一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式的制作方法
未命名
10-21
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1.本发明涉及坐底式平台迁移安装技术领域,尤其是一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式。
背景技术:
2.随着海洋开发的需要,越来越多的科考类结构物建造出来,并运输至偏远岛礁附近进行海洋科考和观测工作。由于岛礁附近海域水深较浅,且风浪较小,在众多的结构物之中,坐底式结构物凭借其特点,被广泛采用为科考结构物。
3.坐底式结构物工作原理是利用其浮体(沉垫或稳定立柱)灌水下沉,用几个立柱支承固定高度的上层结构物进行作业,当作业完成后,排除浮体(潜体)中的水而起浮,转移到另一个作业点。
4.通常的坐底式结构物自身没有动力,其迁移和安装需要借助工程船的帮助,首先由半潜驳拖运至预设海域附近,然后通过拖船拖带结构物至安装海域,并完成安装工作。这种对外界辅助依靠较大的迁移安装方式,常常受限于预设海域的气象条件,人员安全成为制约安装作业的首要条件,再加上有些岛礁附近水深较浅,拖轮无法通过,对结构物的安装带来很大影响。
5.如何在预设海域气象条件受限的情况下,迁移坐底式结构物通过水深较浅的海域,并完成定位及安装依旧是整个工程的焦点和难点。
技术实现要素:
6.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,从而可以保证在预设海域气象条件受限的情况下,安装可靠的迁移坐底式结构物通过水深较浅的海域,并完成定位及安装。
7.本发明所采用的技术方案如下:
8.一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,包括坐底式结构物,所述坐底式结构物的内部中间位置设置有控制单元,坐底式结构物四个边处分别通过连接座安装有动力驳;
9.在坐底式结构物的四个角处分别设置控制点a0、控制点b0、控制点c0、控制点d0,a0、b0、c0、d0四点封闭连线形成坐底式结构物的外部轮廓线;
10.在坐底式结构物左舷外板线中点设置控制点n0,在坐底式结构物右舷外板线中点设置控制点s0,在坐底式结构物艏部外板线中点设置控制点e0,在坐底式结构物艉部外板线中点设置控制点w0;
11.坐底式结构物安装海域根据实际勘测,划定为矩形区域,并对四个角落依次命名为控制点a1、b1、c1、d1;
12.具体的迁移过程如下:
13.s1:远程迁移,
14.四套动力驳与坐底式结构物组成的动力组合体开始自主操控模型,向安装海域迁移;
15.s1.1:在远离安装海域的位置,控制单元通过坐底式结构物上导航系统实时获取结构物上四个控制点a0、b0、c0、d0的位置坐标,同时计算出控制点n0、s0的位置坐标;
16.s1.2:动力组合体通过动力驳调整方向,将坐底式结构物艏部c0d0调整至与进近海域参考点a2b2最近,即坐底式结构物艏部朝向进近海域;
17.s1.3:在控制单元中,根据控制点e0和w的位置坐标,虚拟出引导线e0w,作为动力组合体初始迁移的指引线;
18.s1.4:根据指引线的引导,动力组合体控制单元控制四套动力浮驳向进近海域行进,
19.s2:近距迁移,
20.s2.1:当动力组合体在引导线的指引下行进至进近海域附近时,控制单元实时监测结构物艏部控制点c0和d0的位置坐标信息,并与进近海域参考点a2、b2坐标进行对比分析,当结构物控制点c0或d0越过参考点a2,接触进近海域a2b2b1a1时,动力组合体改为近距迁移;
21.s2.2:动力组合体控制四套动力驳,降功率运行,使得动力组合体在引导线的牵引下缓慢前行,同时实时获取控制点e0的位置信息;
22.s2.3:当控制点e0越过参考点w进入进近海域a2b2b1a1时,结构物进入航向调整过程,并停止虚拟引导线的引导;
23.s2.4:动力组合体以参考点e0为基准点,调整航向,控制二号动力驳和四号动力驳给出反向力,控制一号动力驳和三号动力驳加大动力;
24.s2.5:在四套动力驳的共同作用下,结构物航向逐渐调整至与进近海域平行,即控制点c0d0连线平行于参考点a2b2连线;
