的问题而提供一种结构简单、稳定性好的一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置。
本发明的目的是这样实现的：包括安装在水池上方的高台、安装在高台上的激光引导平台、船模、安装在船模首端和尾端上的两个激光接收器和安装在船模内部的数据处理***，所述激光引导平台包括安装在高台上的托架、安装在托架上的第一电机、与第一电机输出端连接的旋转平台、安装在旋转平台上的第二电机和第三电机、分别与第二电机和第三电机输出端连接的第一舵机安装台和第二舵机安装台、分别安装在第一舵机安装台和第二舵机安装台上的第一舵机和第二舵机、分别安装在第一舵机上和第二舵机上的第一舵机云台和第二舵机云台以及分别安装在第一舵机云台和第二舵机云台上的第一激光器和第二激光器，每个所述的激光接收器都包括安装在船模上的传感器基座、安装在传感器基座上的安装板和安装在安装板上的激光传感器，所述激光传感器至少有十个且均匀设置在安装板上，所述数据处理***包括主控制器、和主控制器连接的数据采集器和存储器，每个激光接收器分别通过电线与主控制器连接。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.两个传感器基座分别安装在船中纵剖面与甲板交接处，并且两个传感器基座之间的距离是0.75个船长。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是基于激光引导技术，基本解决了在操纵性试验中的测速与轨迹测量问题，且本发明具有结构简单、制作和操作方便、稳定性好、易于控制、运动精度高以及能耗低的优点，能够引导不同船模在不同海况下进行操作性实验，特别是在回转性实验中，完成测速与轨迹测量，同时反馈实时舵角、螺旋桨转速等信息，供试验分析时使用，具有良好的实用和市场价值。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的激光引导平台的结构示意图；
图3是本发明激光传感器部分结构示意图；
图4是本发明自动操舵控制***示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至图4，本发明包括安装在水池上方的高台17、安装在高台17上的激光引导平台1、船模23、安装在船模23首端和尾端上的两个激光接收器8、9和安装在船模23内部的数据处理***，所述激光引导平台1包括安装在高台上的托架4、安装在托架4上的第一电机3、与第一电机3输出端连接的旋转平台2、安装在旋转平台2上的第二电机5-1和第三电机5-2、分别与第二电机5-1和第三电机5-2输出端连接的第一舵机安装台21-1和第二舵机安装台21-2、分别安装在第一舵机安装台21-1和第二舵机安装台21-2上的第一舵机6-1和第二舵机6-2、分别安装在第一舵机6-1上和第二舵机6-2上的第一舵机云台7-1和第二舵机云台7-2以及分别安装在第一舵机云台7-1和第二舵机云台7-2上的第一激光器22-1和第二激光器22-2，第一电机3控制整个旋转平台2的运动，第二电机5-1和第三电机5-3可使两个舵机云台在水平面内做旋转运动，第一激光器22-1和第二激光器22-2能绕其对应的舵机6-1和6-2做俯仰旋转；每个所述的激光接收器8和9都包括安装在船模23上的传感器基座18、安装在传感器基座18上的安装板20和安装在安装板20上的激光传感器19，所述激光传感器19至少有十个且均匀设置在安装板20上，所述数据处理***包括主控制器11、和主控制器11连接的数据采集器13和存储器14，每个激光接收器8和9分别通过电线与主控制器11连接。主控制器11通过检测的激光路径，实时按照控制算输出舵角及螺旋桨转速，数据采集器13进行实时采集转速、舵角信息并存储于存储器14中。两个传感器基座分别安装在船中纵剖面与甲板交接处，并且两个传感器基座之间的距离是0.75个船长。
本发明所述船模23为自航船模，船模23上自带动力***和航向控制***。其中，所述动力***包括电机驱动块12、电机、传动轴及螺旋桨；所述航向控制***包括舵机驱动模块10、舵机、舵，主控制器11给所述动力***和航向控制***提供控制信号，如图4所示：本发明的主控制器11控制电机驱动模块12和舵机驱动模块10。本发明的激光引导平台1固定于水池上的一定高度处，并能按照地面站要求按照一定角速度一定角度旋转，发射两束激光束16，发射的激光束为红外激光，0.33mm线宽；所述激光接收器8和9分别安装于船模23的首尾部，其接收激光信号；所述数据处理***安装于船模23的内部，而船模23自带的动力***和航向控制***可以控制船舵角及螺旋桨推进电机转速，这样便实现了激光对船模23运动的引导，船模23便可按照实验设计进行操纵性实验。

Claims (2)

1.一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置，其特征在于：包括安装在水池上方的高台、安装在高台上的激光引导平台、船模、安装在船模首端和尾端上的两个激光接收器和安装在船模内部的数据处理***，所述激光引导平台包括安装在高台上的托架、安装在托架上的第一电机、与第一电机输出端连接的旋转平台、安装在旋转平台上的第二电机和第三电机、分别与第二电机和第三电机输出端连接的第一舵机安装台和第二舵机安装台、分别安装在第一舵机安装台和第二舵机安装台上的第一舵机和第二舵机、分别安装在第一舵机上和第二舵机上的第一舵机云台和第二舵机云台以及分别安装在第一舵机云台和第二舵机云台上的第一激光器和第二激光器，每个所述的激光接收器都包括安装在船模上的传感器基座、安装在传感器基座上的安装板和安装在安装板上的激光传感器，所述激光传感器至少有十个且均匀设置在安装板上，所述数据处理***包括主控制器、和主控制器连接的数据采集器和存储器，每个激光接收器分别通过电线与主控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光引导技术的船模操纵性试验装置，其特征在于：两个传感器基座分别安装在船中纵剖面与甲板交接处，并且两个传感器基座之间的距离是0.75个船长。
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