CN118183530A - 一种海上作业船吊钩的监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

发明公开了所述的一种海上作业船吊钩的监测装置及方法，装置包括施工平台以及设置在施工平台上的吊臂，还包括设置在施工平台四周监测海况的监测组件、控制平台、安装在吊臂端部的激光发射器、与激光发射器配合监测吊钩晃动的激光接收器，所述激光接收器安装在具有补偿海浪运动的动平衡平台上，且控制平台控制动平衡平台运动以配合激光接收器接收激光信号，所述吊臂的支撑架上设有安装架，所述动平衡平台与安装架可拆卸连接，所述监测浮标、激光发射器、激光接收器分别与控制平台电性连接。本发明能够实时实地监测海况数据和吊钩在当前环境的位移情况，能适用于不同海域海况，依据实际情况评估起吊的可行性，相比于经验而言更可靠。

Description

一种海上作业船吊钩的监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种吊钩的监测装置及方法，尤其涉及一种海上作业船吊钩的监测装置及方法。

背景技术

随着海洋工程技术的发展，人类对海洋资源的利用率也越来越高。海上吊装施工技术也成了海洋开发的关键性技术。目前，绝大多数海上施工均借助浮式平台、特种工程船舶进行，通过在浮式平台或特种工程船舶上搭载的固定式吊机或者自走履带式吊机进行海上吊装施工作业。

深远海的海况条件复杂，气候多变，施工平台结构物在环境载荷的冲击下，会产生六个自由度的运动，当施工平台结构物运动过大时，会给施工带来极大的不便，且吊臂勾起重物悬挂在空中时，重物会受到大风影响连带着吊臂一起发生大幅度摆动，给施工带来安全隐患。传统的海上吊装作业过程中，往往依靠经验丰富的技术人员根据现场情况判断是否满足起吊要求，采用该方式评估起吊的可行性，主要依赖于经验判断，由于海况具有随机性，而人的经验具有局限性，使得判断的可靠性较低，且此种方法无法适用于不同海域。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供了一种能够实时监测海况、适用性广且可靠性高的海上作业船吊钩的监测装置及方法。

技术方案：本发明的所述的一种海上作业船吊钩的监测装置，包括施工平台以及设置在施工平台上的吊臂，还包括设置在施工平台四周监测海况的监测组件、控制平台、安装在吊臂端部的激光发射器、与激光发射器配合监测吊钩晃动的激光接收器，所述激光接收器安装在具有补偿海浪运动的动平衡平台上，且控制平台控制动平衡平台运动以配合激光接收器接收激光信号，所述吊臂的支撑架上设有安装架，所述动平衡平台与安装架可拆卸连接，所述监测浮标、激光发射器、激光接收器分别与控制平台电性连接。

进一步的，所述监测组件包括浮标，所述浮标的底端可拆卸连接有系缆，系缆的另一端连接有用于没入水底的铅坠。

进一步的，所述浮标的顶部安装有风速传感器，浮标的侧面安装有浪高仪，浮标的底部安装有流速仪，所述风速传感器、浪高仪、流速仪通过脐带缆与控制平台电性连接并将监测数据传送至控制平台。

进一步的，所述动平衡平台的正下方设有固定平台，所述动平衡平台的底端和固定平台的顶端均等间距安装有三个虎克铰，上方的虎克铰与下方的虎克铰布置位置错开60°，所述动平衡平台和固定平台之间通过虎克铰铰接有三个斜撑的伸缩缸。

进一步的，所述动平衡平台底部和吊臂的吊钩分别安装有检测其姿态的惯性测量传感器，且惯性测量传感器与控制平台电性连接，所述控制平台与伸缩缸电性连接并控制其伸缩。

进一步的，所述安装架包括两个对称设置的悬臂，所述悬臂的一端铰接有连接杆，所述连接杆的另一端铰接有第一夹具，所述第一夹具与吊臂的支撑架可拆卸连接，所述连接杆与悬臂之间设有限位滑杆，所述悬臂的侧面开设有滑槽，所述限位滑杆的一端延伸至滑槽内并与滑动连接，所述限位滑杆的另一端与连接杆铰接。