25.s2.6:原引导线失去作用,在该过程中,控制单元实时获取结构物上控制点n0、s0的位置坐标,并与参考点n2、s2;
26.s2.7:控制四套动力驳同向作用在动力组合体上,并缓慢向安装海域航行,控制单元实时获取控制点a0、b0、c0、d0位置信息,并与进近海域参考点a2、b2、a1、b1相比较,确保动力组合体所有控制点在进近海域内;
27.s2.8:实时获取结构物控制点n0、s0,并判断n0n2的距离与s0s2的垂向距离,控制动力组个体沿着进近海域向安装海域迁移;当动力组合体上控制点超出进近海域时,根据n0n2和s0s2的距离,实时调整四套动力驳的动力方向,将动力组合体拉回至进近海域内,并尽量保持non2的距离和s0s2的距离相等,保证结构物平稳向前;
28.s3:安装迁移,
29.当动力组合体在进近海域航行时,控制单元实时监测结构物艏部控制点c0和d0的位置坐标信息,并与进近海域参考点a1、b1坐标进行对比分析,当结构物控制点c0和d0接触安装海域a1b1c1d1时,动力组合体改为安装迁移;
30.s4:定位调整,
31.当动力组合体完全进入安装海域时,动力组合体自动转为定位调整状态;
32.s5:坐底操作,
33.结构物通过定位操作,确认可以坐底时,控制单元控制结构物内部压载水系统,有顺序的向结构物压载水舱内注入压载水,同时通过结构物姿态反馈,实时调节压载水舱注入流量,保证结构物均匀正浮姿态下沉,四套动力驳跟随结构物正姿态下沉;
34.等结构物稳定坐底后,自主操控迁移和安装工作完成,
35.四套动力驳连接锁自动打开,脱离结构物,受到浮力作用上浮;
36.待四套动力驳完全上浮之后,离开安装区域,回至深海区域的半潜驳上。
37.其进一步技术方案在于:
38.所述坐底式结构物整体为长方体结构。
39.单个动力驳内部设置有电池组和信号接收器,动力驳的一端设置有推进器,动力驳的另一端设置有与连接座连接的连接锁。
40.四套动力驳与坐底式结构物连接形成刚性整体时,各自控制组合成一套完整的控制单元,布置在坐底式结构物上甲板。
41.安装海域区域大于坐底式结构物的外形尺寸。
42.s1.4中,中途根据导航系统给出的控制点a0、b0、c0、d0的位置坐标,不断调整动力浮驳动力输出大小,调整航向始终围绕引导线前进。
43.s3中,包括如下操作步骤:
44.s3.1:动力组合体实时获取控制点n0、s0的位置坐标,并将n0n1距离和s0s1距离作为引导,引导动力组合体向前迁移;
45.s3.2:动力组合体在安装迁移过程中始终保持n0n1距离和s0s1距离接近,保持结构物控制点a0、b0、c0、d0位于安装海域和进近海域内;
46.s3.3:当结构物艉部a0、b0越过安装海域参考点a1、b1时,动力组合体完全进入安装海域。
47.s4中,包括如下操作步骤:
48.s4.1:控制单元获取结构物控制点a0、b0、c0、d0位置坐标,通过动力组合体动力分布,调整结构物控制点均位于安装海域内;
49.s4.2:控制单元计算non1距离和s0s1距离,通过动力组合体动力组合,调整结构物平移,使得non1距离等于sos1距离;
50.s4.3:控制单元计算a0与a1b1之间的距离,计算b0与a1b1之间的距离,通过动力组合体组合,调整结构物平移,使得a0与a1b1之间的距离等于b0与a1b1之间的距离;
51.通过上面三步操作,结构物处于安装正位置,即结构物进入预设安装位置,朝向与预设朝向一致,角度一致。
52.s5中,结构物如果受到风浪影响,偏离原定位置,则控制单元控制动力驳机动提供动力,保持以下三个动作:
53.(a)控制单元获取结构物控制点a0、b0、c0、d0位置坐标,通过动力组合体动力分布,调整结构物控制点均位于安装海域内;
54.(b)控制单元计算non1距离和s0s1距离,通过动力组合体动力组合,调整结构物平移,使得non1距离等于sos1距离;
55.(c)控制单元计算a0与a1b1之间的距离,计算b0与a1b1之间的距离,通过动力组合体组合,调整结构物平移,使得a0与a1b1之间的距离等于b0与a1b1之间的距离。
56.本发明的有益效果如下:
57.本发明结构紧凑、合理,操作方便,通过在坐底式结构物上设置四套动力驳,可以方便的完成迁移工作,并可以保证在预设海域气象条件受限的情况下,安装可靠的迁移坐底式结构物通过水深较浅的海域,并完成定位及安装。
