[發(fā)明專利]用于深水吊裝作業(yè)過程中的主動(dòng)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810811964.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN108821118B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙藤;趙珂;張世義;袁培銀;馬永亮;冀楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B66C13/18
• 分類號(hào): B66C13/18;B66C15/00;F15B1/02
• 代理公司: 重慶樂泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50221
• 代理人: 劉佳

1.用于深水吊裝作業(yè)過程中的主動(dòng)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：包括運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元、控制單元、液壓驅(qū)動(dòng)單元和機(jī)械執(zhí)行單元，所述運(yùn)動(dòng)計(jì)算單元用于檢測工作母船的升沉運(yùn)動(dòng)信號(hào)、吊載的實(shí)時(shí)速度信號(hào)、吊載垂向運(yùn)動(dòng)反饋信號(hào)以及吊纜的實(shí)時(shí)張力信號(hào)，并結(jié)合輸入的主控信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后輸出至控制單元，所述控制單元用于對(duì)其進(jìn)行計(jì)算以得到輸出信號(hào)，以對(duì)所述液壓驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行控制，所述液壓驅(qū)動(dòng)單元連接于控制單元與機(jī)械執(zhí)行單元之間，用于為機(jī)械執(zhí)行單元提供動(dòng)力，所述機(jī)械執(zhí)行單元用于實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)趵|的非線性升沉運(yùn)動(dòng)；所述液壓驅(qū)動(dòng)單元包括恒壓變量泵、蓄能器、電液伺服閥、變量液壓缸及液壓馬達(dá)/泵，所述液壓馬達(dá)/泵與變量液壓缸及電液伺服閥均相連，所述液壓馬達(dá)/泵還與恒壓變量泵及蓄能器相連，所述電液伺服閥還與恒壓變量泵及蓄能器均相連；所述恒壓變量泵與蓄能器組成恒壓油源，所述電液伺服閥、變量液壓缸及液壓馬達(dá)/泵構(gòu)成二次元件，所述恒壓油源用于提供穩(wěn)定的恒壓，所述液壓馬達(dá)/泵工作于恒壓油源，其工作壓力恒定不變，可通過調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)/泵的排量來適應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速的變化，所述電液伺服閥的傳遞函數(shù)用二階振蕩模型來表示：

其中：Q_v(s)表示電液伺服閥的輸出流量(m³/s)；I表示電液伺服閥的輸入電流(A)；K_v表示電液伺服閥的流量增益[m³/(s·A)]；ω_v表示電液伺服閥的固有頻率(rad/s)；ζ_v表示電液伺服閥的阻尼比，s表示傳遞系數(shù)，所述變量液壓缸的連續(xù)性方程如下所示：

其中，q_v表示變量液壓缸的流量(m³/s)；A表示變量液壓缸的有效作用面積(m²)；Y表示變量液壓缸的內(nèi)部活塞位移(m)；C_tc表示變量液壓缸的泄漏系數(shù)[(m·N)/s]；p_L表示變量液壓缸的兩腔壓力差(N/m²)；V_t表示變量液壓缸的兩腔總?cè)莘e(m³)；β_e表示液壓油體積彈性模量(N/m²)；

所述變量液壓缸的力平衡方程如下所示：

Ap_L＝(ms²+B_cs+K₁)Y+F_SE，

其中，m表示變量液壓缸的活塞質(zhì)量(kg)；B_c表示變量液壓缸的阻尼系數(shù)[N/(m·s)]；K₁表示變量液壓缸的彈簧等效剛度(N/m)；F_SE表示活塞和斜盤之間作用力，所述液壓馬達(dá)/泵的排量方程如下所示：

其中，V₂表示液壓馬達(dá)/泵的排量(m³/rad)；V_2max表示液壓馬達(dá)/泵的最大排量(m³/rad)；Y_max表示變量液壓缸的活塞最大位移(m)；α_max表示變量斜盤最大擺動(dòng)角度(°)；α表示變量斜盤擺動(dòng)角度(°)；

所述液壓馬達(dá)/泵的力矩平衡方程如下所示：

其中，M₂表示液壓馬達(dá)/泵的轉(zhuǎn)矩(N·m)；p₀表示恒壓網(wǎng)絡(luò)壓力(N/m²)；J₂表示液壓馬達(dá)/泵的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m²)；表示液壓馬達(dá)/泵的轉(zhuǎn)角(rad)；R_H表示液壓馬達(dá)/泵的阻尼系數(shù)[(N·m·s)/rad]；M_L表示負(fù)載轉(zhuǎn)矩(N·m)。

2.如權(quán)利要求1所述的用于深水吊裝作業(yè)過程中的主動(dòng)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述液壓馬達(dá)/泵為軸向柱塞變量泵，通過調(diào)節(jié)其內(nèi)部的斜盤傾角大小來控制液壓馬達(dá)/泵的排量，所述液壓馬達(dá)/泵的內(nèi)置斜盤與變量液壓缸的液壓桿相連，所述變量液壓缸通過電液伺服閥控制，所述電液伺服閥的開口大小與方向由控制單元控制。

3.如權(quán)利要求1所述的用于深水吊裝作業(yè)過程中的主動(dòng)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述機(jī)械執(zhí)行單元包括變速箱、滑輪組、吊纜以及絞車，所述絞車與變速箱相連，所述變速箱與滑輪組相連，所述滑輪組與吊纜相連。

4.如權(quán)利要求3所述的用于深水吊裝作業(yè)過程中的主動(dòng)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于：所述變速箱采用多級(jí)行星齒輪變速箱。