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一种陀螺稳定防倾船

阅读：870发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种陀螺稳定防倾船专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种陀螺稳定防倾船，其特征在于：包括稳定陀螺、遥控水检船；稳定陀螺包括第一常平架、第二常平架、陀螺、步进电机及其控制设备、角度传感器；第一常平架于船体甲板结合形成稳定平台；第二常平架绕第一常平架旋转于陀螺形成平衡的惯性空间；步进电机及其控制设备当第二常平架绕第一常平架的轴出现角度偏差时带动陀螺高速旋转，利用力矩消除偏差角；角度传感器将角度偏差反馈给控制系统来控制步进电机的旋转。本发明的原理是基于二自由度陀螺仪的原理制成的，理由陀螺旋转来消除第一常平架于甲板的角度偏差，从而稳定船体，达到稳定防倾的目的。，下面是一种陀螺稳定防倾船专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种陀螺稳定防倾船，其特征在于：包括稳定陀螺、遥控水检船；
所述稳定陀螺包括第一常平架、第二常平架、陀螺、步进电机及其控制设备、角度传感器；所述第一常平架为长方形框，左右侧面中心的对称位置上有圆孔，安置于遥控水检船甲板上与甲板刚性连接，中心点与遥控水检船的重心处于同一垂直轴线上；第二常平架为长方形框架，左右侧面中心的对称位置上有突出的轴，轴上配有轴承与第一常平架连接，前后侧面中心对称位置上有圆孔；所述陀螺包括转子、旋转轴；转子为均质实心圆盘，旋转轴立在在转子两侧中心，上方旋转轴的长度长于下面旋转轴，转子两侧旋转轴配有轴承与第二常平架圆孔连接；所述步进电机及其控制设备的步进电机安置在转子下方，输出转轴与旋转轴连接，控制设备与遥控水检船控制设备结合；所述角度传感器位于第二常平架和第一常平架的轴承位置，角度传感器的反馈元件与遥控水检船控制设备结合。
所述遥控水检船承载稳定陀螺，遥控水检船的重心与稳定陀螺的重心处于同一竖直轴线上。
2.根据权利要求1所述的一种陀螺稳定防倾船，其特征在于：所述稳定陀螺在静止时第一常平架与第二常平架互相垂直，陀螺、步进电机、第一常平架、第二常平架的重心处于同一竖直轴线上。
3.根据权利要求1所述的一种陀螺稳定防倾船，其特征在于：所述第一常平架上设有防水罩，防水罩为刚性长方体盒结构，固定罩在第一常平架上。
4.根据权利要求1所述的一种陀螺稳定防倾船，其特征在于：所述陀螺的转子布置水平位置低于水检船甲板。
5.根据权利要求1所述的一种陀螺稳定防倾船，其特征在于：所述稳定陀螺的第一常平架相对于水检船横轴平行横向放置，旋转轴铅直放置。
6.根据权利要求1所述的一种陀螺稳定防倾船，其特征在于：所述稳定陀螺的防倾控制过程为：
(1)水检船在相对平缓的水域行驶时，角度传感器未检测到的船体左右偏移角度超过
10°，稳定陀螺的步进电机处于断电状态，稳定陀螺转子不旋转；
(2)水检船进入激流水域水船体发生左右晃动，当角度传感器检测到的船体左右偏移角度超过10°时，角度传感器将信号传递给水检船控制设备，控制设备自动启动步进电机驱动器驱动步进电机，步进电机带动陀螺高速旋转，稳定陀螺力矩迫使第二常平架携带转子一起相对于船体旋进；这种摇摆式旋进引起另一个陀螺力矩，对船体产生稳定作用；
(3)水检船再次进入相对平缓水域时，角度传感器未检测到的船体左右偏移角度超过
10°，角度传感器将信号不传递给水检船控制设备，控制设备自动关闭步进电机驱动器停下步进电机。

说明书全文

一种陀螺稳定防倾船

技术领域

[0001] 本发明涉及船舶设备技术领域，具体涉及一种陀螺稳定防倾船。

背景技术

[0002] 随着无人操控技术的进步，水质检测船也实现了遥控操作，由于不需要人在船上，所以船体的重量和体积也进一步缩小，水质检测也能进入危险激流的水域检测水质。我们所知的是船体的稳定性和船的重心位置、浮心和稳心的相对位置有关，重心位置不变，随者重量的减轻和体积减小，船的吃水线会变浅浮心与重心的相对位置也上升，稳心向重心靠近，当船体偏移时稳心和浮心摇摆不定，当稳心低于重心时船体倾覆。遥控水检船所需检测的水域包含激流区域，进去激流区域时水监船更容易发生倾覆，倾覆的水检船无法自行翻身，动力系统失效，会被激流带走，研究人员同时损失水质检测船和检测数据。

