CN104039678B - 具有船和波浪运动的全动态补偿的船和起重机及其控制方法 - Google Patents

具有船和波浪运动的全动态补偿的船和起重机及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及船(10),该船包括用于将船(10)上的潜水员输送设备(36)和/或潜水员设备(38)定位进水体(2)中的起重机(12)。起重机(12)包括:-连接到船(10)的起重机基座(24);-具有可运动地连接到起重机基座(24)上的悬置点(16)的起重机臂(14);-用于控制起重机臂(14)的形态的控制装置(26);控制装置(26)被配置成用于:-确定由船运动引起的起重机(12)的位置和/或定向上的变化,-动态地调节起重机臂的形态以改变悬置点(16)相对于起重机基座(24)的位置以便至少部分地补偿起重机(12)的位置和/或定向上的变化。

Description

具有船和波浪运动的全动态补偿的船和起重机及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种包括用于将船上的潜水员输送设备和/或潜水员设备定位进水体中的起重机的船。

[0002] 此外,本发明涉及一种起重机,并且涉及一种使用该起重机用于将船上的潜水员输送设备和/或潜水员设备定位进水体中的方法。

背景技术

[0003] “设备”在这里指在潜水作业中涉及的各种物体,像潜水员输送设备(例如,潜水钟、潜水室或者潜水篮,优选地在输送设备内携带潜水人员)和潜水员设备(例如,工具、补给或者备用装备,可选地被携带在工作篮中)。根据已知的潜水员部署方法,潜水员输送设备和/或潜水员设备被置于潜水支援船(diving support vessel)船外并且通过在船体的侧部的上方的部署或者通过经由船井(moon pool)的部署进入水体中。具有单升降臂和绞盘的小起重机可以被用于降下潜水员设备进入水体中和升起潜水员设备到水体外。负载在连接点处由缆绳承载,并且通过控制绞盘和/或通过垂直地调节升降臂负载是可重新定位的。潜水员输送设备的部署通常涉及专用的发射和回收系统(LARS)的使用,该发射和回收系统并入了携带用于悬置潜水员输送设备的缆绳的绞盘。潜水员输送设备因此被经由船井部署或者在船的侧上方部署。通常,这个部署进一步涉及使用具有单升降臂和携带另外的用于悬置潜水员输送设备的缆绳的绞盘的小起重机的已知的交叉拖运(cross-hauling)方法。在交叉拖运的期间,当起重机逐步地从LARS接管悬吊功能时,浸没的潜水员输送设备朝向工作位置水平地输送。

[0004] 已知的方法的一个缺点是潜水员输送设备和/或潜水员设备在与船相距相对小的投影水平距离处定位进水体中,这在船不能或者不允许靠近目标定位的潜水作业的情况下,导致潜水员在他们的钟和设备与工作位置之间往来需要的大量的游泳时间。在海上平台建设或者检查维修和保养(IRM)的潜水作业的期间,可能是这种情况,其中平台的建设禁止船接近平台基部。不利的长游泳距离带来额外的成本,并且在永远变化着的环境条件下计划和寻找适合的作业窗口方面形成限制因素。使用起重机在与船相距更大的水平距离处定位负载是困难的和危险的,因为船的相对小的运动(比如像偏航(yaw)、颠簸(pitch)和侧倾(roll)的起伏运动和旋转运动)将导致起重器的悬置点的相对大的运动,特别是在恶劣的环境条件下。

[0005] 专利申请US2010/0230370和W02009/036456披露了具有用于提升负载的起重机的漂浮船,在其中起重机系统设有对风和波浪诱发的船的运动的(垂直)升降补偿。基于升降力矩的测量,披露的升降补偿利用携带负载线的绞盘的自动控制。因此,在被描述的起重机系统中仅仅补偿垂直升降运动。

[0006] 专利申请GB2252295披露了用于漂浮船上的离岸起重机的控制系统。披露的系统通过起重机基部相对于船体的自动扭转(旋转)马达控制提供了船运动补偿。结果,披露的系统帮助减小了悬置在水表面上方的负载的摆动运动。

