CN210528282U

CN210528282U - 一种集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头

Info

Publication number: CN210528282U
Application number: CN201921426348.1U
Authority: CN
Inventors: 卢道华; 王超; 王佳; 王恺
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology; Marine Equipment and Technology Institute Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology; Marine Equipment and Technology Institute Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-05-15
Anticipated expiration: 2029-08-30

Abstract

本实用新型涉及一种集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，所述吊接头分为上下两层，上层为支撑平台，安装有绞车和导线轮；下层为搭接平台，底部带有对接装置；上下两层均带有阻尼缸和补偿缸，绞车为升沉补偿绞车；支撑平台上部套接在门架的横梁上，上层阻尼缸和补偿缸一端套接在门架横梁上另一端铰接在支撑平台底部；支撑平台底部铰接有搭接平台，下层阻尼缸和补偿缸一端铰接在支撑平台底部，另一端铰接在搭接平台底部。本实用新型的优点在于：本实用新型所述吊接头将波浪补偿设备和绞车整合到吊接头上，整体设计紧凑，功能全面，根据不同海况和吊重选择不同的主被动补偿方式，为海上作业提供了更高的可靠性和灵活性。

Description

一种集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头

技术领域

本实用新型涉及一种波浪补偿吊接头，特别涉及一种集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头。

背景技术

随着海洋开发的加速，海上作业越来越频繁，目前已有的潜水器吊放设备多以A型门架和单臂吊为主，在相对恶劣的海况下由于船体的摆动幅度大作业时易发生危险，很大程度上限制了我们海上作业的时间。

海工单臂吊由于结构简单，控制方便，需求量大，已有较成熟的波浪补偿应用案例。相比较而言A型门架由于使用人群单一（多为科考类船舶），补偿控制复杂等原因都不带有波浪补偿功能，另外，由于带有单独的绞车，使得门架占地面积大，同时吊缆与门架和被吊货物等极易干涉，影响海上作业。如何不对门架结构进行大的修改，不过多增加控制难度的情况下，为门架增加一定的波浪补偿功能同时减小门架占地面积，避免吊缆干涉是目前的研究热点和难点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，以解决现有技术中的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，其创新点在于：所述吊接头采用上、下两层结构，

所述上层结构包括带有通孔的支撑平台，该支撑平台的上表面的两端对称设置有连接吊耳板，所述支撑平台通过连接吊耳板套接在门架横梁上，使支撑平台可绕门架横梁回转；所述两连接吊耳板之间的支撑平台上平行安装有升沉补偿绞车和导线轮，在导线轮两侧的支撑平台上对称设置有上层阻尼缸和上层补偿缸；所述上层阻尼缸和上层补偿缸的一端均套接在门架横梁上，上层阻尼缸和上层补偿缸的另一端均铰接在支撑平台上；

所述下层结构包括带有通孔的搭接平台，该搭接平台通过铰接机构铰接在支撑平台的底部；在搭接平台的两端对称设置有下层阻尼缸和下层补偿缸，所述下层阻尼缸和下层补偿缸的一端均铰接在支撑平台底部，下层阻尼缸和下层补偿缸的另一端均铰接在搭接平台上，且支撑平台上铰接点位于搭接平台上铰接点的外侧。

进一步地，所述铰接机构包括对称设置在支撑平台底部中心两侧的扇形铰接总成，各扇形铰接总成之间铰接有铰接连接板，且铰接连接板的另一端与搭接平台连接固定。

进一步地，所述铰接连接板为等腰三角形结构板体，且等腰三角形结构板体的顶角采用圆滑过渡。

进一步地，所述连接吊耳板为等腰三角形结构板体，且等腰三角形结构板体的顶角采用圆滑过渡。

本实用新型的优点在于：

（1）本实用新型集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，整体设计紧凑，功能全面，可以根据不同海况和吊重选择不同的补偿方式；

绞车被整合到吊接头上，减少了A型门架的占地面积，避免了门架大角度开合时吊缆与门架或被吊货物之间的干涉；

低海况作业时，开启绞车的升沉补偿功能，绞车通过吊缆的收放补偿船体随波浪的上下起伏，船体的横摇和纵摇在低海况下一般不明显，结合上层阻尼缸和下层阻尼缸被动减摇摆功能就可以满足普通潜水设备或者货物的吊装作业；

高海况作业时，船体的横纵摇加剧，被动减摇摆已经不能稳定住被吊物体，这时启动上层补偿缸和下层补偿缸，通过传感器实时监测的船体姿态，控制***使补偿缸和补偿绞车相互协作，主动补偿船体随波浪的运动，实现被吊物体的稳定，满足高海况下作业需求；

（2）本实用新型集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，其中，铰接机构的铰接连接板与连接吊耳板采用等腰三角形板体结构，使得支撑平台与门架横梁之间的连接以及搭接平台与支撑平台之间的连接更加稳固牢靠，进而保证吊接头的使用寿命；同时，各等腰三角形板体结构的顶角采用圆滑过渡，便于部件之间的连接。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头的结构示意图。

图2为控制***流程图。

图3为阻尼缸液压***原理示意图。

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实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例

本实施例集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，如图1所示，吊接头采用上、下两层结构。

上层结构包括支撑平台7，该支撑平台7的上表面的两端对称设置有连接吊耳板10，支撑平台7通过连接吊耳板10套接在门架横梁4上，使支撑平台7可绕门架横梁4回转；连接吊耳板10与门架横梁4连接的内部设有轴套避免门架横梁4磨损，左右连接处通过抱箍限制其左右窜动。

两连接吊耳板10之间的支撑平台7上平行安装有升沉补偿绞车6和导线轮5，升沉补偿绞车6选用带有升沉补偿功能的小型化轻量化绞车；支撑平台7在靠近导线轮5一侧开有导线孔，吊缆从升沉补偿绞车6引出，经过导线轮5通过导线孔到达下层。

