专利摘要

专利摘要

本发明涉及一种海洋机器人领域，具体地说是一种海洋机器人用进排气装置和方法，上层控制计算机通过CAN总线连接进排气控制器，用于接收进排气控制器反馈的实时信号，对进排气控制器发出控制命令；进排气控制器通过I/O接口连接进排气管路系统,与进排气管路系统实时通信，实现自动控制其工作在海上使用封闭的环境中，与陆上柴油机进排气系统相比，其降温、降噪、防水性能设计更加合理。

权利要求

1.一种海洋机器人用进排气装置，其特征在于：

上层控制计算机通过CAN总线连接进排气控制器，用于接收进排气控制器反馈的实时信号，对进排气控制器发出控制命令；

进排气控制器通过I/O接口连接进排气管路系统,与进排气管路系统实时通信，实现自动控制。

2.根据权利要求1所述的一种海洋机器人用进排气装置，其特征在于：

所述排气控制器包括电源板、模拟资源版、模拟隔离板、数字资源板和数字驱动板；

所述电源板连接模拟资源板，用于对模拟资源板提供5VDC、12VDC和24VDC；

所述模拟资源板一端连接模拟隔离板，用于向模拟隔离板提供所需24VDC，并且接收通过模拟隔离板隔离后的模拟信号；另一端连接数字资源板，用于向数字资源板提供所需的5VDC和12VDC，并且与数字资源板进行串口通信；

所述模拟隔离板连接液位传感器，用于接收液位传感器的电流信号，并电流信号隔离后传入模拟资源板；

所述数字资源板连接数字驱动板，用于向数字驱动板输出5VDC电压信号，并且接收数字驱动板的反馈电压信号；

所述数字驱动板连接电动球阀和排水泵，用于输出24VDC电压信号，驱动电动球阀和排水泵，以及接收电动球阀反馈5VDC电压信号。

3.根据权利要求1所述的一种海洋机器人用进排气装置，其特征在于：所述管路系统按照如下方式进行连接：

海水入口通过海水入口电动球阀链接柴油机的输入端，柴油机的输出端依次通过排气主回路电动球阀和水面排气口液压阀连接水面排气口，形成水套管路的排气管路；柴油机的输出端还通过排水总输出电动球阀连接柴油机排水口，形成水套管路的排水管路；柴油机的输出端还连接排气集水箱，排气集水箱的输出端通过排气集水箱电动球阀和第一流量开关连接第一排水泵，第一排水泵的输出端连接排水口；所述第一流量开关的输入端还通过排气口旁路电动球阀连接到水套管路的排气管路；水面进气口依次通过水面进气口液压阀、进气口旁路电动球阀和第二流量开关连接排水泵；水面进气口还依次通过水面进气口液压阀和进气主回路电动球阀连接柴油机舱；水面进气口还依次通过水面进气口液压阀和进气主回路电动球阀连接进气集水箱，进气集水箱的输出端通过进气集水箱电动球阀和第二流量开关连接第二排水泵，第二排水泵的输出端连接排水口。

4.根据权利要求3所述的一种海洋机器人用进排气装置，其特征在于：所述集水箱还设置有液位传感器，所述液位传感器通过I/O接口连接到进排气控制器，采集集水箱的液位位置信息，监控液位状态。

5.根据权利要求3所述的一种海洋机器人用进排气装置，其特征在于：

所述电动球阀还通过I/O接口连接到进排气控制器，用于控制主进排气管路、旁路进排气管路、排水管路的通断；

所述流量开关还通过I/O接口连接到进排气控制器，用于检测进、排气口旁路管路的海水流量；

所述排水泵还通过I/O接口连接到进排气控制器，用于控制排水泵的启停；

所述液压阀还通过I/O接口连接到进排气控制器，用于控制水面进、排气口管路的通断。

6.一种海洋机器人用进排气方法，其特征在于：

柴油机启动前，上层控制计算机给进排气控制器下达指令，开启进气主回路电动球阀和排气主回路电动球阀，然后开启进气管旁路电动球阀和排气管旁路电动球阀，进排气控制器输出控制信号使两台排水泵开始工作；

流量开关检测进气管路和排气管路的流量状态，当检测到两个管路都没有流量时，关闭排水泵、进气管电动球阀和排气管电动球阀；

开启柴油机海水入口电动球阀，上层控制器输出控制信号启动柴油机，液位传感器检测进气集水箱和排气集水箱的液位状态，实时检测液面位置；

当需要关闭柴油机时，上层控制计算机给进排气控制器下达控制命令，关闭柴油机，排气控制器接受控制命令，并关闭海水入口电动球阀，同时向上层控制计算机上报完成信息，柴油机进排气过程结束。

