一种浮标减摇装置及其减摇控制方法与流程

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1.本发明涉及浮标设计领域，尤其是指一种浮标减摇装置及其减摇控制方法。


背景技术：

2.目前，作为中继探测和跨介质通信的浮标，是将海(水面)、陆、空、潜(水下)系统联系起来的中继通信节点，是实现水下无人作战平台和水下组网的基本单元。其中，浮标的稳定控制是顺利实施目标探测、中继通信的前提，是保证作战网络链路完整的关键。目前通常采用调整浮标的衡重特性、增大水面截面积等方法来提高浮标的漂浮稳定性，提升浮标在复杂海况下的工作性能，这些方法都是被动控制措施。为了进一步提高浮标漂浮稳定性，给浮标加装主动控制机构对其漂浮稳定性进行主动控制，使其根据不同海况进行浮标稳定调节控制，提高浮标的环境适应能力，拓展浮标应用范围，使其具备完成更高海况、更高要求环境下工作的能力。
3.所以，急需一种浮标减摇装置实现，在海浪干扰下可以稳定自身位置状态，有效解决现有技术中的浮标无法实现海浪干扰条件下自身位置状态稳定的技术问题。


技术实现要素：

4.在一实施例中，本发明还提供了一种浮标减摇装置，通过减摇鳍施加海浪干扰时相反的力矩，有效解决现有技术中的浮标无法实现海浪干扰条件下自身位置状态稳定的技术问题。
5.所述浮标减摇装置包括浮标壳体和两片减摇鳍，以及两台舵机和两台电机；
6.所述浮标壳体内部填充有气体；
7.两片所述减摇鳍通过固定销分别设置在所述浮标壳体两侧；
8.所述舵机通过舵轴连接在所述浮标壳体上，以控制所述减摇鳍摆动；
9.所述电机与所述舵机连接，以提供所述减摇鳍摆动的动力。
10.在一实施例中，所述浮标减摇装置包括两个电位计；
11.每个所述舵机上均设置有所述电位计。
12.在一实施例中，所述浮标减摇装置包括通讯装置；
13.所述通讯装置设在所述浮标壳体上实现通讯功能。
14.在一实施例中，本发明还提供了一种浮标减摇装置的减摇控制方法，基于所述的浮标减摇装置，所述减摇控制方法包括：
15.通过第一传感器获取所述浮标减摇装置受到的扰动力矩状态信息，其中，所述扰动力矩状态信息包括所述浮标减摇装置受到合力矩；
16.根据所述扰动力矩状态信息驱动所述减摇鳍在水中摆动形成所述合力矩相反的相反力矩，以抵消所述合力矩。
17.在一实施例中，所述根据所述扰动力矩状态信息驱动所述减摇鳍在水中摆动形成所述合力矩相反的相反力矩，以抵消所述合力矩步骤后，该方法还包括：
18.通过第二传感器获取海浪的频率信息；
19.根据所述频率信息生产频率相同的驱动信号；
20.根据所述驱动信号通过所述舵机驱动两片减摇鳍摆动形成所述相反力矩。
21.在一实施例中，所述根据所述驱动信号通过所述舵机驱动两片减摇鳍摆动形成所述相反力矩步骤后，该方法还包括：
22.按照预定减小所述相反力矩的规则将所述减摇鳍摆动中产生的力逐步减小。
23.在一实施例中，所述按照预定减小所述相反力矩的规则将所述减摇鳍摆动中产生的力逐步减小步骤前，该方法还包括：
24.根据所述频率信息确定海浪的周期时长；
25.根据所述周期时长和所述减摇鳍产生力的最大值确定所述规则。
26.在一实施例中，所述根据所述周期时长和所述减摇鳍产生力的最大值确定所述规则步骤后，该方法还包括：
27.将所述规则进行存储，以用于后期的直接调用。
28.在一实施例中，所述将所述规则进行存储，以用于后期的直接调用步骤后，该方法还包括：
29.调用预存的规则，并通过调用的规则将所述减摇鳍摆动中产生的力逐步减小。
30.在一实施例中，所述减摇鳍的摆动采用加速方式。
附图说明：
31.图1为本发明一实施例中浮标减摇装置的受力状态示意图；
32.图2为本发明另一实施例中浮标减摇装置的结构示意图；
33.图3为本发明另一实施例中浮标减摇装置控制方法的流程示意图。
34.附图标记：
35.浮标壳体1
36.减摇鳍2
37.舵机3
38.电机4
39.固定销5
40.舵轴6
41.电位计7
42.通讯装置8
具体实施例：
43.浮标是海洋装置中重要的组成部分，正如前文所述，但是由于浮标自身结构特点，其内部填充有气体，以此漂浮在水面上，所以很容易受到海浪的外界因素的影响，其中比较干扰大的因素是海浪产生的力矩，可以使浮标在水面上摆动，甚至翻滚，为了克服摆动和翻滚，当我们将浮标作为通讯中继或者数据节点时，这种摇摆会导致信号不佳，所以急需一种浮标减摇装置，可以提供一个相对稳定自身位置状态的具体结构。
