一种船舶防摇床及其防摇控制方法

1.本发明涉及的是一种船舶上的应用器械，具体地说是船舶上的床。


背景技术：

2.随着人们对在船上的睡眠质量和防晕船的要求不断提高，船上的床需要具有防摇的功能，以避免人们因船体摇晃而摔下床、失眠及晕船。有的船舶直接设置吊床，在船舶晃动的过程中，可以减轻了用户因摇晃产生的不适感；但是无法对床的摇晃进行主动控制。对于船舶主动控制防摇床有几种类型，如公开号为cn 210149515 u公开的一种船舶防摇床，采用感应机构获取倾角，控制机构根据船舶摇摆的角度信息控制执行机构固定床体与船舶之间的相对位置。但是其只能算是半主动调节，因为其无法完全抵消船舶倾角对床的影响，只是主动控制床与船舶之间的连接方式，而且没有考虑用户在床上位置的所造成的重力的影响。公开号为cn 2142096y公开的一种船舶防摇床，利用油缸的升降来使床保持水平，此方法反应较慢，而且会有异味和噪音，从而影响用户睡眠质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供不但能够实现完全主动调节，有效地消除用户和床上用品重力及位置对调节精度的影响，做到主动随时调节，而且调节过程迅速、稳定且无噪声，有效的缓解船员晕船现象，提高船员睡眠质量，降低坠床风险的一种船舶防摇床及其防摇控制方法。
4.本发明的目的是这样实现的：
5.本发明一种船舶防摇床，其特征是：包括床架、床板、床架中下部平台，床板通过床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板安装在在床架里，床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板均安装伸缩卡扣，床头支撑板、床尾支撑板的伸缩卡扣为第一组伸缩卡扣，两侧支撑板的伸缩卡扣为第二组伸缩卡扣，床板底面的四个角均设置永磁铁阵列，床架中下部平台的上平面的四个角均设置电磁铁阵列，永磁铁阵列与电磁铁阵列分别对应，且对应的永磁铁阵列与电磁铁阵列磁极相同。
6.本发明一种船舶防摇床还可以包括：
7.1、床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板均设置凹孔，伸缩卡扣伸出时，插入其对应的凹孔里。
8.2、第一组伸缩卡扣伸出时，床板以第一组伸缩卡扣为轴进行转动；第二组伸缩卡扣伸出时，床板以第二组伸缩卡扣为轴进行转动；第一组和第二组伸缩卡扣全部伸出时，床板处于固定状态。
9.3、床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板内侧均设置一层磁屏蔽层。
10.4、床板底面上安装四个红外测距传感器，四个红外测距传感器分别位于床板底面对角线的平分线上，四个红外测距传感器靠近床板底面中心呈对称分布。
11.5、床架沿船艏至船尾纵向布置，或沿左舷至右舷横向布置。
12.本发明一种船舶防摇床防摇控制方法，其特征是：
13.处于防纵摇模式时，读取船舶实时纵倾角，并且根据红外测距传感器的数据来判断床板当前位置，从而判断需要减小或增大通往四块电磁铁阵列的电流及判断四个红外测距传感器数据所需达到的数值，实现对船体纵倾角的抵消作用；
14.处于防横摇模式时，读取船舶实时横倾角，并且根据红外测距传感器的数据来判断床板当前位置，从而判断需要减小或增大通往四块电磁铁阵列的电流及判断四个红外测距传感器数据所需达到的数值，实现对船体横倾角的抵消作用；
15.处于刚性固定模式时，不读取监测系统数据，进入待机模式。
16.本发明一种船舶防摇床防摇控制方法还可以包括：
17.1、当床架沿船艏至船艉纵向布置，选择防横摇模式时：
18.(1)先将第一组和第二组伸缩卡扣全部伸出，将防摇床切换到刚性固定模式；
19.(2)将第二组伸缩卡扣缩入，并且将靠近床头的两个红外测距传感器设为第一组传感器，靠近床尾的两个传感器为第二组传感器，此时第二组传感器为备用组，在第一组工作不正常时启用；
20.(3)读取第一组传感器测得的数值，读取船舶实时的横倾角；
21.(4)
22.比较前者-和后者-此时倾角的大小，其中左右两侧传感器距离为固定正值，前者和后者的范围均为(-90
