一种具有自动平衡功能的工程船的制作方法

本发明涉及工程船舶技术领域，尤其是适用于海边、河道打桩作业，淤泥挖掘等对船体平衡要求较高的一种具有自动平衡功能的工程船。

背景技术：

在工程船舶的设计制造过程中，船体的稳定性是一个重要的考核控制指标，设计制造过程中，根据设计规范，是允许船体在一定范围内进行倾斜的。但是，对于一些特殊的工况，所用工程船舶的倾斜性要求较高，左右前后倾斜不大于3度，这对于悬浮于水中的漂浮船体而言，几乎是不可实现的。根据施工需求，特别是打桩等作业，要求船体在施工中必须保持水平状态。如果单靠施工人员手工操作，很难实现船体的平衡状态，此项操作且费时费力，所以必须采取特殊控制系统，保证船体倾斜控制在要求范围内。

因此，从以上需求工况出发，把自动平衡系统成功引用到工程船舶中，完成具有自动平衡功能的工作船，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种具有自动平衡功能的工程船，以具有自动平衡功能，提高船体工作的稳定性，当船体倾斜超过0.5度时，通过本船自控系统，自动对船体进行调节，使船体始终处于水平状态。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种具有自动平衡功能的工程船，包括船体，所述船体上设有平衡机构，用以调节船体的水平状态；所述平衡机构包括调节浮体，及与所述调节浮体连接的连接件，所述连接件活动连接于所述船体上，用以带动所述调节浮体相对所述船体发生竖直方向的位移，从而调节所述调节浮体所受浮力大小，所述平衡机构设有两套，两所述平衡机构分别对称设置于所述船体的两侧，用以调节船体两侧的受力平衡。

作为一种优选的技术方案，所述连接件铰接于所述船体上。

作为一种优选的技术方案，所述船体上设有驱动件，所述驱动件的输出端连接于所述连接件上，用以通过驱动所述连接件实现调节浮体的升降运动。

作为一种优选的技术方案，所述船体上设有用以监测船体平衡的倾斜开关，所述倾斜开关通过电液操作驱动所述驱动件，用以自动检测船体倾斜度并自动调节船体平衡。

作为一种优选的技术方案，所述驱动件采用液压油缸。

作为一种优选的技术方案，所述倾斜开关连接有电磁换向阀，所述电磁换向阀连接有所述液压油缸。

作为一种优选的技术方案，所述调节浮体为扁圆形空心件。

作为一种优选的技术方案，所述船体上设有操作室和机舱室，所述操作室内安装有所述倾斜开关。

作为一种优选的技术方案，所述船体上设有前工作装置及后行走装置，所述平衡机构设置于靠近所述前工作装置的一端。

作为一种优选的技术方案，所述船体上设有可升降的定位桩，用以对所述船体起到初定位作用。

由于采用以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明中，调节浮体对船体具有辅助浮力作用，调节浮体通过连接件与船体铰接，可以通过驱动件控制连接件的转动，从而控制调节浮体相对船体的升降，改变调节浮体的吃水大小，进而改变调节浮体的浮力大小，从而达到平衡船体的目的，倾斜开关的设置可以自动检测船体倾斜程度，发出电信号到驱动件，通过控制连接件的运动来带动调节浮体相对船体的位置，从而完成自动控制船体平衡状态的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为图1的右视结构示意图；

图3为本发明的液压管路示意图；

图4为本发明的电控线路示意图；

图5为本发明的部分控制逻辑示意图；

附图中，1-船体；2-机舱室；3-操作室；4-转臂；5-大臂；6-小臂；7-打桩装置；8-螺旋桨；9-左侧液压油缸；10-右侧液压油缸；11-右侧连接件；12-左侧连接件；13-右侧调节浮体；14-左侧调节浮体；15液压泵；16-右侧支腿电磁换向阀；17-倾斜开关；18-左侧支腿电磁换向阀；19-手动/自动转换开关；20-手动控制开关；31-定位桩；32-齿条；33-减速机齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。。

如图1-4所示，一种具有自动平衡功能的工程船，包括船体1，船体1上设有平衡机构，用以调节船体的水平状态；平衡机构包括调节浮体，具体分为图中的右侧调节浮体13及左侧调节浮体14，及与调节浮体连接的连接件，具体分为图中的右侧连接件11及左侧连接件12，右侧连接件11及左侧连接件12活动连接于船体1上，用以带动右侧调节浮体13及左侧调节浮体14相对船体1发生竖直方向的位移，从而调节船体两侧所受浮力大小，右侧调节浮体13、右侧连接件11，左侧调节浮体14、左侧连接件12，分别对称设置于船体1的两侧，用以调节船体1两侧的受力平衡，本实施例中，右侧连接件11及左侧连接件12均铰接于船体1上，当然也可以采用右侧连接件11及左侧连接件12均滑动连接在船体1上等可以实现右侧连接件11及左侧连接件12分别带动右侧调节浮体13及左侧调节浮体14升降运动的其他实施方式；

船体1包括主浮体和侧浮体，主浮体与侧浮体用挂钩及法兰螺栓相连，侧浮体的采用，增大了浮力，提高了船体的稳定性，主浮体上设有操作室3，操作室3内置手动控制开关20、手动/自动选择开关19、倾斜开关17及其他船舶操控机构（图中未画出）；