44.在一实施例中，本发明提供了一种浮标减摇装置，所述浮标减摇装置包括浮标壳
体1和两片减摇鳍2，以及两台舵机3和两台电机4；
45.浮标壳体1内部填充有气体；
46.两片减摇鳍2通过固定销5分别设置在浮标壳体1两侧；
47.舵机3通过舵轴6连接在浮标壳体1上，以控制减摇鳍2摆动；
48.电机4与舵机3连接，以提供减摇鳍3摆动的动力。
49.在本实施例中提供了一种浮标减摇装置的具体结构，在浮标壳体1上设置减摇鳍2，分为两侧设置，减摇鳍2在水中按照不同的方向摆动，便可以形成一个力矩，采用这个力矩去克服海浪、甚至海浪、海风产生的合力矩，有助于解决现有技术中的浮标无法实现海浪干扰条件下自身位置状态稳定的技术问题。
50.在一实施例中，所述浮标减摇装置包括两个电位计7；
51.每个舵机3上均设置有电位计7。
52.在本实施例中提供了一种所述浮标减摇装置具有电位计7的具体实施方式。
53.在一实施例中，所述浮标减摇装置包括通讯装置8，通讯装置8设在浮标壳体1上实现通讯功能。
54.在本实施例中提供了一种在浮标上设置有通讯装置8的具体实施方式，以使所述浮标减摇装置具有中继或数据节点的作用。
55.在一实施例中，本发明还提供了一种浮标减摇装置的减摇控制方法，基于所述的浮标减摇装置，所述减摇控制方法包括：
56.s101，通过第一传感器获取所述浮标减摇装置受到的扰动力矩状态信息，其中，所述扰动力矩状态信息包括所述浮标减摇装置受到合力矩。
57.在本步骤中提供了一种产生合力矩的具体步骤。
58.s102，根据所述扰动力矩状态信息驱动减摇鳍2在水中摆动形成所述合力矩相反的相反力矩，以抵消所述合力矩。
59.在本步骤中提供了一种通过所述合力矩驱动生成相反力矩。
60.在本实施例中提供了一种基于上述所述浮标减摇装置实现所述相反力矩可以海浪对其产生合力矩的影响。
61.在一实施例中，所述根据所述扰动力矩状态信息驱动所述减摇鳍2在水中摆动形成所述合力矩相反的相反力矩，以抵消所述合力矩步骤后，该方法还包括：
62.s201，通过第二传感器获取海浪的频率信息。
63.在本步骤中提供了一种接收所述频率信息的具体步骤。
64.s202，根据所述频率信息生产频率相同的驱动信号。
65.在本步骤中提供了一种根据所述频率信息生产同频驱动信号的具体步骤。
66.s203，根据所述驱动信号通过舵机3驱动两片减摇鳍2摆动形成所述相反力矩。
67.在本步骤中提供了一种根据同频所述驱动信号对减摇鳍2进行控制所述相仿力矩。
68.在本实施例中可以预测性的提供合力力矩，以取消掉第一传感器产生力矩时的滞后性。
69.在一实施例中，所述根据所述驱动信号通过舵机3驱动两片减摇鳍2摆动形成所述相反力矩步骤后，该方法还包括：
70.按照预定减小所述相反力矩的规则将所述减摇鳍2摆动中产生的力逐步减小。
71.在本实施例中提供了一种按照所述规则产生不断减小力矩的具体实施方式，因为海浪本身产生的力矩是一个逐步减小的状态，所以可以预先设置规则，利用这个规则模拟这种海浪力度逐渐变小的过程，并利用这个方式可以提供更加及时的所述相反力矩。
72.在一实施例中，所述按照预定减小所述相反力矩的规则将减摇鳍2摆动中产生的力逐步减小步骤前，该方法还包括：
73.s301，根据所述频率信息确定海浪的周期时长。
74.在本步骤中提供了一种接收所述频率信息并计算得到海量周期时长的具体步骤。
75.s302，根据所述周期时长和所述减摇鳍2产生力的最大值确定所述规则。
76.在本步骤中提供了一种根据所述周期时长和力的最大值确定所述规则的具体步骤。
77.在本实施例中提供了一种构建所述规则的具体实施方式。
78.在一实施例中，所述根据所述周期时长和减摇鳍2产生力的最大值确定所述规则步骤后，该方法还包括：
79.将所述规则进行存储，以用于后期的直接调用。
80.在本实施例中提供了一种存储所述规则的具体实施方式，因为不同的水域所述规则中的参数可以不同，所以对其进行存储，以备后续的调用，省略上述在此计算的过程。
81.在一实施例中，所述将所述规则进行存储，以用于后期的直接调用步骤后，该方法还包括：
82.调用预存的规则，并通过调用的规则将减摇鳍2摆动中产生的力逐步减小。
83.在本实施中提供了一种调用所述规则具体实施方式。
84.在一实施例中，所述减摇鳍2的摆动采用加速方式。
85.在本实施例中提供了一种新的摆动方式。

