[发明专利]新型海上起重机升沉补偿系统及补偿方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种新型海上起重机升沉补偿系统及补偿方法。

背景技术

现有升沉补偿装置一般是通过在普通起重机上加装液压系统和滑轮组来实现控制钢丝绳载荷端的上下运动位移，当船体下沉时活塞杆带动动滑轮组伸出，当船体上升时，活塞带动动滑轮组缩回，以消除波浪对载荷产生的升沉影响。

升沉补偿装置按控制力执行方式分为主动式与被动式两种。被式升沉补偿系统是依靠船舶上升和下降来压缩释放蓄能器中的压缩空气，蓄能器可作为空气弹簧吸收冲击力，从而减少了钢丝绳的张力。主动式升沉补偿系统通常是使用MRU(motionreferenceunit)测量船舶的姿态，再通过几何计算，得出吊钩在垂直方向的位移，从而控制执行机构实时收放钢丝绳，以“抵消”由于波浪而引起吊钩的额外升沉运动。

被动式升沉补偿系统不足：由于参数不能选择和调节，所以在吊装货物和工况发生变化时，系统的补偿性能会被限制，且补偿精度低。此外，被动式升沉补偿系统还存在滞后比较大的缺点，容易造成事故。

主动式升沉补偿系统不足：主动补偿系统需要系统自身的动力能源来进行工作。传统的液压系统使用液压泵作为动力，消耗功率较大，只适用于中小功率场合。传统液压补偿系统，在补偿精度和补偿素的较被动补偿有改善，但是，还有很大的提升空间。此外，由于液压系统还存在体积大，重量大，更换液压油维护麻烦的缺点。本设计解决了以上不足。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术缺陷，本发明公开了一种新型海上起重机升沉补偿系统及补偿方法。

本发明采用的技术方案如下：

新型海上起重机升沉补偿系统，包括一个起重装置、升沉补偿执行装置、控制器和船舶升沉模拟系统，所述的升沉补偿执行装置吊装在起重装置上,船舶升沉运动模拟系统安装在升沉补偿执行装置的下方，且在升沉补偿执行装置的下方安装有测量货物与甲板间的距离，为升沉补偿提供数据资料的传感器，通过控制器控制起重装置、升沉补偿执行装置、船舶升沉运动模拟系统，实现升沉补偿执行装置和船舶升沉运动模拟系统的相互补偿。

所述的升沉补偿执行装置包括一个连接在起重机钢丝绳端部的外部框架，在所述的外部框架顶部固定一个电机I，所述的电机I的输出端通过联轴器驱动一个滚珠丝杠I，在滚珠丝杠I上设有一个与其相配合滑块，所述的滑块上安装两个与滚珠丝杠I相平行的螺纹杆，两个所述的螺纹杆的端部与同一个矩形管相连，在所述的矩形管的底部安装有一个声波传感器和电磁铁。声波传感器用于测量货物与甲板间的距离，为实现升沉补偿提供可靠的数据资料。电磁铁模拟真实吊机中的吊钩，用于吊装以及卸放货物。升沉补偿装置工作过程，电机I带动滚珠丝杠I转动，使滑块升降，滑块带动货物运动，从而进行升沉补偿。

在矩形管下端开一个小孔，将电磁铁悬挂在小孔下方。

在矩形铝管一端用螺栓将声波传感器固定。

所述的起重装置包括一个底座,在所述的底座上安装一个绞车和与其垂直的立柱，所述的立柱上安装有一个立式轴支座I，立式轴支座I上安装有一个吊臂；在所述的吊臂的末端和立式轴支座的末端安装有定滑轮，所述的吊臂能沿着立式轴支座上下摆动。

所述的绞车包括步进电机II，所述的步进电机II通过一个刚性联轴器连接一个卷筒，所述的两端为凸缘状，且该卷筒在轴承方向上通过轴承安装在卷筒支座上。使用时，在卷筒上缠绕有钢丝绳，钢丝绳的另一端绕过立柱和吊臂的末端的定滑轮与升沉补偿执行装置的外部框架相连。

所述的步进电机安装电机支架上。

所述的船舶升沉运动模拟系统，包括底板，在所述的底板上安装一个底座，在所述的底座上安装有一个步进电机III和一个与其垂直的直线滑台，所述的步进电机III的输出端驱动一个与直线滑台相平行的滚珠丝杠II，在滚珠丝杠II上设有一个滑块，所述的滑块上连接一个与直线滑台垂直的甲板，甲板与底板之间连接有测量甲板位移的直线位移传感器；所述的滑块在滚珠丝杠II的驱动下能沿着直线滑台上下移动。

上述系统的补偿方法如下：

步骤1对声波传感器和甲板距离初始化；

步骤2启动绞车，将货物提升到设定的高度；

步骤3货物悬停4秒，启动升沉运动模拟装置；

步骤4启动绞车，将货物下放至目测安全位置；

步骤5停止绞车，启动升沉补偿执行装置；

步骤6每隔1.5s使甲板与货物距离减少1mm；

步骤7当货物与甲板接触时，控制滚珠丝杠I下降1.5cm；

步骤8再次启动升沉补偿执行装置，使货物与甲板保持接触；