[發(fā)明專利]一種海上換乘棧橋波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110450038.9
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113104153B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜佳璐;劉文吉;孫明瑋
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: B63B17/00
• 分類號: B63B17/00;B63B27/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 魯保良;李洪福

本發(fā)明公開了一種海上換乘棧橋波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)及其工作方法，所述的波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)包括液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測量系統(tǒng)、電液伺服閥、波浪補(bǔ)償控制單元、控制箱、PLC和主控計算機(jī)。本發(fā)明由包括2D激光雷達(dá)的相對運(yùn)動測量單元獲得靠幫后的換乘棧橋橋體前端與目標(biāo)船上的換乘點(diǎn)的相對位移量，便于實現(xiàn)棧橋橋體前端與目標(biāo)船上的換乘點(diǎn)隨動控制。本發(fā)明采用時間序列法對換乘棧橋底座隨船的運(yùn)動及換乘棧橋橋體前端與目標(biāo)船上的換乘點(diǎn)的相對位移進(jìn)行極短期預(yù)報，進(jìn)而采用自抗擾控制技術(shù)實現(xiàn)換乘棧橋的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)同運(yùn)動同步控制，主動同步補(bǔ)償波浪引起的船舶搖蕩運(yùn)動對換乘棧橋的擾動，可使控制系統(tǒng)獲得更強(qiáng)的抗干擾能力和更高的控制精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船舶與海洋工程領(lǐng)域的裝備控制技術(shù)，特別是一種海上換乘棧橋波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)及其工作方法，可實時補(bǔ)償兩艘靠幫船的搖蕩運(yùn)動對海上換乘棧橋產(chǎn)生的擾動，保障人員在兩艘靠幫船之間安全換乘。

背景技術(shù)

石油勘探船用于深水石油勘探作業(yè)，攜帶有鉆探用的設(shè)備等，因船載設(shè)備多、艙室有限，因此，可容納船員較少，每隔一段時間需要通過搭載換班人員的倒班船與石油勘探船靠幫進(jìn)行船舶間人員換乘。石油勘探船稱為宿主船，其上安裝有動力定位系統(tǒng)，倒班船稱為目標(biāo)船，目標(biāo)船通過纜繩和碰墊與宿主船靠幫聯(lián)結(jié)，海上換乘棧橋安放在宿主船上，可在宿主船與目標(biāo)船之間建立起海上人員轉(zhuǎn)運(yùn)通道。實際中，受到風(fēng)、浪、流等海洋環(huán)境影響，宿主船與目標(biāo)船均會產(chǎn)生橫搖、縱搖、艏搖、橫蕩、縱蕩和升沉六個自由度的運(yùn)動，這些搖蕩運(yùn)動會對換乘棧橋產(chǎn)生擾動，給海上人員換乘造成安全隱患，因此，需要設(shè)計一種海上換乘棧橋波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)，保證換乘棧橋平穩(wěn)，為換班人員通過換乘棧橋在海上船舶間進(jìn)行安全換乘提供保障。

中國發(fā)明專利CN108371766B公開了一種位置補(bǔ)償可伸縮式登船棧橋控制系統(tǒng)及其工作方法，包括位置補(bǔ)償控制系統(tǒng)和位置補(bǔ)償液壓系統(tǒng)，通過主動控制棧橋的回轉(zhuǎn)、伸縮及俯仰機(jī)構(gòu)，補(bǔ)償船舶運(yùn)動，使棧橋前端隨船舶的搭接點(diǎn)隨動，實現(xiàn)安全搭接，當(dāng)搭接完成后，回轉(zhuǎn)、伸縮及俯仰機(jī)構(gòu)均進(jìn)入被動補(bǔ)償模式，可用于海上船舶之間人員與物資轉(zhuǎn)運(yùn)，但該棧橋要求其所在船舶與被搭接船舶均安裝有動力定位系統(tǒng)，且要求棧橋前端和被搭接船舶上均安裝有運(yùn)動參考單元MRU，成本高，對被搭接船的配置要求高。

中國發(fā)明專利CN107430010B公開了一種電動的海浪主動補(bǔ)償?shù)浅讼到y(tǒng)及其控制方法，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)、位姿檢測系統(tǒng)、運(yùn)動控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，通過控制三自由度電動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)海浪的主動補(bǔ)償，保障維修人員安全可靠地從船上走上海上風(fēng)機(jī)平臺，但該發(fā)明的海浪補(bǔ)償控制保證登乘系統(tǒng)末端與海上風(fēng)機(jī)平臺接觸的登乘點(diǎn)位置相對不變，即登乘點(diǎn)是固定的，僅適用于將人員和設(shè)備從船上運(yùn)送到海上風(fēng)機(jī)平臺上，不適用于海上兩船間的人員換乘。

上述發(fā)明專利均不能同步補(bǔ)償船舶運(yùn)動對棧橋的擾動，也不能保證棧橋橋體始終與水平面保持固定角度不變，影響人員轉(zhuǎn)運(yùn)的舒適性和貨物轉(zhuǎn)運(yùn)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要提出一種海上換乘棧橋波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)及其工作方法，可根據(jù)實時檢測出的宿主船搖蕩運(yùn)動及換乘棧橋橋體前端與目標(biāo)船上的換乘點(diǎn)的相對位移量，通過控制換乘棧橋的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)協(xié)同運(yùn)動，主動同步補(bǔ)償兩艘靠幫船的搖蕩運(yùn)動對換乘棧橋產(chǎn)生的擾動，不僅能夠在棧橋搭接前控制換乘棧橋橋體前端與目標(biāo)船上的換乘點(diǎn)隨動，保證安全搭接，而且能保證搭接后換乘棧橋橋體與水平面保持期望安全角不變，為換班人員通過換乘棧橋在海上船舶間進(jìn)行安全換乘提供保障。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種海上換乘棧橋波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)，海上換乘棧橋包括升沉機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)和橋體伸縮機(jī)構(gòu)，所述的波浪補(bǔ)償控制系統(tǒng)包括液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測量系統(tǒng)、電液伺服閥、波浪補(bǔ)償控制單元、控制箱、PLC和主控計算機(jī)。