一种具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置

本发明属于海工作业浮吊装备控制，具体说是一种具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置。

背景技术：

1、近年来，随着世界经济的高速发展和全球能源的日益短缺，全球海洋资源争夺战愈演愈烈，世界各国纷纷大力发展海洋工程技术和装备，开展海上“圈地运动”。船载起重机，作为水上运输的配套设备，通过吊杆的回转、变幅和吊缆长度变化，实现海上货物的起重搬运。因其占用空间小、作业范围广、起吊载荷大、操作灵活等优势，被广泛装载于工程船舶和海洋平台，执行海运货物转运、救生艇和航标布放、作战舰船弹药物质补给等作业，是海洋经济发展和舰船中不可或缺的关键设备。

2、然而，海上作业受风、浪、流等环境载荷影响，船体会产生横摇、纵摇、垂荡等复杂运动，船载起重机的随船运动会导致施工难度的不断增大。例如：下放的货物可能与上升的船体甲板发生碰撞，造成补给货物或被补给船的损伤，当补给货物为易碎品或易爆危险品时，会导致财产损失或危险情况发生；此外，两船的相对运动可能使刚放置在目标船甲板上的货物再次悬空，造成货物的二次碰撞，对船上作业人员和装备非常危险。同时，由于浮吊臂长问题，吊臂所能承受的载荷往往很难达到使用要求。一般认为，超过三级海况的情况下，工程船就应停止作业。

3、有鉴于此，应用新原理和方法，在风、浪、流等环境载荷下有效抑制吊物随船摆动，实现船载吊装、转运作业的安全高效运行，是现代海洋工程施工装备亟需攻克的难题。

4、因此，如何设计一种具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，可以安装起重机末端吊臂，有效补偿吊物的随船摆动并提升吊臂的承载能力，扩大船载起重机的作业范围，避免吊物与甲板或作业平台发生碰撞造成损坏。这是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，可以安装起重机末端吊臂，有效补偿吊物的随船摆动并提升吊臂的承载能力，扩大船载起重机的作业范围，避免吊物与甲板或作业平台发生碰撞造成损坏。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，包括吊臂及与吊臂连接的浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述浮吊主动抑摆装置包括水平调整机构、俯仰调整机构、承载支撑机构及抑摆装置连接部件，所述承载支撑结构用于驱动调节所述水平调整机构前端的高度，所述水平调整机构包括前端设置的臂端滑轮及后端设置的水平驱动装置，所述水平调整机构用于调整所述臂端滑轮在水平面的位置，从而补偿船体所产生的横荡运动和纵荡运动，所述俯仰调整机构包括俯仰机架及俯仰驱动装置，用于补偿垂荡运动；所述水平调整机构与所述俯仰调整机构连接，所述承载支撑结构两端分别与所述水平调整机构的前端和所述抑摆装置连接部件的前端铰接，所述抑摆装置连接部件的中部与所述俯仰调整机构连接，所述俯仰驱动装置的两端分别与所述抑摆装置连接部件和所述俯仰调整机构铰接。

3、对上述技术方案的改进：所述水平调整机构包括对称设置的左侧水平调整机构和右侧左侧水平调整机构，所述左侧水平调整机构和右侧左侧水平调整机构分别包括一级液压缸、二级液压缸、一级折臂、二级折臂及所述臂端滑轮，所述一级液压缸分别与所述俯仰机架和所述一级折臂相连，所述二级液压缸分别与所述一级折臂和所述二级折臂相连，所述一级折臂、二级折臂和所述俯仰机架之间分别通过旋转副两两相连，两个所述二级折臂前端的连接处设置所述臂端滑轮，所述臂端滑轮上设置的起重缆绳随着所述臂端滑轮自适应转动。

4、对上述技术方案的进一步改进：所述俯仰调整机构包括对称设置的左侧俯仰调整机构和右侧俯仰调整机构，所述左侧俯仰调整机构和右侧俯仰调整机构分别包括俯仰液压缸和所述俯仰机架，所述左侧俯仰调整机构中的俯仰机架与所述左侧水平调整机构中的所述一级折臂通过旋转副相连，所述右侧俯仰调整机构中的俯仰机架与所述右侧水平调整机构中所述一级折臂通过旋转副相连，两个所述俯仰机架通过连杆连接为一体结构，所述连杆的中部通过俯仰万向节安装于所述抑摆装置连接部件上，所述抑摆装置连接部件的两侧通过旋转副连接两个所述俯仰液压缸，两个所述俯仰液压缸的伸缩杆分别与两个所述俯仰机架铰接，通过两个所述俯仰液压缸驱动俯仰调整机构，实现俯仰控制。

