[发明专利]一种利用船舶稳性调节船用起重设备的控制系统

说明书

本发明涉及一种利用船舶稳性调节船用起重设备的控制系统，该控制系统利用船用起重设备将钢材装卸到船舶上，船用起重设备包括起重机基础支架、起重电机、钢缆以及稳定装置，通过本发明的船用起重设备中的稳定装置，能够使得即使船体在波浪作用下处于摇摆的状态，起重控制系统能够根据摇摆的角度和程度，来自动地控制稳定装置的枢转角度以及伸缩长度，在空间上保持变形结构梁的另一端处于稳定的位置，并通过对钢缆长度的协同控制，来保证吊运的钢材在空间位置上的稳定，由此克服了船体的摇摆运动对所吊运的钢材的干扰和不利影响，保证了起吊作业的安全。

技术领域

本发明涉及起重设备技术领域，特别是涉及一种利用船舶稳性调节船用起重设备的控制系统。

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，由于船只在波浪上位置不同的影响，船只受波浪作用会产生升沉或者横摇的运动，这样就会导致船只与岸基泊位之间产生横摇的相对运动，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。

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。

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。但是，该方案中采用视觉检测和控制系统，并利用复杂的八套伺服电机进行控制，系统非常复杂，并且电机的体积-负载扭矩比较小，不能够提供很大的扭矩输出，为了满足控制的要求，需要体积较大的伺服电机，这就造成控制装置的体积和重量很大。

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。但是，这种在安装吊装机平台下设置伺服缸的方式，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，现有的起重控制系统的结构非常复杂，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。因而，开发一种简单、可靠且易操纵，系统体积小、输出扭矩大并且能够提供更加补偿效果的船用的起重控制系统，成为本领域中亟待解决的技术问题。

发明内容