58.同时,本发明还具备如下优点:
59.(1)自主操控,可在受限气象条件下,完成结构物迁移及安装工作;
60.(2)不受水域条件影响,结构物可顺利通过浅水区,并达到安装海域;
61.(3)全程自主控制,实时机动调节,避免人工干涉,可靠性好。
62.(4)针对恶劣海况或人员不适宜驻留海域的无动力坐底式结构物的迁移安装,有效的解决了无动力坐底式海洋结构物的迁移安装。
附图说明
63.图1为本发明坐底式结构物的结构示意图。
64.图2为图1的俯视图。
65.图3为本发明单个动力驳的主视图。
66.图4为图3的俯视图(显示内部结构)。
67.图5为本发明预设海域时的结构示意图。
68.图6为本发明远程迁移时的结构示意图。
69.图7为本发明近距迁移时的结构示意图(一)。
70.图8为本发明近距迁移时的结构示意图(二)。
71.图9为本发明近距迁移时的结构示意图(三)。
72.图10为本发明预设海域内调整姿态的结构示意图。
73.图11为本发明安装迁移时的结构示意图。
74.图12为本发明定位调整时的结构示意图。
75.图13为本发明坐底操作时的结构示意图。
76.图14为本发明完成坐底时的结构示意图。
77.其中:1、坐底式结构物;2、连接座;3、动力驳;4、控制单元;5、电池组;6、连接锁;7、推进器;8、信号接收器;9、指引线。
具体实施方式
78.下面结合附图,说明本发明的具体实施方式。
79.如图1-图14所示,本实施例的无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,包括坐底式结构物1,坐底式结构物1的内部中间位置设置有控制单元4,坐底式结构物1四个边处分别通过连接座2安装有动力驳3;
80.在坐底式结构物1的四个角处分别设置控制点a0、控制点b0、控制点c0、控制点d0,a0、b0、c0、d0四点封闭连线形成坐底式结构物1的外部轮廓线;
81.在坐底式结构物1左舷外板线中点设置控制点n0,在坐底式结构物1右舷外板线中点设置控制点s0,在坐底式结构物1艏部外板线中点设置控制点e0,在坐底式结构物1艉部外板线中点设置控制点w0;
82.坐底式结构物1安装海域根据实际勘测,划定为矩形区域,并对四个角落依次命名为控制点a1、b1、c1、d1;
83.具体的迁移过程如下:
84.s1:远程迁移,
85.四套动力驳3与坐底式结构物1组成的动力组合体开始自主操控模型,向安装海域迁移;
86.s1.1:在远离安装海域的位置,控制单元4通过坐底式结构物1上导航系统实时获取结构物上四个控制点a0、b0、c0、d0的位置坐标,同时计算出控制点n0、s0的位置坐标;
87.s1.2:动力组合体通过动力驳3调整方向,将坐底式结构物1艏部c0d0调整至与进近海域参考点a2b2最近,即坐底式结构物1艏部朝向进近海域;
88.s1.3:在控制单元4中,根据控制点e0和w的位置坐标,虚拟出引导线e0w,作为动力组合体初始迁移的指引线9;
89.s1.4:根据指引线9的引导,动力组合体控制单元控制四套动力浮3驳向进近海域行进,
90.s2:近距迁移,
91.s2.1:当动力组合体在引导线的指引下行进至进近海域附近时,控制单元4实时监测结构物艏部控制点c0和d0的位置坐标信息,并与进近海域参考点a2、b2坐标进行对比分析,当结构物控制点c0或d0越过参考点a2,接触进近海域a2b2b1a1时,动力组合体改为近距迁移;
92.s2.2:动力组合体控制四套动力驳3,降功率运行,使得动力组合体在引导线的牵引下缓慢前行,同时实时获取控制点e0的位置信息;
93.s2.3:当控制点e0越过参考点w进入进近海域a2b2b1a1时,结构物进入航向调整过程,并停止虚拟引导线的引导;
94.s2.4:动力组合体以参考点e0为基准点,调整航向,控制二号动力驳302和四号动力驳304给出反向力,控制一号动力驳301和三号动力驳303加大动力;
95.s2.5:在四套动力驳3的共同作用下,结构物航向逐渐调整至与进近海域平行,即控制点c0d0连线平行于参考点a2b2连线;
96.s2.6:原引导线失去作用,在该过程中,控制单元4实时获取结构物上控制点n0、s0的位置坐标,并与参考点n2、s2;
