[發明專利]科考船主動補償絞車系統及其使用方法

在審

• 申請號: 202111101202.1
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113800416A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 李文華;賈子敬;林珊穎;葛楊元;徐暢;孫玉清;周性坤;韓鳳翚;李根;葉浩然
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: B66D1/12
• 分類號: B66D1/12;B66D1/50;B66D1/40;B66D1/60
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

本發明提供了一種科考船主動補償絞車系統及其使用方法，該系統主要包括儲纜絞車、牽引絞車、纜松弛補償器和主動升沉補償裝置；其中，纜繩經儲纜絞車伸出，繞過滑輪組與負載連接；所述纜松弛補償器設置在牽引絞車滑輪組之間，實現儲纜絞車與牽引絞車之間的恒張力控制；所述主動升沉補償裝置與牽引絞車電機連接，所述主動升沉補償裝置輸出的控制信號響應于船體的升沉狀態變化，用以控制牽引絞車電機的轉向和轉速，從而實現主動升沉補償。本發明可用于海洋地質勘探取樣、水下機器人投放、海底生物拖網取樣等深海作業，是海洋資源勘探和開發過程中不可或缺的設備。

技術領域

本發明涉及科考船補償絞車，具體而言，尤其涉及帶主動補償裝置的科考船絞車系統及其使用方法。

背景技術

海洋絞車是出海作業時不可缺少的設備，其產品質量直接影響了海上作業的安全和效率。由于海上作業環境惡劣，海風海浪以及雨雪天氣會造成船體升沉運動，這不僅影響了絞車吊放的速度和精準性，還會在結構上增加動負荷，增加作業的危險性，嚴重時還會導致繩索斷裂、機器燒毀甚至人員傷亡。隨波浪升沉工況對海洋絞車的海上作業影響非常大，此時需要以一種補償系統來消除波浪的影響。

在海上作業的船舶，由于風、浪、流的聯合作用，將產生三個方向上的六個自由度的運動，分別是沿三坐標軸的往復振蕩運動和繞三坐標軸的旋轉運動。母船上的絞車設備也隨著工作母船在產生六個自由度的運動，使起吊負載的位置產生起伏和搖擺，影響作業安全。起重母船通常通過安裝船舶動力定位系統，采用推力器來提供抵抗風、浪、流等作用在船上的環境力，從而盡可能地使母船維持在海平面上要求的位置，同時消除其橫蕩、縱蕩和艏搖等運動對船舶位置的影響，但是母船升沉運動無法通過船舶動力定位系統消除。

發明內容

根據上述提出升沉運動無法通過船舶動力定位系統消除的技術問題，而提供一種科考船主動補償絞車系統及其使用方法。本發明可以很好地防止由于相對運動而產生的纜繩松弛現象，使被吊重物不受母船的升沉運動影響而基本上保持位置不變，進而有效防止以上狀況的發生，保障科考作業的安全性。

本發明采用的技術手段如下：

一種科考船主動補償絞車系統，包括：儲纜絞車、牽引絞車、纜松弛補償器和主動升沉補償裝置；其中，纜繩經儲纜絞車伸出，繞過滑輪組與負載連接；所述纜松弛補償器設置在牽引絞車滑輪組之間，實現儲纜絞車與牽引絞車之間的恒張力控制；

所述主動升沉補償裝置與牽引絞車電機連接，所述主動升沉補償裝置輸出的控制信號響應于船體的升沉狀態變化，用以控制牽引絞車電機的轉向和轉速，從而實現主動升沉補償。

進一步地，所述主動升沉補償裝置包括：運動參考單元MRU、PLC控制器以及變頻器；

所述運動參考單元MRU用于采集船體升沉信號，并將船體升沉信號傳輸給PLC控制器；

所述PLC控制器基于接收的船體升沉信號升成將控制信號并傳輸到變頻器；

所述變頻器與牽引絞車電機相連，將控制信號轉換為電機驅動信號對電機的轉向和轉速進行控制。

進一步地，所述變頻器采用恒轉速控制模式。

進一步地，所述儲纜絞車還配有用以可擴展搭載可視化地質取樣設備的滑環接口。

本發明還提供了一種基于上述任意一項所述的科考船主動補償絞車系統的使用方法，包括以下步驟：

開啟主動升沉補償裝置與絞車系統同步運行；

運動參考單元MRU實時檢測海洋絞車的工作參數并傳入PLC控制器；

PLC控制器對參數信號進行處理后得到控制信號，并將控制信號傳輸至變頻器；

通過變頻器將控制信號轉化為電機驅動信號，從而控制電機轉速與轉向來驅動絞車，從而控制海洋絞車收放鋼絲繩，實現主動升沉補償功能。