发明内容

[0007] —个目的是提供在特别是在恶劣的环境条件下、用提高了的精度和安全性将潜水员输送设备和/或潜水员设备定位和悬置在漂浮的船外和水体中的装置和方法。

[0008] 因此,根据第一方面,提供了一种船,该船包括用于将船上的潜水员输送设备和/或潜水员设备定位进水体中的起重机,由此起重机包括:_连接到船的起重机基座;_具有可运动地连接到起重机基座的悬置点的起重机臂;-控制装置,用于控制起重机臂构造以将悬置点相对于起重机基座固定处或者以控制悬置点(16)沿行预定的路径;由此控制装置被配置为用于:

[0009]-确定由船的运动引起的在起重机的位置和/或定向上的变化,以及-动态地调节起重机臂构造以改变悬置点相对于起重机基座的位置以便至少部分地补偿在起重机的位置和/或定向上的变化。

[0010] 描述的船允许即使当船由于波浪(起伏)而上下运动时以及在船的定向变化(比如偏航、颠簸和侧倾运动)的情况下也例如通过交叉拖运而以安全的和精确的方式将潜水室(可能携带了潜水人员)和/或设备定位在船外。控制装置可以被设置成用于补偿船的侧向运动(横摆和纵荡(surge)),虽然这些运动也可以通过存在于船上的已知动态定位系统补偿。这种船可以用以将负载定位到水下的位置并且尽管船运动也保持负载相对稳定。这使得例如当由起重机将潜水员输送设备和潜水作业设备保持在附近并且在容易接近的稳定位置中时,潜水员工作成为可能。起重机臂可以包括多个致动器以使起重机臂运动并且以因此将悬置点定位在期望的位置处。基于在起重机的位置或者定向上的变化,并且通过下文中描述的运动补偿系统中的一个或者多个的合作,以从起重机悬置的物体(例如,潜水输送设备)无论环境影响至少部分地保持稳定的方式,起重机的构造能够三维度地调节。术语“位置”在这里用一组位置参数(例如,x-y-z)识别,并且与术语“定向”区别,其中术语“定向”与一组旋转参数(例如,偏航-颠簸-侧倾)关连。如果需要将负载部署在与船体相距相当大的水平距离处,则没有进一步的措施的话,附接在起重机的悬置点处或者附近的负载的偏移将被环境诱发的船运动极大地增强,该增强可归因于在起重机臂的自由端上的杠杆效应。通过动态地调节起重机的构造并且响应船(即,起重机基座)的位置上的变化,悬置点可以至少部分地保持稳定。因此,由于突然船的运动导致的承载在悬置点处并且在水线上方的负载的摆动被补偿。而且,当经过浪溅区时作用在负载上的波浪力可以通过主动地适应平行于波浪运动的起重机顶端运动而减小。

[0011] 确定由船的运动引起的在起重机的位置和/或定向上的变化可以以任何适合的方式完成。这例如可以使用感测船的运动和/或位置和/或定向的传感器完成。传感器也可以包括在船的附近的一个或者多个漂浮浮标,该漂浮浮标包括传感器,比如运动学传感器、位置传感器和定向传感器,用于测量波浪运动和用以预测波浪运动导致的船的运动。

[0012] 确定在起重机的位置和/或定向上的变化也可以包括考虑船的变形、特别是船的船体的变形。在用于确定在起重机的位置和/或定向上的变化的传感器定位在船上远离起重机的位置上的情况下,这是特别重要的。控制装置可以被设置成用于运行能够计算船的变形的软件。

[0013] 确定由船的运动引起的在起重机的位置和/或定向上的变化也可以与预测软件结合使用这种传感器来完成,该预测软件预测在不久的将来(例如,提前3秒)的船的运动和可能的船变形。这允许更精确地动态地调节起重机臂的形态。