97.s2.7:控制四套动力驳3同向作用在动力组合体上,并缓慢向安装海域航行,控制单元4实时获取控制点a0、b0、c0、d0位置信息,并与进近海域参考点a2、b2、a1、b1相比较,确保动力组合体所有控制点在进近海域内;
98.s2.8:实时获取结构物控制点n0、s0,并判断n0n2的距离与s0s2的垂向距离,控制动力组个体沿着进近海域向安装海域迁移;当动力组合体上控制点超出进近海域时,根据n0n2和s0s2的距离,实时调整四套动力驳3的动力方向,将动力组合体拉回至进近海域内,并尽量保持non2的距离和s0s2的距离相等,保证结构物平稳向前;
99.s3:安装迁移,
100.当动力组合体在进近海域航行时,控制单元实时监测结构物艏部控制点c0和d0的位置坐标信息,并与进近海域参考点a1、b1坐标进行对比分析,当结构物控制点c0和d0接触
安装海域a1b1c1d1时,动力组合体改为安装迁移;
101.s4:定位调整,
102.当动力组合体完全进入安装海域时,动力组合体自动转为定位调整状态;
103.s5:坐底操作,
104.结构物通过定位操作,确认可以坐底时,控制单元4控制结构物内部压载水系统,有顺序的向结构物压载水舱内注入压载水,同时通过结构物姿态反馈,实时调节压载水舱注入流量,保证结构物均匀正浮姿态下沉,四套动力驳3跟随结构物正姿态下沉;
105.等结构物稳定坐底后,自主操控迁移和安装工作完成,
106.四套动力驳3连接锁自动打开,脱离结构物,受到浮力作用上浮;
107.待四套动力驳完全上浮之后,离开安装区域,回至深海区域的半潜驳上。
108.坐底式结构物1整体为长方体结构。
109.单个动力驳3内部设置有电池组5和信号接收器8,动力驳3的一端设置有推进器7,动力驳3的另一端设置有与连接座2连接的连接锁6。
110.四套动力驳3与坐底式结构物1连接形成刚性整体时,各自控制组合成一套完整的控制单元,布置在坐底式结构物1上甲板。
111.安装海域区域大于坐底式结构物1的外形尺寸。
112.由于坐底式结构物1长宽比不大,较为方正,根据坐底式结构物1实际的布设位置,将坐底式结构物1向南的一侧定义为左舷,将坐底式结构物1向北的一侧定义为右舷,将坐底式结构物1向东的一侧定义为艏部,将坐底式结构物1向西的一侧定义为艉部。
113.在坐底式结构物1左舷艉部轮廓线最角落设置控制点a0,在坐底式结构物1右舷艉部轮廓线最角落设置控制点b0,在坐底式结构物1右舷艏部轮廓线最角落设置控制点c0,在坐底式结构物1左舷艏部轮廓线最角落设置控制点d0。a0、b0、c0、d0四点封闭连线形成结构物的外部轮廓线。
114.在坐底式结构物1左舷外板线中点设置控制点n0,在坐底式结构物1右舷外板线中点设置控制点s0。
115.在坐底式结构物1艏部外板线中点设置控制点e0,在坐底式结构物1艉部外板线中点设置控制点w0。
116.动力驳3由动力电池组5、连接锁6、推进器7和信号接收器8组成。
117.动力驳3吃水较浅,可顺利通过水深较浅的海域。
118.其中,动力电池组5可满足动力驳3工作期间得电力供应,安装在动力驳3内部。
119.其中,连接锁6布置在动力驳3的艏部,可自动连接至坐底式结构物1底部位置,使得动力驳3与坐底式结构物1相互连接为刚性整体;也可根据指令自动解锁,使得动力驳3与坐底式结构物1相互分离。
120.在动力驳3内部还安装有信号接收器8,用以接收控制单元的控制信号。
121.动力驳3可在水下安全运行,舱内保持水密完整,且可以接收控制信号,并完成相应动作。
122.推进器7位于动力驳3的艉部下方,在动力驳3时运行时,提供有效推力,保持动力驳3推力稳定。
123.在坐底式结构物1的艏部左舷和右舷分别安装有一个连接座2,可供动力驳3连接
锁6的连接。
124.在坐底式结构物1的艉部左舷和右舷分别安装有一个连接座2,可供动力驳3连接锁6的连接。
125.四套动力驳3与坐底式结构物1连接形成刚性整体时,各自控制组合成一套完整的控制单元,布置在结构物上甲板。控制单元可通过无线信号控制组合体的任一个设备,也可读取所需要的姿态参数、位置参数、动力参数等信息。同时可控制动力驳3的推力。
126.坐底式结构物1安装海域根据实际勘测,划定为矩形区域,并对四个角落依次命名为控制点a1、b1、c1、d1。坐底式结构物1定位安装后分别对应结构物上的a0、b0、c0、d0。
127.安装海域区域略大于结构物外形尺寸;
