CN108862056B - 一种波浪补偿船用a型门架基座 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波浪补偿船用A型门架基座，该波浪补偿船用A型门架基座设置在船体的船舷上；包括底座、伸缩架和横梁，底座的一端上表面设置有伸缩架，底座的上表面还设置有姿态传感器；伸缩架包括与底座铰接，且对称设置在底座两侧的摆动架，摆动架的另一端的内腔内套接有活动架；所述横梁与远离摆动架一端的活动架连接设置，且所述横梁上还设有连接头吊挂件；所述波浪补偿船用A型门架基座还包括驱动活动架沿摆动架进行伸缩的伺服驱动机构A、驱动伸缩架摆动的伺服驱动机构B以及驱动连接头吊挂件沿横梁作横向运动的伺服驱动机构C。本发明的优点在于：通过本发明波浪补偿船用A型门架基座，能够在高海况的情形下对设备的安全平稳的吊放及回收。

Description

一种波浪补偿船用A型门架基座

技术领域

本发明属于船舶工程技术领域，涉及海上船用A型门架，特别涉及一种波浪补偿船用A型门架基座。

背景技术

各类无人潜水器是人类开发海洋的重要工具，吊放系统作为其重要配套装备，对海洋作业效率起着决定性的作用。目前海上船舶的各类收放系统应用已非常普及，其中最为典型吊放装置当属A型门架。

现有的A型门架主要通过配套恒张力绞车，通过吊缆的收放来进行简单的升沉波浪补偿，因此大多只能在低海况下进行作业，无法满足人们高海况下生产工作需求；也有部分A型门架在横梁上挂载减摇摆的缓冲装置，但属于被动波浪补偿，滞后性明显且精度较差，而且这部分装置都有较大的质量，增加了系统的负载。

因此，研发一种能够在高海况的情形下对设备的安全平稳的吊放及回收的波浪补偿船用A型门架基座是非常有必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在高海况的情形下对设备的安全平稳的吊放及回收的波浪补偿船用A型门架基座。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种波浪补偿船用A型门架基座，该波浪补偿船用A型门架基座设置在船体的船舷上；其创新点在于：包括底座、伸缩架和横梁，

所述底座的一端上表面设置有伸缩架，底座的上表面还设置有姿态传感器；

所述伸缩架包括与底座铰接，且对称设置在底座两侧的摆动架，摆动架的另一端的内腔内套接有活动架；所述横梁与远离摆动架一端的活动架连接设置，且所述横梁上还设有连接头吊挂件；

所述波浪补偿船用A型门架基座还包括驱动活动架沿摆动架进行伸缩的伺服驱动机构A、驱动伸缩架摆动的伺服驱动机构B以及驱动连接头吊挂件沿横梁作横向运动的伺服驱动机构C。

进一步地，所述伺服驱动机构A包括两个带有线位移传感器的伸缩伺服液压缸，所述各伸缩伺服液压缸的一端铰接在摆动架上，各伸缩伺服液压缸的另一端铰接在活动架上。

进一步地，所述伺服驱动机构B包括两个带有线位移传感器的摆动伺服液压缸，所述各摆动伺服液压缸的一端铰接在底座上，各摆动伺服液压缸的另一端铰接在摆动架上。

进一步地，所述连接头吊挂件与横梁滑动连接，所述伺服驱动机构C为带有线位移传感器的横梁伺服液压缸，且横梁伺服液压缸与连接头吊挂件固定连接。

进一步地，所述伺服驱动机构B包括四个带有线位移传感器的摆动伺服液压缸，所述每两个摆动伺服液压缸构成一摆动伺服液压缸组，且各摆动伺服液压缸组中的两个摆动伺服液压缸底部通过具有两自由度的回转销与底座铰接，两个摆动伺服液压缸顶部通过两自由度活动连接头与摆动架固定端连接。

进一步地，所述连接头吊挂件与横梁固定连接，所述驱动连接头吊挂件沿横梁作横向运动的伺服驱动机构C即为伺服驱动机构B。

进一步地，所述横梁与远离摆动架一端的活动架固定连接。

进一步地，所述横梁的两端铰接在远离摆动架一端的活动上。

本发明的优点在于：

（1）本发明波浪补偿船用A型门架基座，通过底座上姿态传感器实时监测出母船摇摆和位移的精确数值并传递给控制器，控制器解算出补偿量后通过控制各伺服驱动机构协作补偿母船的运动，以保持门架横梁水平和相对位置的固定，进而能够在高海况的情形下对设备的安全平稳的吊放及回收；

（2）本发明波浪补偿船用A型门架基座，能对由风浪引起的船舶的纵荡、横荡、垂荡、横摇四个自由度进行实时补偿，波浪补偿平台采用五个伺服液压缸安装的布局方式，既能满足对船体的高精度补偿，又具有较大的承载能力，具有稳定性高、精度高、承载能力强等优点，可以在船体摇摆不定的状态下，保持吊放和回收处于一种相对稳定的状态，为工作人员提供一个安全平稳的工作环境，保障设备的安全，具有精度高、可靠性强、功能一体化等优点；