7.根据权利要求6所述的一种海洋机器人用进排气方法，其特征在于：所述液位传感器检测进气集水箱和排气集水箱的液位状态包括以下过程：

当进气集水箱和排气集水箱的进水水位达到高位液位传感器的位置时，高位液位传感器向上层控制计算机发送报警信息，上层控制计算机通过排气控制器发送控制命令，开启排气集水箱电动球阀和进气集水箱电动球阀，控制排水泵排水，同时检测低位液位传感器位置；

当进气集水箱和排气集水箱的液位降到低位液位传感器位置以下时，关闭排气集水箱电动球阀和进气集水箱电动球阀，同时关闭排水泵。

说明书

技术领域

本发明涉及一种海洋机器人领域，具体地说是一种海洋机器人用进排气装置和方法。

背景技术

相比于上述陆用柴油机进排气装置，用于海洋机器人在柴油机作动力时空气的进入与尾气排放而设计的进排气单元存在特殊要求：

（1）排气背压问题。柴油机允许的排气背压都较小，如果排气背压超过了主机的允许值，将会影响其功率发挥。

（2）尾气降温问题。柴油机使用时尾气排放会产生一定的热量，由于海洋机器人内部空间有限，须尾气降温且不增加体积。

（3）防海水涌入，导致柴油机进水熄火。在海洋中航行时，须防止海水通过进排气管路流进柴油机。

（4）自动控制问题。对于海洋机器人来说，在无人驾驶时需要自动控制柴油机进排气装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种新型高效的用于海洋机器人在柴油机作动力时空气的进入与尾气排放的进排气装置和方法，该装置和方法通过自身的控制单元完成海洋机器人在航行时对柴油机进排气的自动控制。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种海洋机器人用进排气装置，上层控制计算机通过CAN总线连接进排气控制器，用于接收进排气控制器反馈的实时信号，对进排气控制器发出控制命令；

进排气控制器通过I/O接口连接进排气管路系统,与进排气管路系统实时通信，实现自动控制。

所述排气控制器包括电源板、模拟资源版、模拟隔离板、数字资源板和数字驱动板；

所述电源板连接模拟资源板，用于对模拟资源板提供5VDC、12VDC和24VDC；

所述模拟资源板一端连接模拟隔离板，用于向模拟隔离板提供所需24VDC，并且接收通过模拟隔离板隔离后的模拟信号；另一端连接数字资源板，用于向数字资源板提供所需的5VDC和12VDC，并且与数字资源板进行串口通信；

所述模拟隔离板连接液位传感器，用于接收液位传感器的电流信号，并电流信号隔离后传入模拟资源板；

所述数字资源板连接数字驱动板，用于向数字驱动板输出5VDC电压信号，并且接收数字驱动板的反馈电压信号；

所述数字驱动板连接电动球阀和排水泵，用于输出24VDC电压信号，驱动电动球阀和排水泵，以及接收电动球阀反馈5VDC电压信号。

所述管路系统按照如下方式进行连接：

海水入口通过海水入口电动球阀链接柴油机的输入端，柴油机的输出端依次通过排气主回路电动球阀和水面排气口液压阀连接水面排气口，形成水套管路的排气管路；柴油机的输出端还通过排水总输出电动球阀连接柴油机排水口，形成水套管路的排水管路；柴油机的输出端还连接排气集水箱，排气集水箱的输出端通过排气集水箱电动球阀和第一流量开关连接第一排水泵，第一排水泵的输出端连接排水口；所述第一流量开关的输入端还通过排气口旁路电动球阀连接到水套管路的排气管路；水面进气口依次通过水面进气口液压阀、进气口旁路电动球阀和第二流量开关连接排水泵；水面进气口还依次通过水面进气口液压阀和进气主回路电动球阀连接柴油机舱；水面进气口还依次通过水面进气口液压阀和进气主回路电动球阀连接进气集水箱，进气集水箱的输出端通过进气集水箱电动球阀和第二流量开关连接第二排水泵，第二排水泵的输出端连接排水口。

