基本信息
- 項目名稱：
- 科考船減搖、減震平臺
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品設計一個應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，通過傳感器采集數據反饋控制電機轉動，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、減震平臺的設計本平臺為一套模擬科考船自適應減搖減震的實驗系統。它基本模擬了在實際的海洋風浪狀態(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的快速做出響應，智能控制伺服電機轉動相應的圈數，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，完全在自主控制狀態(tài)下穩(wěn)定運行。 2、多平臺智能系統的組建在一個平臺研制成功之后，繼續(xù)開發(fā)應用ZigBee無線網絡組的多平臺智能系統。此系統由上述多個減搖、減震平臺組成，通過ZigBee網絡構成無線局域網，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，負責收集全部子平臺的實時數據，包括平臺傾角、周邊溫度、適度、風速、照度等其他信息。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 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，對儀器采集數據產生影響。本作品設計一個主要減弱 “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個步進電機轉動產生控制平臺平衡的驅動力，3個電機的配合使用能夠減弱涌浪對平臺的影響。在平臺側面使用報警裝置，防止風浪過大對平臺和儀器造成損害，融合ZigBee技術，將儀器數據和平臺傳感器數據發(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儀器的影響，結合船體六自由度的搖擺模型，采用加速度計等多傳感器協作的方法，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網絡技術，使工作人員可遠程監(jiān)控并采集平臺數據。
科學性、先進性
- 作品科學性先進性在于： 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網絡，可以實時通過USB口將數據傳送回控制室，使操作人員可以實時監(jiān)控實驗狀態(tài)，減小實驗誤差。
獲獎情況及鑒定結果
- 作品在2010年第二屆“AMD杯（青島）”大學生電子設計大賽中獲一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、圖片、錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 該作品外型小巧，操作簡單，結構新穎，使用壽命長，系統穩(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網絡，支持熱插拔。操作極其簡單，網絡連通后，在PC機上使用windows自帶的超級終端即可讀出平臺數據。在擴充多平臺網絡后，可實現單人實時監(jiān)控多平臺儀器數據，提高效率，節(jié)省人力成本。 市場分析和經濟效益預測： 本作品使用材料價格便宜，制作成本低。ZigBee網絡功耗小，可長時間連續(xù)工作，組建網絡快速，維護費用以及性價比極具競爭力。將科考船儀器納入統一網絡中方便監(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，而部分儀器數據的采集經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，經過四十余年的探索和實踐，國產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的飛速發(fā)展而興起的減搖技術及裝置。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。它的基本原理是在船的兩舷側，設置兩對水艙，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。靠舵對橫搖和舷艦搖響應的差異，控制舵角，以達到一定的減搖效果。但這些技術只能對船體減搖，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成。原理是在上蓋及下座的側板之間安裝彈簧。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。