128.同时在安装海域南向边线a1d1中点布设一参考点n1、在安装海域北向边线b1c1中点布设一参考点s1。
129.在安装海域北向边线d1a1连线延伸线上,取5倍结构物艏艉部长度的海域线,并在端部设定控制点a2。即a2在d1a1连线的延伸线上,且a2a1=5
×
d1a1。
130.在a2与a1连线中点设定参考点n2。
131.在安装海域南向边线c1b1连线延伸线上,取5倍结构物艏艉部长度的海域线,并在端部设定控制点b2。即b2在c1b1连线的延伸线上,且b2b1=5
×
c1b1。
132.在b2与b1连线中点设定参考点s2。
133.由控制点a1、a2、b2、b1连接成的封闭海域为进近海域,提供坐底式结构物1迁移过程中的姿态、航向调整。并使得坐底式结构物1行进对向安装海域a1b1c1d1。
134.在进近海域控制点a2、b2连线中间设定参考点w,供坐底式结构物1行进寻找进近海域。
135.具体实施过程中:
136.坐底式结构物1被半潜驳运输至安装海域之外的深水区时,半潜驳下潜,将坐底式结构物1释放在海水中,此时坐底式结构物1吃水较浅,漂浮在海面上,且无动力支持。
137.由于坐底式结构物1可能从安装海域任意位置开始迁移,本实施例从一个方向进行叙述迁移方法,其余任意方向均同一迁移方法。
138.同时控制一号动力驳301顶靠在结构物艉部a0b0一侧左舷连接座,一号动力驳301上的连接锁自动锁住结构物,将一号动力驳301与结构物连为一体。
139.同时控制二号动力驳302顶靠在结构物艉部a0b0一侧右舷连接座,二号动力驳302上的连接锁自动锁住结构物,将二号动力驳302与结构物连为一体。
140.同时控制三号动力驳303顶靠在结构物艏部c0d0一侧左舷连接座,三号动力驳303上的连接锁自动锁住结构物,将三号动力驳303与结构物连为一体。
141.同时控制四号动力驳304顶靠在结构物艏部c0d0一侧右舷连接座,四号动力驳上的连接锁自动锁住结构物,将四号动力驳与结构物连为一体。
142.至此,一号动力驳301、二号动力驳302、三号动力驳303、四号动力驳304与坐底式结构物1刚性连接,并与坐底式结构物1组成具有动力组合体。
143.一号动力驳301、二号动力驳302、三号动力驳303、四号动力驳304的控制通过无线信号连接至坐底式结构物1上的控制单元。
144.在组合体控制单元4中输入安装海域位置四个控制点的位置坐标,即a1、b1、c1、
d1。控制单元4根据运算规则自动计算出参考点n1、s1的位置坐标。
145.控制单元根据运算规则同时计算出进近海域控制点坐标,即a2、b2,以及参考点w、n2、s2的位置坐标。
146.(一)远程迁移:
147.此时,四套动力驳3与坐底式结构物1组成的动力组合体开始自主操控模型,向安装海域迁移。
148.a:在远离安装海域的位置,控制单元4通过坐底式结构物1上导航系统实时获取结构物上四个控制点a0、b0、c0、d0的位置坐标,同时计算出控制点n0、s0的位置坐标。
149.b:动力组合体通过动力驳3调整方向,将坐底式结构物1艏部c0d0调整至与进近海域参考点a2b2最近,即坐底式结构物1艏部朝向进近海域。
150.c:在控制单元4中,根据控制点e0和w的位置坐标,虚拟出引导线e0w,作为动力组合体初始迁移的指引线;
151.d:根据指引线9的引导,动力组合体控制单元控制四套动力浮3驳向进近海域行进。中途根据导航系统给出的控制点a0、b0、c0、d0的位置坐标,不断调整动力浮驳动力输出大小,调整航向始终围绕引导线前进。
152.(二)近距迁移:
153.a:当动力组合体在引导线的指引下行进至进近海域附近时,控制单元实时监测结构物艏部控制点c0和d0的位置坐标信息,并与进近海域参考点a2、b2坐标进行对比分析,当结构物控制点c0或d0越过参考点a2,接触进近海域a2b2b1a1时,动力组合体改为近距迁移。
154.b:动力组合体控制4套动力驳,降功率运行,使得动力组合体在引导线的牵引下缓慢前行,同时实时获取控制点e0的位置信息。
155.c:当控制点e0越过参考点w进入进近海域a2b2b1a1时,结构物进入航向调整过程,并停止虚拟引导线的引导。
156.d:动力组合体以参考点e0为基准点,调整航向。控制二号动力驳和四号动力驳给出反向力,控制一号动力驳和三号动力驳加大动力。
