一种船只重心调节装置、系统及方法与流程

1.本发明实施例涉及船只领域，尤其涉及一种船只重心调节装置、系统及方法。


背景技术：

2.当前市面上船只满载时货物的重量与船重的比值一般在3％～8％，工作效能较低。为追求较高的工作效能，船只的载重能力与船重的比值越高越好，但货物重量占比提升会带来新的问题，即在船只上搬运货物的过程中，其重心位置会相对于船的重心位置移动，从而对船的姿态产生影响。


技术实现要素：

3.为避免货物移动过程中的重心偏移，保持船体姿态，本发明提出了一种船只重心调节装置、系统及方法。
4.第一方面，本发明提供了一种船只重心调节装置，安装于船只上，该装置包括：输送带、输送带链条；
5.输送带用于输送货物；
6.输送带链条由多个线密度不同的支轴链组成，输送带链条安装在输送带内侧，用于驱动输送带。
7.通过上述装置，输送带链条由线密度不同的支轴链组成，使得输送带重量分布不均，在输送带输送货物的过程中，货物的移动导致货物相对于船只的浮心的力矩发生变化，同时线密度不同的输送带链条的移动也会导致输送带链条相对于浮心的力矩产生变化，输送带链条对于浮心的力矩改变来抵消货物对于浮心的力矩改变，通过输送带链条来抵消货物的移动带来的重心偏移，进而保持船体姿态。
8.结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，输送带链条由第一支轴链和第二支轴链组成，第一支轴链的线密度大于第二支轴链的线密度，货物的线密度为第一支轴链和第二支轴链的线密度差的两倍。
9.结合第一方面的第一实施例，在第一方面的第二实施例中，第一支轴链的起点和终点均位于输送带的下侧。
10.结合第一方面的第二实施例，在第一方面的第三实施例中，第一支轴链的起点和终点与船只的浮心之间的位置关系包括：
[0011][0012]
其中，x
p
为第一支轴链的起点与货物的落点的距离；xq为第一支轴链的终点与货物的落点的距离；xe为船只的浮心与货物的落点的距离；；m为输送带上水草的线密度；n为第一支轴链和第二支轴链的线密度差。
[0013]
第二方面，本发明还提供了一种船只重心调节系统。该系统包括：控制器，姿态传感器和如第一方面或第一方面的任一项实施例中的船只重心调节装置；
[0014]
姿态传感器用于获取船只的倾斜状态；
[0015]
控制器用于根据倾斜状态，确定船只重心调节装置中的输送带的转向和转速，以使船只的倾斜角度在预设的角度范围中。
[0016]
通过上述系统，由于输送带链条是由线密度不同的支轴链组成，当船只出现倾斜状态时，可以通过移动输送带内侧的支轴链，使得输送带链条相对于船只的浮心的力矩发生改变，以此来平衡船只，保持船体姿态。
[0017]
结合第二方面，在第二方面的第一实施例中，系统还包括：
[0018]
电动推杆，用于调节船只重心调节装置的倾斜角度。
[0019]
结合第二方面的第一实施例，在第二方面的第二实施例中，系统还包括：
[0020]
导向支撑滚轮，用于支撑船只重心调节装置。
[0021]
第三方面，本发明还提供了一种船只重心调节方法，用于第二方面或第二方面的任一实施例中的船只重心调节系统，该方法包括：
[0022]
获取船只的倾斜状态；
[0023]
根据倾斜状态，确定船只重心调节装置中的输送带的转向和转速，以使船只的倾斜角度在预设的角度范围中。
[0024]
通过上述方法，由于输送带链条是由线密度不同的支轴链组成，当船只出现倾斜状态时，可以通过移动输送带内侧的支轴链，使得输送带链条相对于船只的浮心的力矩发生改变，以此来平衡船只，保持船体姿态。
[0025]
结合第三方面，在第三方面的第一实施例中，根据倾斜状态，确定船只重心调节装置中的输送带的转向和转速，以使船只的倾斜角度在预设的角度范围中，包括：
[0026]
当倾斜状态为艏倾，且，倾斜角度大于第一预设角度时，将输送带的转向设定为将货物由船艏输送至船艉的方向，且，加快输送带的转速。
[0027]
结合第三方面或第三方面的第一实施例，在第三方面的第二实施例中，根据倾斜状态，确定船只重心调节装置中的输送带的转向和转速，以使船只的倾斜角度在预设的角度范围中，包括：
[0028]
当倾斜状态为艉倾，且，倾斜角度大于第二预设角度时，将输送带的转向设定为将货物由船艉输送至船艏的方向，且，加快输送带的转速。
附图说明
[0029]
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，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
[0030]
图1是根据一示例性实施例提出的一种船只重心调节装置的结构示意图；
[0031]
图2(a)是在一示例中，输送带1的起始状态的结构示意图；
[0032]
图2(b)是在一示例中，输送带1移动距离x后的结构示意图；
[0033]