进一步的，所述悬臂的下方设有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的活动端与悬臂铰接，电动伸缩杆的固定端铰接有第二夹具，所述第二夹具均与吊臂的支撑架可拆卸连接，且第二夹具位于第一夹具的下方，所述控制平台与电动伸缩杆连接并控制其伸缩。

进一步的，所述固定平台的底端设置有与安装架的悬臂适配的卡套，且卡套通过螺栓与悬臂可拆卸连接。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种海上作业船吊钩的监测方法，包括以下步骤：

将施工平台部署到指定施工位置，将浮标等间距抛投在施工平台的外周；

风速传感器、浪高仪、流速仪分别监测海面风速、海浪高度、海水流速，并将监测的海况数据传输至控制平台；

松开吊臂的吊钩，抬起吊臂使吊钩自然下垂；

通过控制平台控制电动伸缩杆，使支撑架展开，即使悬臂处于水平状态；

将固定平台安装在两个悬臂上，并且使激光接收器和激光发射器处于同一竖直线上；

开启激光发射器和激光接收器，激光发射器跟随吊臂晃动的同时发射激光信号，激光接收器接收激光信号并传输至控制平台，生成吊钩晃动的位移数据；

激光发射器和激光接收器开启过程中，惯性测量传感器时刻监测动平衡动平台和吊钩的姿态并将监测的姿态数据实时传输至控制平台，控制平台依据姿态数据控制伸缩缸使动平衡平台处于水平状态；

控制平台根据海况数据、位移数据和姿态数据评估当前状态，判断当前状态是否满足起吊条件；

满足起吊条件后，关闭激光发射器和激光接收器，通过控制平台收纳安装架，并拆卸安装架和动平衡平台。

进一步的，所述浮标设置多个，且多个浮标围绕施工平台等间距设置，且相邻两个浮标的圆心角为45°。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：可靠性高且能适用于不同海域海况，本发明能够实时实地监测海况数据和吊钩在当前环境的位移情况，依据实际情况评估起吊的可行性，相比于经验而言更可靠；吊钩的位移数据监测精度高，动平衡平台在激光发射器开启时，能够抵消海浪翻涌等外部环境造成的运动干扰，使激光接收器更好地与激光发射器配合。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的浮标的结构示意图。

图3为本发明的部分结构示意图。

图4为本发明的动平衡平台和吊钩的结构示意图。

图5为本发明的悬臂和连接杆的结构示意图。

图6为本发明的动平衡平台和固定平台的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

如图1-5所示，本发明所述的一种海上作业船吊钩的监测装置，包括施工平台1以及设置在施工平台1上的吊臂2，还包括设置在施工平台1四周监测海况的监测组件、控制平台3、安装在吊臂2端部的激光发射器4、与激光发射器4配合监测吊钩晃动的激光接收器5，其中监测组件设置有多组，监测组件的数量可依据具体情况选择，且多种监测组件等间距地分布在施工平台1的四周，实时实地监测当前海域的海况，激光接收器5安装在具有补偿海浪运动的动平衡平台6上，且控制平台3控制动平衡平台6运动以配合激光接收器5接收激光信号，吊臂2的支撑架上设有安装架，动平衡平台6与安装架可拆卸连接，监测浮标7、激光发射器4、激光接收器5分别与控制平台3电性连接。

具体的，监测组件包括浮标7，浮标7的底端可拆卸连接有系缆8，系缆8的另一端连接有用于没入水底的铅坠9，使用时将浮标7抛投到海水中，铅坠9因自身重量下沉到海水中，使得浮标7相对固定在当前位置，避免浮标7被海浪吹走，浮标7的顶部安装有风速传感器10，浮标7的侧面安装有浪高仪11，浮标7的底部安装有流速仪12，风速传感器10、浪高仪11、流速仪12通过脐带缆与控制平台3电性连接并将监测数据传送至控制平台3。