（3）本发明波浪补偿船用A型门架基座，能对由风浪引起的船舶的纵荡、横荡、垂荡、纵摇、横摇五个自由度进行实时补偿，波浪补偿平台采用四个摆动伺服液压缸安装及两个伸缩伺服液压缸的布局方式，减少了单个液压缸的负载，使得整个门架在收到冲击载荷时更加稳定，进而使整体装置结构可靠，原理简单，易于实行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为实施例1波浪补偿船用A型门架基座的结构示意图。

图2为实施例1波浪补偿船用A型门架基座控制流程图。

图3为实施例2波浪补偿船用A型门架基座的结构示意图。

图4为实施例2波浪补偿船用A型门架基座控制流程图。

具体实施方式

下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例波浪补偿船用A型门架基座为四自由度波浪补偿船用A字门架，该波浪补偿船用A型门架基座设置在船体的船舷上；包括底座1、伸缩架2和横梁3。

底座1的一端上表面设置有伸缩架2，底座1的上表面还设置有姿态传感器8。

伸缩架2包括与底座1铰接，且对称设置在底座1两侧的摆动架21，且摆动架21可绕着平面旋转，摆动架21的另一端的内腔内套接有活动架22；横梁3与远离摆动架21一端的活动架22固定连接，且横梁3上滑动套接有连接头吊挂件4，连接头吊挂件4上固定连接有驱动连接头吊挂件4沿横梁3作横向运动的带有线位移传感器的横梁伺服液压缸5。

本实施例波浪补偿船用A型门架基座还包括两个带有线位移传感器的伸缩伺服液压缸6和两个带有线位移传感器的摆动伺服液压缸7，各伸缩伺服液压缸6的一端铰接在摆动架21上，各伸缩伺服液压缸6的另一端铰接在活动架22上；各摆动伺服液压缸7的一端铰接在底座1上，各摆动伺服液压缸7的另一端铰接在摆动架21上。

本实施例四自由度波浪补偿船用A字门架，工作过程，如图2所示，具体包括如下步骤：

1）底座1上的姿态传感器8将测得的纵荡、横荡、垂荡和横摇值，实时传输给运动控制器，运动控制器计算出船舶纵荡、横荡、垂荡、横摇补偿值，根据补偿值分别控制对应的摆动伺服液压缸7、伸缩伺服液压缸6和横梁伺服液压缸5；

2）以整个装置安装在船右侧舷为例，若船发生向垂荡时，两个布置在A字门架前方的摆动伺服液压缸7伸长（缩短）且两个布置在可伸缩的A字门架部分的伸缩伺服液压缸6伸长（缩短），对船体进行垂荡进行补偿；若船发生向横荡时，两个布置在A字门架前方的摆动伺服液压缸7缩短（伸长）且两个布置在可伸缩的A字门架部分的伸缩伺服液压缸6伸长（缩短），对船体进行横荡进行补偿；若船发生向船尾纵荡时，横置在A字门架横梁上的横梁伺服液压缸5动作，对船体进行纵荡补偿；通过这五个伺服液压缸的联合运动，实现对A字门架整体的波浪补偿；两个布置在A字门架前方的摆动伺服液压缸7及两个布置在可伸缩的A字门架部分的伸缩伺服液压缸6共同动作，对船体进行横摇进行补偿；

3）摆动伺服液压缸7、伸缩伺服液压缸6和横梁伺服液压缸5均带有线位移传感器，五个线位移传感器测量对应的五个伺服液压缸的实际位移值并反馈给运动控制器，运动控制器将实际位移值和所述补偿值进行比较，构成控制偏差，根据控制偏差分别对五个伺服液压缸进行闭环控制。

实施例2

本实施例波浪补偿船用A型门架基座为五自由度波浪补偿船用A字门架，该波浪补偿船用A型门架基座设置在船体的船舷上；如图3所示，包括底座1、伸缩架2和横梁3。

底座1的一端上表面两侧对称分布有回转销组，各回转销组包括三个呈三角分布的回转销9，底座1的上表面还设置有姿态传感器8。

伸缩架2包括对称设置在底座1两侧的摆动架21，且摆动架21回转销组中顶角的回转销9铰接，摆动架21的另一端的内腔内套接有活动架22；横梁3的两端通过虎克铰连接于远离摆动架21一端的活动架22上，且横梁3上设置有连接头吊挂件4，横梁3上安装有电子水平仪用以实时监测横梁3是否处于水平状态。