5、对上述技术方案的进一步改进：所述左侧俯仰调整机构中的所述俯仰液压缸的伸缩杆和右侧俯仰调整机构中的所述俯仰液压缸的伸缩杆分别通过胡克铰链与对应的所述俯仰机架铰接。

6、对上述技术方案的进一步改进：所述承载支撑结构为支撑液压缸，所述支撑液压缸的伸缩杆一端由支撑万向节与所述二级折臂的前端相连，所述支撑液压缸由支撑万向节与所述抑摆装置连接部件的前端相连。

7、对上述技术方案的进一步改进：所述抑摆装置连接部件的中部设置横向穿孔，连接两个所述俯仰液压缸的两个旋转副安装在所述穿孔中；所述抑摆装置连接部件的上侧设有滑轮固定件，并通过旋转副与所述吊臂相连。

8、对上述技术方案的进一步改进：所述臂端滑轮包括滑轮、耳板和转轴，在耳板上设置轴孔，所述滑轮通过转轴安装在所述耳板的轴孔中，两个所述二级折臂前端的通过销轴连接，所述销轴的上端设所述置臂端滑轮，在两个所述二级折臂前端连接部上下两面的所述销轴上嵌入式安装止推轴承。

9、对上述技术方案的进一步改进：在所述臂端滑轮上设置有凹槽，用于将起重缆绳置于所述凹槽内，避免起重缆绳发生偏移。

10、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

11、从上述技术方案可以看出，本发明提供的一种具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

12、1.本发明的船载起重机浮吊主动抑摆装置在海上吊装搬运作业时，其臂端滑轮可以通过水平调整机构的一级液压缸和二级液压缸进行水平位置控制，从而有效避免因船体浪致横荡运动和纵荡运动造成的吊物摆动，使得吊装搬运作业可以安全进行，扩大了船载起重机的作业范围；

13、2.本发明的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其臂端滑轮可以通过俯仰调整机构的俯仰液压缸进行垂向位置控制，从而补偿船体的浪致垂荡运动，避免吊物与目标船甲板的碰撞，保障吊装作业的安全；

14、3.本发明的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其承载支撑机构可以被动跟随水平调整机构和俯仰调整机构的运动，其支撑液压缸可以提高船载起重机浮吊主动抑摆装置的承载能力；

15、4.本发明的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其抑摆装置连接部件安装在现有的船载起重机的吊臂末端，无需对船载起重机进行大量改装，使得浮吊主动抑摆装置的适用范围更广。

16、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，包括吊臂及与吊臂连接的浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述浮吊主动抑摆装置包括水平调整机构、俯仰调整机构、承载支撑机构及抑摆装置连接部件，所述承载支撑结构用于驱动调节所述水平调整机构前端的高度，所述水平调整机构包括前端设置的臂端滑轮及后端设置的水平驱动装置，所述水平调整机构用于调整所述臂端滑轮在水平面的位置，从而补偿船体所产生的横荡运动和纵荡运动，所述俯仰调整机构包括俯仰机架及俯仰驱动装置，用于补偿垂荡运动；所述水平调整机构与所述俯仰调整机构连接，所述承载支撑结构两端分别与所述水平调整机构的前端和所述抑摆装置连接部件的前端铰接，所述抑摆装置连接部件的中部与所述俯仰调整机构连接，所述俯仰驱动装置的两端分别与所述抑摆装置连接部件和所述俯仰调整机构铰接。

2.根据权利要求1所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述水平调整机构包括对称设置的左侧水平调整机构和右侧左侧水平调整机构，所述左侧水平调整机构和右侧左侧水平调整机构分别包括一级液压缸、二级液压缸、一级折臂、二级折臂及所述臂端滑轮，所述一级液压缸分别与所述俯仰机架和所述一级折臂相连，所述二级液压缸分别与所述一级折臂和所述二级折臂相连，所述一级折臂、二级折臂和所述俯仰机架之间分别通过旋转副两两相连，两个所述二级折臂前端的连接处设置所述臂端滑轮，所述臂端滑轮上设置的起重缆绳随着所述臂端滑轮自适应转动。

