[发明专利]一种海洋机器人用进排气装置和方法

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；