[發明專利]具有三自由度主動波浪補償功能的吊機裝置及補償方法

有效

• 申請號: 201610113746.2
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105621275B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 王佳;盧道華;高文超
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B66C23/53
• 分類號: B66C23/53
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發明公開一種船舶領域中具有三自由度主動波浪補償功能的吊機裝置及補償方法，圓形靜平臺的正上方是圓形動平臺，圓形靜平臺和圓形動平臺之間連接沿圓周方向均勻布置的三個伺服缸，每個伺服缸上各裝有一個線位移傳感器，吊機最下方是與圓形動平臺固聯的立柱，立柱上端通過銷軸與吊臂的旋轉端連接，吊臂的旋轉端固定設有液壓馬達，液壓馬達上設置角位移傳感器；通過姿態傳感器測量運動姿態值，運動控制器根據運動姿態值求出三個伺服缸和一個液壓馬達的運動值，運動值的相反值即是補償值，由三個伺服缸實現對船舶橫搖、縱搖的實時補償，由液壓馬達實現對升沉的實時補償，能夠在惡劣的海況下安全高效地執行吊裝任務。

技術領域

本發明屬于船舶領域，具體是具有波浪補償功能的船用吊機裝置。

背景技術

船用吊機裝置是海洋平臺等遠洋設備的后勤補給裝置，對于海上后勤補給作業，補給裝置是最重要的組成部分。由于風浪的影響，海上作業的船舶會隨著海浪進行無規律的搖擺，嚴重影響了海上補給效率并存在較大的安全隱患。因此，必須對海上補給裝置進行波浪補償，以提高海上吊裝的工作效率和安全系數。

波浪補償分為主動波浪補償和被動波浪補償。主動波浪補償是指通過各種傳感器檢測出船舶由波浪引起的橫搖、縱搖和升沉等參數，然后根據補償量控制伺服缸和液壓馬達的工作對船舶的搖擺進行補償；被動波浪補償是通過在原有設備中增加補償裝置進行補償。在主動補償的設備中，穩定平臺對橫搖和縱搖的補償效果較好，對升沉的補償效果較差，如果利用穩定平臺補償較大范圍的升沉變化，需要很長的伺服缸，增加了成本、降低了穩定性。有些通用主動升沉補償吊機只能對船舶的升沉進行補償，無法對船舶的橫搖和縱搖實施補償。

發明內容

本發明旨在提供一種基于三自由度并聯穩定平臺的具有主動波浪補償功能的吊機裝置及主動波浪補償方法，能夠實現對由風浪引起船舶的橫搖、縱搖和升沉進行實時補償，同時平穩有效地執行吊裝任務。

為達到上述目的，本發明具有三自由度主動波浪補償功能的吊機裝置采用的技術方案是：包含下方的穩定平臺和上方的吊機，穩定平臺最下方是圓形靜平臺，圓形靜平臺的正上方是圓形動平臺，圓形靜平臺和圓形動平臺之間連接沿圓周方向均勻布置的三個伺服缸，每個伺服缸上各裝有一個線位移傳感器，每個伺服缸的下端分別通過一個第一萬向節與圓形靜平臺相連，每個伺服缸上端分別通過一個第二萬向節與圓形動平臺相連；吊機最下方是與圓形動平臺固聯的立柱，立柱上端通過銷軸與吊臂的旋轉端連接，立柱與吊臂中間段之間連接支撐伺服缸，吊臂的旋轉端固定設有液壓馬達，液壓馬達上設置角位移傳感器，鋼絲繩的一端與液壓馬達連接，另一端跨過吊臂的自由端后向下延伸連接所吊重物；方形滑塊支撐柱下端固定連接圓形靜平臺正中間、上端通過第三萬向節與圓形動平臺正中間相連，緊靠方形滑塊支撐柱旁側的圓形靜平臺上設置姿態傳感器，姿態傳感器連接運動控制器；液壓馬達、支撐伺服缸和所述三個伺服缸各自分別依次連接對應的電液伺服閥、功率放大器、D/A模塊后再連接運動控制器，角位移傳感器、三個線位移傳感器各自分別經對應的A/D模塊后連接運動控制器。

本發明具有三自由度主動波浪補償功能的吊機裝置的波浪補償方法采用的技術方案是包含有以下步驟：

A、通過姿態傳感器測量運動姿態值，將測得的運動姿態值傳輸給運動控制器，運動控制器根據運動姿態值求出三個伺服缸和一個液壓馬達的運動值分別為、、和，、、和的相反值即是補償值；

B、運動控制器控制三個電液伺服閥分別以補償值、、的模擬電信號輸出相應的流量和壓力，分別控制三個伺服缸伸縮和搖擺，補償橫搖和縱搖，運動控制器控制液壓馬達以補償值運動，實時補償船舶的升沉。

進一步地，三個位移傳感器分別測量出三個伺服缸的位移值，角位移傳感器測量出液壓馬達的旋轉角度，將位移值和旋轉角度值反饋給運動控制器，運動控制器求出四個運動控制偏差和，根據四個運動控制偏差分別對三個伺服缸和一個液壓馬達進行閉環控制。