157.e:在一号动力驳、二号动力驳、三号动力驳、四号动力驳的共同作用下,结构物航向逐渐调整至与进近海域平行,即控制点c0d0连线平行于参考点a2b2连线。
158.f:原引导线失去作用,在该过程中,控制单元实时获取结构物上控制点n0、s0的位置坐标,并与参考点n2、s2
159.g:控制一号动力驳、二号动力驳、三号动力驳、四号动力驳同向作用在动力组合体上,并缓慢向安装海域航行。控制单元实时获取控制点a0、b0、c0、d0位置信息,并与进近海域参考点a2、b2、a1、b1相比较,确保动力组合体所有控制点在进近海域内。
160.h:实时获取结构物控制点n0、s0,并判断n0n2的距离与s0s2的垂向距离,控制动力组个体沿着进近海域向安装海域迁移。当动力组合体上控制点超出进近海域时,根据n0n2和s0s2的距离,实时调整4套动力驳的动力方向,将动力组合体拉回至进近海域内,并尽量保持non2的距离和s0s2的距离相等,保证结构物平稳向前。
161.(三)安装迁移:
162.当动力组合体在进近海域航行时,控制单元实时监测结构物艏部控制点c0和d0的位置坐标信息,并与进近海域参考点a1、b1坐标进行对比分析,当结构物控制点c0和d0接触
安装海域a1b1c1d1时,动力组合体改为安装迁移。
163.a:动力组合体实时获取控制点n0、s0的位置坐标,并将n0n1距离和s0s1距离作为引导,引导动力组合体向前迁移。
164.b:动力组合体在安装迁移过程中始终保持n0n1距离和s0s1距离接近,保持结构物控制点a0、b0、c0、d0位于安装海域和进近海域内。
165.c:当结构物艉部a0、b0越过安装海域参考点a1、b1时,动力组合体完全进入安装海域。
166.(四)定位调整:
167.当动力组合体完全进入安装海域时,动力组合体自动转为定位调整状态。
168.a:控制单元获取结构物控制点a0、b0、c0、d0位置坐标,通过动力组合体动力分布,调整结构物控制点均位于安装海域内;
169.b:控制单元计算non1距离和s0s1距离,通过动力组合体动力组合,调整结构物平移,使得non1距离等于sos1距离;
170.c:控制单元计算a0与a1b1之间的距离,计算b0与a1b1之间的距离,通过动力组合体组合,调整结构物平移,使得a0与a1b1之间的距离等于b0与a1b1之间的距离。
171.通过上面三步操作,结构物处于安装正位置,即结构物进入预设安装位置,朝向与预设朝向一致,角度一致。
172.(五)坐底操作:
173.结构物通过定位操作,确认可以坐底时,控制单元控制结构物内部压载水系统,有顺序的向结构物压载水舱内注入压载水,同时通过结构物姿态反馈,实时调节压载水舱注入流量,保证结构物均匀正浮姿态下沉,一号动力驳、二号动力驳、动力驳、四号动力驳跟随结构物正姿态下沉。
174.此时,结构物如果受到风浪影响,偏离原定位置,则控制单元控制动力驳机动提供动力,保持以下三个动作:
175.(a)控制单元获取结构物控制点a0、b0、c0、d0位置坐标,通过动力组合体动力分布,调整结构物控制点均位于安装海域内;
176.(b)控制单元计算non1距离和s0s1距离,通过动力组合体动力组合,调整结构物平移,使得non1距离等于sos1距离;
177.(c)控制单元计算a0与a1b1之间的距离,计算b0与a1b1之间的距离,通过动力组合体组合,调整结构物平移,使得a0与a1b1之间的距离等于b0与a1b1之间的距离。
178.等结构物稳定坐底后,自主操控迁移和安装工作完成,一号动力驳连接锁自动打开,一号动力驳脱离结构物,受到浮力作用上浮。
179.二号动力驳连接锁自动打开,二号动力驳脱离结构物,受到浮力作用上浮。
180.三号动力驳连接锁自动打开,三号动力驳脱离结构物,受到浮力作用上浮。
181.四号动力驳连接锁自动打开,四号动力驳脱离结构物,受到浮力作用上浮。
182.待四套动力驳完全上浮之后,离开安装区域,回至深海区域的半潜驳上。
183.以上描述是对本发明的解释,不是对发明的限定,本发明所限定的范围参见权利要求,在本发明的保护范围之内,可以作任何形式的修改。
技术特征:
