一種直接閥閉環減搖鰭裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種直接閥閉環減搖鰭裝置，該裝置的陀螺儀測得船舶搖擺角速度信號，該信號控制數字液壓閥的指令電機使其根據脈沖數轉過一定的角度，使數字液壓閥閥口打開從而向驅動鰭葉的兩個液壓缸差動供油帶動鰭葉片轉動，鰭軸上的旋轉編碼器直接反饋到數字液壓閥的反饋電機，帶動閥芯向關閉的方向運動直到傳感器反饋的脈沖數與控制器控制脈沖數量相同，液壓閥閥口關閉，液壓缸停止運動，鰭葉片停止轉動，實現了陀螺儀信號直接對減搖鰭葉片的控制，即減搖鰭轉角直接由風浪信號控制。其突出特點為減搖鰭的鰭角反饋信號直接作用在數字液壓閥上而不需要經過控制器運算，減少了環節增加了系統的可靠性和穩定性，是對減搖鰭控制方法的一次重大改進。
【專利說明】一種直接閥閉環減搖鰭裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及液壓控制技術，更具體地說是一種直接閥閉環減搖鰭裝置。
【背景技術】
[0002]艦船在海上航行、工作時，由于受到海浪、海風以及海流等海洋環境擾動的作用，不可避免的要產生搖蕩運動。隨著艦船使命的復雜性的提高和高技術裝備的應用，作為海面上活動平臺的大型水面艦船，要求其在海浪中的搖擺盡可能地小。由于船舶經常需要航行在波濤洶涌的水面上，劇烈的搖蕩不但影響船舶的航行，而且還會對船舶上裝備帶來不良的影響，對船上的貨物和人員帶來不安全因素。因此，為了船舶的航行安全以及提高航行中的舒適性，迫切需要減小船舶的搖蕩。
[0003]減搖鰭是一種最常用的主動式減搖裝置，鰭安裝裝在艦船的兩舷的水下一定深度，當艦船以一定航速前進時，在每個鰭上分別產生升力，該升力與鰭的面積、鰭的攻角以及艦船航速的平方成正比，如果使左右兩鰭在控制系統的作用下產生大小相等方向相反的鰭角(攻角)，則在兩個鰭上產生大小相等方向相反的升力，該兩個升力產生一個相對于艦船縱軸線的力矩，當此力矩的變化符合一定的規律關系時，則該力矩就是減搖力矩。
[0004]目前的減搖鰭控制系統一般采用電液伺服控制。這種電液伺服閥控制的減搖鰭具有控制精度低、抗油液污染能力差以及存在溫漂零漂等問題，造成減搖鰭故障率高、使用維護困難等問題，嚴重影響減搖鰭的使用和艦船的總體性能。
實用新型內容
[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供了一種直接閥閉環減搖鰭裝置，該裝置具有集成度高、控制簡單、控制精度高、穩定性好、抗污染能力強以及接口簡單等優點。能根據風浪的大小直接對液壓缸進行位置控制，鰭的位置信號直接與數字液壓閥形成閉環，而不是與控制器形成閉環。減少了環節、提高了系統的響應速度和可靠性。
[0006]本實用新型具體是通過以下技術方案來實現的:
[0007]—種直接閥閉環減搖鰭裝置，其特征在于，包括設置在船上的陀螺儀、控制器、數字液壓閥和減搖鰭裝置，所述陀螺儀連接控制器所述控制器分別連接設置在船兩側的數字液壓閥，數字液壓閥包括閥體、閥芯、指令電機和反饋電機，所述閥芯安裝在閥體的內部，所述閥體兩端分別安裝指令電機和反饋電機，所述指令電機通過轉換副連接至閥芯的一端，用于接收指令脈沖并根據指令脈沖信號控制指令電機的轉速和轉動角度；所述反饋電機通過轉換副連接閥芯的另一端，用于接收反饋脈沖信號并根據反饋脈沖信號控制反饋電機的轉速和角度，使反饋電機的轉動方向與指令電機的轉動方向相反；所述減搖鰭裝置包括鰭軸以及與所述鰭軸連接的兩個搖臂，所述搖臂連接一對液壓缸，且所述鰭軸上安裝鰭葉片和一旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過電路連接至反饋電機；所述數字液壓閥通過管道差動連接兩個液壓缸，對液壓缸的活塞兩側提供液壓壓力差并控制活塞的移動。
[0008]進一步地，所述數字液壓閥體兩側分別設置有由連通閥體內部至外部的通道，該通道形成閥體的外部油路，包括進油通道、回油通道和控制通道，所述閥體與所述閥芯形成三位四通換向閥，且所述控制通道連接液壓缸的進油接口通道；
[0009]進一步地，所述進油通道和回油通道分別通過管道連接至液壓站，所述液壓站的電機通過變頻器控制，變頻器與液壓站的系統壓力形成閉環；
