一种船舶主机遥控系统及船舶的制作方法

1.本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种船舶主机遥控系统及船舶。


背景技术：

2.船舶的主机主要是指用于驱动船舶行驶的轮机，而主机遥控则是指在驾驶台处对主机进行远程控制。通过这种操纵方式，不用直接操纵执行机构本身来操纵主机，而是通过驾驶台控制器发出控制信号来与机舱控制器进行通信，使得机舱控制器控制执行机构，从而完成对主机的操纵。实现了无人机舱，改善主机管理人员的工作条件，改善船舶的操纵性能，而且还能提高船舶航行的安全性，以及主机工作的可靠性和经济性。
3.但是现有技术中基本采用旋转电位器作为驾驶台操纵手柄的位置检测装置，目前旋转电位器多采用进口，本身成本就很高；此外，旋转电位器具体是通过电阻器的电阻变化来实现旋转角度的检测，而在长期使用时电阻器的电阻不稳定，会发生变化，从而需要频繁调试或更换，增加运行成本，降低工作效率。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供一种船舶主机遥控系统及船舶。
5.第一方面，在一个实施例中，本发明提供一种船舶主机遥控系统，包括：
6.相互连接的驾驶台控制系统和机舱控制系统；
7.驾驶台控制系统包括驾驶台控制器和手柄机构；手柄机构包括与所述驾驶台控制器连接的数字式霍尔角度传感器；
8.机舱控制系统包括与驾驶台控制器连接的机舱控制器以及与机舱控制器连接的油门线执行机构。
9.在一个实施例中，手柄机构还包括：
10.具有空腔的底座；
11.一端放置在空腔中并能够在空腔中进行转动的转动机构；
12.与转动机构另一端固定连接的手柄摇杆；
13.其中，数字式霍尔角度传感器包括转动连接的转子和定子，转子与转动机构固定连接。
14.在一个实施例中，底座的顶部设有与空腔连通的螺纹孔，螺纹孔中设有弹簧球头柱塞；转动机构的顶部设有与弹簧球头柱塞的头部对应的三个定位槽。
15.在一个实施例中，油门线执行机构包括电动推杆；
16.电动推杆包括与机舱控制器连接的执行电机、与执行电机连接并用于在执行电机的驱动下进行伸缩的推杆，执行电机用于通过丝杆和传动螺母驱动推杆。
17.在一个实施例中，油门线执行机构还包括与机舱控制器连接并用于检测推杆位置的直线电位器；
18.推杆通过连接片与直线电位器的滑动触点固定连接。
19.在一个实施例中，
20.机舱控制系统还包括与机舱控制器连接的应急电源。
21.在一个实施例中，驾驶台控制系统还包括与驾驶台控制器连接的紧急停车按键；
22.所述机舱控制系统还包括与所述机舱控制器连接的紧急停车电磁阀。
23.在一个实施例中，驾驶台控制系统还包括分别与驾驶台控制器连接的驾驶台手/遥转换开关、驾驶台手动指示灯和驾驶台遥控指示灯；
24.机舱控制系统还包括分别与机舱控制器连接的机舱手/遥转换开关、机舱手动指示灯和机舱遥控指示灯。
25.在一个实施例中，驾驶台控制系统还包括分别与驾驶台控制器连接的调光按键、试灯按键和消音按键。
26.第二方面，在一个实施例中，本发明提供一种船舶，包括上述任一种船舶主机遥控系统。
27.通过上述船舶主机遥控系统及船舶，采用数字式霍尔角度传感器实现了非接触式的角度测量，从而解决了因采用旋转电位器的手柄机构机械设计复杂、安装调试复杂、长期使用电阻值不稳定、生产成本偏高的问题。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.其中：
30.图1为本发明一个实施例中船舶主机遥控系统的电路结构示意图；
31.图2为本发明一个实施例中手柄机构的结构示意图；
32.图3为本发明一个实施例中手柄机构局部放大的结构示意图；
33.图4为本发明一个实施例中转动机构的结构示意图；
34.图5为本发明一个实施例中油门线执行机构的结构示意图。
35.上述附图中：1、底座；11、空腔；12、凹槽；13、螺纹孔；2、转动机构；21、定位槽；3、手柄摇杆；41、转子；42、定子；5、弹簧球头柱塞；6、执行电机；7、推杆；81、连接片；82、直线电位器。
具体实施方式
36.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。
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.第一方面，如图1所示，在一个实施例中，本发明提供一种船舶主机遥控系统，包括：
39.相互连接的驾驶台控制系统和机舱控制系统；
40.驾驶台控制系统包括驾驶台控制器和手柄机构；手柄机构包括与所述驾驶台控制器连接的数字式霍尔角度传感器；