图3是根据一示例性实施例提出的一种船只重心调节系统的结构示意图；
[0034]
图4是根据一示例性实施例提出的一种船只重心调节方法的流程图；
[0035]
图5是在一示例中，割草船的场景示意图；
[0036]
图6是在一示例中，割草船卸水草时的场景示意图；
[0037]
图7是在一示例中，船只设置配重块的场景示意图；
[0038]
图8是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
[0039]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0040]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0041]
为避免货物移动过程中的重心偏移，保持船体姿态，本发明提出了一种船只重心调节装置、系统及方法。
[0042]
图1是根据一示例性实施例提出的一种船只重心调节装置的结构示意图。如图1所示，装置包括：输送带1、输送带链条2；输送带1用于输送货物；输送带链条2由多个线密度不同的支轴链组成，输送带链条2安装在输送带1内侧，用于驱动输送带1。
[0043]
通过上述装置，输送带链条2由线密度不同的支轴链组成，使得输送带1重量分布不均，在输送带1输送货物的过程中，货物的移动导致货物相对于船只的浮心的力矩发生变化，同时线密度不同的输送带链条2的移动也会导致输送带链条2相对于浮心的力矩产生变化，输送带链条2对于浮心的力矩改变来抵消货物对于浮心的力矩改变，通过输送带链条2来抵消货物的移动带来的重心偏移，进而保持船体姿态。
[0044]
图2(a)是在一示例中，输送带1的起始状态的结构示意图。
[0045]
输送带链条2由第一支轴链3和第二支轴链4组成，第一支轴链3的线密度大于第二支轴链4的线密度。第一支轴链3中的壁厚和第二支轴链4中的壁厚不同，因此对应的线密度不同。
[0046]
图2(b)是输送带1移动距离x后的结构示意图。
[0047]
船只重心调节装置设置在船只上，可以用于运送不同的货物，示例性地，当船只为割草船，船只上的货物为水草时，假设收集的水草高度、密度一致。水草的重量可由移动距离x得出：
[0048]
g(x)＝m
·
x
[0049]
其中，g(x)为水草的重量；x为移动距离，即水草的长度；m为输送带1上水草的线密度，为一定值，可根据水草密度及输送带1的宽度确定。
[0050]
当输送带1移动距离x后，移动的输送带链条重量差为：
[0051]
f(x)＝n
·
x
[0052]
其中，f(x)为移动的输送带链条重量差；n为等效在单位长度内，第一支轴链3和第二支轴链4的重量差值的线密度。当x足够长或支轴足够密时，n近似为定值，可根据不同壁厚的两种支轴重量差，以及支轴间距求得。
[0053]
如图2(b)所示，p点为第一支轴链3的起始点，q点为第一支轴链3的终点。以水草落点作为坐标轴原点，水平方向为x轴，垂直方向为y轴。
[0054]
该输送带1与x轴方向的夹角为θ。在输送带1移动了距离x之后：
[0055]
水草和移动的输送带链条重量差相对于浮心力矩来说相互抵消，即：
[0056]
(x
a-xe)g(x)-(x
b-xe)f(x)＝(x
c-xe)f(x)
[0057]
其中，xa为水草长度在x轴上的中心坐标；xb为p点移动x/2距离后在x轴上的坐标；xc为q点移动x/2距离后在x轴上的坐标；xe为水草船的浮心；g(x)为水草的重量；f(x)为移动距离x的输送带链条重量差；
[0058]
整理后可得：
[0059][0060]
在图2(b)中，假设p点和q点分别位于输送带1上下两侧时，
[0061][0062][0063]
其中，θ、x
p
、xq、xe为一定值，若想满足上述等式，则x需为一固定值，与期望不符。因此，图2(b)中，p点与q点位于输送带1上下两侧的方案不可行。
[0064]
在图2(b)中，假设p点和q点均位于输送带1下侧时，
[0065][0066]
整理得
[0067]
为使方式与x的值无关，令则有m＝2n，即输送带链条2的线密度差为水草的线密度的1/2。
[0068]
此时，其中，x
p
、xq、xe均可由安装时的位置得到。
[0069]
基于上述分析，在本发明实施例中，货物的线密度为第一支轴链3和第二支轴链4的线密度差的两倍。第一支轴链3的起点和终点均位于输送带1的下侧。第一支轴链3的起点和终点与船只的浮心之间的位置关系包括：
[0070][0071]
其中，x
p
为第一支轴链3的起点与货物的落点的距离、xq为第一支轴链3的终点与货物的落点的距离、xe为船只的浮心与货物的落点的距离。
[0072]
图3是根据一示例性实施例提出的一种船只重心调节系统的结构示意图。该系统包括：上述实施例中的船只重心调节装置11、控制器12，和姿态传感器13；
[0073]
姿态传感器13用于获取船只的倾斜状态；