[0010]進一步地，所述反饋電機驅動閥芯的軸轉動的方向與指令電機驅動閥芯的軸轉動的方向相反；
[0011]進一步地，所述反饋電機一般為步進電機；
[0012]進一步地，所述指令電機一般為步進電機。
[0013]本實用新型產生的有益效果為:本實用新型能夠通過將風浪的搖擺信號轉化為控制脈沖由控制器發送到數字液壓閥，而連接在鰭軸上的鰭角反饋信號直接反饋到數字液壓閥而非反饋到控制器，減少了控制環節，提高了系統的可靠性和響應速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型中數字液壓閥結構示意圖
【具體實施方式】
[0017]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0018]如圖1?2所示，一種直接閥閉環減搖鰭裝置，包括設置在船上的陀螺儀1、控制器2、數字液壓閥3、減搖鰭裝置，所述陀螺儀I連接控制器2，所述控制器2分別連接設置在船兩側的數字液壓閥3，數字液壓閥3包括閥體301、閥芯302、指令電機4和反饋電機5，所述閥芯302安裝在閥體301的內部，所述閥體301兩端分別安裝指令電機4和反饋電機5，所述指令電機4通過轉換副304連接至閥芯302的一端，用于接收指令脈沖并根據指令脈沖信號控制指令電機4的轉速和轉動角度；所述反饋電機5通過轉換副303連接閥芯302的另一端，用于接收反饋脈沖信號并根據反饋脈沖信號控制反饋電機5的轉速和角度，使反饋電機5的轉動方向與指令電機4的轉動方向相反；所述減搖鰭包括鰭軸7以及與所述鰭軸7連接的兩個搖臂8，所述搖臂8 一一對應連接一液壓缸6，且所述鰭軸7上安裝一鰭葉片9和旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過電路連接至反饋電機5 ;所述數字液壓閥3通過管道差動連接兩個液壓缸6，對液壓缸6的活塞兩側提供液壓壓力差并控制活塞的移動。
[0019]本實用新型中陀螺儀I測得船舶搖擺角速度信號，該信號在控制器2內通過一定的控制算法轉換為不同頻率和當量的數字脈沖，此數字脈沖發送給減搖鰭的數字液壓閥3的指令電機4，則指令電機4根據脈沖數轉過一定的角度，指令電機4的轉角在數字閥內部通過轉換副304將閥芯302打開與指令電機轉角成比例的開度，從而向兩個液壓缸6進行差動供油。兩個液壓缸在液壓油的作用下運動，通過搖臂8帶動鰭葉片9轉動，同時帶動安裝在鰭軸7上的旋轉編碼器發出脈沖信號，該脈沖信號驅動數字液壓閥的反饋電機5，反饋電機5驅動閥芯302的軸轉動的方向與指令電機4驅動閥芯302的軸轉動的方向相反，反饋電機5旋轉在數字液壓閥內部通過轉換副303使閥芯向關閉的方向運動，直到旋轉編碼器返回的脈沖數與控制器2控制脈沖數量相同，數字液壓閥閥口關閉，液壓缸停止運動，鰭葉片9也停止轉動。因此，旋轉編碼器反饋的脈沖數與控制器2發送的脈沖數相同，即減搖鰭的鰭葉片9轉過的角度由控制脈沖決定，而控制脈沖又由陀螺儀I的輸出值(搖擺信號)決定，從而實現了減搖鰭的轉角跟隨陀螺儀信號(搖擺信號)運動。本裝置中指令電機4和反饋電機5均為步進電機，設計為左右兩個鰭按相反方向旋轉，并使其產生的力矩與風浪力矩相反，根據不同方向的風浪進行供油驅動工作，從而達到減搖的目的。
[0020]閥體301兩側分別設置有由連通閥體內部至外部的通道，該通道形成閥體的外部油路，包括進油通道305、回油通道307和控制通道306，閥體與閥芯形成三位四通換向閥，且所述控制通道306連接液壓缸的進油接口通道，進行供油驅動液壓缸的活動進行移動，進而帶動搖臂擺動。閥芯302兩側分別設有兩個凸緣結構，所述凸緣結構接觸閥體內壁，回油通道307和控制通道306分別為兩個，且設置在閥體的不同側，進油通道305分別和控制通道306連通進行進油工作，回油通道307分別和液壓缸的進油接口通道連通進行回油工作；凸緣結構的寬度大于或等于控制通道306、進油通道305、回油通道307三者任一通道開口的寬度，凸緣結構之間的距離、控制通道306之間的距離、進油通道305和回油通道307之間的距離三者之間的距離相等，保證了閥芯能夠嚴格分割各個通道實現不同的連通狀態，實現對液壓缸的活塞進行驅動的目的。
