恒张力高架索波浪补偿系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种恒张力高架索波浪补偿系统，包括第1支撑柱(1)、第2支撑柱(2)、高架索绞车(5)、波浪补偿装置(6)、导向滑轮组以及吊车装置(7)；所述高架索绞车(5)的高架索(11)依次绕过所述波浪补偿装置(6)、所述第2导向滑轮(8?2)、所述吊车装置(7)的第3固定端(7?3)后，固定到所述第4导向滑轮(8?4)的支撑架上。优点为：应用波浪补偿技术对高架索进行波浪补偿、保持高架索张力恒定，保证货物在船舶摇摆条件下安全、平稳地起吊和着陆，防止货物与作业船甲板间相互碰撞。
【专利说明】
恒张力高架索波浪补偿系统
技术领域
[0001]本实用新型属于海上补给技术领域，具体涉及一种恒张力高架索波浪补偿系统。
【背景技术】
[0002]随着海洋开发战略的逐步深入，由于港口、航道、海况等多方面因素限制，船舶往往不能进港靠岸补给，因此，需要对舰船、海洋平台进行海上补给，从而延长舰船续航力。
[0003]海上补给是指:利用补给船上的补给装置对接受船进行海上物资补给，及时补充接受船所需的食品、燃油、淡水、备件、材料等物料储备，延长接受船在海上的停留时间和活动范围，满足长时间大范围的海上活动。
[0004]我国海上补给起始于20世纪80年代，海上补给技术的研究起步晚，但借鉴国外的补给技术，发展迅速。最初的补给范围仅限于液货，如燃油和淡水等液态物质。经过近10年的不断探索与实践，在借鉴国外先进技术的基础上，90年代的海上补给技术得到了长足进步，实现了横向、纵向以及垂向的全面立体式补给模式，补给范围扩展到食品、弹药、物资等干货补给，补给距离也向远程发展。
[0005]然而，在实现本实用新型的过程中，发明人发现，现有技术至少存在以下问题:
[0006]在进行海上补给作业过程中，高架索作为承载吊车装置的设备，需要保持高架索处于恒张力状态，但是，现有的高架索张力补偿系统，普遍具有反应迟后的问题，当海洋环境发生变化时，难以迅速恢复高架索恒张力状态，从而降低了海上补给系统的补给性能。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种恒张力高架索波浪补偿系统，可有效解决上述问题。
[0008]本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]本实用新型提供一种恒张力高架索波浪补偿系统，包括第I支撑柱(1)、第2支撑柱
(2)、高架索绞车(5)、波浪补偿装置(6)、导向滑轮组以及吊车装置(7);
[0010]其中，所述高架索绞车(5)、所述波浪补偿装置(6)和所述第I支撑柱(I)均布置于补给船，所述第2支撑柱(2)布置于接受船;所述吊车装置(7)布置于所述第I支撑柱(I)和所述第2支撑柱(2)之间；
[0011]所述导向滑轮组包括第2导向滑轮(8-2)和第4导向滑轮(8-4);所述第2导向滑轮(8-2)固定于所述第I支撑柱(I)的上部;所述第4导向滑轮(8-4)固定于所述第2支撑柱(2);
[0012]所述高架索绞车(5)的高架索(11)依次绕过所述波浪补偿装置(6)、所述第2导向滑轮(8-2)、所述吊车装置(7)的第3固定端(7-3)后，固定到所述第4导向滑轮(8-4)的支撑架上。
[0013]优选的，所述高架索绞车(5)包括卷扬机、伺服驱动器、伺服电机以及绞车附加装置;所述伺服电机通过所述伺服驱动器与所述卷扬机联动。
[0014]优选的，所述绞车附加装置包括棘轮棘爪止定装置、制动器、离合器以及压绳器。
[0015]优选的，所述波浪补偿装置(6)为液压伺服油缸，所述液压伺服油缸包括伸缩杆，从所述高架索绞车(5)引出的高架索穿过所述伸缩杆的顶端，然后再绕过所述第2导向滑轮(8-2)、所述吊车装置(7)的第3固定端(7-3)后，固定到所述第4导向滑轮(8-4)的支撑架上；当所述液压伺服油缸的伸缩杆进行伸缩运动时，可带动所述高架索进行同步运动，进而调整所述高架索的张力值。
[0016]本实用新型提供的恒张力高架索波浪补偿系统具有以下优点:
[0017]应用波浪补偿技术对高架索进行波浪补偿、保持高架索张力恒定，从而补偿两船的相对运动;保证货物在船舶摇摆条件下安全、平稳地起吊和着陆，防止货物与作业船甲板间相互碰撞。
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型提供的恒张力高架索波浪补偿系统的整体结构示意图；