[0003] 综上所述，本发明所要解决的技术问题是：

[0004] 目前遥控水质检测船没有防倾覆装置，进入激流水域后容易倾覆被水流带走，导致遥控水质检测船和检测数据损失。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种陀螺稳定防倾船。

[0006] 为解决以上技术问题，发明的技术方案为：提供一种陀螺稳定防倾船，包括稳定陀螺、遥控水检船；

[0007] 所述稳定陀螺包括第一常平架、第二常平架、陀螺、步进电机及其控制设备、角度传感器；所述第一常平架为长方形框，左右侧面中心的对称位置上有圆孔，安置于遥控水检船甲板上与甲板刚性连接，中心点与遥控水检船的重心处于同一垂直轴线上；第二常平架为长方形框架，左右侧面中心的对称位置上有突出的轴，轴上配有轴承与第一常平架连接，前后侧面中心对称位置上有圆孔；所述陀螺包括转子、旋转轴；转子为均质实心圆盘，旋转轴立在在转子两侧中心，上方旋转轴的长度长于下面旋转轴，转子两侧旋转轴配有轴承与第二常平架圆孔连接；所述步进电机及其控制设备的步进电机安置在转子下方，输出转轴与旋转轴连接，控制设备与遥控水检船控制设备结合；所述角度传感器位于第二常平架和第一常平架的轴承位置，角度传感器的反馈元件与遥控水检船控制设备结合。

[0008] 所述遥控水检船承载稳定陀螺，遥控水检船的重心与稳定陀螺的重心处于同一竖直轴线上。

[0009] 进一步的，所述稳定陀螺在静止时第一常平架与第二常平架互相垂直，陀螺、步进电机、第一常平架、第二常平架的重心处于同一竖直轴线上。

[0010] 进一步的，所述第一常平架上设有防水罩，防水罩为刚性长方体盒结构，固定罩在第一常平架上。

[0011] 进一步的，所述陀螺的转子布置水平位置低于水检船甲板。

[0012] 进一步的，所述稳定陀螺的第一常平架相对于水检船横轴平行横向放置，旋转轴铅直放置。

[0013] 进一步的，所述稳定陀螺的防倾控制过程为：

[0014] (1)水检船在相对平缓的水域行驶时，角度传感器未检测到的船体左右偏移角度超过10°，稳定陀螺的步进电机处于断电状态，稳定陀螺转子不旋转；

[0015] (2)水检船进入激流水域水船体发生左右晃动，当角度传感器检测到的船体左右偏移角度超过10°时，角度传感器将信号传递给水检船控制设备，控制设备自动启动步进电机驱动器驱动步进电机，步进电机带动陀螺高速旋转，稳定陀螺力矩迫使第二常平架携带转子一起相对于船体旋进；这种摇摆式旋进引起另一个陀螺力矩，对船体产生稳定作用；

[0016] (3)水检船再次进入相对平缓水域时，角度传感器未检测到的船体左右偏移角度超过10°，角度传感器将信号不传递给水检船控制设备，控制设备自动关闭步进电机驱动器停下步进电机。

[0017] 发明的有益效果

[0018] (1)该船进入激流水域工作时，角度传感器实时监控船体摇摆倾斜角度，当摇摆倾斜角度超过10°时，控制器就自动控制步进电机驱动器来启动步进电机带动陀螺旋转，稳定陀螺力矩迫使第二常平架携带转子一起相对于船体旋进；这种摇摆式旋进引起另一个陀螺力矩，对船体产生稳定作用。

[0019] (2)该稳定陀螺的启动和关闭受角度传感器的反馈信号控制，可实现自动化，不需要人进行分析；也避免了实时启动步进电机导致船的动力消耗过快。附图说明

[0020] 为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0021] 图1为陀螺稳定防倾船的结构示意图；

[0022] 图2为稳定陀螺的结构示意图1；

[0023] 图3为稳定陀螺的结构示意图2；

[0024] 附图中各标号的含义为：遥控水检船1、稳定陀螺2、第一常平架3、第二常平架4、陀螺(5、7)、转子5、、步进电机6、第一常平架3的圆孔8、角度传感器9、第二常平架4的圆孔10。实施例

