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基本信息
- 項目名稱：
- 科考船減搖、減震平臺
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品設(shè)計一個應(yīng)用于科考船或船舶上的穩(wěn)定平臺，該平臺主要減弱 “涌”對實驗儀器影響，通過傳感器采集數(shù)據(jù)反饋控制電機轉(zhuǎn)動，使科研儀器置于其上可保持平衡。
- 詳細介紹：
- 項目共分為兩部分： 1、單個減搖、減震平臺的設(shè)計本平臺為一套模擬科考船自適應(yīng)減搖減震的實驗系統(tǒng)。它基本模擬了在實際的海洋風(fēng)浪狀態(tài)下，科考船在前后、左右、上下六個自由度上的震動和偏移，以及自平衡儀器如何自適應(yīng)的快速做出響應(yīng)，智能控制伺服電機轉(zhuǎn)動相應(yīng)的圈數(shù)，以此達到整個承重板的平衡的過程。整個過程無需人工干預(yù)，完全在自主控制狀態(tài)下穩(wěn)定運行。 2、多平臺智能系統(tǒng)的組建在一個平臺研制成功之后，繼續(xù)開發(fā)應(yīng)用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)組的多平臺智能系統(tǒng)。此系統(tǒng)由上述多個減搖、減震平臺組成，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成無線局域網(wǎng)，將每個平臺的具體信息發(fā)送到制定控制中心。控制中心（Control Centre ）基于Linux的ARM9處理器，負責(zé)收集全部子平臺的實時數(shù)據(jù)，包括平臺傾角、周邊溫度、適度、風(fēng)速、照度等其他信息。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品目的：科考船在海上行駛，船上的儀器由于涌浪的作用難以保持平衡，對儀器采集數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。本作品設(shè)計一個主要減弱 “涌”對實驗儀器影響的平臺，將科研儀器置于其上可保持平衡。 基本思路：利用3個步進電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生控制平臺平衡的驅(qū)動力，3個電機的配合使用能夠減弱涌浪對平臺的影響。在平臺側(cè)面使用報警裝置，防止風(fēng)浪過大對平臺和儀器造成損害，融合ZigBee技術(shù)，將儀器數(shù)據(jù)和平臺傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送到控制室。 創(chuàng)新點：1. 充分考慮船舶六個自由度運動對科學(xué)儀器的影響，結(jié)合船體六自由度的搖擺模型，采用加速度計等多傳感器協(xié)作的方法，采集包括前后、左右、上下的傳感信號和角度偏移信號。2. 平臺使用ARM高性能處理器，并融合ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使工作人員可遠程監(jiān)控并采集平臺數(shù)據(jù)。
科學(xué)性、先進性
- 作品科學(xué)性先進性在于： 1.作品在船舶上搭建減搖平臺，原理不同于減搖鰭，不對船舶減搖。平臺使用步進電機，可控精度高，反應(yīng)速度快，平臺本身體積小巧。 2.作品主要解決波長較長的“涌”對儀器的影響，主要使用在船舶上的質(zhì)量不太大，對平穩(wěn)性要求較高的科研儀器上，具有極高的專用型。 3.平臺融合ZigBee網(wǎng)絡(luò)，可以實時通過USB口將數(shù)據(jù)傳送回控制室，使操作人員可以實時監(jiān)控實驗狀態(tài)，減小實驗誤差。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 作品在2010年第二屆“AMD杯（青島）”大學(xué)生電子設(shè)計大賽中獲一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 該作品外型小巧，操作簡單，結(jié)構(gòu)新穎，使用壽命長，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。 使用范圍：適用于科考船上重量不太大，精度要求高的小型科研儀器。 推廣前景：本平臺已開發(fā)USB接口的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，支持熱插拔。操作極其簡單，網(wǎng)絡(luò)連通后，在PC機上使用windows自帶的超級終端即可讀出平臺數(shù)據(jù)。在擴充多平臺網(wǎng)絡(luò)后，可實現(xiàn)單人實時監(jiān)控多平臺儀器數(shù)據(jù)，提高效率，節(jié)省人力成本。 市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測： 本作品使用材料價格便宜，制作成本低。ZigBee網(wǎng)絡(luò)功耗小，可長時間連續(xù)工作，組建網(wǎng)絡(luò)快速，維護費用以及性價比極具競爭力。將科考船儀器納入統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)中方便監(jiān)控與管理，對科研效率的提升有很大幫助。
同類課題研究水平概述
- 隨著人類對海洋探測的深入，對所使用的海洋儀器精度的要求也越來越高，而部分儀器數(shù)據(jù)的采集經(jīng)常因為海水涌浪的影響而無法精確采集，甚至無法正常采集。因此如何保持船舶的平穩(wěn)，減弱涌浪對船舶和儀器的影響，成了亟待解決的問題。 在船舶上安裝減搖裝置，能使船體在整體上減少搖擺（主要是橫搖）。 目前船舶減搖裝置共有三種，它們是：減搖鰭、減搖水艙、舵減搖。減搖鰭裝置是最早發(fā)明的一種船舶減搖裝置，目前裝船也最多。早在二十世紀三十年代，英國的布朗兄弟就發(fā)明了減搖鰭并成功裝船。我國的減搖鰭裝置最早由七零四研究所研制，自六十年代開始，經(jīng)過四十余年的探索和實踐，國產(chǎn)減搖鰭裝置才日臻成熟。 減搖鰭的工作原理是：波浪使船舶產(chǎn)生繞縱軸的橫向搖動，為使船舶的搖擺角盡可能減小，施加給船舶一個穩(wěn)定的力矩，這由減搖鰭裝置提供。減搖水艙是近幾年來隨著控制技術(shù)的飛速發(fā)展而興起的減搖技術(shù)及裝置。它的最大優(yōu)點是船舶在任何航速下，即使停泊時，依然有較好的減搖效果，也就是說減搖效果與航速無關(guān)。它的基本原理是在船的兩舷側(cè)，設(shè)置兩對水艙，通過檢測船的橫搖角及橫搖角速度，選擇不同水艙組合，控制氣閥的啟閉，使水艙內(nèi)水的橫向流動周期和方向與船的搖擺運動周期同步，方向相反，從而達到削減搖擺幅度的目的。舵減搖是一項最新的減搖技術(shù)?？慷鎸M搖和舷艦搖響應(yīng)的差異，控制舵角，以達到一定的減搖效果。但這些技術(shù)只能對船體減搖，遠遠不能達到對實驗儀器所要求的水平平臺減搖的要求。 現(xiàn)在也有一些減震平臺，一般由外罩、上蓋及下座等幾個主要部件構(gòu)成。原理是在上蓋及下座的側(cè)板之間安裝彈簧。上蓋、外罩及精密儀器的重量由位于上蓋和下座間有鋼球支承。在劇烈震動發(fā)生時，由于彈簧及鋼球的緩沖、衰減和上蓋、外罩及儀器的慣性作用，使震動的水平振動大為減弱，從而使儀器得到有效的保護。但這些減震平臺一般都是只適用于地面震動，很少有專門針對海上減搖、減震的平臺，尤其缺少適用于科考船上并用于實驗儀器的減搖、減震平臺。