41.机舱控制系统包括与驾驶台控制器连接的机舱控制器以及与机舱控制器连接的油门线执行机构。
42.其中，驾驶人员操作手柄机构至某个角度，数字式霍尔角度传感器则输出相对应的ascii值至驾驶台控制器，驾驶台控制器将此值通过485通信方式发送至机舱控制器，机舱控制器根据收到的角度值和当前的油门线执行机构的状态值进行分析和处理，从而进行相应的动作，完成在驾驶台对油门线执行机构的远程控制。
43.通过上述船舶主机遥控系统，采用数字式霍尔角度传感器实现了非接触式的角度测量，从而解决了因采用旋转电位器的手柄机构机械设计复杂、安装调试复杂、长期使用电阻值不稳定、生产成本偏高的问题。
44.如图2所示，在一个实施例中，手柄机构还包括：
45.具有空腔11的底座1；
46.一端放置在空腔11中并能够在空腔11中进行转动的转动机构2；
47.与转动机构2另一端固定连接的手柄摇杆3；
48.其中，数字式霍尔角度传感器包括转动连接的转子41和定子42，转子41与转动机构2固定连接。
49.其中，转子41伸入到定子42内中，并在能够在定子42中转动。
50.其中，转子41旋转到不同角度，(本实施例中采用定制旋转角度为0
‑
180度)，对应输出为不同ascii码值(在本实施例中其ascii为15
‑
240)。如图2所示，在一个实施例中，底座1远离手柄摇杆3的一端开设有与空腔11连通的凹槽12；定子42固设在凹槽12中。
51.其中，转子41两端分别与转动机构2和定子42连接。
52.其中，定子42被固定在底座1上，而转子41与转动机构2固定，当手柄摇杆3转动时，带动转动机构2转动，从而使转子41在定子42中转动。
53.如图2、图3和图4所示，在一个实施例中，在底座1的顶部还开设有与空腔11连通的螺纹孔13，螺纹孔13中设有弹簧球头柱塞5；转动机构2的顶部设有与弹簧球头柱塞5的头部对应的多个定位槽21。
54.其中，当转动机构2转动，弹簧球头柱塞5的头部和定位槽21对准时，弹簧球头柱塞5的头部会滑落到定位槽21中，实现限位功能；当转动机构2继续转动，使得弹簧球头柱塞5的头部被压缩然后与转动机构2的未设有定位槽21的表面抵接。
55.其中，定位槽21可以设有三个，分别代表倒车合排、停止、顺车合排。
56.通过定位槽21能够方便驾驶人员在操作时判断当前的位置信息。
57.如图1和图5所示，在一个实施例中，油门线执行机构包括直线电动推杆；
58.直线电动推杆包括与机舱控制器连接的执行电机6、与执行电机6连接并用于在执行电机6的驱动下进行伸缩的推杆7，执行电机6用于通过丝杆和传动螺母驱动推杆7。
59.其中，执行电机6主要用于驱动丝杆转动，使套设在丝杆上的传动螺母移动，从而
带动与传动螺母的推杆7移动。
60.通过电动推杆来驱动，结构稳定，相比现有中采用电机、齿轮、齿条和旋转电位器的的组合，机构设计简单，安装调试简单，稳定性高，故障率低，不容易出现“飞车”和“闷车”等情况，且成本更低。
61.如图1和图5所示，在一个实施例中，油门线执行机构还包括与机舱控制器连接并用于检测推杆7位置的直线电位器82；
62.推杆7通过连接片81与直线电位器82的滑动触点固定连接。
63.其中，直线电位器82的固定端施加有5v的电压，直线电位器82的滑动触点在固定在推杆7顶端的连接片81的带动下发生移动，直线电位器82的滑动触点的电压也随位置不同而发生变化(变化范围在0
‑
5v之间)，机舱控制器处理电路根据电压值获取推杆7顶端的位置。
64.通过直线电位器82来实现推杆7的位置检测，结构简单，可靠性高。
65.如图1所示，在一个实施例中，
66.机舱控制系统还包括与机舱控制器连接的应急电源。
67.其中，上述驾驶台控制系统还包括与驾驶台控制器连接的主电源和备用电源。具体的，主电源为24v交流电，备用电源为24v直流电。
68.其中，应急电源为24v直流电。
69.其中，机舱控制器机舱控制器在正常情况下由驾驶台控制器提供电能。当中间的供电线路损坏时，可以临时采用设置在机舱中的应急电源，从而保证执行电机能够持续工作。
70.如图1所示，在一个实施例中，驾驶台控制系统还包括与驾驶台控制器连接的紧急停车按键；
71.机舱控制系统还包括与机舱控制器连接的紧急停车电磁阀。
72.其中，当驾驶人员按下紧急停车按键时，驾驶台控制器接收紧急停车按键对应的控制信号，并将控制信号通过485通信方式发送至机舱控制器，机舱控制器根据控制信号分析停车程序，实现紧急停车。
73.其中，机舱也设有与机舱控制器连接的紧急停车按键，实现机舱人员在机旁紧急停车，其紧急停车控制信号通过485通信方式发送至驾驶台控制器，以通知驾驶人员当前主机正在执行紧急停车。