[0014] 根据一个实施例,船(10)包括具有绳索(30)的绞盘(17),绞盘(17)相对于起重机基座(24)定位在固定的位置上并且绳索(30)从绞盘(17)延伸到悬置点(16),其中自由绳索端从悬置点(16)垂下,其中控制装置(26)被配置成用于控制绞盘(17)放出绳索或者收入绳索(30)以补偿起重机臂形态的动态调节。完成这些以保持自由绳索端的恒定长度或者以保证有效载荷遵循预定路径。

[0015] 绞盘例如被定位在起重机基座上或者船的甲板上。绳索被至少部分地绕绞盘的绞盘轴线缠绕使得绞盘可以通过旋转绞盘轴线放出绳索或者收入绳索。

[0016] 通过调节起重机臂的形态以改变悬置点相对于起重机基座的位置,绳索的自由端的长度可能改变。这是不期望的,因为它导致连接到绳索的负载(潜水员输送设备和/或潜水员设备)的向上或者向下的运动,其可以引起对在工作中的潜水员而言的危险情况并且可以引起潜水员的晕船。因此,通过控制绞盘以放出绳索或者收入绳索,这个可以被补偿。控制绞盘可以动态地完成并且可以与起重机臂的形态的动态调节同时地完成。

[0017] 根据一个实施例,起重机臂包括多个相互连接的臂段,控制装置被配置成用于响应于所确定的起重机的位置和/或定向上的变化而控制臂段的相对定向。

[0018] 具有可相对于彼此重新定位的两个或者更多相互连接的臂段的起重机臂与起重机基座(需要至少两个可运动的相互连接)具有足够的运动自由度以自身提供保持悬置点稳定所需要的全部船/起重机运动补偿能力。臂段可以通过例如铰接的、伸缩的和/或可轴向旋转的臂接头相互连接。起重机臂包括致动器,比如液压致动器,该致动器可以使不同的臂段相对于彼此运动并且将臂段保持在期望的相对定向中。控制臂段的相对定向可以有利于补偿在平行于起重机臂的水平方向的方向上的船的侧向运动(横摆和纵荡)。

[0019] 根据一个实施例,起重机臂用液压重新定位装置可运动地附接到起重机基座上,该液压重新定位装置能够被控制装置控制,并且响应在起重机的位置和/或定向上的确定变化而调节起重机臂的颠簸-和-侧倾形态。

[0020] 有益地,液压重新定位装置使能相对于在船的方向上(以及因此在固定的起重机基座的方向上)的颠簸和/或侧倾变化而动态补偿起重机形态。因此,悬置点调节能够响应波浪诱发的船运动。

[0021] 根据一个实施例,起重机臂包括伸缩臂部分,控制装置配置用于控制伸缩臂部分的伸展和/或收回,从而响应所确定的船或者起重机基座的位置和/或定向上的变化而调节伸出的臂的长度。

[0022] 起重机可以包括致动器,比如液压致动器,其可以伸展或者收回伸缩臂部分或者臂段。控制这种可伸展和可收回臂段可以有益于补偿在平行于起重机臂的水平方向的方向上的船的侧向运动(横摆和纵荡),但是也用于补偿由船的侧倾运动引起的起重机顶端的侧向运动。

[0023] 根据另一实施例,起重机臂可旋转地连接到起重机基座,控制装置配置成用于响应于所确定的船或者起重机基座的位置和/或定向上的变化而相对于起重机基座旋转起重机臂。

[0024] 根据另外的实施例,起重机臂是能够绕竖直旋转轴线旋转的。

[0025] 相对于起重机基座绕竖直旋转轴线将起重机臂旋转可以有益于补偿绕垂直轴线的船的定向的旋转变化(偏航),或者用于补偿由船的颠簸引起的起重机顶端的侧向运动。

