[发明专利]一种拓宽浮式起重机应用范围的补偿装置及补偿方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，具体涉及一种拓宽浮式起重机应用范围的波浪补偿装置。

背景技术

在进行深海作业时，船体表面上安装的浮式起重进行起吊重物时，其对海上风浪的变化十分敏感，这会很快使起重机失去平衡。利用自升式起重机定期安装海上风力发电机时，它们仅限于在具有稳定海床的相对较浅的水域中操作。

针对以上的问题，使用标准浮式起重机更符合成本效益，但是目前的技术只能用于非常平静的海面。当满载的起重机臂端移动4至5米时，吊臂就会轻摇两度或三度，这已使船员处于一定的危险中。现有的标准浮式起重机在浪高30厘米时就开始出现问题，该浪点以上就无法保证安全运行。现有船用起重机的波浪补偿装置主要是针对垂直补偿方面的研究，对于横摇与艏摇的研究几乎没有。

现有船用起吊波浪补偿装置在其结构设计上存在着不足，目前使用最多的就是液压绞车补偿装置，其主要的组成部件包括：收放绳索的绞车、提供动力的伺服电机、关节轴承、伺服电缸等。该种装置主要依靠对伺服电机的控制，经过绞车部分实现传动，实现对起吊重物进行升沉补偿运动，从而保证重物在运动中的稳定性。由于该装置只是通过绳索所提供的恒张力对起吊重物进行补偿，因此其不能够进行横摇与艏摇补偿。使用Stewart运动平台也可以实现运动补偿，但六自由度运动平台在制造成本上存在不足，控制难度较大；同时，其液压缸采用交叉倾斜安装方式，承载能力差，不能承担较大的质量载荷。

本发明中采用三个伺服液压缸竖直安装，具有很好的承载能力，三个阻尼杆对装置平台在海浪作用下起到缓冲保护作用，因此本发明具有使用范围广、稳定性高、精度高等优点。。

发明内容

本发明针对现有的技术问题，提供一种拓宽浮式起重机应用范围的波浪补偿装置，目的实现对船舶的横摇、纵摇和升沉运动进行实时补偿，又能够提高承载能力及稳定性等特点，为海上起吊工作人员提供良好的作业环境，拟解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种拓宽浮式起重机应用范围的波浪补偿装置，其特征在于，其包括动平台、三个伺服位移补偿组件、三个底座和上位机运动控制卡；

所述动平台与浮式起重机连接，且所述动平台为三角形结构；

所述动平台的中心正下方的船体上固定设置有姿态传感器；

三个所述底座固定安装在船体甲板上，且每个底座与所述动平台的三个角的位置相适应；

每个底座与所述动平台的每个角之间均设置有所述伺服位移补偿组件；

所述姿态传感器和所述伺服位移补偿组件均与所述上位机运动控制卡控制连接，以便根据姿态传感器的检测数据来控制各个伺服位移补偿组件的伸缩补偿值进而实现对船舶横摇、纵摇和升沉的运动补偿；

其中，所述伺服位移补偿组件包括伺服液压缸和阻尼杆，所述伺服液压缸的一端采用转动球铰链连接设置在所述动平台上，所述伺服液压缸的另一端采用转动球铰链连接设置在所述底座的一端上，所述底座的另一端上设置有支架，所述阻尼杆的一端采用转动球铰链连接在所述支架顶端，所述阻尼杆的另一端采用转动球铰链连接在所述动平台上。

进一步，作为优选，所述动平台为等边三角形结构，三个底座分别与各自的伺服液压缸的连接点构设为与所述动平台的等边三角形全等的等边三角形结构。

进一步，作为优选，所述伺服位移补偿组件还包括位移传感器、压力传感器和伺服阀，其中，所述伺服液压缸的活塞杆与连接所述动平台的转动球铰链之间设置有压力传感器，所述伺服液压缸的缸体与连接所述动平台的转动球铰链之间设置有线性位移传感器，所述伺服液压缸上设置有所述伺服阀，所述压力传感器、线性位移传感器和伺服阀均与上位机运动控制卡控制连接。

进一步，作为优选，各个伺服阀均与液压泵站连接，所述液压泵站上连接设置有溢流阀和蓄能器。

进一步，作为优选，所述上位机运动控制卡采用PID控制器对该补偿装置进行控制。

进一步，作为优选，所述动平台的每个角上均一体设置有L型连接架，所述伺服液压缸和阻尼杆分别连接在所述L型连接架的两端上。

进一步，作为优选，该补偿装置固定安装在船舶中心位置。

进一步，作为优选，所述姿态传感器至少检测船舶由风浪引起的横摇、纵摇和升沉的运动数值值。

进一步，作为优选，三个底座在船体甲板的布置具体为，其中两个底座的长度方向轴线相互平行，另外一个底座的长度方向轴线与这两个底座的长度方向轴线相互垂直。