°
，90
°
)，当前者大于后者时，增加通往右侧两个电磁铁阵列2a、2b的电流，减小通往左侧两个电磁铁阵列2c、2d的电流，两者相等时，床板达到水平，停止调整；当前者小于后者时，减小通往右侧两个电磁铁阵列2a、2b的电流，增大通往左侧两个电磁铁阵列2c、2d的电流，两者相等时，床板达到水平，停止调整；当前者等于后者时，无需调整，床板达到水平。
23.本发明的优势在于：本发明反应迅速、稳定、无噪音且用户和床上用品重力及位置对调节精度无影响，有效的缓解船员晕船现象，提高船员睡眠质量，降低坠床的风险。
附图说明
24.图1为本发明的结构示意图；
25.图2为防摇床床架的结构示意图；
26.图3为防摇床床板的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
28.结合图1-3，本发明一种防摇床，包含床架1、电磁铁阵列2、按钮3、控制模块4、床架中下部平台5、床板6、凹孔7、永磁铁阵列8、红外测距传感器9、船舱甲板10、支撑板11、防摇床12、伸缩卡扣13，床架1呈矩形刚性固定在船舱甲板10上，床架1沿船艏至船艉纵向布置或沿左舷至右舷横向布置。所述床架1四周设有四块支撑板11用来支撑床板6，并使用伸缩卡扣13与床板6连接。床架中下部平台5四个侧面与四块支撑板11刚性连接，支撑板11内侧设置一层磁屏蔽层。
29.床架中下部平台5顶面设有四块电磁铁阵列2及控制模块4。所述电磁铁阵列2分别位于床架中下部平台5顶面四角，所述控制模块4位于床架中下部平台5顶面中央。
30.伸缩卡扣13位于四块支撑板11的上部，并嵌入其中，床头支撑板、床尾支撑板及床两侧支撑板各一个总计四个。其中床头支撑板与床尾支撑板内的伸缩卡扣为第一组，两侧支撑板内的伸缩卡扣为第二组。通过调整不同组的卡扣伸缩，可以切换防摇床三种工作模式。若床架1沿船艏至船艉纵向布置，那么第一组卡扣伸出，第二组卡扣缩入，床头和床尾支撑板与床板6连接，则切换为防横摇模式；第一组卡扣缩入，第二组卡扣伸出，两侧支撑板与床板6连接，则切换为防纵摇模式；两组卡扣皆伸出，则为刚性固定模式，四个支撑板与床板6连接，床板6随床架1一起摇荡。若床架1沿左舷至右舷横向布置，那么第一组卡扣伸出，第二组卡扣缩入，床头和床尾支撑板与床板连接，则切换为防纵摇模式；第一组卡扣缩入，第二组卡扣伸出，两侧支撑板与床板连接，则切换为防横摇模式；两组卡扣皆伸出，则为刚性固定模式，四个支撑板与床板连接，床板随床架一起摇荡。控制卡扣伸缩的伸缩卡扣按钮位于支撑板外侧，由用户自行调整，伸缩卡扣按钮与控制模块电连接。
31.床板6四个侧面中间有凹孔7，当卡扣13伸出时，可插入凹孔7中。床板6底面设有四块永磁铁阵列8及四个红外测距传感器9。四块永磁铁阵列8分别固定在床板6底面四角。其中永磁铁阵列8与电磁铁阵列2一一相对，磁极相同。每个红外测距传感器9都位于床板6底面对角线平分后的一条线段上，并靠近底面中心，一直保持铅垂向下测距，呈对称分布。
32.控制模块可与船舶姿态监测系统进行数据传输，根据用户选择的模式来读取船舶实时的横倾角、纵倾角或者不读取。如当用户感知船体纵摇剧烈时，将防摇床切换到防纵摇模式，控制模块读取船舶实时纵倾角；当用户感知船体横摇剧烈时，将防摇床切换到防横摇模式，控制模块读取船舶实时横倾角；当用户不使用防摇床或者感觉船体摇晃不剧烈时，将第一组和第二组卡扣全部伸出，切换到刚性固定模式，控制模块不读取监测系统数据，进入待机模式。控制模块可通过控制通往电磁铁阵列电流的大小，从而控制电磁铁阵列和永磁铁阵列之间的磁力大小，进而调整床板和床架中下部平台的距离，以起到抵消船舶横倾角或纵倾角的作用。
33.红外测距传感器可以测量传感器与床架中下部平台顶面的距离，并与控制模块进行数据传输，从而帮助控制模块对床抵消船舶横倾角或纵倾角的效果进行判断。
34.伸缩卡扣按钮可与控制模块进行数据传输，伸缩卡扣的伸缩状态，决定控制模块读取数据的类别。
35.本发明防摇床的防摇控制方法包括：
36.用户想要调整模式时，需将两组卡扣全部伸出后，才能进行下一步的模式选择。