3.根据权利要求2所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述俯仰调整机构包括对称设置的左侧俯仰调整机构和右侧俯仰调整机构，所述左侧俯仰调整机构和右侧俯仰调整机构分别包括俯仰液压缸和所述俯仰机架，所述左侧俯仰调整机构中的俯仰机架与所述左侧水平调整机构中的所述一级折臂通过旋转副相连，所述右侧俯仰调整机构中的俯仰机架与所述右侧水平调整机构中所述一级折臂通过旋转副相连，两个所述俯仰机架通过连杆连接为一体结构，所述连杆的中部通过俯仰万向节安装于所述抑摆装置连接部件上，所述抑摆装置连接部件的两侧通过旋转副连接两个所述俯仰液压缸，两个所述俯仰液压缸的伸缩杆分别与两个所述俯仰机架铰接，通过两个所述俯仰液压缸驱动，实现俯仰控制。

4.根据权利要求3所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述左侧俯仰调整机构中的所述俯仰液压缸的伸缩杆和右侧俯仰调整机构中的所述俯仰液压缸的伸缩杆分别通过胡克铰链与对应的所述俯仰机架铰接。

5.根据权利要求2-4任一项所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述承载支撑结构为支撑液压缸，所述支撑液压缸的伸缩杆一端由支撑万向节与所述二级折臂的前端相连，所述支撑液压缸由支撑万向节与所述抑摆装置连接部件的前端相连。

6.根据权利要求3或4所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述抑摆装置连接部件的中部设置横向穿孔，连接两个所述俯仰液压缸的两个旋转副安装在所述穿孔中；所述抑摆装置连接部件的上侧设有滑轮固定件，并通过旋转副与所述吊臂相连。

7.根据权利要求1-4任一项所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述臂端滑轮包括滑轮、耳板和转轴，在耳板上设置轴孔，所述滑轮通过转轴安装在所述耳板的轴孔中，两个所述二级折臂前端的通过销轴连接，所述销轴的上端设所述置臂端滑轮，在两个所述二级折臂前端连接部上下两面的所述销轴上嵌入式安装止推轴承。

8.根据权利要求6任一项所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，所述臂端滑轮包括滑轮、耳板和转轴，在耳板上设置轴孔，所述滑轮通过转轴安装在所述耳板的轴孔中，两个所述二级折臂前端的通过销轴连接，所述销轴的上端设所述置臂端滑轮，在两个所述二级折臂前端连接部上下两面的所述销轴上嵌入式安装止推轴承。

9.根据权利要求1-4任一项所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，在所述臂端滑轮上设置有凹槽，用于将起重缆绳置于所述凹槽内，避免起重缆绳发生偏移。

10.根据权利要求8所述的具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，其特征在于，在所述臂端滑轮上设置有凹槽，用于将起重缆绳置于所述凹槽内，避免起重缆绳发生偏移。

技术总结
本发明提供一种具有运动补偿功能的船载起重机浮吊主动抑摆装置，包括吊臂及与吊臂连接的浮吊主动抑摆装置，其特点是：浮吊主动抑摆装置包括水平调整机构、俯仰调整机构、承载支撑机构及抑摆装置连接部件，水平调整机构、俯仰调整机构、承载支撑机构及抑摆装置连接部件之间通过连接部件连接。承载支撑结构用于驱动调节所述水平调整机构前端的高度，水平调整机构用于调整所述臂端滑轮在水平面的位置，从而补偿船体所产生的横荡运动和纵荡运动，俯仰调整机构用于补偿垂荡运动。可以安装于起重机末端吊臂，有效补偿吊物的随船摆动并提升吊臂的承载能力，扩大船载起重机的作业范围，避免吊物与甲板或作业平台发生碰撞造成损坏。

技术研发人员：王海波,刘昭文,张益鹏,常宗瑜,张博文,余焱群,赵林,李文清,董趁心,倪平虎,李金宜
受保护的技术使用者：中国海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15