本实施例波浪补偿船用A型门架基座还包括两个带有线位移传感器的伸缩伺服液压缸6和四个带有线位移传感器的摆动伺服液压缸7，各伸缩伺服液压缸6的一端铰接在摆动架21上，各伸缩伺服液压缸6的另一端铰接在活动架22上；每两个摆动伺服液压缸7构成一摆动伺服液压缸组，且各摆动伺服液压缸组中的两个摆动伺服液压缸7底部和回转销组中剩余两个回转销9铰接，两个摆动伺服液压缸7顶部套接有活动连接头10，活动连接头10且通过十字连接架铰接到摆动架21上。

本实施例中，摆动伺服液压缸7和伸缩伺服液压缸6分别接受不同的控制信号，能够实现联动。为了保证整体结构的稳定，两摆动伺服液压缸7在安装时两者相对角度不小于30度，为了不占据底座1过大的横向距离，角度不大于60度。

本实施例五自由度波浪补偿船用A字门架，工作过程，如图4所示，以整个装置安装在船右侧舷为例，船发生向船尾纵荡时，姿态传感器8监测到实时位移距离，控制摆动伺服液压缸组中右摆动伺服液压缸7伸长，左摆动伺服液压缸7缩短，伸缩伺服液压缸6伸长以补偿；船发生向右横荡时，姿态传感器8监测到实时位移距离，控制摆动伺服液压缸组中右摆动伺服液压缸7和左摆动伺服液压缸7缩短，伸缩伺服液压缸6伸长以补偿；船发生向下垂荡时，姿态传感器8监测到实时位移距离，控制摆动伺服液压缸组中右摆动伺服液压缸7和左摆动伺服液压缸7伸长，伸缩伺服液压缸6伸长以补偿；船发生艏高艉低的纵摇时，姿态传感器8监测到实时翻转角度，控制摆动伺服液压缸组中右摆动伺服液压缸7伸长，左摆动伺服液压缸7缩短，伸缩伺服液压缸6伸长或缩短以补偿；船发生左高右低的横摇时，姿态传感器8监测到实时翻转角度，控制摆动伺服液压缸组中右摆动伺服液压缸7和左摆动伺服液压缸7缩短，伸缩伺服液压缸6伸长以补偿。

对于实施例1四自由度波浪补偿船用A字门架，在A型门架横梁3加上一种对接头和带有回转装置的吊接头，该对接头和带有回转装置的吊接头可以通过自身的回转机构和防摇摆液压缸实现旋转和摆动，则可以配合前述动作实现纵荡、横荡、垂荡、纵摇、横摇、艏摇六个自由度补偿；对于实施例2五自由度波浪补偿船用A字门架，在A型门架横梁3加上带有回转装置的吊接头，通过虎克铰和带有回转装置的吊接头自带的液压缸实现旋转和摆动，则可以配合前述动作实现纵荡、横荡、垂荡、纵摇、横摇、艏摇六个自由度补偿。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种波浪补偿船用A型门架基座，该波浪补偿船用A型门架基座设置在船体的船舷上；其特征在于：包括底座、伸缩架和横梁，

所述底座的一端上表面设置有伸缩架，底座的上表面还设置有姿态传感器；

所述伸缩架包括与底座铰接，且对称设置在底座两侧的摆动架，摆动架的另一端的内腔内套接有活动架；所述横梁与远离摆动架一端的活动架连接设置，且所述横梁上还设有连接头吊挂件；

所述波浪补偿船用A型门架基座还包括驱动活动架沿摆动架进行伸缩的伺服驱动机构A、驱动伸缩架摆动的伺服驱动机构B以及驱动连接头吊挂件沿横梁作横向运动的伺服驱动机构C；

所述伺服驱动机构A包括两个带有线位移传感器的伸缩伺服液压缸，所述各伸缩伺服液压缸的一端铰接在摆动架上，各伸缩伺服液压缸的另一端铰接在活动架上；

所述伺服驱动机构B包括两个带有线位移传感器的摆动伺服液压缸，所述各摆动伺服液压缸的一端铰接在底座上，各摆动伺服液压缸的另一端铰接在摆动架上；

所述连接头吊挂件与横梁滑动连接，所述伺服驱动机构C为带有线位移传感器的横梁伺服液压缸，且横梁伺服液压缸与连接头吊挂件固定连接；

底座上的姿态传感器将测得的纵荡、横荡、垂荡和横摇值，实时传输给运动控制器，运动控制器计算出船舶纵荡、横荡、垂荡、横摇补偿值，根据补偿值分别控制对应的摆动伺服液压缸、伸缩伺服液压缸和横梁伺服液压缸。

2.根据权利要求1所述的波浪补偿船用A型门架基座，其特征在于：所述横梁与远离摆动架一端的活动架固定连接。

3.根据权利要求1所述的波浪补偿船用A型门架基座，其特征在于：所述横梁的两端铰接在远离摆动架一端的活动上。