[0021]作為本實用新型的優選，進油通道305和回油通道307分別通過管道連接至液壓站10，液壓站10的電機11通過變頻器12控制，變頻器12與液壓站10的系統壓力形成閉環，液壓站液壓進行閉環控制，將壓力數值與設定值進行比較，比較的結果傳輸給控制裝置，保持壓力恒定。減搖鰭的液壓站10由變頻器12控制，變頻器12與液壓站10的系統壓力形成閉環，風浪大時減搖鰭運動劇烈需要大的液壓油的液壓流量，壓力變化大，變頻器12控制液壓站10的電機11轉速高，提供的流量也大；風浪小時，減搖鰭需要的液壓油的液壓流量小，變頻器12自動將流量調小；沒風浪時，變頻器12調整使液壓站處于停止狀態。
[0022]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種直接閥閉環減搖鰭裝置，其特征在于，包括設置在船上的陀螺儀(I)、控制器(2)、數字液壓閥(3)和減搖鰭裝置，所述陀螺儀⑴連接控制器(2)，所述控制器⑵分別連接設置在船兩側的數字液壓閥(3)，數字液壓閥(3)包括閥體(301)、閥芯(302)、指令電機⑷和反饋電機(5)，所述閥芯(302)安裝在閥體(301)的內部，所述閥體(301)兩端分別安裝指令電機(4)和反饋電機(5)，所述指令電機(4)通過轉換副(304)連接至閥芯(302)的一端，用于接收指令脈沖并根據指令脈沖信號控制指令電機(4)的轉速和轉動角度；所述反饋電機(5)通過轉換副(303)連接閥芯(302)的另一端，用于接收反饋脈沖信號并根據反饋脈沖信號控制反饋電機(5)的轉速和角度，使反饋電機(5)的轉動方向與指令電機(4)的轉動方向相反；所述減搖鰭裝置包括鰭軸(7)以及與所述鰭軸(7)連接的兩個搖臂(8)，所述搖臂⑶連接一對液壓缸(6)，且所述鰭軸(7)上安裝鰭葉片(9)和一旋轉編碼器，所述旋轉編碼器通過電路連接至反饋電機(5);所述數字液壓閥(3)通過管道差動連接兩個液壓缸￠)，對液壓缸￠)的活塞兩側提供液壓壓力差并控制活塞的移動。
2.如權利要求1所述的一種直接閥閉環減搖鰭裝置，其特征在于，所述旋轉編碼器發出的反饋信號直接作用在數字液壓閥的指令電機(4)上，不需要控制器的控制運算。
3.如權利要求1所述的一種直接閥閉環減搖鰭裝置，其特征在于，所述閥體(301)兩側分別設置有由連通閥體內部至外部的通道，該通道形成閥體的外部油路，包括進油通道(305)、回油通道(307)和控制通道(306)，所述閥體與所述閥芯形成三位四通換向閥，且所述控制通道(306)連接液壓缸的進油接口通道。
4.如權利要求1所述的一種直接閥閉環液壓減搖鰭裝置，其特征在于，所述閥芯(302)兩側分別設有兩個凸緣結構，所述凸緣結構接觸閥體內壁，回油通道(307)和控制通道(306)分別為兩個，且設置在閥體的不同側，進油通道(305)分別和控制通道(306)連通進行進油工作，回油通道(307)分別和液壓缸的進油接口通道連通進行回油工作。
5.如權利要求4所述的一種直接閥閉環減搖鰭裝置，其特征在于，所述凸緣結構的寬度大于或等于控制通道(306)、進油通道(305)、回油通道(307)三者任一通道開口的寬度，凸緣結構之間的距離、控制通道(306)之間的距離、進油通道(305)和回油通道(307)之間的距離三者之間的距離相等。
6.如權利要求3所述的一種直接閥閉環減搖鰭裝置，其特征在于，所述進油通道(305)和回油通道(307)分別通過管道連接至液壓站(10)，所述液壓站(10)的電機(11)通過變頻器(12)控制，變頻器(12)與液壓站(10)的系統壓力形成閉環。
7.如權利要求1所述的一種直接閥閉環減搖鰭裝置，其特征在于，所述反饋電機(5)驅動閥芯(302)的軸轉動的方向與指令電機⑷驅動閥芯(302)的軸轉動的方向相反。
8.如權利要求1所述的一種直接閥閉環減搖鰭步裝置，其特征在于，所述反饋電機(5)為步進電機。
9.如權利要求1所述的一種直接閥反饋液壓同步裝置，其特征在于，所述指令電機(4)為步進電機。
【文檔編號】B63B39/06GK204037863SQ201420371400
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月7日 優先權日:2014年7月7日
【發明者】邢朔, 盛瑋 申請人:武漢海力威機電科技有限公司