所述集水箱还设置有液位传感器，所述液位传感器通过I/O接口连接到进排气控制器，采集集水箱的液位位置信息，监控液位状态。

所述电动球阀还通过I/O接口连接到进排气控制器，用于控制主进排气管路、旁路进排气管路、排水管路的通断；

所述流量开关还通过I/O接口连接到进排气控制器，用于检测进、排气口旁路管路的海水流量；

所述排水泵还通过I/O接口连接到进排气控制器，用于控制排水泵的启停；

所述液压阀还通过I/O接口连接到进排气控制器，用于控制水面进、排气口管路的通断。

一种海洋机器人用进排气方法，柴油机启动前，上层控制计算机给进排气控制器下达指令，开启进气主回路电动球阀和排气主回路电动球阀，然后开启进气管旁路电动球阀和排气管旁路电动球阀，进排气控制器输出控制信号使两台排水泵开始工作；

流量开关检测进气管路和排气管路的流量状态，当检测到两个管路都没有流量时，关闭排水泵、进气管电动球阀和排气管电动球阀；

开启柴油机海水入口电动球阀，上层控制器输出控制信号启动柴油机，液位传感器检测进气集水箱和排气集水箱的液位状态，实时检测液面位置；

当需要关闭柴油机时，上层控制计算机给进排气控制器下达控制命令，关闭柴油机，排气控制器接受控制命令，并关闭海水入口电动球阀，同时向上层控制计算机上报完成信息，柴油机进排气过程结束。

所述液位传感器检测进气集水箱和排气集水箱的液位状态包括以下过程：

当进气集水箱和排气集水箱的进水水位达到高位液位传感器的位置时，高位液位传感器向上层控制计算机发送报警信息，上层控制计算机通过排气控制器发送控制命令，开启排气集水箱电动球阀和进气集水箱电动球阀，控制排水泵排水，同时检测低位液位传感器位置；

当进气集水箱和排气集水箱的液位降到低位液位传感器位置以下时，关闭排气集水箱电动球阀和进气集水箱电动球阀，同时关闭排水泵。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明装置具有防止航行时，海水通过进排气管路流入柴油机的设计；

2.干式排气，背压较小，可自动控制；

3.应用范围广，不但可以应用于海洋机器人，还可以应用于其他水下相关设备的进排气系统。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是本发明的排气控制器控制流程图；

图3是本发明的管路系统连接关系图；

图4是开启柴油机进排气控制流程图；

图5是关闭柴油机进排气控制流程图；

其中，A为海水入口电动球阀；B为水面排气口液压阀；C为水面进气口液压阀；D为排气口旁路电动球阀；E为进气口旁路电动球阀；F为排气集水箱电动球阀；G为进气集水箱电动球阀；H为排气主回路电动球阀；I为进气主回路电动球阀；J为排水总输出电动球阀；LT1和LT3为高位液位传感器；LT2和LT4为低位液位传感器；FT1为第一流量开关；FT2为第二流量开关。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

1、如附图1所示，本发明是用于海洋机器人在柴油机作动力时空气的进入与尾气排放而设计的、由进气部分和排气部分组成的装置，上层控制计算机通过CAN总线将控制命令发送给进排气控制器，进排气控制器根据控制命令，驱动液压阀、电动球阀以及排水泵等，同时进排气控制器通过CAN总线将工作状态反馈给上层控制计算机，实现自动控制。图1中管路系统连接进排气控制器，图中“断路”不表示不连通，而表示管路系统与进排气控制器连接不影响管路系统内部连接关系。

2、如附图2所示，本发明是用于海洋机器人在柴油机作动力时空气的进入与尾气排放而设计的、由进气部分和排气部分组成的装置，其进排气控制器是由电源板、模拟资源板、模拟隔离板、数字资源板、数字驱动板五部分组成。工作原理为外部24VDC经过电源板输出24VDC、12VDC、5VDC给模拟资源板供电，模拟资源板向模拟隔离板提供所需24VDC，并且接收通过模拟隔离板隔离后的模拟信号；另一端连接数字资源板，用于向数字资源板提供所需的5VDC和12VDC，并且与数字资源板进行串口通信，数字资源板向数字驱动板输出5VDC电压信号，并且接收数字驱动板的反馈电压信号，数字驱动板用于输出24VDC电压信号，驱动电动球阀和排水泵，以及接收电动球阀反馈5VDC电压信号。

3、如附图3所示，本发明是用于海洋机器人在柴油机作动力时空气的进入与尾气排放而设计的、由进气部分和排气部分组成的装置，进气是空气通过水面进气口经过水面进气口液压阀、进气主回路电动球阀至柴油机舱为柴油机提供空气，然而由于海洋机器人在海水中颠簸会把部分海水通过进气回路流入，进气集水箱会把这部分海水收集，当进气集水箱液位达到LT4位置时，打开进气旁路电动球阀，打开排水泵2将进气集水箱中海水排出。排气是柴油机通过水套管路连接排气主回路电动球阀、水面排气口电动球阀至水面排气口将柴油机工作时产出的尾气排出，然而由于海洋机器人在海水中颠簸会把部分海水通过排气回路流入，排气集水箱会把这部分海水收集，当进气集水箱液位达到LT2位置时，打开排气旁路电动球阀，打开排水泵1将排气集水箱中海水排出。

