一種可實現船體運動矢量控制的噴水推進艇的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及船舶操縱性領域，具體為一種可以通過簡單直觀的操作實現噴水推進船艇跟隨操縱手柄作相應運動的噴水推進艇。
【背景技術】
[0002]噴水推進在高速高性能船艇上得到了廣泛應用，它具有比螺旋槳推進更好的機動性和操縱性。理論和實踐證明裝備兩臺或兩臺以上噴水推進器的船舶能實現較為復雜的平移等運動。
[0003]對于裝有兩臺噴泵的船艇，采用常規的操控裝置需要人工同步控制6個變量來實現上述復雜運動，對駕駛員的要求很高，需要準確的理論指導和豐富經驗積累才能完成。
[0004]然而，平移運動等上述復雜機動操縱對噴水推進船艇安全快捷地進出港口、緊急避碰、安全作業等情況具有較大實用價值。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是:提供一種可實現船體運動矢量控制的噴水推進艇，該噴水推進艇能通過非常簡單的操作控制該艇兩臺噴水推進器的6個運動變量，實現船體平移運動等復雜的運動操縱。矢量控制的噴水推進艇可充分挖掘噴水推進船艇優良的操縱性和機動性，并降低實現船體復雜運動的難度。
[0006]本發明解決其技術問題采用以下的技術方案:
[0007]本發明提供的可實現船體運動矢量控制的噴水推進艇，包括噴水推進船體平臺和由手柄終端與船載控制器組成的矢量控制器，其中:手柄終端用于船員操作，可實現船艇跟隨操縱手柄的運動方向和運動幅度作相應運動的矢量控制；船載控制器裝在噴水推進船體平臺的船舯處，用于接收手柄終端發出的指令，控制噴水推進船體平臺上噴水推進器的轉速、噴嘴轉角以及倒車斗收放。
[0008]所述的手柄終?而由手柄無線射頻1?塊、航向控制手柄、平移控制手柄、手柄終2而欣入式處理器、參數顯示屏、手柄終端電源開關、手柄終端電源接口組成，其中:手柄無線射頻模塊裝于手柄終端左上角，航向控制手柄裝于手柄終端左邊，平移控制手柄裝于手柄終端右邊，手柄終端嵌入式處理器裝在參數顯示屏下方，參數顯示屏裝于手柄終端中間，手柄終端電源開關裝于手柄終端下部，手柄終端電源接口裝在手柄終端右側。
[0009]所述的平移控制手柄是一種可以360°轉動的控制手柄，操作者向任意方向搖動平移控制手柄，船體就會向相應方向平移；在平移的過程中，若由于風浪流的影響使船體偏航，可通過調整所述航向控制手柄來使船體恢復平移狀態。
[0010]所述的航向控制手柄可以采用左右轉動的手柄，操作者左右搖動航向控制手柄，船艏就會作相應的左右轉動。
[0011]所述的參數顯示屏采用2.8寸TFTIXD顯示屏，其顯示內容包括噴水推進艇各種運動情況下相應的航行姿態，航速，主機轉速，噴嘴轉角和倒車斗收放情況。
[0012]本發明通過手柄無線射頻模塊將手柄終端上的控制信號傳輸給船載控制器，信號經過船載控制器處理后，控制噴水推進器的轉速、噴嘴轉角和倒車斗收放位置。
[0013]所述船載控制器由船載無線射頻模塊、船載嵌入式處理器組成，其中:船載無線射頻模塊裝在船載控制器的左上方，用于船載控制板與手柄終端嵌入式處理器之間的通信，接收手柄無線射頻模塊發送的控制信號并將噴水推進裝置各部件的控制指令發送至手柄終端；船載嵌入式處理器搭載中央處理系統，裝在船載控制器中間，結合控制參數和噴水推進船體平臺的左電機編碼器、右電機編碼器信號參數運算得出對應噴水推進船體平臺上噴水推進器各部件的控制指令，并通過信號線進行控制指令傳輸。
[0014]所述船載嵌入式處理器可以采用STM32芯片，搭載中央處理系統，其將手柄終端傳來的控制信號處理得到船艇所需運動狀態下所對應的噴水推進器的航行姿態、航速、主機轉速、噴嘴轉角和倒車斗收放情況6個參數，使船體能依照手柄終端的運動方向和運動幅度作相應的船體運動。
[0015]本發明與現有技術相比有以下的主要的優點:
[0016]使船體復雜運動的操控方法更加簡便、操縱精度更高。
[0017](I)操控更加簡便:
[0018]現有的噴水推進船艇推進控制系統中，轉速、轉向角和倒車斗由駕駛臺的轉速控制手柄、倒車控制手柄和舵輪等多套操控設備來控制，要實現平移運動等復雜運動需要人工操控多套駕駛設備來控制兩套推進裝置的6個參數，操控過程復雜，操縱難度大，易造成船體不能實現預定的運動。
[0019]采用本發明開發的矢量控制器，只需操控兩個操縱手柄，一個手柄用于控制船體的平移運動方向和運動速度，另一個手柄用于控制航向，即可便捷地實現各種復雜的船體運動，無需人工來同時控制多套駕控設備，極大簡化操控復雜度，降低操縱難度。