[0025] 下面将通过具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，本发明地技术设计是基于现有陀螺仪的原理进行设计的，下面不再对陀螺仪的原理进行详细的说明；另外本发明中的遥控水检船为现有技术，稳定陀螺的步进电机及其控制设备、角度传感器及各个元件的连接方式为现有技术，实施例中不再详细描述。

[0026] 本发明的一种陀螺稳定防倾船的结构如图1所示：包括稳定陀螺2、遥控水检船1；

[0027] 所述稳定陀螺2的结构如图2、3所示：包括第一常平架3、第二常平架4、陀螺(5、7)、步进电机6及其控制设备、角度传感器9；所述第一常平架3为长方形框，左右侧面中心的对称位置上有圆孔8，安置于遥控水检船1甲板上与甲板刚性连接，中心点与遥控水检船的重心处于同一垂直轴线上；第二常平架4为长方形框架，左右侧面中心的对称位置上有突出的轴，轴上配有轴承与第一常平架3连接，前后侧面中心对称位置上有圆孔10；所述陀螺(5、7)包括转子5、旋转轴7；转子5为均质实心圆盘，旋转轴7立在在转子5两侧中心，上方旋转轴7的长度长于下面旋转轴7，转子5两侧旋转轴7配有轴承与第二常平架4圆孔10连接；所述步进电机6及其控制设备的步进电机安置在转子5下方，输出转轴与旋转轴7连接，控制设备与遥控水检船控制设备结合；所述角度传感器位于第二常平架和第一常平架3的轴承位置，角度传感器9的反馈元件与遥控水检船控制设备结合，让原有的遥控水检船控制设备对稳定陀螺2进行控制。

[0028] 所述遥控水检船1承载稳定陀螺2，遥控水检船1的重心与稳定陀螺2的重心处于同一竖直轴线上。

[0029] 所述稳定陀螺在静止时第一常平架3与第二常平架4互相垂直，陀螺(5、7)、步进电机6、第一常平架3、第二常平架4的重心处于同一竖直轴线上，重心在同一竖直轴线上利于船体稳定，船体摇晃时剪切力矩小。

[0030] 所述第一常平架3上设有防水罩，防水罩为刚性长方体盒结构，固定罩在第一常平架3上，防水罩放置水进入船内，导致稳定陀螺2锈蚀或者内部元件损坏。

[0031] 所述陀螺的转子5布置水平位置低于水检船甲板，降低船体重心增加稳定性。

[0032] 所述稳定陀螺的第一常平架3相对于水检船横轴平行横向放置，旋转轴铅直放置，当第一常平架3的角度发生偏差时，步进电机6被启动，陀螺旋转力矩消除偏差角。

[0033] 所述稳定陀螺2的防倾控制过程为：

[0034] (1)水检船1在相对平缓的水域行驶时，角度传感器9未检测到的船体左右偏移角度超过10°，稳定陀螺2的步进电机6处于断电状态，稳定陀螺转子5不旋转；

[0035] (2)水检船1进入激流水域水船体发生左右晃动，当角度传感器9检测到的船体左右偏移角度超过10°时，角度传感器9将信号传递给水检船1控制设备，控制设备自动启动步进电机驱动器驱动步进电机6，步进电机6带动陀螺高速旋转，稳定陀螺2力矩迫使第二常平架携带转子5一起相对于船体旋进；这种摇摆式旋进引起另一个陀螺力矩消除偏差角，对船体产生稳定作用；

[0036] (3)水检船1再次进入相对平缓水域时，角度传感器9未检测到的船体左右偏移角度超过10°，角度传感器9信号不传递给水检船1控制设备，控制设备自动关闭步进电机驱动器停下步进电机6。

[0037] 本发明的一种陀螺稳定防倾船的原理为：

[0038] 本发明的防倾原理基于二自由度陀螺仪，第一常平架3、第二常平架4和陀螺(4、7)形成平衡的惯性空间，但船体发生左右偏转时，第一常平架3也跟随偏转，第一常平架3相对于第二常平架4相对于惯性空间有转角产生，也就是第二常平架4绕第一常平架3的内环轴有偏差角出现，该偏差角被角度传感器9捕捉到，并将信号反馈给控制系统，控制系统控制步进电机6带动转子5高速旋转，消除偏差角或达到力矩平衡，从而保证了第一常平架3相对惯性空间绕第二常平架4的轴的稳定，船体也就稳定。

[0039] 上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围，本发明的请求保护的技术内容，已经全部记载在技术要求书中。

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