[0026] 根据又一实施例,起重机臂是能够绕至少两个水平旋转轴线旋转的。

[0027] 绕两个或者更多水平旋转轴线旋转起重机臂可以有益于补偿船的颠簸-和-侧倾运动,同时将悬置点保持在与船体相距固定的投影水平距离处。

[0028] 根据一个实施例,船包括用于确定在起重机的位置和/或定向上的变化的起重机运动学传感器。

[0029] 如已经指出的一样,这可以包括在位置和/或定向上预测变化以及可以包括计算(预测的)船的变形。

[0030] 起重机运动学传感器可以例如安装在起重机上,比如安装在基座上或者安装在悬置点上/附近以直接测量在起重机的位置和/或定向上的变化。运动学传感器可以形成为控制装置的部分,并且可以包括一个或者多个加速度传感器、陀螺仪和全球定位系统。根据另一实施例,起重机运动学传感器定位在悬置点上或者接近悬置点。通过在起重机的悬置点上或者附近提供运动学传感器,可以获得关于动态补偿的反馈并且可以做出校正以进一步地改善动态补偿。

[0031] 根据一个实施例,船包括用于确定在船的位置和/或定向上的变化的船运动学传感器,由此控制装置被配置用于基于所确定的船的位置和/或定向上的变化而动态地调节起重机臂的形态以改变悬置点的位置。

[0032] 船运动学传感器可以替代性地提供,或者除了上文中描述的起重机运动学传感器之外还提供船运动学传感器。而且,船运动学传感器可以形成为起重机控制装置的部分,并且也可以包括一个或者多个加速度传感器、陀螺仪和全球定位系统。可替代地,船运动学传感器可以作为船定位和运动参考系统(例如,导航控制或者动态定位(DP)系统)的部分已经安装在船上。如果DP系统是活动的,则船的平面运动可以已经被DP推进器(至少部分地)补偿,并且起重机臂形态仅仅需要动态地调节以补偿剩余的船运动分量。船运动学传感器测量的船运动数据在任何情况下都可以用作起重机控制装置的输入。

[0033] 根据又一实施例,控制装置被配置用于确定由于船的起伏运动导致的在起重机的高度上的变化,以及用于控制起重机臂以改变在相反的方向上悬置点相对于基座的高度。

[0034] 这种实施例具有负载不会一直与船一起上下运动的优点,一直与船一起上下运动可以引起损害,特别是当潜水钟或者潜水设备在上升的波浪上方接近水表面上方同时船执行向下的运动时。绞盘的控制可以补充起重机悬置点的受控高度调节以增大或者减小悬吊线长度。

[0035] 根据又一实施例,控制装置被配置成用于确定由于船的旋转运动导致的在起重机的定向上的变化,并且被配置成用于控制起重机臂以改变悬置点相对于基座的定向从而补偿所确定的定向上的变化。

[0036] 常常,起重机靠近甲板的边缘处附接到船上,并且不在船的旋转运动的中心。因此,在船的旋转(即,颠簸-侧倾-偏航)运动的期间整个起重机的位置将改变。这个实施例具有优点是潜水人员和或潜水员设备不会承受由波浪诱发的船运动引起的相对大的横摆运动(其可以导致晕船或者损伤)。而且,水表面的冲击是,特别是当潜水人员或者潜水员设备接近水表面上方并且由于横摆运动而用极大的力撞击水表面时产生的。

[0037] 根据一个实施例,控制装置(26)被配置用于确定船的变形并且起重机臂的形态的动态调节考虑确定的船的变形。

[0038] 根据第二方面,并且根据上文中描述的优点和效果,提供了一种起重机,用于在船外将潜水员输送设备和/或潜水员设备定位和悬置进水体中,由此起重机包括起重机基座、可运动的起重机臂和悬置点,-控制装置,用于控制起重机臂以相对于起重机基座将悬置点定位在相对位置处或者控制起重机臂以控制悬置点(16)遵循预定路径,其中控制装置被配置成用于:_确定在起重机基座的位置和/定向上的变化,以及-动态地调节起重机的形态以改变悬置点相对于起重机基座的位置以便至少部分地补偿在起重机基座的位置和/或定向上的变化。

[0039] 起重机基座可以被配置为安装到漂浮的船的甲板上。

[0040] 根据一个实施例,起重机(12)包括具有绳索(30)的绞盘(17),绞盘(17)固定地连接到起重机基座(24)并且绳索(30)从绞盘(17)延伸到悬置点(16),其中自由绳索端从悬置点(16)垂下,其中控制装置(26)被配置用于控制绞盘(17)以放出绳索或者收入绳索

