[发明专利]一种多自由度主动式波浪补偿装置

说明书

本发明涉及船用设备领域，目的是提供一种多自由度主动式波浪补偿装置，控制难度小、控制效率高、补偿效果好、钢丝绳受力较小不易损坏。所述补偿装置包括设置于供货船上的吊货机以及上部与所述吊货机的吊臂连接的绳驱动波浪补偿机构，所述绳驱动波浪补偿机构包括上层控制平台和下层抓取平台，所述上层控制平台和所述下层抓取平台之间通过k根可收放的钢丝绳连接，k为偶数且k≥8，有m根所述钢丝绳在水平面的投影沿接货船坐标系x轴布置且相对于接货船坐标系y轴位置对称，m为偶数且k/2≥m≥2；同时，有n根所述钢丝绳在水平面的投影沿所述接货船坐标系y轴布置且相对于所述接货船坐标系x轴位置对称，n为偶数且k/2≥n≥2。

技术领域

本发明涉及船用机械设备领域，特别是涉及一种多自由度主动式波浪补偿装置。

背景技术

海上并靠补给是船舶等海上浮动平台补充物资的重要方式，两艘船舶进行并靠补给时，需要在海上进行短暂的停泊，由于供货船和接货船的吨位、尺度、线型以及两船在波浪上相对位置的不同等因素，同时还要考虑风向、海浪方向等环境因素影响，两艘船舶之间会产生横荡、纵荡、升沉、横摇、纵摇、艏摇六自由度的相对运动，并且这种相对运动会随着海况的升级而加剧，容易造成吊货机所吊货物滑移偏离正常着船点，严重时货物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。

为此，并靠补给时两艘船舶需要对自身的姿态和位置进行合适的调整，并结合波浪补偿技术，以更好的应对海洋因素对物资转移产生的影响。研究发现，最适合两艘船舶进行物资转移的姿态为迎浪停泊，在两艘船舶迎浪停泊时，由供货船吊货臂进行物资转移，供货船通过自身动力驱动，可以补偿吊货臂末端横荡、纵荡、艏摇三个自由度运动，吊货臂在吊货机的驱动下可以在三自由度上进行运动，即补偿其末端升沉、横摇、纵摇三个自由度运动，至此供货船吊货臂末端六个自由度补偿完毕，此时吊货臂末端可视为相对地面静止；同理，接货船的横荡、纵荡、艏摇三个自由度运动也可被自身动力装置补偿。因此，供货船吊货臂(及货物)最终主要需要补偿的自由度为接货船升沉、横摇、纵摇三个自由度运动，及横摇引起的微量横荡运动和纵摇引起的微量纵荡运动，共五个自由度运动。

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，其方法是在供货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货船相对基座的六自由度运动一致。

这种补偿机构存在以下问题：如图1所示(图中坐标系为接货船坐标系，即接货船船体的长度方向在y轴上)，这种补偿机构属于绳驱动波浪补偿机构，在两艘船舶迎浪停泊时，该补偿装置的所有钢丝绳均与x、y、z轴成角度设置，也就是说每根钢丝绳在x、y、z方向上都会产生分力，不管需要对吊臂所吊货物进行哪个自由度的补偿，所有钢丝绳都需要参与精确控制，控制难度非常大，此外如果需要补偿的自由度在x轴(或y轴)方向上有分量，那么每根钢丝绳在水平面上产生的、与x轴(或y轴)方向垂直的分力，即y轴(或x轴)上的分力是无用分力，这无疑是一种控制力的浪费，大大减弱了控制效率和补偿效果，而且每根钢丝绳上的受力会很大，容易造成损坏。

发明内容

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控制难度大、控制效率低、补偿效果差、而且钢丝绳受力过大易损坏，而提供一种控制难度小、控制效率高、补偿效果好、钢丝绳受力较小不易损坏的多自由度主动式波浪补偿装置。