恒张力高架索海上自适应控制补给系统以及补给方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于海上补给技术领域，具体涉及一种恒张力高架索海上自适应控制补给系统以及补给方法。
【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，在实现本发明的过程中，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，需要使补给船与接受船保持安全的补给距离，然而，受到海洋环境及补给装置等因素的影响，会导致两船发生相对运动，从而导致补给作业失败。另外，现有海上补给技术的自动化水平不高，补给过程需要人工参与才能完成，补给效率低。
【发明内容】
[0007]针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种恒张力高架索海上自适应控制补给系统以及补给方法，可有效解决上述问题。
[0008]本发明采用的技术方案如下:
[0009]本发明提供一种恒张力高架索海上自适应控制补给系统，包括:恒张力高架索海上补给分系统和恒张力高架索海上自适应控制分系统；
[0010]所述恒张力高架索海上补给分系统包括第I支撑柱(1)、第2支撑柱(2)、外索引绞车(3)、内索引绞车(4)、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);
[0011]其中，所述外索引绞车(3)、所述内索引绞车(4)、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；
[0012]所述导向滑轮组包括第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);所述第I导向滑轮(8-1)、所述第2导向滑轮(8-2)和所述第3导向滑轮(8-3)按由上而下方向，依次固定于所述第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);
[0013]所述外索引绞车(3)的外牵索(9)依次绕过所述第I导向滑轮(8-1)和所述第4导向滑轮(8-4)后，固定到所述吊车装置(7)的第I固定端(7-1);所述内索引绞车(4)的内牵索
(10)绕过所述第3导向滑轮(8-3)后，固定到所述吊车装置⑴的第2固定端(7-2);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；
[0014]所述恒张力高架索海上自适应控制分系统用于驱动控制所述外索引绞车(3)、所述内索引绞车(4)、所述高架索绞车(5)和所述波浪补偿装置(6)动作，进而实现吊车装置
(7)在补给船和接受船之间运动。
[0015]优选的，所述外索引绞车(3)、所述内索引绞车(4)和所述高架索绞车(5)均包括卷扬机、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；
[0016]其中，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。
[0017]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。
[0018]优选的，所述恒张力高架索海上自适应控制分系统包括运动控制系统、电源系统和检测系统;所述运动控制系统分别与所述电源系统和所述检测系统连接。
[0019]优选的，所述检测系统包括:
[0020]高架索张力传感器，用于检测高架索的张力值；
[0021]高架索卷筒轴编码器，用于检测高架索的长度和速度值；
[0022]外牵索卷筒轴编码器，用于检测外牵索的长度和速度值；
[0023]内牵索卷筒轴编码器，用于检测内牵索的长度和速度值；
[0024]伺服油缸行程检测器，用于检测伺服油缸实际伸缩行程值；
[0025]船舶升降加速度传感器，用于检测船体的升降运动状态；
[0026]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。
[0027]优选的，所述运动控制系统采用多轴控制的共直流母线驱动器，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；
[0028]所述整流器的输入端通过所述12脉整流变压器连接到电网；所述整流器的输出端并联到直流母线；
[0029]所述直流母线还并联连接到所述逆变器的一端，所述逆变器的另一端用于与电机变频器连接；
[0030]所述直流母线还并联连接到所述制动单元的一端，所述制动单元的另一端与所述制动电阻连接。
[0031]优选的，所述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;所述第I逆变器的一端与所述直流母线连接，所述第I逆变器的另一端与高架索绞车变频器连接;所述第2逆变器的一端与所述直流母线连接，所述第2逆变器的另一端与外索引绞车变频器连接;所述第3逆变器的一端与所述直流母线连接，所述第2逆变器的另一端与内索引绞车变频器连接;所述第4逆变器的一端与所述直流母线连接，所述第4逆变器的另一端与升降绞车变频器连接。
[0032]优选的，还包括:货物自动供给系统；所述货物自动供给系统包括自动仓储系统
(12)、升降机(13)以及传送车(14);
[0033]其中，所述自动仓储系统(I2)包括:高层立体货架、货物存取设备、出入库输送设备以及仓储控制系统；
[0034]所述高层立体货架为用于存放货物的货架，包括单元货架、活动货架和拣选式仓库；
[0035]所述货物存取设备为用于穿梭于货架之间进行存取货物的设备；
[0036]所述出入库输送设备为配合装运、收发作业的设置，用于将货物放置到货物存取设备，或者，从货物存取设备取出货物并转移到所述高层立体货架。
[0037]本发明还提供一种恒张力高架索海上自适应控制补给方法，包括以下步骤:
[0038]步骤I，系统上电初始化并自动进行系统自检；
[0039]步骤2，控制补给船自动仓储系统(12)动作，使补给船货物存取设备自动从高层立体货架的对应位置取出需补给的补给货物，并将补给货物运输到位于补给船升降机(13)内部的传送车(14)上；
[0040]步骤3，控制补给船升降机(13)进行上升运动，使补给船升降机(13)将传送车(14)提升到预先制定的位置;同时，控制接受船升降机(13)到达预先制定的接收货物位置；
[0041]步骤4，补给船升降机上的传送车(14)被固定到吊车装置(7)后，自动启动外索引绞车(3)、内索引绞车(4)、高架索绞车(5)和波浪补偿装置(6);其中，根据系统预先设定数学模型控制外索引绞车(3)工作在牵引模式下，控制内索引绞车(4)工作在恒张力模式下，控制高架索绞车(5)配合波浪补偿装置(6)工作在恒张力模式下，最终实现传送车(14)快速、平稳、安全的从补给船向接受船传输；
[0042]步骤5，在传送车(14)从补给船向接受船传输过程中，通过对外牵索(9)和内牵索
(10)长度的检测，判断传送车(14)是否送到接受船，若货物到达接受船的预先制定位置处，则将传送车(14)内的货物自动卸载到接受船升降机的内部，然后，控制接受船升降机进行下降运动，使接受船升降机将货物下降运输到预先制定的位置；
[0043]控制接受船自动仓储系统动作，使接收船货物存取设备自动从升降机取下货物，并输送到接受船高层立体货架的对应位置。
[0044]优选的，步骤4中，控制高架索绞车(5)配合波浪补偿装置(6)工作在恒张力模式下，具体为:
[0045]步骤4.1，设定高架索长度给定值，高架索长度给定值为常数;设定高架索张力给定值，高架索张力给定值为常数；
[0046]步骤4.2，实时检测高架索实际长度值;实时通过船舶升降加速度传感器获得船舶实时位置偏差值；
[0047]高架索长度给定值作为第I比较器的正向输入，高架索实际长度值作为第I比较器的负向输入，船舶实时位置偏差值作为第I比较器的正向输入，第I比较器对各输入进行运算后，第I比较器的输出值输入到第I高架索PID，经运算后，输入到第2比较器的正向输入，同时，高架索张力传感器检测到的高架索实际张力值作为第2比较器的负向输入，高架索张力给定值作为第2比较器的正向输入;经第2比较器运算后输入到第2高架索PID;
[0048]第2高架索PID的输出作为第3比较器的正向输入，船舶升降加速度传感器所获得的船舶实时位置偏差值作为第3比较器的正向输入，第3比较器的输出作用于高架索伺服驱动器，进而调整高架索绞车转动速度和转动方向，实现高架索恒张力；
[0049]或者:
[0050]控制高架索绞车(5)配合波浪补偿装置(6)工作在恒张力模式下，具体为:
[0051]步骤4.a，控制系统实时获得高架索