动平衡平台6的正下方设有固定平台13，动平衡平台6的底端和固定平台13的顶端均等间距安装有三个虎克铰14，上方的虎克铰14与下方的虎克铰14布置位置错开60°，动平衡平台6和固定平台13之间通过虎克铰14铰接有三个斜撑的伸缩缸15，其中动平衡平台6设置为圆形板状结构，控制平台3因海浪翻涌会发生运动，动平衡平台6与控制平台3同步运动，会使得激光接收器5无法接收激光发射器4发出的激光信号，而三个伸缩缸15伸缩，使得伸缩缸15两端的虎克铰14发生转动与偏移，进而使得动平衡平台6发生相应运动以抵消海浪运动，使动平衡平台6保持水平状态；为了进一步精准控制动平衡平台6的运动，在所述动平衡平台6底部和吊臂2的吊钩分别安装有检测其姿态的惯性测量传感器16，且惯性测量传感器16与控制平台3电性连接，控制平台3与伸缩缸15电性连接并控制其伸缩，惯性测量传感器16可实时监测动平衡平台6和吊钩的姿态并实时传输给控制平台3，使得平台可精准控制伸缩缸15；风速传感器10、浪高仪11、流速仪12实时实地监测海况，并将海况数据传输至控制平台3，激光接收器5和激光发射器4实时监测吊钩在当前情况下的位移情况，也即吊钩的晃动幅度，并将吊钩的位移数据传送至控制平台3，惯性测量传感器16同时将动平衡平台6和吊钩的姿态数据传送至控制平台3，在综合考虑海况数据、位移数据和姿态数据，依据实际数据评估起吊的可靠性，相较于依据经验判断，其可靠性更高。

具体的，安装架包括两个对称设置的悬臂17，固定平台13的底端设置有与安装架的悬臂17适配的卡套，且卡套通过螺栓与悬臂17可拆卸连接，悬臂17的一端铰接有连接杆18，连接杆18的另一端铰接有第一夹具19，第一夹具19与吊臂2的支撑架可拆卸连接，连接杆18与悬臂17之间设有限位滑杆20，悬臂17的侧面开设有滑槽21，限位滑杆20的一端延伸至滑槽21内并与滑动连接，限位滑杆20的另一端与连接杆18铰接，悬臂17的下方设有电动伸缩杆22，电动伸缩杆22的活动端与悬臂17铰接，电动伸缩杆22的固定端铰接有第二夹具23，第二夹具23均与吊臂2的支撑架可拆卸连接，且第二夹具23位于第一夹具19的下方，控制平台3与电动伸缩杆22连接并控制其伸缩，其中第一夹具19、第二夹具23可采取螺栓或螺钉与吊臂2的支撑架连接，也可采用其他可拆卸的连接方式连接；吊臂在施工时或不使用时，安装架处于收纳状态，电动伸缩杆22处于初始长度，悬臂17与连接杆18折叠，需要评估吊钩起吊可行性时，电动伸缩杆22伸长，悬臂17向外展开的同时，限位滑杆20在滑槽21滑动，直至限位滑杆20滑动至极限位置并锁死，电动伸缩杆22持续伸长直至悬臂17处于水平状态。

实施例2

本发明所述的一种海上作业船吊钩的监测方法，包括以下步骤：

将施工平台1部署到指定施工位置，将浮标7等间距抛投在施工平台1的外周，浮标7的数量可依据实际情况进行选择，优选的，相邻两个浮标7的圆心角为45°，使得浮标7尽可能全面覆盖在施工平台1的浪向范围。

浮标7漂浮在海面，铅坠9使得浮标7相对固定在当前位置，浮标7可在小范围内运动，但不会随海浪漂走，浮标7上安装的风速传感器10、浪高仪11、流速仪12分别监测海面风速、海浪高度、海水流速，并将监测的海况数据传输至控制平台3。

