本發(fā)明屬于船舶設備技術領域，具體涉及一種艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置，通過測量錨裝置絞盤機的轉(zhuǎn)動周數(shù)，并結合設定的錨鏈環(huán)特征參數(shù)值，自動實時計算出已收放的錨鏈長度。同時可針對拋錨地水深，設置收放錨預報警功能，以保護錨機。

背景技術：

目前，現(xiàn)役艦艇拋錨時缺乏長度計數(shù)的有效手段，錨機拋出的錨鏈長度完全依靠船員的直觀操作和經(jīng)驗來判斷。白天拋錨時，艦員通過趴在艦首部位探出用肉眼觀察辨認錨鏈上油漆的標記，由此來判斷拋出的錨鏈節(jié)數(shù)。當陰雨天或夜晚拋錨時，則必須多人協(xié)同作業(yè)，通過燈光照明來辨認錨鏈上的色標，從而判斷錨鏈長度。這種傳統(tǒng)作業(yè)方式既不安全又不方便，遇到大風浪時更可能會對艦員人身安全造成極大的威脅。不僅工作量大，而且還存在很多人為因素，甚至可能由于記錯，以致誤發(fā)航海指令，影響航行安全。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)役艦船存在的上述不足，提供一種艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置，能自動、實時、精確地計量錨鏈收放長度，避免艦員露天作業(yè)，保障艦員安全。

本發(fā)明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置，至少包括數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、特征參數(shù)設定模塊、單片機模塊(包含計數(shù)模塊)、顯示模塊和預警模塊，數(shù)據(jù)采集模塊與信號處理模塊的輸入端連接，信號處理模塊的輸出端及特征參數(shù)設定模塊的輸出端同時與單片機模塊的輸入端連接，單片機模塊的輸出端與顯示模塊連接，顯示模塊還同時與預警模塊連接；

所述數(shù)據(jù)采集模塊采用激光傳感器，激光傳感器包括激光發(fā)射器和激光接收器，在錨絞盤轉(zhuǎn)動部位沿豎軸方向涂一窄條的反光條，激光發(fā)射器用于發(fā)出遠大于錨絞盤轉(zhuǎn)動頻率的激光束至錨絞盤上的反光條，激光接收器用于接收反射后的激光束并將激光束的脈沖信號傳遞至信號處理模塊；

所述信號處理模塊將采集到的脈沖信號進行濾波、整形、放大處理后得到準確的絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)；

所述特征參數(shù)設定模塊用于設置艦錨鏈的單位錨鏈環(huán)長度、錨鏈環(huán)直徑、錨絞盤齒數(shù)、錨地水深，并將單位錨鏈環(huán)長度、錨鏈環(huán)直徑、錨絞盤齒數(shù)、錨地水深保存至信號處理模塊的存儲模塊中；

所述單片機模塊用于完成搭建的拋錨錨鏈長度計數(shù)模型中參數(shù)的轉(zhuǎn)換，通過采集到的絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)，融合特征參數(shù)設定模塊設置的單位錨鏈環(huán)長度、錨鏈環(huán)直徑、錨絞盤齒數(shù)，計算得出收放錨鏈總長度；

所述顯示模塊用于在拋錨、起錨的同時，將絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)、計算出的收放錨鏈總長度實時顯示；并在特征參數(shù)設定模塊的參數(shù)設定環(huán)節(jié)中，顯示輸入的特征參數(shù)值；

所述預警模塊采用蜂鳴器，用于當錨鏈收放總長度接近錨地水深值時，蜂鳴器報警。

按上述方案，所述信號處理模塊、特征參數(shù)設定模塊、單片機模塊、顯示模塊及預警模塊集成在用戶手持端，激光發(fā)射器固定于錨絞盤舷側的船體外板內(nèi)側合適位置，激光接收器通過接插件與用戶手持端相連。

按上述方案，所述收放錨鏈總長度滿足下式：

L＝(2l-4d)×n×N

式中，L為收放錨鏈總長度；l為單位錨鏈環(huán)長度；d為錨鏈環(huán)直徑；n為錨絞盤齒數(shù)；N為絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)。

按上述方案，該計數(shù)裝置還包括決策模塊，決策模塊用于將單片機模塊的計算結果傳輸至駕駛室供艦長實施決策。

本發(fā)明的工作原理：通過研究拋錨時的出鏈方式、鏈環(huán)與錨絞盤齒輪、直徑的對應關系，構建拋錨錨鏈長度計量模型，通過測量錨鏈裝置絞盤機的絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)，結合已設定輸入的絞盤機參數(shù)、錨鏈環(huán)特征參數(shù)，實時計算出已收放的錨鏈長度；激光發(fā)射器發(fā)射激光，經(jīng)絞盤上特殊材料反射后，被手持端上的接收器接收，經(jīng)信號處理模塊調(diào)理后，融合輸入的特征參數(shù)計算后，方便快捷自動、實時、精確地計量錨鏈長度數(shù)據(jù)，同時，對比錨地水深和收放錨鏈總長度的大小，設置預警模塊，實現(xiàn)拋錨預警，以保護錨機。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果：

