[发明专利]一种海上换乘栈桥波浪补偿控制系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种海上换乘栈桥波浪补偿控制系统及其工作方法，所述的波浪补偿控制系统包括液压执行机构、测量系统、电液伺服阀、波浪补偿控制单元、控制箱、PLC和主控计算机。本发明由包括2D激光雷达的相对运动测量单元获得靠帮后的换乘栈桥桥体前端与目标船上的换乘点的相对位移量，便于实现栈桥桥体前端与目标船上的换乘点随动控制。本发明采用时间序列法对换乘栈桥底座随船的运动及换乘栈桥桥体前端与目标船上的换乘点的相对位移进行极短期预报，进而采用自抗扰控制技术实现换乘栈桥的液压执行机构协同运动同步控制，主动同步补偿波浪引起的船舶摇荡运动对换乘栈桥的扰动，可使控制系统获得更强的抗干扰能力和更高的控制精度。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程领域的装备控制技术，特别是一种海上换乘栈桥波浪补偿控制系统及其工作方法，可实时补偿两艘靠帮船的摇荡运动对海上换乘栈桥产生的扰动，保障人员在两艘靠帮船之间安全换乘。

背景技术

石油勘探船用于深水石油勘探作业，携带有钻探用的设备等，因船载设备多、舱室有限，因此，可容纳船员较少，每隔一段时间需要通过搭载换班人员的倒班船与石油勘探船靠帮进行船舶间人员换乘。石油勘探船称为宿主船，其上安装有动力定位系统，倒班船称为目标船，目标船通过缆绳和碰垫与宿主船靠帮联结，海上换乘栈桥安放在宿主船上，可在宿主船与目标船之间建立起海上人员转运通道。实际中，受到风、浪、流等海洋环境影响，宿主船与目标船均会产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和升沉六个自由度的运动，这些摇荡运动会对换乘栈桥产生扰动，给海上人员换乘造成安全隐患，因此，需要设计一种海上换乘栈桥波浪补偿控制系统，保证换乘栈桥平稳，为换班人员通过换乘栈桥在海上船舶间进行安全换乘提供保障。

中国发明专利CN108371766B公开了一种位置补偿可伸缩式登船栈桥控制系统及其工作方法，包括位置补偿控制系统和位置补偿液压系统，通过主动控制栈桥的回转、伸缩及俯仰机构，补偿船舶运动，使栈桥前端随船舶的搭接点随动，实现安全搭接，当搭接完成后，回转、伸缩及俯仰机构均进入被动补偿模式，可用于海上船舶之间人员与物资转运，但该栈桥要求其所在船舶与被搭接船舶均安装有动力定位系统，且要求栈桥前端和被搭接船舶上均安装有运动参考单元MRU，成本高，对被搭接船的配置要求高。

中国发明专利CN107430010B公开了一种电动的海浪主动补偿登乘系统及其控制方法，该系统包括横滚补偿机构、俯仰补偿机构、伸缩补偿机构、位姿检测系统、运动控制系统和电气系统，通过控制三自由度电动机构实现海浪的主动补偿，保障维修人员安全可靠地从船上走上海上风机平台，但该发明的海浪补偿控制保证登乘系统末端与海上风机平台接触的登乘点位置相对不变，即登乘点是固定的，仅适用于将人员和设备从船上运送到海上风机平台上，不适用于海上两船间的人员换乘。

上述发明专利均不能同步补偿船舶运动对栈桥的扰动，也不能保证栈桥桥体始终与水平面保持固定角度不变，影响人员转运的舒适性和货物转运的安全性。

发明内容

本发明要提出一种海上换乘栈桥波浪补偿控制系统及其工作方法，可根据实时检测出的宿主船摇荡运动及换乘栈桥桥体前端与目标船上的换乘点的相对位移量，通过控制换乘栈桥的液压执行机构协同运动，主动同步补偿两艘靠帮船的摇荡运动对换乘栈桥产生的扰动，不仅能够在栈桥搭接前控制换乘栈桥桥体前端与目标船上的换乘点随动，保证安全搭接，而且能保证搭接后换乘栈桥桥体与水平面保持期望安全角不变，为换班人员通过换乘栈桥在海上船舶间进行安全换乘提供保障。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种海上换乘栈桥波浪补偿控制系统，海上换乘栈桥包括升沉机构、回转机构、俯仰机构和桥体伸缩机构，所述的波浪补偿控制系统包括液压执行机构、测量系统、电液伺服阀、波浪补偿控制单元、控制箱、PLC和主控计算机。