当传输至控制平台3的海况数据达到预设标准时，可松开吊臂2的吊钩，抬起吊臂2使吊钩自然下垂，当海况数据未达到预设标准时，可持续等待，直至海况数据达到预设标准。

放开吊钩后，开始监测吊钩在当前环境下晃动幅度，进一步判断当前情况起吊的可靠性，首先通过控制平台3控制电动伸缩杆22，使支撑架展开，即使悬臂17处于水平状态，电动伸缩杆22伸长的过程中，悬臂17向外展开，同时限位滑杆20在滑槽21滑动，直至限位滑杆20滑动至极限位置并锁死，电动伸缩杆22持续伸长直至悬臂17处于水平状态。

然后将固定平台13的卡套套接在两个悬臂17上，此时可以相对悬臂17移动固定平台13，使激光接收器5和激光发射器4处于同一竖直线上，然后通过螺栓将固定平台13固定在当前位置，因悬臂17处于水平状态，伸缩缸15初始状态时，动平衡平台6位于固定平台13的正上方，也即动平衡平台6此时也处于水平状态。

待动平衡平台6安装完成后，开启激光发射器4和激光接收器5，激光发射器4跟随吊臂2晃动的同时发射激光信号，激光接收器5接收激光信号并传输至控制平台3，生成吊钩晃动的位移数据。

为了抵消海浪翻涌造成的运动干扰，激光发射器4和激光接收器5开启过程中，惯性测量传感器16时刻监测动平衡平台6和吊钩的姿态并将监测的姿态数据实时传输至控制平台3，控制平台3依据姿态数据控制伸缩缸15伸缩，伸缩缸15伸缩使得虎克铰14转动、偏移，进而使得动平衡平台6维持动态的水平状态。

控制平台3根据海况数据、位移数据和姿态数据评估当前状态，判断当前状态是否满足起吊条件；

满足起吊条件后，关闭激光发射器4和激光接收器5，同时关闭惯性测量传感器16，收纳安装架，收纳安装架后也可直接将其拆卸，防止其影响吊钩正常作用，同时避免施工过程中损坏安装架及其上安装的部件，并拆卸安装架和动平衡平台，不满足起吊条件则等待，直至满足起吊条件；收纳安装架时，首先控制伸缩缸15收缩，使动平衡平台6下降至最低高度，然后控制电动伸缩杆22使其收缩，悬臂17朝向吊臂2的支撑架转动收纳，随着电动伸缩杆22持续缩短，限位滑杆20在滑槽21反向滑动，直至悬臂17收纳至初始状态，固定平台13可依据实际情况选择是否从悬臂17上拆卸下来，浮标7也可依据实际情况选择是否收回。

Claims (10)

1.一种海上作业船吊钩的监测装置，包括施工平台(1)以及设置在施工平台(1)上的吊臂(2)，其特征在于：还包括设置在施工平台(1)四周监测海况的监测组件、控制平台(3)、安装在吊臂(2)端部的激光发射器(4)、与激光发射器(4)配合监测吊钩晃动的激光接收器(5)，所述激光接收器(5)安装在具有补偿海浪运动的动平衡平台(6)上，且控制平台(3)控制动平衡平台(6)运动以配合激光接收器(5)接收激光信号，所述吊臂(2)的支撑架上设有安装架，所述动平衡平台(6)与安装架可拆卸连接，所述监测浮标(7)、激光发射器(4)、激光接收器(5)分别与控制平台(3)电性连接。

2.根据权利要求1所述的海上作业船吊钩的监测装置，其特征在于：所述监测组件包括浮标(7)，所述浮标(7)的底端可拆卸连接有系缆(8)，系缆(8)的另一端连接有用于没入水底的铅坠(9)。

3.根据权利要求2所述的海上作业船吊钩的监测装置，其特征在于：所述浮标(7)的顶部安装有风速传感器(10)，浮标(7)的侧面安装有浪高仪(11)，浮标(7)的底部安装有流速仪(12)，所述风速传感器(10)、浪高仪(11)、流速仪(12)通过脐带缆与控制平台(3)电性连接并将监测数据传送至控制平台(3)。