[0019]图2为本实用新型提供的运动控制系统公共直流母线系统单线图。
【具体实施方式】
[0020]为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0021]海上补给是远洋舰船、海洋平台重要的后勤保障，世界各国海军都非常重视海上补给技术，成为决定是海洋平台工作和舰船续航力的关键因素。本实用新型的目的是提供一种恒张力高架索波浪补偿系统，提升船舶海上补给装备在恶劣海况下的作业能力，从而全面提高我国海上补给能力和技术水平，填补我国海上补给自适应控制技术领域的空白。
[0022]具体的，现有海上补给系统存在的问题包括:缺少波浪补偿应用技术，牵引绞车不能补偿两船的相对运动。
[0023]结合图1，为本实用新型提供的恒张力高架索波浪补偿系统的整体结构示意图，包括:包括第I支撑柱1、第2支撑柱2、高架索绞车5、波浪补偿装置6、导向滑轮组以及吊车装置7；
[0024]其中，高架索绞车5、波浪补偿装置6和第I支撑柱I均布置于补给船，第2支撑柱2布置于接受船；吊车装置7布置于第I支撑柱I和第2支撑柱2之间；
[0025]导向滑轮组包括第2导向滑轮8-2和第4导向滑轮8-4;第2导向滑轮8-2固定于第I支撑柱I的上部;第4导向滑轮8-4固定于第2支撑柱2;
[0026]高架索绞车5的高架索11依次绕过波浪补偿装置6、第2导向滑轮8-2、吊车装置7的第3固定端7-3后，固定到第4导向滑轮8-4的支撑架上。
[0027]当然，实际应用中，高架索绞车5通常与外索引绞车3和内索引绞车4共同装配，本实用新型对此并不限制。在图1中，外索引绞车3和内索引绞车4也布置于补给船，导向滑轮组包括第I导向滑轮8-1、第2导向滑轮8-2、第3导向滑轮8-3和第4导向滑轮8-4;第I导向滑轮8-1、第2导向滑轮8-2和第3导向滑轮8-3按由上而下方向，依次固定于第I支撑柱I的上部;第4导向滑轮8-4固定于第2支撑柱2;外索引绞车3的外牵索9依次绕过第I导向滑轮8-1和第4导向滑轮8-4后，固定到吊车装置7的第I固定端7-1;内索引绞车4的内牵索10绕过第3导向滑轮8-3后，固定到吊车装置7的第2固定端7-2。
[0028]高架索绞车5包括卷扬机、伺服驱动器、伺服电机以及绞车附加装置;伺服电机通过伺服驱动器与卷扬机联动。其中，绞车附加装置包括棘轮棘爪止定装置、制动器、离合器以及压绳器。
[0029]波浪补偿装置6为液压伺服油缸，液压伺服油缸包括伸缩杆，从高架索绞车5引出的高架索穿过伸缩杆的顶端，然后再绕过第2导向滑轮8-2、吊车装置7的第3固定端7-3后，固定到第4导向滑轮8-4的支撑架上；当液压伺服油缸的伸缩杆进行伸缩运动时，可带动高架索进行同步运动，进而调整高架索的张力值。
[0030]恒张力高架索波浪补偿系统的主要原理为:结合运动控制系统、电源系统和检测系统，控制液压伺服油缸动作，进而保证高架索恒张力状态。
[0031]具体的，检测系统包括:
[0032]高架索张力传感器，用于检测高架索的张力值；
[0033]高架索卷筒轴编码器，用于检测高架索的长度和速度值；
[0034]伺服油缸行程检测器，用于检测伺服油缸实际伸缩行程值；
[0035]船舶升降加速度传感器，用于检测船体的升降运动状态；
[0036]制动器开/关状态检测设备、离合器开/关状态检测设备、棘轮棘爪止定装置开/关状态检测设备。
[0037]其工作过程为:
[0038]液压伺服油缸为被动波浪补偿，控制器实时通过检测系统得到高架索的长度、高架索的速度、船体的升降运动状态、高架索张力值以及伺服油缸实际伸缩行程值;然后，当缆绳上张力值超过设定范围时，通过控制液压伺服油缸的伸缩杆行程，进而保证高架索张力维持在设定范围内。采用该种波浪补偿方式，具有系统响应快速的优点，可保证货物在船舶摇摆条件下安全、平稳地起吊和着陆，防止货物与作业船甲板间相互碰撞。
[0039]结合上述提供的恒张力高架索波浪补偿系统，还可进一步进行下述改进，从而提高海上补给的自动化水平:
[0040]本实用新型还提供一种运动控制系统，参考图2，该运动控制系统采用多轴控制的共直流母线DC/AC驱动器用于高架索补给装置的驱动控制，高架索补给装置在工作过程中，有些机构工作在电动状态，有些机构工作在发电状态;工作在发电状态的机构将电能反馈到直流母线上，由工作在电动状态的机构将其消耗掉，不同于传统的驱动器通过外接制动电阻将反馈的电能消耗掉，这样既节能环保又提高了系统电能的利用率，同时减少了制动电阻的投资，避免了制动电阻散热的问题；当工作在电动状态的机构无法将反馈的电能消耗掉时可以根据具体情况选择通过制动电阻消耗或则直接反馈至电网。