[0020](2)操縱精度更高
[0021]在風浪流等外界干擾的情況下船體出現偏航等運動偏差時，現有的噴水推進船艇推進控制系統中，需要人工操控多套駕駛設備來控制兩套推進裝置的6個參數并同時觀察船體運動來做出相應的航向修正，人工操控船體的準確性和及時性較低，兩套推進裝置的6個參數的控制同步度也會相應的下降。運用本發明的矢量控制器，只需通過操縱航向控制手柄即可快速地根據船體運動偏差進行航向修正，使噴水推進船艇具有良好的船體運動控制精度。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明的噴水推進船體平臺的結構示意圖。
[0023]圖2是圖1中噴水推進裝置連桿傳動機構的結構示意圖。
[0024]圖3為本發明的手柄終端的結構示意圖。
[0025]圖4為本發明的實施原理圖。
[0026]圖中:1.左倒車斗；2.左泵轉向噴嘴；3.左泵主機；4.左電機編碼器；5.左泵電機轉速調節器；6.右倒車斗；7.右泵轉向噴嘴；8.右泵主機；9.右電機編碼器；10.右泵電機轉速調節器；11.噴水推進裝置連桿傳動機構；12.船載嵌入式處理器；13.船載控制器；14.船載無線射頻模塊；15.船體電源；16.左泵噴嘴轉向傳動桿；17.左泵噴嘴轉向舵機；18.左倒車斗收放傳動桿；19.左倒車斗收放舵機；20.右泵噴嘴轉向傳動桿；21.右泵噴嘴轉向舵機；22.右倒車斗收放傳動桿；23.右倒車斗收放舵機；24.手柄無線射頻模塊；25.航向控制手柄；26.平移控制手柄；27.手柄終端嵌入式處理器；28.參數顯示屏；29.手柄終端電源開關；30.手柄終端電源接口 ；31.手柄終端；32.左喂'水推進器；33.右喂■水推進器。
【具體實施方式】
[0027]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步闡述，但不限定本發明。
[0028]本發明提供的可實現船體運動矢量控制的噴水推進艇，其結構如圖1至圖4所示，主要由噴水推進船體平臺和矢量控制器組成。
[0029]所述的噴水推進船體平臺的結構如圖1所示，由現有設備和新增設備構成。現有設備包括左倒車斗1、左泵轉向噴嘴2、左泵主機3、左電機編碼器4、左泵電機轉速調節器5、右倒車斗6、右泵轉向噴嘴7、右泵主機8、右電機編碼器9、右泵電機轉速調節器10、噴水推進裝置連桿傳動機構11、船體電源15、左泵噴嘴轉向傳動桿16、左泵噴嘴轉向舵機17、左倒車斗收放傳動桿18、左倒車斗收放舵機19、右泵噴嘴轉向傳動桿20、右泵噴嘴轉向舵機21、右倒車斗收放傳動桿22、右倒車斗收放舵機23。新增設備包括船載控制器13。
[0030]所述現有設備各部件的連接關系是:左倒車斗I安裝在泵體上，通過左倒車斗收放傳動桿18與船艙內的左倒車斗收放舵機19連接；左倒車斗收放舵機19安裝在船尾部，通過左倒車斗收放傳動桿18，帶動左倒車斗I運動；右倒車斗6安裝在泵體上，通過右倒車斗收放傳動桿22與船艙內的右倒車斗收放舵機23連接；右倒車斗收放舵機23安裝在船尾部，通過右倒車斗收放傳動桿22，帶動右倒車斗6運動；左泵轉向噴嘴2安裝在泵體上，通過左泵噴嘴轉向傳動桿16與船艙內的左泵噴嘴轉向舵機17 ;左泵噴嘴轉向舵機17安裝在船尾部，通過左泵噴嘴轉向傳動桿16，帶動左泵轉向噴嘴2轉向；右泵轉向噴嘴7安裝在泵體上，通過右泵噴嘴轉向傳動桿20與船艙內的右泵噴嘴轉向舵機21 ;右泵噴嘴轉向舵機21安裝在船尾部，通過右泵噴嘴轉向傳動桿20，帶動右泵轉向噴嘴7轉向；左泵主機3裝在船舯，通過供電線與左泵電機轉速調節器5相連。右泵主機8裝在船腫，通過供電線與右泵電機轉速調節器10相連。船體電源15為11.1V聚合物鋰電池，裝在船首處，通過供電線分別與左泵電機轉速調節器5、右泵電機轉速調節器10、左泵噴嘴轉向舵機17、右泵噴嘴轉向舵機21、左倒車斗收放舵機19、右倒車斗收放舵機23、左電機編碼器4、右電機編碼器9、船載控制器13相連。
[0031]所述船載控制器13與手柄終端31構成矢量控制器。
[0032]所述手柄終?而31的結構如圖3所不，手柄終2而由手柄無線射頻1?塊24、航向控制手柄25、平移控制手柄26、手柄終端嵌入式處理器27、參數顯示屏28、手柄終端電源開關29、手柄終端電源接口 30組成，其中:手柄無線射頻模塊24安裝于手柄終端左上角，用于手柄終端嵌入式處理器27與船載控制器13之間的通信，控制信號發送與船上設備工況的接收等；航向控制手柄25安裝于手柄終端左邊，