[發(fā)明專(zhuān)利]一種電動(dòng)的海浪主動(dòng)補(bǔ)償?shù)浅讼到y(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710880450.8
• 申請(qǐng)日: 2017-09-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107434010B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏延輝;郭銳;羅姍姍;韓寒;喬金鶴;張皓淵;洪國(guó)慶;朱強(qiáng);王安琪;徐麗學(xué)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué);上海航士海洋科技有限公司;哈爾濱航士科技發(fā)展有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B63B27/30
• 分類(lèi)號(hào): B63B27/30;B63B39/00
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 23209
• 代理人: 張偉

本發(fā)明一種電動(dòng)的海浪主動(dòng)補(bǔ)償?shù)浅讼到y(tǒng)及其控制方法涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域；該系統(tǒng)包括橫滾補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、俯仰補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、伸縮補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、位姿檢測(cè)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)；該方法包括通過(guò)基座連接在船體的甲板上；把該系統(tǒng)的末端放置在海上的風(fēng)機(jī)平臺(tái)上，因?yàn)榇w受到海浪的影響，所以船體會(huì)發(fā)生姿態(tài)和位置的變化，通過(guò)位姿檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)船體變化的位置和姿態(tài)變化參數(shù)，向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供控制信息反饋；運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)位姿檢測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)，通過(guò)模型解算和運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算，實(shí)時(shí)控制橫滾補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、俯仰補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和伸縮補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)海浪主動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)海浪進(jìn)行主動(dòng)補(bǔ)償，進(jìn)而保障維修人員安全可靠走上海上風(fēng)機(jī)平臺(tái)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種電動(dòng)的海浪主動(dòng)補(bǔ)償?shù)浅讼到y(tǒng)及其控制方法涉及海洋工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電是新能源領(lǐng)域中技術(shù)最成熟、最具開(kāi)發(fā)條件和最有發(fā)展前景的發(fā)電方式之一，各國(guó)紛紛視其為新能源戰(zhàn)略中最重要的組成部分。我國(guó)海上風(fēng)能資源豐富，近海5到25米水深線以?xún)?nèi)區(qū)域可裝機(jī)容量約2億千瓦，遠(yuǎn)海還有更為豐富的風(fēng)資源。海上風(fēng)機(jī)發(fā)展受限于條件之一缺乏專(zhuān)業(yè)的安裝船舶資源，海上施工成本高、風(fēng)險(xiǎn)大。國(guó)家高度關(guān)注海上風(fēng)電發(fā)展，陸續(xù)出行了一些指導(dǎo)文件和規(guī)定，以促進(jìn)海上風(fēng)電穩(wěn)步發(fā)展。與陸地風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)相比，海上風(fēng)電場(chǎng)要面對(duì)風(fēng)浪流等多重載荷的考驗(yàn)，環(huán)境條件更復(fù)雜，技術(shù)開(kāi)發(fā)難度更大，面臨許多新的挑戰(zhàn)。目前，潮間帶、潮下帶灘涂風(fēng)電場(chǎng)及近海風(fēng)電場(chǎng)，這些水深不超過(guò)50米的海上風(fēng)電場(chǎng)，常用的是固定式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，風(fēng)機(jī)輪轂高度80m～110m。風(fēng)機(jī)平臺(tái)經(jīng)常需要維修和維護(hù)，然而海上風(fēng)浪原因，人員從船上到平臺(tái)上具有很大的危險(xiǎn)性，非常需要海上補(bǔ)償平臺(tái)將人員和設(shè)備安全從船上運(yùn)送到風(fēng)機(jī)平臺(tái)上。

目前海上登乘系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)屬于空白，我們?cè)诤Ｉ细∈姐@井平臺(tái)和海上起重設(shè)備有相關(guān)的海浪主動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，主要是針對(duì)海上載荷起吊過(guò)程中，海浪變化對(duì)起重設(shè)備的引繩速度進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)海浪的補(bǔ)償，其所控制的自由度過(guò)少，通常是單自由度；嚴(yán)重影響海上登乘時(shí)登乘人員的安全。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)的海浪主動(dòng)補(bǔ)償?shù)浅讼到y(tǒng)及其控制方法，能夠?qū)崟r(shí)將船體受海浪影響后的姿態(tài)和位移檢測(cè)出來(lái)，通過(guò)控制三自由度電動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)海浪的主動(dòng)補(bǔ)償，進(jìn)而保障維修人員安全可靠走上海上風(fēng)機(jī)平臺(tái)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種電動(dòng)的海浪主動(dòng)補(bǔ)償?shù)浅讼到y(tǒng)，包括橫滾補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、俯仰補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、伸縮補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、位姿檢測(cè)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)；所訴橫滾補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括第一直流電機(jī)、第一絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)和第一位移檢測(cè)傳感器；所訴俯仰補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括第二直流電機(jī)、第二絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)和第二位移檢測(cè)傳感器；所述伸縮補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括第三直流電機(jī)、第三絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)和第三位移檢測(cè)傳感器；所述位姿檢測(cè)系統(tǒng)包括捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、差分GPS和組合解算系統(tǒng)；伸縮補(bǔ)償機(jī)構(gòu)放置在俯仰補(bǔ)償機(jī)構(gòu)上，位姿檢測(cè)系統(tǒng)為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供船體的位置和姿態(tài)變化參數(shù)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分別控制橫滾補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、俯仰補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和伸縮補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，電氣系統(tǒng)為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供電力。

所述一種電動(dòng)的海浪主動(dòng)補(bǔ)償?shù)浅讼到y(tǒng)，所述的

橫滾補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：用于補(bǔ)償船體受海浪影響時(shí)產(chǎn)生的橫滾方向的角度偏差；

俯仰補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：用于補(bǔ)償船體受海浪影響時(shí)產(chǎn)生的俯仰方向的角度偏差；

伸縮補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：用于補(bǔ)償船體受海浪影響時(shí)產(chǎn)生的前進(jìn)方向的位移偏差；

位姿檢測(cè)系統(tǒng)：用于檢測(cè)船體的位置和姿態(tài)變化參數(shù)，為運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)提供控制信息反饋；

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：用于根據(jù)位姿檢測(cè)系統(tǒng)的參數(shù)，通過(guò)模型解算和運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算，為混聯(lián)機(jī)構(gòu)提供實(shí)時(shí)控制量，平穩(wěn)安全控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)；

電氣系統(tǒng)：用于為整體系統(tǒng)提供穩(wěn)定能源電力、人機(jī)信息對(duì)接和系統(tǒng)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。