[0074]
控制器12用于根据倾斜状态，确定船只重心调节装置11中的输送带1的转向和转速，以使船只的倾斜角度在预设的角度范围中。
[0075]
通过上述系统，由于输送带链条2是由线密度不同的支轴链组成，当船只出现倾斜状态时，可以通过移动输送带1内侧的支轴链，使得输送带链条2相对于船只的浮心的力矩
发生改变，以此来平衡船只，保持船体姿态。
[0076]
在一示例中，该系统还包括：
[0077]
电动推杆，用于调节船只重心调节装置11的倾斜角度。
[0078]
在一示例中，系统还包括：
[0079]
导向支撑滚轮，用于支撑船只重心调节装置11。
[0080]
图4是根据一示例性实施例提出的一种船只重心调节方法的流程图，用于上述实施例中的船只重心调节系统，该方法包括如下步骤：
[0081]
步骤s401：获取船只的倾斜状态。
[0082]
在一可选实施例中，船只可以为割草船，船只上的货物为水草，如图4所示。
[0083]
在一可选实施例中，船只的倾斜状态包括艏倾/艉倾，以及倾斜角度。
[0084]
步骤s402：根据倾斜状态，确定船只重心调节装置11中的输送带1的转向和转速，以使船只的倾斜角度在预设的角度范围中。
[0085]
通过上述方法，由于输送带链条2是由线密度不同的支轴链组成，当船只出现倾斜状态时，可以通过移动输送带1内侧的支轴链，使得输送带链条2相对于船只的浮心的力矩发生改变，以此来平衡船只，保持船体姿态。
[0086]
在一示例中，根据倾斜状态，确定船只重心调节装置11中的输送带1的转向和转速，以使船只的倾斜角度在预设的角度范围中，包括：
[0087]
当倾斜状态为艏倾，且，倾斜角度大于第一预设角度时，将输送带1的转向设定为将货物由船艏输送至船艉的方向，且，加快输送带1的转速。
[0088]
在一示例中，根据倾斜状态，确定船只重心调节装置11中的输送带1的转向和转速，以使船只的倾斜角度在预设的角度范围中，包括：
[0089]
当倾斜状态为艉倾，且，倾斜角度大于第二预设角度时，将输送带1的转向设定为将货物由船艉输送至船艏的方向，且，加快输送带1的转速。
[0090]
图5是在一示例中，割草船的场景示意图。该割草船包括沥水输送带51、沥水输送带链条52、输送带1、料仓挡板54、活塞杆铰接点55、船舯输送带框架56、电动推杆或液压缸57、输送带链条2、导向支撑滚轮59、电动推杆或液压缸的缸壁铰接点60、浮体61。图6是割草船卸水草时的场景示意图。
[0091]
在一示例中，船只也可以通过设置配重块来实现输送带链条2的作用，如图7所示。配重块固定在输送带底部的链条上。在收割过程中，水草被输送带带动向后运动时，配重块会被链条向前带动，从而平衡收草时带来的重心偏移，进而保持船体姿态。
[0092]
图8是根据一示例性实施例提出的一种计算机设备的硬件结构示意图。如图8所示，该设备包括一个或多个处理器810以及存储器820，存储器820包括持久内存、易失内存和硬盘，图8中以一个处理器810为例。该设备还可以包括：输入装置830和输出装置840。
[0093]
处理器810、存储器820、输入装置830和输出装置840可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
[0094]
处理器810可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器810还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、
分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0095]
存储器820作为一种非暂态计算机可读存储介质，包括持久内存、易失内存和硬盘，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本技术实施例中船只重心调节方法对应的程序指令/模块。处理器810通过运行存储在存储器820中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述任意一种船只重心调节方法。
[0096]
存储器820可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据、需要使用的数据等。此外，存储器820可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器820可选包括相对于处理器810远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至数据处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0097]