在导线轮5两侧的支撑平台7上对称设置有上层阻尼缸3和上层补偿缸4；上层阻尼缸3的活塞杆端铰接在门架横梁4的一个转动套上，安装完毕后通过门架开合角度调整转动套的位置，而后通过螺母或者焊接等方式固定住其绕门梁4的旋转自由度，上层阻尼缸3基座端铰接在所述支撑平台底层的上表面；上层补偿缸8采用相同的方法安装在支撑平台上，上层阻尼缸3和上层补偿缸8在支撑平台7上对称布置。

下层结构包括搭接平台1，该搭接平台1通过铰接机构铰接在支撑平台7的底部；铰接机构的具体结构为，包括对称设置在支撑平台7底部中心两侧的扇形铰接总成11，各扇形铰接总成11之间铰接有铰接连接板12，且铰接连接板12的另一端与搭接平台1连接固定。

在搭接平台1的两端对称设置有下层阻尼缸2和下层补偿缸9，下层阻尼缸2基座端铰接于支撑平台7底层下表面，活塞杆端铰接于搭接平台1底层上表面，支撑平台7上的铰接点位于搭接平台1上的铰接点的外侧；下层补偿缸9采用相同的方法安装在搭接平台1上，下层阻尼缸2和下层补偿缸9在搭接平台1上对称布置；搭接平台1对应支撑平台7导线孔位置开有导线孔；搭接平台1底部有螺孔，可挂载缓冲器，抱箍抓手，机械臂，回收笼等吊放装置。

为了使得支撑平台7与门架横梁4之间的连接以及搭接平台1与支撑平台7之间的连接更加稳固牢靠，保证吊接头的使用寿命；铰接连接板12和连接吊耳板10均采用等腰三角形结构板体，同时，各等腰三角形板体结构的顶角采用圆滑过渡，便于部件之间的连接。

实施例中，上层阻尼缸3和下层阻尼缸2的液压原理，如图3所示，正常情况下，三位四通电液伺服阀电磁阀处于中间位置，缸进出油口通过节流阀连接，通过调节节流阀开度可以改变阻尼缸阻尼强弱；当手动调节其为补偿缸后，关闭节流阀，通过控制器控制两侧电液伺服阀位置的切换实现主动补偿运动。

本实施例中，升沉补偿绞车6、上层阻尼缸3、上层补偿缸8、下层阻尼缸2和下层补偿缸9均可单独控制；支撑平台7的液压缸，搭接平台1的液压缸，升沉补偿绞车6，三者同时协作可减弱或者补偿船体横摇、纵摇和升沉三个自由度的运动。

当海况为1至2级时，海上波浪较小，船体主要以升沉运动为主，仅开启升沉补偿绞车6的升沉补偿功能，姿态传感器测量出船身的升沉幅度Ht，控制***利用升沉补偿绞车6通过吊缆的收放反向输入-Ht，补偿船体随波浪的升沉运动；船体的横摇和纵摇在低海况下一般不明显，假定门架安装在船侧，吊装作业时船体发生横摇，上层阻尼缸3受力，通过阻尼运动，使得搭接平台1的摇晃减弱，同样地，吊装作业时船体发生纵摇，下层阻尼缸2也可被动的减少搭接平台1的摇晃，此时，上下层的补偿缸都处于随动状态。三者共同工作可以实现低海况下门架三自由度被动抗摇摆，满足普通潜水设备或者货物的吊装作业。

当海况为2至4级时，如图2所示，船体的横纵摇加剧，控制***首先监测船身姿态数据，当船体横纵摇角度未超过阈值角度α时，控制***不干预吊头运动，采用低海况下仅启动升沉补偿绞车6和阻尼缸的流程；当船身摆动角度超过阈值角度α时，控制***将自动打开上层或者下层补偿缸，通过传感器实时监测的船体横纵摇姿态角Φ（roll）和θ（pitch），同时控制***内预测算法超前预测船体下一时间相对位姿，计算出下一时刻预测补偿量Φt和θt，通过控制器使上下层补偿缸9伸长或者收缩θt和Φt来稳定住搭接平台1；进一步地，若吊装要求较高，可在任意情况下手动控制补偿缸的启动，增加吊接头的抗摇摆能力。当海况为5级以上时，船身运动进一步加剧，补偿缸启动后仍然不能使搭接平台1控制在安全的摆动范围内，可以手动选择将阻尼缸更改为补偿缸，进一步提高吊头的补偿能力。

本实用新型装置，利用补偿绞车6补偿船身升沉运动Ht，利用可变上层阻尼缸3和上层补偿缸8补偿船身纵摇θ（pitch），利用可变下层阻尼缸2和下层补偿缸9补偿船身横摇Φ（roll），可以实现高海况下作业的三自由度主动波浪补偿，实现被吊物体的稳定，满足高海况下作业需求。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型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实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型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实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，其特征在于：所述吊接头采用上、下两层结构，

2.根据权利要求1所述的集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，其特征在于：所述铰接机构包括对称设置在支撑平台底部中心两侧的扇形铰接总成，各扇形铰接总成之间铰接有铰接连接板，且铰接连接板的另一端与搭接平台连接固定。

3.根据权利要求2所述的集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，其特征在于：所述铰接连接板为等腰三角形结构板体，且等腰三角形结构板体的顶角采用圆滑过渡。

4.根据权利要求1所述的集成绞车的三自由度主被动联合式波浪补偿吊接头，其特征在于：所述连接吊耳板为等腰三角形结构板体，且等腰三角形结构板体的顶角采用圆滑过渡。