[发明专利]一种海上浮动吊装平台的刚柔混合式波浪运动补偿装置

说明书

本发明涉及船用机械设备领域，其目的是提供一种海上浮动吊装平台的刚柔混合式波浪运动补偿装置，用于补给货物过程中的波浪补偿，所述补偿装置包括设置于补给船上的吊装机构以及上部与所述吊装机构连接的刚柔混合补偿机构。本发明的补偿装置具有优异的抗干扰性能，能使货物更稳定、精确的着船，有效保护货物、船体及工作人员的安全，而且刚柔混合式的补偿控制，工作空间大，灵活性更强，能够应对变化及时作出反应，动态控制效果好。本发明提供的补偿装置解决了现有主动式波浪补偿装置不能满足实际应用需求、补偿效果差的问题。

技术领域

本发明涉及船用机械设备技术领域，特别是涉及一种海上浮动吊装平台的刚柔混合式波浪运动补偿装置。

背景技术

海洋环境复杂多变，船只等海上浮动工作平台在进行并靠补给时，由于补给船和接收船的吨位、尺度、线型等因素以及两船在波浪上相对位置不同的影响，并靠两船之间受波浪作用主要会产生升沉、横摇、纵摇、艏摇四个自由度的相对运动，并且这种相对运动将随海况的升级而加剧，容易造成吊装机所吊货物偏离正常着船点，严重时甚至会与甲板上层建筑物或者船体发生碰撞，造成不必要的事故，尤其是补给弹药等易燃易爆物品或其他易碎物品时，危险性更大。

波浪补偿技术是保证海上浮动工作平台实现全天候物资补给的关键技术，波浪补偿的目的就是通过保持补给物资相对平稳的着船速度，来减小物资着船时的冲击加速度，使物资能更平稳地下放到接收船上。波浪补偿装置通常分为主动式和被动式两种，其中被动式波浪补偿装置在运行过程中不测量两船之间的相对距离和相对偏移角度，精准度和稳定性相对主动式波浪补偿装置较差。

现有的主动式波浪补偿装置如中国专利文献CN106744320A中公开了一种六自由度主动式波浪补偿吊装方法及吊装系统，其方法是在补给船的起重设备上设置八套由伺服电机驱动的钢丝绳牵引吊具系统组成的伺服系统和包括两台摄像机组成的双目视觉检测系统，由伺服电机根据控制参数控制钢丝绳的转速与方向，使负载相对基座的六自由度运动与接收船相对基座的六自由度运动一致。然而这种补偿机构属于绳牵引补偿装置，在海风等外界因素影响下，钢丝绳晃动明显，使得整体机构稳定性较差，另外在应用于重载场合时一旦某根绳索松弛，该绳索对其末端失去连接约束，会使货物碰损甚至带来人员伤亡，而且，绳牵引驱动仅能提供单方向的拉力，其工作空间要比传统并联机构小的多。

又如中国专利文献CN105668430A中公开了一种具有多自由度主动波浪补偿功能的吊机装置及补偿方法，在其圆形静平台和圆形动平台之间连接六个伺服缸，每个伺服缸各连接一个对应的电液伺服阀，六个电液伺服阀根据波浪补偿值输出相应的流量和压力分别控制对应的六个伺服缸伸缩和摇摆，补偿横摇、纵摇和升沉。这种在安装吊装机平台下设置伺服缸的方式，虽然能补偿调节吊装机吊臂的角度和位置，但是货物是吊装在钢丝绳下方的，由于海风、波浪等作用，货物会在钢丝绳上不定向摆动，上述补偿装置不能对这种摆动进行补偿，因此无法保证货物着船的速度和姿态，补偿效果差。

再如中国专利文献CN107265314B中公开了一种基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟系统，以液压缸驱动六自由度并联平台的运动，波浪补偿终端并联平台用于消除吊机在转动过程中的摇晃和进行多自由度波浪补偿，实现两船之间货物的补给。然而，这种补偿装置属于纯刚性波浪补偿装置，惯量大，不利于动态控制，而且工作空间比较小，结构也比较复杂。

因此，现有的主动式波浪补偿装置结构复杂，建造和控制成本高，不能满足当前补偿控制、实际应用等各方面的需求，补偿效果也欠佳。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的主动式波浪补偿装置结构复杂，建造和控制成本高，补偿效果较差，而提供一种结构设计优化、建造和控制成本较低、稳定性更好、精确度更高、便于动态控制、补偿效果好的海上浮动吊装平台的刚柔混合式波浪运动补偿装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：