37.在防摇床处于防纵摇模式时，控制模块读取船舶实时纵倾角。并且根据红外测距传感器的数据来判断床板当前位置，从而判断需要减小或增大通往四块电磁铁阵列的电流及判断四个红外测距传感器数据所需达到的数值，实现对船体纵倾角的抵消作用。
38.在防摇床处于防横摇模式时，控制模块读取船舶实时横倾角。并且根据红外测距传感器的数据来判断床板当前位置，从而判断需要减小或增大通往四块电磁铁阵列的电流及判断四个红外测距传感器数据所需达到的数值，实现对船体横倾角的抵消作用。
39.在防摇床处于刚性固定模式时，控制模块不读取监测系统数据，进入待机模式。
40.以床头至床尾沿船艏至船艉纵向布置，用户选择防横摇模式为例，图1为本发明实
施例的防摇床的立体结构示意图。图2为本发明实施例的防摇床床架的立体结构示意图。图3为本发明实施例的防摇床床板的立体结构示意图。其中防摇床12包括床架1和床板6，床架1呈矩形刚性固定在船舱甲板10上，并且沿船艏至船艉纵向布置或沿左舷到右舷横向布置，根据床架1布置方式将整个床12的工作模式及控制模块4读取数据的方式进行调整。床架1四周设有四块支撑板11用来支撑床板6，并使用伸缩卡扣13与床板6连接。伸缩卡扣13位于四块支撑板11的上部，并嵌入其中，床头支撑板11、床尾支撑板11及床两侧支撑板11各一个总计四个。其中床头支撑板11与床尾支撑板11内的伸缩卡扣13为第一组，两侧支撑板内的伸缩卡扣13为第二组。第一组伸缩卡扣13伸出时，床板6可以第一组伸缩卡扣13为轴进行转动；第二组伸缩卡扣13伸出时，床板6可以第二组伸缩卡扣13为轴进行转动；两组伸缩卡扣13全部伸出时，床板6处于固定状态，不可以转动。控制伸缩卡扣13的伸缩卡扣按钮3位于支撑板11外侧，由用户自行调整，伸缩卡扣13可与控制模块4进行数据传输，通过调整不同组的伸缩卡扣13伸缩，可以切换防摇床12三种工作模式。床架中下部平台5四个侧面与四块支撑板11刚性连接，支撑板11内侧设置一层磁屏蔽层。床架中下部平台5顶面设有四块电磁铁阵列2及控制模块4。电磁铁阵列2分别位于床架中下部平台5顶面四角，控制模块4位于床架中下部平台5顶面中央。床板6四个侧面中间有凹孔7，其中，长侧面的凹孔7是对称的，短侧面的凹孔7也是对称的。当伸缩卡扣13伸出时，可插入凹孔7中。床板底面设有四块永磁铁阵列8及四个红外测距传感器9。四块永磁铁阵列8分别固定在床板6底面四角。其中永磁铁阵列8与电磁铁阵列2一一相对，并且磁极相同。每个红外测距传感器9都位于床板6底面对角线平分后的一条线段上，并靠近底面中心，呈对称分布。控制模块4可与船舶姿态监测系统进行数据传输，根据用户选择的模式来读取船舶实时的横倾角、纵倾角或者不读取。红外测距传感器9可以测量传感器与床架中下部平台5顶面的距离，并与控制模块4进行数据传输，从而帮助控制模块4对床12抵消船舶横倾角或纵倾角的效果进行判断。
41.接下来介绍一种防摇床12的防摇控制方法的实施例，以床头至床尾沿船艏至船艉纵向布置选择防横摇模式为例，主要包括步骤s1、步骤s2、步骤s3、步骤s4。其中
42.步骤s1主要包括：先将两组伸缩卡扣13全部伸出，将防摇床1切换到刚性固定模式。
43.步骤s2主要包括：将第二组伸缩卡扣13缩入，并且将靠近床头的两个红外测距传感器9设为第一组，靠近床尾的两个传感器9为第二组。此时第二组为备用组，在第一组工作不正常时启用。
44.步骤s3主要包括：读取第一组红外测距传感器9测得的数值，读取船舶实时的横倾角，(左倾为正，右倾为负)。
45.步骤s4主要包括：
46.比较(前者)和此时倾角的大小(后者)，其中左右两侧传感器9距离为固定正值，前者和后者的范围均为(-90
°
，90
°
)。当前者大于后者时，增加通往右侧两个电磁铁阵列2a、2b的电流，减小通往左侧两个电磁铁阵列2c、2d的电流，两者相等时，床板6达到水平，停止调整；当前者小于后者时，减小通往右侧两个电磁铁阵列2a、2b的电流，增大通往左侧两个电磁铁阵列2c、2d的电流，两者相等时，床板6达到水平，停止调整；当前者等于后者时，无需调整，床板6达到水平。

技术特征：