(30)从而补偿起重机臂形态的动态调节以保持自由绳索端的长度不变。

[0041] 根据第三方面,并且根据上文中描述的优点和效果,提供一种方法,该方法用于使用定位在船上的起重机将潜水员输送设备和/或潜水员设备定位和悬置在船外和水体中,起重机包括起重机基座、可运动的起重机臂和并且包括悬置点,该方法包括:a)控制起重机臂以相对于起重机基座将悬置点定位在相对位置处或者以控制悬置点遵循预定路径

(16) ;b)确定由船运动引起的在起重机的位置和/或定向上的变化,以及c)动态地调节起重机形态以改变悬置点相对于起重机基座的位置以便至少部分地补偿在起重机的位置和/或定向上的变化。

[0042] 根据一个实施例,船(10)包括具有绳索(30)的绞盘(17),绞盘(17)相对于起重机基座(24)定位在固定的位置上并且绳索(30)从绞盘(17)延伸到悬置点(16),其中自由绳索端从悬置点(16)垂下,其中方法包括d)动态地控制绞盘(17)以放出绳索或者收入绳索(30)从而补偿起重机臂形态的动态调节以保持自由绳索端的长度不变。

[0043] 动作c)和d)可以并行地执行。

[0044] 动作b)可以以任何适合的方式执行,例如如上文中描述的一样,并且因此可以包括使用传感器感测船的运动和/或位置和/或定向、考虑船的变形、预测船运动和可能的船变形。

[0045] 根据一个实施例,方法包括:_确定水体相对于船的局部竖直运动,以及-动态地调节起重机臂形态以改变悬置点相对于起重机基座的位置以便至少部分地补偿水体的局部竖直运动。

[0046] 水体的局部竖直运动指在与悬置点的竖直投影重合的水表面的位置处或者附近的局部波浪运动。这种波浪运动可以例如被具有竖直位置探测器的漂浮浮标测量,局部波浪运动测量数据被起重机控制装置从漂浮浮标接收并且被用作动态起重机臂形态调节的输入。有益地,通过补偿局部波浪运动,悬置的潜水员设备经过水表面进入水体(即,“浪溅区”)的冲击将显著地减小。

[0047] 根据一个实施例,方法包括确定悬置点的目标位置或者目标路径,其中动作a)包括将悬置点定位在目标位置或者目标路径中,其中动作b)包括确定悬置点的当前位置并且确定在悬置点的位置上的变化。目标位置被相对于地球(全球)坐标系定义。

[0048] 根据另一个实施例,方法包括:使用将潜水员输送设备和潜水员设备中的每个分别地定位在船外以及水体中的不同的起重机,由此各自的起重机被定位在船上,并且包括各自的起重机基座、各自的可运动的起重机臂以及各自的悬置点,方法包括控制各自的起重机臂以将各自的悬置点相对于各自的起重机基座定位在相对位置或者相关路径中确定在各自的起重机的位置和/或定向上的变化动态地控制各自的起重机臂以改变各自的悬置点相对于各自的起重机基座的相对位置从而至少部分地补偿所确定的各自的起重机基座的位置和/或定向上的变化;_保持各自的悬置点相对于彼此至少部分地稳定。

[0049] 根据一个实施例,方法包括:

[0050]-使用将比如潜水员输送设备(36)或者潜水员设备(38)的单个有效载荷定位在船(10)外并且定位进水体⑵中的不同的起重机(12),由此各自的起重机(12)定位在船

(10)上,并且包括各自的起重机基座(24)、各自的可运动起重机臂(14)和各自的悬置点(16),方法包括:

[0051]-控制各自的起重机臂(14)以相对于各自的起重机基座(24)将各自的悬置点

(16)定位在相对位置或者相关路径中;

[0052]-确定在各自的起重机(12)的位置和/或定向上的变化;

[0053]-动态地控制各自的起重机臂(14)以改变各自的悬置点(16)相对于各自的起重机基座(24)的相对位置从而至少部分地补偿所确定的各自的起重机基座(24)的位置和/或定向上的变化;