技术特征：
1.一种浮标减摇装置，其特征在于，所述浮标减摇装置包括：一浮标壳体(1)，其内部填充有气体；一两片减摇鳍(2)，两片所述减摇鳍(2)通过固定销(5)分别设置在所述浮标壳体(1)两侧；一两台舵机(3)，所述舵机(3)通过舵轴(6)连接在所述浮标壳体(1)上，以控制所述减摇鳍(2)摆动；一两台电机(4)，所述电机(4)与所述舵机(3)连接，以提供所述减摇鳍(3)摆动的动力。2.根据权利要求1所述的浮标减摇装置，其特征在于，所述浮标减摇装置包括：一两个电位计(7)，每个所述舵机(3)上均设置有所述电位计(7)。3.根据权利要求1或2所述的浮标减摇装置，其特征在于，所述浮标减摇装置包括：一通讯装置(8)，其设在所述浮标壳体(1)上实现通讯功能。4.一种浮标减摇装置的减摇控制方法，其特征在于，基于如权利要求1或2所述的浮标减摇装置，所述减摇控制方法包括：通过第一传感器获取所述浮标减摇装置受到的扰动力矩状态信息，其中，所述扰动力矩状态信息包括所述浮标减摇装置受到合力矩；根据所述扰动力矩状态信息驱动所述减摇鳍(2)在水中摆动形成所述合力矩相反的相反力矩，以抵消所述合力矩。5.根据权利要求4所述浮标减摇装置的减摇控制方法，其特征在于，所述根据所述扰动力矩状态信息驱动所述减摇鳍(2)在水中摆动形成所述合力矩相反的相反力矩，以抵消所述合力矩步骤后，该方法还包括：通过第二传感器获取海浪的频率信息；根据所述频率信息生产频率相同的驱动信号；根据所述驱动信号通过所述舵机(3)驱动两片减摇鳍(2)摆动形成所述相反力矩。6.根据权利要求5所述浮标减摇装置的减摇控制方法，其特征在于，所述根据所述驱动信号通过所述舵机(3)驱动两片减摇鳍(2)摆动形成所述相反力矩步骤后，该方法还包括：按照预定减小所述相反力矩的规则将所述减摇鳍(2)摆动中产生的力逐步减小。7.根据权利要求6所述浮标减摇装置的减摇控制方法，其特征在于，所述按照预定减小所述相反力矩的规则将所述减摇鳍(2)摆动中产生的力逐步减小步骤前，该方法还包括：根据所述频率信息确定海浪的周期时长；根据所述周期时长和所述减摇鳍(2)产生力的最大值确定所述规则。8.根据权利要求7所述浮标减摇装置的减摇控制方法，其特征在于，所述根据所述周期时长和所述减摇鳍(2)产生力的最大值确定所述规则步骤后，该方法还包括：将所述规则进行存储，以用于后期的直接调用。9.根据权利要求8所述浮标减摇装置的减摇控制方法，其特征在于，所述将所述规则进行存储，以用于后期的直接调用步骤后，该方法还包括：调用预存的规则，并通过调用的规则将所述减摇鳍(2)摆动中产生的力逐步减小。10.根据权利要求9所述浮标减摇装置的减摇控制方法，其特征在于，所述减摇鳍(2)的摆动采用加速方式。

技术总结
本申请提供了一种浮标减摇装置及其减摇控制方法，所述浮标减摇装置包括浮标壳体和两片减摇鳍，以及两台舵机和两台电机；所述浮标壳体内部填充有气体；两片所述减摇鳍通过固定销分别设置在所述浮标壳体两侧；所述舵机通过舵轴连接在所述浮标壳体上，以控制所述减摇鳍摆动；所述电机与所述舵机连接，以提供所述减摇鳍摆动的动力。通过减摇鳍施加海浪干扰时相反的力矩，有效解决现有技术中的浮标无法实现海浪干扰条件下自身位置状态稳定的技术问题。海浪干扰条件下自身位置状态稳定的技术问题。海浪干扰条件下自身位置状态稳定的技术问题。


技术研发人员：孙铁绳 吕瑞 徐于洋 赵培东
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七〇五研究所
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/6/3