1.一种船舶防摇床，其特征是：包括床架、床板、床架中下部平台，床板通过床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板安装在在床架里，床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板均安装伸缩卡扣，床头支撑板、床尾支撑板的伸缩卡扣为第一组伸缩卡扣，两侧支撑板的伸缩卡扣为第二组伸缩卡扣，床板底面的四个角均设置永磁铁阵列，床架中下部平台的上平面的四个角均设置电磁铁阵列，永磁铁阵列与电磁铁阵列分别对应，且对应的永磁铁阵列与电磁铁阵列磁极相同。2.根据权利要求1所述的一种船舶防摇床，其特征是：床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板均设置凹孔，伸缩卡扣伸出时，插入其对应的凹孔里。3.根据权利要求1所述的一种船舶防摇床，其特征是：第一组伸缩卡扣伸出时，床板以第一组伸缩卡扣为轴进行转动；第二组伸缩卡扣伸出时，床板以第二组伸缩卡扣为轴进行转动；第一组和第二组伸缩卡扣全部伸出时，床板处于固定状态。4.根据权利要求1所述的一种船舶防摇床，其特征是：床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板内侧均设置一层磁屏蔽层。5.根据权利要求1所述的一种船舶防摇床，其特征是：床板底面上安装四个红外测距传感器，四个红外测距传感器分别位于床板底面对角线的平分线上，四个红外测距传感器靠近床板底面中心呈对称分布。6.根据权利要求1所述的一种船舶防摇床，其特征是：床架沿船艏至船尾纵向布置，或沿左舷至右舷横向布置。7.一种船舶防摇床防摇控制方法，其特征是：处于防纵摇模式时，读取船舶实时纵倾角，并且根据红外测距传感器的数据来判断床板当前位置，从而判断需要减小或增大通往四块电磁铁阵列的电流及判断四个红外测距传感器数据所需达到的数值，实现对船体纵倾角的抵消作用；处于防横摇模式时，读取船舶实时横倾角，并且根据红外测距传感器的数据来判断床板当前位置，从而判断需要减小或增大通往四块电磁铁阵列的电流及判断四个红外测距传感器数据所需达到的数值，实现对船体横倾角的抵消作用；处于刚性固定模式时，不读取监测系统数据，进入待机模式。8.根据权利要求7所述的一种船舶防摇床防摇控制方法，其特征是：当床架沿船艏至船艉纵向布置，选择防横摇模式时：(1)先将第一组和第二组伸缩卡扣全部伸出，将防摇床切换到刚性固定模式；(2)将第二组伸缩卡扣缩入，并且将靠近床头的两个红外测距传感器设为第一组传感器，靠近床尾的两个传感器为第二组传感器，此时第二组传感器为备用组，在第一组工作不正常时启用；(3)读取第一组传感器测得的数值，读取船舶实时的横倾角；(4)比较前者-和后者-此时倾角的大小，其中左右两侧传感器距离为固定正值，前者和后者的范围均为(-90
°
，90
°
)，当前者大于后者时，增加通往右侧两个电磁铁阵列2a、2b的电流，减小通往左侧两个电磁铁阵列2c、2d的电流，两者相等时，床板达到水平，停止调整；当前者小于后者时，减小通往右侧两个电
磁铁阵列2a、2b的电流，增大通往左侧两个电磁铁阵列2c、2d的电流，两者相等时，床板达到水平，停止调整；当前者等于后者时，无需调整，床板达到水平。

技术总结
本发明的目的在于提供一种船舶防摇床及其防摇控制方法，包括床架、床板、床架中下部平台，床板通过床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板安装在在床架里，床头支撑板、床尾支撑板、两侧支撑板均安装伸缩卡扣，床头支撑板、床尾支撑板的伸缩卡扣为第一组伸缩卡扣，两侧支撑板的伸缩卡扣为第二组伸缩卡扣，床板底面的四个角均设置永磁铁阵列，床架中下部平台的上平面的四个角均设置电磁铁阵列，永磁铁阵列与电磁铁阵列分别对应，且对应的永磁铁阵列与电磁铁阵列磁极相同。本发明反应迅速、稳定、无噪音且用户和床上用品重力及位置对调节精度无影响，有效的缓解船员晕船现象，提高船员睡眠质量，降低坠床的风险。降低坠床的风险。降低坠床的风险。


技术研发人员：曲先强 任维哲 张猛 张书友 王瑶 宿贺贺 崔家林 穆硕
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.10.11
技术公布日：2023/3/21