在船体1上操作室3的后部，安装有机舱室2，机舱室2内置液压泵15、右侧支腿电磁换向阀16、左侧支腿电磁换向阀18及发动机等件（图中未画出），右侧支腿电磁换向阀16、左侧支腿电磁换向阀18均与倾斜开关17连接；

船体1上设有前工作装置及后行走装置，平衡机构设置于靠近前工作装置的一端；

其中前工作装置设置在船体1前端固定座上，可以上下移动，也可左右180度转动，最大限度加大了其工作范围，包括转臂4，大臂5、小臂6、打桩装置7，固定在转臂4上所有连接均通过销轴连接；

后行走装置在船体1后端，包括螺旋桨8及螺旋桨连接转向附件，液压马达带动螺旋叶片转动，产生推力，推动船体移动，通过油缸可以控制螺旋桨转动，进而改变出水方向，达到改变船体行进方向的目的（螺旋桨控制机构未标注）。

在船体后部中间，装配有定位桩31，定位桩31可控制升降，本实施例中定位桩31通过齿轮齿条控制升降，当然也可以采用传动带及传动轮，或丝杠螺母等其他可以实现升降运动的传动方式；齿条32焊接在定位桩31上，减速机齿轮33固定在船体上，减速机通过电机或马达（图中未画出）驱动，减速机齿轮33转动，带动齿条32和定位桩31上下移动。插入泥中的定位桩，对船体1起到初定位作用，同时也是对船体1吃水的一个初步确定。

船体1内设有分别设有两驱动件，用以通过驱动左侧连接件12及右侧连接件11实现右侧调节浮体13及左侧调节浮体14的升降运动，驱动件包括左侧液压油缸9及右侧液压油缸10；在船体1前端左侧装有左侧连接件12，左侧连接件12的前端装有左侧调节浮体14以及控制船体稳定的左侧液压油缸9，左侧液压油缸9与左侧支腿电磁换向阀18连接；

相应的，在船体1前端右侧装有右侧连接件11，右侧连接件11的前端装有右侧调节浮体13以及控制船体稳定的右侧液压油缸10，右侧液压油缸10与右侧支腿电磁换向阀16连接；

船体的自动平衡系统是通过倾斜开关17、液压泵15、右侧支腿电磁换向阀16、左侧支腿电磁换向阀18、左侧液压油缸9、右侧液压油缸10、左侧调节浮体14、右侧调节浮体13共同配合来实现的，倾斜开关17的平面必须与船体1甲板平面绝对平行，并且与船体1紧固连接，保证其与船体1动作完全一致。

本实施例中，可升降的左侧调节浮体14、右侧调节浮体13为空心扁球型形式，当然也可以采用空心球体等其他形状结构；本实施例中空心扁球型的形式对船体1具有辅助浮力作用；左侧调节浮体14、右侧调节浮体13通过左侧连接件12、右侧连接件11与船体铰接，并可以通过左侧液压油缸9、右侧液压油缸10控制其升降，改变吃水大小，进而改变浮力大小，进而达到平衡船体1的目的；

左侧液压油缸9、右侧液压油缸10升降是通过倾斜开关17检测船体倾斜程度，发出电信号到右侧支腿电磁换向阀16、左侧支腿电磁换向阀18再到对应液压油缸来完成自动控制的。

当船体1发生倾斜时，倾斜开关17会根据倾斜方向，对应发出电信号，发出的电信号去诱导电磁换向阀动作，进而控制对应油缸的升降，达到平衡船体1的目的。

在平时一般工作时，可通过手动/自动转换开关19调整为手动模式，根据船体1倾斜状态，通过操作手动控制开关20，下压或抬升左侧调节浮体14、右侧调节浮体13，保证船体1平衡。

如图5所示，本实施例的控制逻辑如下所示：

1）船体1向右倾斜，倾斜开关17发出信号，右侧液压油缸10外伸，右侧调节浮体13下降，增加吃水，进而加大浮力，船体1平衡后结束动作。

2)船体1向左倾斜，倾斜开关17发出信号，左侧液压油缸9外伸，左侧调节浮体14下降，增加吃水，进而加大浮力，船体1平衡后结束动作。

3)船体1向前倾斜，倾斜开关17发出信号，右侧液压油缸10、左侧液压油缸9同时外伸，两个调节浮体同时向下增加吃水，加大浮力，船体1平衡后结束动作。

4)船体1向后倾斜，倾斜开关17发出信号，右侧液压油缸10、左侧液压油缸9同时收缩，两个调节浮体同时抬起，减少吃水，减小浮力，船体1平衡后结束动作。

5）后部定位桩31，在上述操作规程中，插入深度可适当调整，保持船体1的稳定定位。

通过上述动作，借用自动倾斜开关17，即可简单的实现船体的自动平衡功能。

如图5所示的控制逻辑及思路，只是众多控制思路的一种形式，根据现场船体吃水等工况，可以调整相应控制思路（例如：船体左侧高，可以右侧调节浮体增加吃水，也可左侧调节浮体减少吃水等）。

在实际操作中，通过手动/自动选择开关19，船体平衡设计成手动平衡与自动平衡的可选模式，选择手动模式，可以通过操作手动控制开关20来操作油缸的动作，进而控制调整船体平衡。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

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