[0041 ] 运动控制系统性能参数:IPO时钟周期为0.25-0.5ms，伺服时钟周期为0.25ms，插补时钟周期为0.25ms ,Profibus时钟周期为Ims ,Profinet时钟周期为0.25ms，运行内存为128MB。
[0042]共直流母线系统还有以下优点:功率因数高，可达95%以上;通过12脉整流变压器和整流单元大大降低电网谐波;系统动态响应高，允许高架索补给装置频繁动作。运动控制系统公共直流母线系统单线图如图2所示:包括:12脉整流变压器、整流器、逆变器、制动单元、制动电阻以及直流母线;整流器的输入端通过12脉整流变压器连接到电网；整流器的输出端并联到直流母线;直流母线还并联连接到逆变器的一端，逆变器的另一端用于与电机变频器连接;直流母线还并联连接到制动单元的一端，制动单元的另一端与制动电阻连接。逆变器的设置数量为4个，分别为第I逆变器、第2逆变器、第3逆变器和第4逆变器;第I逆变器的一端与直流母线连接，第I逆变器的另一端与高架索绞车变频器连接;第2逆变器的一端与直流母线连接，第2逆变器的另一端与外索引绞车变频器连接;第3逆变器的一端与直流母线连接，第2逆变器的另一端与内索引绞车变频器连接;第4逆变器的一端与直流母线连接，第4逆变器的另一端与升降绞车变频器连接。
[0043]本实用新型提供的恒张力高架索波浪补偿系统，具有安全、高效、抗风浪能力强等优点，具体优点如下:
[0044](I)应用波浪补偿技术对高架索进行波浪补偿、保持高架索张力恒定，保证货物在船舶摇摆条件下安全、平稳地起吊和着陆，防止货物与作业船甲板间相互碰撞。
[0045](2)多轴联动控制系统，将运动控制、逻辑控制及工艺控制功能集成化，提高补给速度及精度，避免货物在靠近供给船和接收船与作业船发生意外碰撞。
[0046](3)运动控制系统集V/F、矢量和伺服控制于一体、多轴资源共享、模块化设计，实现海上补给系统高效而复杂的运动控制。
[0047]本实用新型的恒张力高架索波浪补偿系统，自动化程度和信息技术高;本实用新型产业化后可新增就业岗位10人以上，为相关产业发展带来机遇，直接对电子、电机、电缆、驱动系统等产业带动需求;突破海上补给技术瓶颈，打破国外垄断，参与国际竞争，促进我国海洋工程装备的技术创新，为我国海洋工程装备国产化进程产生较高的经济效益和良好的社会效益。
[0048]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种恒张力高架索波浪补偿系统，其特征在于，包括第I支撑柱(I)、第2支撑柱(2)、高架索绞车(5)、波浪补偿装置(6)、导向滑轮组以及吊车装置(7); 其中，所述高架索绞车(5)、所述波浪补偿装置(6)和所述第I支撑柱(I)均布置于补给船，所述第2支撑柱(2)布置于接受船;所述吊车装置(7)布置于所述第I支撑柱(I)和所述第2支撑柱(2)之间； 所述导向滑轮组包括第2导向滑轮(8-2)和第4导向滑轮(8-4);所述第2导向滑轮(8-2)固定于所述第I支撑柱(I)的上部;所述第4导向滑轮(8-4)固定于所述第2支撑柱(2); 所述高架索绞车(5)的高架索(I I)依次绕过所述波浪补偿装置(6)、所述第2导向滑轮(8-2)、所述吊车装置⑴的第3固定端(7-3)后，固定到所述第4导向滑轮(8-4)的支撑架上。2.根据权利要求1所述的恒张力高架索波浪补偿系统，其特征在于，所述高架索绞车(5)包括卷扬机、伺服驱动器、伺服电机以及绞车附加装置;所述伺服电机通过所述伺服驱动器与所述卷扬机联动。3.根据权利要求2所述的恒张力高架索波浪补偿系统，其特征在于，所述绞车附加装置包括棘轮棘爪止定装置、制动器、离合器以及压绳器。4.根据权利要求1所述的恒张力高架索波浪补偿系统，其特征在于，所述波浪补偿装置(6)为液压伺服油缸，所述液压伺服油缸包括伸缩杆，从所述高架索绞车(5)引出的高架索穿过所述伸缩杆的顶端，然后再绕过所述第2导向滑轮(8-2)、所述吊车装置(7)的第3固定端(7-3)后，固定到所述第4导向滑轮(8-4)的支撑架上；当所述液压伺服油缸的伸缩杆进行伸缩运动时，可带动所述高架索进行同步运动，进而调整所述高架索的张力值。
【文档编号】B66C21/04GK205500614SQ201620245490
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】樊成
【申请人】上海阜有海洋科技有限公司