1.一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:包括坐底式结构物(1),所述坐底式结构物(1)的内部中间位置设置有控制单元(4),坐底式结构物(1)四个边处分别通过连接座(2)安装有动力驳(3);在坐底式结构物(1)的四个角处分别设置控制点a0、控制点b0、控制点c0、控制点d0,a0、b0、c0、d0四点封闭连线形成坐底式结构物(1)的外部轮廓线;在坐底式结构物(1)左舷外板线中点设置控制点n0,在坐底式结构物(1)右舷外板线中点设置控制点s0,在坐底式结构物(1)艏部外板线中点设置控制点e0,在坐底式结构物(1)艉部外板线中点设置控制点w0;坐底式结构物(1)安装海域根据实际勘测,划定为矩形区域,并对四个角落依次命名为控制点a1、b1、c1、d1;具体的迁移过程如下:s1:远程迁移,四套动力驳(3)与坐底式结构物(1)组成的动力组合体开始自主操控模型,向安装海域迁移;s1.1:在远离安装海域的位置,控制单元(4)通过坐底式结构物(1)上导航系统实时获取结构物上四个控制点a0、b0、c0、d0的位置坐标,同时计算出控制点n0、s0的位置坐标;s1.2:动力组合体通过动力驳(3)调整方向,将坐底式结构物(1)艏部c0d0调整至与进近海域参考点a2b2最近,即坐底式结构物(1)艏部朝向进近海域;s1.3:在控制单元(4)中,根据控制点e0和w的位置坐标,虚拟出引导线e0w,作为动力组合体初始迁移的指引线(9);s1.4:根据指引线(9)的引导,动力组合体控制单元控制四套动力浮(3)驳向进近海域行进,s2:近距迁移,s2.1:当动力组合体在引导线的指引下行进至进近海域附近时,控制单元(4)实时监测结构物艏部控制点c0和d0的位置坐标信息,并与进近海域参考点a2、b2坐标进行对比分析,当结构物控制点c0或d0越过参考点a2,接触进近海域a2b2b1a1时,动力组合体改为近距迁移;s2.2:动力组合体控制四套动力驳(3),降功率运行,使得动力组合体在引导线的牵引下缓慢前行,同时实时获取控制点e0的位置信息;s2.3:当控制点e0越过参考点w进入进近海域a2b2b1a1时,结构物进入航向调整过程,并停止虚拟引导线的引导;s2.4:动力组合体以参考点e0为基准点,调整航向,控制二号动力驳(302)和四号动力驳(304)给出反向力,控制一号动力驳(301)和三号动力驳(303)加大动力;s2.5:在四套动力驳(3)的共同作用下,结构物航向逐渐调整至与进近海域平行,即控制点c0d0连线平行于参考点a2b2连线;s2.6:原引导线失去作用,在该过程中,控制单元(4)实时获取结构物上控制点n0、s0的位置坐标,并与参考点n2、s2;s2.7:控制四套动力驳(3)同向作用在动力组合体上,并缓慢向安装海域航行,控制单元(4)实时获取控制点a0、b0、c0、d0位置信息,并与进近海域参考点a2、b2、a1、b1相比较,确
保动力组合体所有控制点在进近海域内;s2.8:实时获取结构物控制点n0、s0,并判断n0n2的距离与s0s2的垂向距离,控制动力组个体沿着进近海域向安装海域迁移;当动力组合体上控制点超出进近海域时,根据n0n2和s0s2的距离,实时调整四套动力驳(3)的动力方向,将动力组合体拉回至进近海域内,并尽量保持non2的距离和s0s2的距离相等,保证结构物平稳向前;s3:安装迁移,当动力组合体在进近海域航行时,控制单元实时监测结构物艏部控制点c0和d0的位置坐标信息,并与进近海域参考点a1、b1坐标进行对比分析,当结构物控制点c0和d0接触安装海域a1b1c1d1时,动力组合体改为安装迁移;s4:定位调整,当动力组合体完全进入安装海域时,动力组合体自动转为定位调整状态;s5:坐底操作,结构物通过定位操作,确认可以坐底时,控制单元(4)控制结构物内部压载水系统,有顺序的向结构物压载水舱内注入压载水,同时通过结构物姿态反馈,实时调节压载水舱注入流量,保证结构物均匀正浮姿态下沉,四套动力驳(3)跟随结构物正姿态下沉;等结构物稳定坐底后,自主操控迁移和安装工作完成,四套动力驳(3)连接锁自动打开,脱离结构物,受到浮力作用上浮;待四套动力驳完全上浮之后,离开安装区域,回至深海区域的半潜驳上。2.如权利要求1所述的一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:所述坐底式结构物(1)整体为长方体结构。3.