水套管路一端为海水入口，另一端分别为水面排气口和水面排水口，柴油机置于水套管路中，向水套管路中的排水管路排水，向水套管路中的排气管路排气；在柴油机输出端的水套管路上连有旁路，旁路的另一端为排水口，排水增压泵设置于旁路中；海水入口电动球阀设置于柴油机输入端的水套管路，用于控制进入水套管路的海水；排气主回路电动球阀设置于柴油机输出端与旁路之间的水套管路上，用于控制释放柴油机燃烧产生的尾气；水面排气口液压阀设置于水面排气口和旁路之间的水套管路上，用于控制在水面释放柴油机燃烧产生的尾气；排水总输出电动球阀设置于水面排水口和旁路之间的水套管路上，用于控制排出水套管路的海水；排气口旁路电动球阀设置于水套管路和排水泵之间的旁路上，用于控制排出排气旁路管路的海水；流量开关设置于排气口旁路电动球阀和排水增压泵之间的旁路上，用于检测进、排气口旁路管路的海水流量；集水箱一端连接进气主回路电动球阀输入端的水套管路，另一端连接排气口旁路电动球阀和流量开关之间的旁路，用于采集倒流水，防止倒流水倒流回柴油机；水面进气口液压阀设置于水面进气口和旁路之间的管路上，用于控制在水面进入柴油机燃烧需要的空气。

具体连接如下：

海水入口通过海水入口电动球阀A链接柴油机的输入端，柴油机的输出端依次通过排气主回路电动球阀H和水面排气口液压阀B连接水面排气口，形成水套管路的排气管路；柴油机的输出端还通过排水总输出电动球阀J连接柴油机排水口，形成水套管路的排水管路；柴油机的输出端还连接排气集水箱，排气集水箱的输出端通过排气集水箱电动球阀F和第一流量开关FT1连接第一排水泵，第一排水泵的输出端连接排水口；所述第一流量开关FT1的输入端还通过排气口旁路电动球阀D连接到水套管路的排气管路；水面进气口依次通过水面进气口液压阀C、进气口旁路电动球阀E和第二流量开关FT2连接排水泵；水面进气口还依次通过水面进气口液压阀C和进气主回路电动球阀I连接柴油机舱；水面进气口还依次通过水面进气口液压阀C和进气主回路电动球阀I连接进气集水箱，进气集水箱的输出端通过进气集水箱电动球阀G和第二流量开关FT2连接第二排水泵，第二排水泵的输出端连接排水口。

4、如附图4所示，本发明是用于海洋机器人在柴油机作动力时空气的进入与尾气排放而设计的、由进气部分和排气部分组成的装置，海洋机器人在水面航行时，柴油机启动前，上层控制计算机给进排气控制器下达指令控制命令1，开启进、排气主回路电动球阀，然后开启进气管和排气管旁路的电动球阀，进排气控制器输出控制信号使两台排水增压泵开始工作，同时流量开关检测进、排气管路的流量状态，当检测到两个管路都没有流量时，关闭排水增压泵、进气管电动球阀和排气管电动球阀。这时可以开启柴油机海水入口的电动球阀，上层控制器计算机出控制信号启动柴油机，同时检测进气集水箱和排气集水箱的液位开关LT1、LT2、LT3、LT4，在柴油机运行过程中，当进气集水箱和排气集水箱的进水水位达到高位液位开关LT1、LT3的位置时，触发液位向主控计算机发送报警信息，进气集水箱和排气集水箱的进水水位达到高位液位开关LT2、LT4的位置时，开启进气集水箱和排气集水箱到排水增压泵之间的电动球阀，排水增压泵开始排水，同时检测液位开关LT2、LT4位置，当进气集水箱和排气集水箱的液位降到低位液位开关LT2、LT4位置以下时，电动球阀和排水增压泵关闭。

5、如附图5所示，本发明是用于海洋机器人在柴油机作动力时空气的进入与尾气排放而设计的、由进气部分和排气部分组成的装置，海洋机器人在水面航行时，上层控制计算机给进排气控制器下达指令控制命令2，关闭柴油机，排气控制器接受指令控制命令2，并关闭海水入口电动球阀，同时向主控计算机上报完成信息，柴油机进排气过程结束。

一种海洋机器人用进排气装置和方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。