1、本發(fā)明設計的通用收放錨鏈長度自動計數(shù)裝置，通過測量錨絞盤機的絞盤轉(zhuǎn)動周數(shù)，結合已設定輸入的絞盤機參數(shù)、錨鏈環(huán)特征參數(shù)，實時計算出已收放的錨鏈長度，可以協(xié)助船員在操作錨機的同時，便捷、準確地獲知收放錨鏈的長度，隨時向駕駛人員報告正確參數(shù)；既避免了艦員露天作業(yè)，保障了艦員操作安全，減輕了工作強度，又在一定程度上提高了拋錨及起錨工作的準確性及有效性，減少拋錨及起錨時間，提高了錨鏈收放效率，可用于各種水面艦船錨裝置的設計或改進中；

2、本發(fā)明設計的通用收放錨鏈長度自動計數(shù)裝置，可以針對拋錨地水深，設定放錨預報警功能，有效保護錨機，保障航行安全。

附圖說明

圖1是本發(fā)明錨鏈出鏈過程示意圖；

圖2是本發(fā)明單錨鏈結構示意圖；

圖3是本發(fā)明絞盤每旋轉(zhuǎn)一周通過的錨鏈長度示意圖；

圖4是本發(fā)明艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置的結構組成示意圖；

圖5是本發(fā)明艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置的實施架構圖；

圖6是錨絞盤轉(zhuǎn)動周數(shù)激光計數(shù)原理框圖；

圖7是本發(fā)明艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置的工作流程圖；

圖8是本發(fā)明實施例中特征參數(shù)設定模塊的電路圖；

圖9是本發(fā)明實施例中單片機模塊的電路圖；

圖10是本發(fā)明實施例中信號處理模塊的電路圖；

圖11是本發(fā)明實施例中顯示模塊的電路圖；

圖12是本發(fā)明實施例中預警模塊的電路圖。

具體實施方式

下面根據(jù)具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

參照圖1所示的錨鏈出鏈過程示意圖，根據(jù)艦船錨泊系統(tǒng)設計特點，錨鏈是通過甲板上的錨絞盤實現(xiàn)從錨鏈艙到舷外的放鏈過程以及從舷外到錨鏈艙的收鏈過程。

錨鏈通過錨絞盤的齒輪旋轉(zhuǎn)出鏈(如采用重力式放錨時，錨鏈在錨的重力帶動下自動出鏈，此時錨鏈帶動錨絞盤的齒輪旋轉(zhuǎn))。不管以何種方式出鏈，齒輪每轉(zhuǎn)一周所延伸出的錨鏈長度是與單位錨鏈環(huán)的特征長度相適應的定值，基于此，設計出錨絞盤轉(zhuǎn)動與錨鏈收放長度的計數(shù)模型即搭建拋錨錨鏈長度計數(shù)模型如下：

參照圖2～圖3所示，絞盤每旋轉(zhuǎn)一周，通過的錨鏈長度即為(2l-4d)×n，只要測得絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)N，便可以獲得準確的收放錨鏈總長度，對應關系為：

L＝(2l-4d)×n×N

式中：L為收放錨鏈總長度；l為單位錨鏈環(huán)長度(錨鏈特有參數(shù))；d為錨鏈環(huán)直徑，屬錨鏈特有參數(shù)；n為錨絞盤齒數(shù)，屬錨絞盤特有參數(shù)；N為絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)，通過測量獲得。

參照圖4所示，本發(fā)明實施例所述的艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置，至少包括數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、特征參數(shù)設定模塊、單片機模塊(包含計數(shù)模塊)、顯示模塊和預警模塊。

本發(fā)明艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置的實施架構如圖5所示，數(shù)據(jù)采集過程通過激光傳感器實現(xiàn)，數(shù)據(jù)采集模塊采用激光傳感器，激光傳感器包括激光發(fā)射器和激光接收器(工作距離10m以內(nèi)，測量頻率為100rpm～100000rpm)，激光發(fā)射器固定于錨絞盤舷側的船體外板內(nèi)側合適位置，激光接收器通過接插件與用戶手持端相連；在錨絞盤轉(zhuǎn)動部位沿豎軸方向涂一窄條的反光條，當激光發(fā)射器發(fā)出遠大于錨絞盤轉(zhuǎn)動頻率的激光束至錨絞盤上的反光條時，激光束反射后被用戶手持端上的激光接收器接收，激光接收器每接收一次反射激光束，向信號處理模塊輸入(傳遞)一個脈沖信號；