输入装置830可接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的信号输入。输出装置840可包括显示屏等显示设备。
[0098]
一个或者多个模块存储在存储器820中，当被一个或者多个处理器810执行时，执行如图1所示的方法。
[0099]
上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1所示的实施例中的相关描述。
[0100]
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的调节方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0101]
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0102]
以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种船只重心调节装置，其特征在于，安装于船只上，所述装置包括：输送带、输送带链条；所述输送带用于输送货物；所述输送带链条由多个线密度不同的支轴链组成，所述输送带链条安装在所述输送带内侧，用于驱动所述输送带。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输送带链条由第一支轴链和第二支轴链组成，所述第一支轴链的线密度大于所述第二支轴链的线密度，所述货物的线密度为所述第一支轴链和第二支轴链的线密度差的两倍。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一支轴链的起点和终点均位于所述输送带的下侧。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一支轴链的起点和终点与所述船只的浮心之间的位置关系包括：其中，x
p
为所述第一支轴链的起点与所述货物的落点的距离；x
q
为所述第一支轴链的终点与所述货物的落点的距离；x
e
为所述船只的浮心与所述货物的落点的距离；m为所述输送带上水草的线密度；n为所述第一支轴链和所述第二支轴链的线密度差。5.一种船只重心调节系统，其特征在于，所述系统包括：控制器，姿态传感器和如权利要求1-4中任一项所述的船只重心调节装置；所述姿态传感器用于获取船只的倾斜状态；所述控制器用于根据所述倾斜状态，确定所述船只重心调节装置中的输送带的转向和转速，以使所述船只的倾斜角度在预设的角度范围中。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：电动推杆，用于调节所述船只重心调节装置的倾斜角度。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：导向支撑滚轮，用于支撑所述船只重心调节装置。8.一种船只重心调节方法，其特征在于，用于权利要求5-7中任一项所述船只重心调节系统，所述方法包括：获取船只的倾斜状态；根据所述倾斜状态，确定所述船只重心调节装置中的输送带的转向和转速，以使所述船只的倾斜角度在预设的角度范围中。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，根据所述倾斜状态，确定所述船只重心调节装置中的输送带的转向和转速，以使所述船只的倾斜角度在预设的角度范围中，包括：当所述倾斜状态为艏倾，且，倾斜角度大于第一预设角度时，将所述输送带的转向设定为将货物由船艏输送至船艉的方向，且，加快所述输送带的转速。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，根据所述倾斜状态，确定所述船只重心调节装置中的输送带的转向和转速，以使所述船只的倾斜角度在预设的角度范围中，包括：当所述倾斜状态为艉倾，且，倾斜角度大于第二预设角度时，将所述输送带的转向设定
为将货物由船艉输送至船艏的方向，且，加快所述输送带的转速。

技术总结
本发明提供了一种船只重心调节装置、系统及方法。其中，船只重心调节装置，包括：输送带、输送带链条；输送带用于输送货物；输送带链条由多个线密度不同的支轴链组成，输送带链条安装在输送带内侧，用于驱动输送带。通过本发明，输送带链条由线密度不同的支轴链组成，使得输送带重量分布不均，通过转动输送带来克服货物带来的重心偏移，保持船体姿态。保持船体姿态。保持船体姿态。


技术研发人员：荆璞 钟海涛 韩殿微 侯振振 张婷 马忠 张博 巩磊 赵森 刘佳伦 李其军 楼春华 庞博 商慧颖 韩茜雅 韩岭 张铎 徐莹 张亚利 曹文雪 陈静 郝生超 李志刚 陆玉广 张鑫 杨莹 杨丹妮 李湛
受保护的技术使用者：北京市水科学技术研究院
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/6/26