4.根据权利要求1所述的海上作业船吊钩的监测装置，其特征在于：所述动平衡平台(6)的正下方设有固定平台(13)，所述动平衡平台(6)的底端和固定平台(13)的顶端均等间距安装有三个虎克铰(14)，上方的虎克铰(14)与下方的虎克铰(14)布置位置错开60°，所述动平衡平台(6)和固定平台(13)之间通过虎克铰(14)铰接有三个斜撑的伸缩缸(15)。

5.根据权利要求4所述的海上作业船吊钩的监测装置，其特征在于：所述动平衡平台(6)底部和吊臂(2)的吊钩分别安装有检测其姿态的惯性测量传感器(16)，且惯性测量传感器(16)与控制平台(3)电性连接，所述控制平台(3)与伸缩缸(15)电性连接并控制其伸缩。

6.根据权利要求1所述的海上作业船吊钩的监测装置，其特征在于：所述安装架包括两个对称设置的悬臂(17)，所述悬臂(17)的一端铰接有连接杆(18)，所述连接杆(18)的另一端铰接有第一夹具(19)，所述第一夹具(19)与吊臂(2)的支撑架可拆卸连接，所述连接杆(18)与悬臂(17)之间设有限位滑杆(20)，所述悬臂(17)的侧面开设有滑槽(21)，所述限位滑杆(20)的一端延伸至滑槽(21)内并与滑动连接，所述限位滑杆(20)的另一端与连接杆(18)铰接。

7.根据权利要求6所述的海上作业船吊钩的监测装置，其特征在于：所述悬臂(17)的下方设有电动伸缩杆(22)，所述电动伸缩杆(22)的活动端与悬臂(17)铰接，电动伸缩杆(22)的固定端铰接有第二夹具(23)，所述第二夹具(23)均与吊臂(2)的支撑架可拆卸连接，且第二夹具(23)位于第一夹具(19)的下方，所述控制平台(3)与电动伸缩杆(22)连接并控制其伸缩。

8.根据权利要求4所述的海上作业船吊钩的监测装置，其特征在于：所述固定平台(13)的底端设置有与安装架的悬臂(17)适配的卡套，且卡套通过螺栓与悬臂(17)可拆卸连接。

9.一种应用权利要1～8任一所述海上作业船吊钩的监测装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

将施工平台(1)部署到指定施工位置，将浮标(7)等间距抛投在施工平台(1)的***；

风速传感器(10)、浪高仪(11)、流速仪(12)分别监测海面风速、海浪高度、海水流速，并将监测的海况数据传输至控制平台(3)；

松开吊臂(2)的吊钩，抬起吊臂(2)使吊钩自然下垂；

通过控制平台(3)控制电动伸缩杆(22)，使支撑架展开，即使悬臂(17)处于水平状态；

将固定平台(13)安装在两个悬臂(17)上，并且使激光接收器(5)和激光发射器(4)处于同一竖直线上；

开启激光发射器(4)和激光接收器(5)，激光发射器(4)跟随吊臂(2)晃动的同时发射激光信号，激光接收器(5)接收激光信号并传输至控制平台(3)，生成吊钩晃动的位移数据；

激光发射器(4)和激光接收器(5)开启过程中，惯性测量传感器(16)时刻监测动平衡平台(6)和吊钩的姿态并将监测的姿态数据实时传输至控制平台(3)，控制平台(3)依据姿态数据控制伸缩缸(15)使动平衡平台(6)处于水平状态；

控制平台(3)根据海况数据、位移数据和姿态数据评估当前状态，判断当前状态是否满足起吊条件；

满足起吊条件后，关闭激光发射器(4)和激光接收器(5)，通过控制平台(3)收纳安装架，并拆卸安装架和动平衡平台(6)。

10.根据权利要求9所述的海上作业船吊钩的监测装置的方法，其特征在于：所述浮标(7)设置多个，且多个浮标(7)围绕施工平台(1)等间距设置，且相邻两个浮标(7)的圆心角为45°。