信號處理模塊用于將采集到的脈沖信號進行濾波、整形、放大處理后得到準確的絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)N；

特征參數(shù)設定模塊用于設置艦錨鏈的單位錨鏈環(huán)長度l、錨鏈環(huán)直徑d、錨絞盤齒數(shù)n、錨地水深h等特征參數(shù)，并將各特征參數(shù)保存至信號處理模塊的存儲模塊中；

單片機模塊用于完成搭建的拋錨錨鏈長度計數(shù)模型中參數(shù)的轉(zhuǎn)換，通過采集到的絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)N，融合特征參數(shù)設定模塊設置的單位錨鏈環(huán)長度l、錨鏈環(huán)直徑d、錨絞盤齒數(shù)n，計算得出收放錨鏈總長度L值；

顯示模塊用于在拋錨、起錨的同時，將絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)N、計算出的收放錨鏈總長度L值實時顯示；并在特征參數(shù)設定模塊的參數(shù)設定環(huán)節(jié)中，顯示輸入的特征參數(shù)值；

預警模塊用于當錨鏈收放總長度L接近錨地水深h值時，蜂鳴器報警。

信號處理模塊、特征參數(shù)設定模塊、單片機模塊、顯示模塊及預警模塊集成在用戶手持端，激光接收器通過接插件與用戶手持端相連。

本發(fā)明計數(shù)裝置還包括決策模塊，決策模塊分屬于擴展部分，用于將單片機模塊的計算結果傳輸至駕駛室供艦長實施決策。

參照圖7所示，本發(fā)明艦船錨鏈收放長度自動計數(shù)裝置的工作流程具體是：

(1)系統(tǒng)初始化后，首先特征參數(shù)設定模塊設置特征參數(shù)值，特征參數(shù)設定模塊通過按鍵設置艦錨鏈的單位錨鏈環(huán)長度l、錨鏈環(huán)直徑d、錨絞盤齒數(shù)n、錨地水深h等特征參數(shù)，并將各特征參數(shù)保存至信號處理模塊的存儲模塊中，特征參數(shù)設定模塊通過“加”、“減”、“Next”、“確認”四個按鍵設計成“增減式”菜單，方便參數(shù)設定和更改，特征參數(shù)設定模塊的電路圖如圖8所示；

(2)然后，將激光發(fā)射器固定于錨絞盤舷側的船體外板內(nèi)側合適位置，在錨絞盤轉(zhuǎn)動部位沿豎軸方向涂一窄條的反光條，當激光發(fā)射器發(fā)出遠大于錨絞盤轉(zhuǎn)動頻率的激光束至錨絞盤上的反光條時，激光束被反射，此時調(diào)整用戶手持端上的激光接收器至指定位置并固定，以接收反射激光束，激光接收器每接收一次反射激光束，向單片機模塊輸入一個脈沖信號，單片機模塊的電路圖如圖9所示；

(3)信號處理模塊的信號調(diào)理電路接收脈沖信號，并將脈沖信號進行濾波、整形、放大處理后得到準確的絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)N，錨絞盤轉(zhuǎn)動周數(shù)激光計數(shù)原理框圖如圖6所示，信號處理模塊的電路圖如圖10所示，利用單片機模塊的定時計數(shù)功能，通過I/O口讀入絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)N的信息；

(4)單片機模塊根據(jù)搭建拋錨錨鏈長度計數(shù)模型編寫算法，完成上述搭建的拋錨錨鏈長度計數(shù)模型中參數(shù)的轉(zhuǎn)換，通過采集到的絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)N，輸入的特征參數(shù)l、d、n值，計算得出收放錨鏈總長度L值；

(5)在拋錨、起錨的同時，將絞盤旋轉(zhuǎn)周數(shù)N、計算出的收放錨鏈總長度L值實時顯示于顯示模塊的液晶顯示器1602C上，為操作人員提供決策參考；同時，在參數(shù)設定環(huán)節(jié)中，也可顯示輸入的特征參數(shù)值，顯示模塊與信號處理模塊的單片機通過I/O口相連，顯示模塊電路圖如圖11所示；

(6)當計算所得錨鏈收放總長度L接近錨地水深h時，單片機I/O口輸出高電平給預警模塊的蜂鳴器，蜂鳴器報警，預警模塊電路圖如圖12所示，以供決策者(操作人員)實施決策，如減慢拋錨或起錨的速度，針對輸入的錨地水深h，設置了放錨預報警功能，以保護錨機。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。