74.如图1所示，在一个实施例中，驾驶台控制系统还包括分别与驾驶台控制器连接的驾驶台手/遥转换开关、驾驶台手动指示灯和驾驶台遥控指示灯；
75.机舱控制系统还包括分别与机舱控制器连接的机舱手/遥转换开关、机舱手动指示灯和机舱遥控指示灯。
76.手/遥转换功能：当遥控系统工作在遥控时，遥控指示灯常亮。用旋钮开关来完成转换过程，实现驾驶室与机舱联络。若机舱遥控设备出现故障、需检修，机舱人员可操作旋钮开关置于“手动”时，报警板上“遥控指示灯(绿色)”仍常亮，但“手动指示灯(白色)”开始闪烁并伴有报警声响，等待驾驶台信号的回应(可对声响消声等待)。驾驶台信号回应后，“手动指示灯(白色)”常亮及声响消失，同时，“遥控指示灯(绿色)”熄灭。“遥控
”→“
手动”转换成功。
77.在机舱处理故障完毕后，机舱人员操作旋钮开关置于“遥控”时，报警板上“手动指示灯(白色)”仍常亮，但“遥控指示灯(绿色)”开始闪烁并伴有报警声响，等待驾驶台信号的回应。驾驶台信号回应后，“手动指示灯(白色)”熄灭及声响消失，“遥控指示灯(绿色)”常亮，“手动
”→“
遥控”转换成功。
78.驾驶舱也可用同样操作方式，与机舱转换联络。形成互通联络的桥梁。
79.如图1所示，在一个实施例中，驾驶台控制系统还包括分别与驾驶台控制器连接的调光按键、试灯按键和消音按键。
80.其中，驾驶台控制器根据调光按键对应的触发信号控制所有指示灯的亮度。
81.其中，在系统初始启动后，驾驶台控制器根据试灯按键对应的触发信号控制所有指示灯点亮。
82.通过调光按键和试灯按键，使得对于指示灯的运用更加灵活和可靠。
83.如图1所示，在一个实施例中，机舱控制系统还包括与机舱控制器连接的艉轴传感器和飞轮传感器，艉轴传感器和飞轮传感器分别包括测速传感器。
84.如图1所示，在一个实施例中，驾驶台控制系统还包括与驾驶台控制器连接的驾驶台显示器；机舱控制系统还包括与机舱控制器连接的机舱显示器。
85.其中，驾驶台显示器和机舱显示器分别用于显示行驶状态、艉轴转速和飞轮转速。
86.如图1所示，在一个实施例中，机舱控制系统还包括与机舱控制器连接的换向电磁阀。
87.其中，系统可以通过与驾驶台控制器连接的换向开关来控制换向电磁阀。在其他实施例中，还可以直接通过手柄机构来实现换向。
88.在一个实施例中，驾驶台控制器与机舱控制器机舱控制器通过485通信方式进行通信。
89.在一个实施例中，驾驶台控制器机舱控制器和机舱控制器都为atmega128型号的控制芯片，电路简洁、稳定可靠、实时响应强，电路设计简单，故障率极低，维修成本降低，轻松进行多档调速，实现宽范围的电机速度选择。而现有技术中采用多片单片机构成，元件多，电路复杂，故障率高。
90.在一个实施例中，还包括驱动电路，机舱控制器通过驱动电路与执行电机连接。
91.其中，驱动电路采用为lmt18200驱动芯片，性能稳定、保护电路完善、且具有pwm电机调速功能。而现有技术中采用4到5个分立大功率达林顿管作为驱动元件，不能进行电机调速，电路缺少必要保护措施，使用过程容易出现被大电流烧坏的现象。
92.在一个实施例中，机舱控制系统还包括报警器和各类传感器。
93.其中，报警器包括声报警器和/或光报警器。
94.其中，根据传感器的种类和设置的位置，报警器可以实现离合器失能报警、主机滑油低压报警、主机冷却水高温报警、齿轮箱滑油低压报警以及齿轮箱滑油高温报警。此外，还包括遥控设备故障报警、紧急停车报警。
95.在一个实施例中，若驾驶人员需要用车，可以按下与驾驶台控制器连接的驾驶台备车按键，此时与驾驶台控制器连接的驾驶台备车指示灯以及与机舱控制器连接的机舱备车指示灯闪烁；当机舱人员按下与机舱控制器连接的机舱备车按键后，驾驶台备车指示灯和机舱备车指示灯常亮。此外，完车和停车对应的工作流程同用车一致，在此不再赘述。
96.在一个实施例中，上述船舶主机遥控系统配有功能强大参数整定功能，根据参数设定可自动选择工作模式，适用性广，极大减少了安装调试工作量和难度，并且可完全兼容市场上原有的大多数操纵手柄和主机油门线控制执行机构、降低用户维修更换成本。
97.第二方面，在一个实施例中，本发明提供一种船舶，包括上述任一种船舶主机遥控系统。
98.通过上述船舶，采用数字式霍尔角度传感器实现了非接触式的角度测量，从而解决了因采用旋转电位器的手柄机构机械设计复杂、安装调试复杂、长期使用电阻值不稳定、生产成本偏高的问题。
99.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
100.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。