如权利要求1所述的一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:单个动力驳(3)内部设置有电池组(5)和信号接收器(8),动力驳(3)的一端设置有推进器(7),动力驳(3)的另一端设置有与连接座(2)连接的连接锁(6)。4.如权利要求1所述的一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:四套动力驳(3)与坐底式结构物(1)连接形成刚性整体时,各自控制组合成一套完整的控制单元,布置在坐底式结构物(1)上甲板。5.如权利要求1所述的一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:安装海域区域大于坐底式结构物(1)的外形尺寸。6.如权利要求1所述的一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:s1.4中,中途根据导航系统给出的控制点a0、b0、c0、d0的位置坐标,不断调整动力浮驳动力输出大小,调整航向始终围绕引导线前进。7.如权利要求1所述的一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:s3中,包括如下操作步骤:s3.1:动力组合体实时获取控制点n0、s0的位置坐标,并将n0n1距离和s0s1距离作为引导,引导动力组合体向前迁移;s3.2:动力组合体在安装迁移过程中始终保持n0n1距离和s0s1距离接近,保持结构物控制点a0、b0、c0、d0位于安装海域和进近海域内;s3.3:当结构物艉部a0、b0越过安装海域参考点a1、b1时,动力组合体完全进入安装海域。
8.如权利要求1所述的一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:s4中,包括如下操作步骤:s4.1:控制单元获取结构物控制点a0、b0、c0、d0位置坐标,通过动力组合体动力分布,调整结构物控制点均位于安装海域内;s4.2:控制单元计算non1距离和s0s1距离,通过动力组合体动力组合,调整结构物平移,使得non1距离等于sos1距离;s4.3:控制单元计算a0与a1b1之间的距离,计算b0与a1b1之间的距离,通过动力组合体组合,调整结构物平移,使得a0与a1b1之间的距离等于b0与a1b1之间的距离;通过上面三步操作,结构物处于安装正位置,即结构物进入预设安装位置,朝向与预设朝向一致,角度一致。9.如权利要求1所述的一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,其特征在于:s5中,结构物如果受到风浪影响,偏离原定位置,则控制单元控制动力驳机动提供动力,保持以下三个动作:(a)控制单元获取结构物控制点a0、b0、c0、d0位置坐标,通过动力组合体动力分布,调整结构物控制点均位于安装海域内;(b)控制单元计算non1距离和s0s1距离,通过动力组合体动力组合,调整结构物平移,使得non1距离等于sos1距离;(c)控制单元计算a0与a1b1之间的距离,计算b0与a1b1之间的距离,通过动力组合体组合,调整结构物平移,使得a0与a1b1之间的距离等于b0与a1b1之间的距离。
技术总结
一种无人自主操控无动力坐底式平台的迁移方式,包括坐底式结构物,其内部中间位置设置有控制单元,其四个边处分别通过连接座安装有动力驳;在四个角处分别设置控制点A0、控制点B0、控制点C0、控制点D0,并封闭连线形成坐底式结构物的外部轮廓线;在坐底式结构物左舷外板线中点设置控制点N0,在坐底式结构物右舷外板线中点设置控制点S0,在坐底式结构物艏部外板线中点设置控制点E0,在坐底式结构物艉部外板线中点设置控制点W0;坐底式结构物安装海域根据实际勘测,划定为矩形区域,并对四个角落依次命名为控制点A1、B1、C1、D1;具体的迁移过程五个步骤,S1:远程迁移,S2:近距迁移,S3:安装迁移,S4:定位调整,S5:坐底操作,可以可靠的完成定位及安装工作。完成定位及安装工作。完成定位及安装工作。
技术研发人员:张辉 倪其军 侯小军 眭爱国 王俊泽 承涵
受保护的技术使用者:中国船舶科学研究中心
技术研发日:2023.08.01
技术公布日:2023/10/15
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