1.一种取水泵船船体平衡装置,其特征在于,包括船体,设置在船体上的动力装置、检测装置和控制系统;
所述的船体,还设置有两段导轨,分别位于船体底部的横向中心线和纵向中心线上;
所述的动力装置,用于为船舶平衡提供动力,包括螺旋桨、联轴器、伺服电动机、液压缸、螺栓、导轨小车;所述的伺服电动机使用联轴器与螺旋桨相连,另一侧使用螺栓与液压缸相连,液压缸可以根据实际情况对螺旋桨的深度进行调整;液压缸通过螺栓固定在导轨小车的底板上;所述的导轨小车用于移动螺旋桨,包括四个滚轮、底座、直流伺服电动机;四个滚轮分别安装在导轨两侧,底板安装在滚轮上面,直流伺服电动机通过螺栓固定在底板上;直流伺服电动机通过一对啮合的齿轮来控制滚轮的移动速度;
包括两个所述的动力装置,分别设置在水泵船底部的两个导轨上;所述的导轨小车可沿导轨移动,从而调整其位置;
所述的检测装置,包括两轴倾角传感器和水深传感器,用于将船舶的状态转化成有关参数:横滚角、俯仰角和船舶的吃水深度,并将这些参数传递给控制系统;
所述的控制系统,包括设置在船体上方的主控设备,用于检测船舶是否平衡、并控制动力装置使船舶始终处于平衡状态;通过分析两轴倾角传感器和水深传感器传递的数据来判断船舶是否处于平衡状态,并且处理这些数据来控制动力装置使船舶保持平衡;主控设备的显示屏可显示检测装置传递的参数,也可设置相关参数;
所述的导轨小车和螺旋桨,在取水泵船发生以下三种倾斜情况时的移动和工作情况分别是:一是沿船体宽度方向的倾斜即横倾时,位于横向中心线上的导轨小车需要移动指定位置;若导轨小车位于水泵船倾斜的同侧,可调整螺旋桨使船舶保持平衡;若导轨小车的位置在水泵船倾斜侧的另一侧,则通过改变螺旋桨的旋向,为船舶提供一个向下的拉力,使船舶保持平衡;二是沿船体长度方向上的倾斜即纵倾时,其调节方式与第一种相同;三是船舶处于任意状态即同时横倾和纵倾时,则需要移动两个导轨上的导轨小车到指定位置,协调控制两个螺旋桨旋向,使船舶平衡。
2.根据权利要求1所述的一种取水泵船船体平衡装置,其特征在于,所述的检测装置,其两轴倾角传感器安装在船体的中心,用于检测水泵船的俯仰角和横滚角;水深传感器安装在船体的四周,用于辅助计算螺旋桨对船舶产生的影响,同时检测水泵船四周的吃水深度;控制系统通过分析吃水深度来判断两轴倾角传感器的参数是否可靠。
3.一种取水泵船船体平衡方法,采用如权利要求1‑2任一项所述的平衡装置,设定船体的俯仰角α、横滚角β、吃水深度d,规定沿船体宽度方向为ox轴,沿船体长度方向为oy轴;其方法包括以下步骤:步骤1.将俯仰角α、横滚角β和吃水深度d的可允许偏差参数输入主控设备,作为判断船舶是否发生倾斜的标准;
步骤2.当船舶发生横倾时,即ox轴发生了倾斜,oy轴无变化,检测装置的两轴倾角传感器和水深传感器向控制系统提供参数;
步骤3.控制系统通过对检测装置提供的参数与标准参数进行比较:当俯仰角α不变,横滚角β改变;船舶左右两侧的吃水深度d不同但是同侧吃水深度d却相同,则判断船舶正处于横倾状态;控制系统通过相关优化算法,得出动力装置需要在ox轴上移动距离d并且螺旋桨需要提供推力F形成的力矩M使船体平衡的效果最好,因此控制系统向导轨小车发出控制信号;
步骤4.在ox轴上的导轨小车接受到控制系统的信号,开始执行命令,当导轨小车移动到了指定位置后,向控制系统发出完成信号;
步骤5.控制系统向螺旋桨发出工作信号,螺旋桨按照控制系统提供的功率p进行工作;
步骤6.两轴倾角传感器和水深传感器继续为控制系统提供参数,控制系统对参数进行比较,包括以下两种情况:情况一、参数在误差范围之内,控制系统向动力装置发出信号,螺旋桨停止工作,导轨小车回归原位;
情况二、参数不在误差范围之内,则继续进行步骤5;检测装置继续进行检测并向控制系统提供参数,使船体完成平衡。