[0054]-控制不同的起重机以将有效载荷保持在期望的位置处或者期望的路径中。

[0055] 不同的起重机的控制可以通过中央控制装置完成。中央控制装置确定(例如,计算)有效载荷相对于船的期望的位置、定向和/或路径。下一步,执行如上文中描述的动作b)和c)。不同的起重机的位置在起重机处被测量并且作为反馈送到中央控制装置。中央控制器可以基于该反馈计算总误差并且发送指令到起重机以矫正该总误差。

[0056] 有益地,潜水员输送设备和潜水员设备可以通过该对动态补偿的起重机自由地悬置在水体中,并且相对于(地球固定(earth fixed,大地固定))作业目标以及相对于彼此保持相对稳定。

[0057] 根据一个实施例,不同的起重机每个均具有关联的具有绳索(30)的绞盘(17),绞盘(17)相对于起重机基座(24)定位在固定的位置上并且各自的绳索(30)从各自的绞盘

(17)延伸到各自的悬置点(16),其中自由绳索端从各自的悬置点(16)垂下,其中方法包括

[0058] d)动态地控制各自的绞盘(17)以放出绳索或者收入绳索(30)从而补偿各自的起重机臂形态的动态调节。可以完成该动作以保持各自的自由绳索端长度不变。

[0059] 在使用两个起重机以承载单个有效载荷的情况下,控制绞盘协同地完成以保证有效载荷相对于悬置点的位置不会变化。由于有效载荷可以定位在起重机之间的某个位置处,因此自由绳索端可以具有非竖直的定向,当动态控制绞盘时需要考虑具有非竖直的定向的自由绳索端。

[0060] 根据一个实施例,方法包括:_将潜水员输送设备和/或潜水员设备悬置在在水表面下方的水体中同时动态地调节起重机臂形态以改变悬置点相对于起重机基座的位置以便至少部分地补偿由船运动引起的在起重机的位置和/或定向上的变化。因此在潜水作业的期间使用建议的方法,结果对于潜水员和接近的目标而言保持潜水员和工具部署位置稳定。

附图说明

[0061] 现在将参考所附示意性视图仅以实例的方式描述实施例,在该示意性视图中相应的参考符号表示相应的部件,并且在附图中:

[0062] 图1示意性地显示了根据一个实施例的潜水支援船的示意性后视图;

[0063] 图2和3示意性地显示了根据可替代实施例的船的示意性视图。

[0064] 附图是仅仅为了说明性的目的,并且不用作如列出的权利要求一样限制范围或保护。

具体实施方式

[0065] 图1示意性地显示了潜水支援船10的后视图,该潜水支援船在上方由水表面4定界并且在下方由海床6定界的海水体2中漂浮。船10在由海床6支撑的平台8的附近漂浮,船10位于足够的距离处,以避免与平台8的支撑结构的意外碰撞。如图1中所示,船10具有两个起重机12,其中的一个用于在船10之外将潜水员输送设备36 (这里,是潜水钟)定位进水体2中,并且另一个用于在船10之外将潜水员设备38 (这里,是修理工具篮或者工作篮)定位进水体2中。每个起重机12均包括起重机基座24,起重机基座在船体的顶部侧处连接到船10。每个起重机12还包括起重机臂14,起重机臂在该起重机臂14的远端部处具有负载悬置点16。每个悬置点16均携带缆绳30,该缆绳在连接点34处附接到负载(在这个情况下负载是潜水钟36或者潜水员设备38)。通过运动起重机12并且改变缆绳30的长度,负载36、38可以被置入水体2和提出水体。潜水钟30和/或潜水员设备38通过连接到船10上的资源单元的脐带式管缆(umbilical) 32提供所需要的资源(例如,电力、通ί目等等)。

[0066] 起重机臂14可旋转地连接到各自的起重机基座24。起重机臂14中的第一个包括多个铰接地相互连接的臂段21,该臂段是能够通过线性臂致动器或者活塞23相互重新定位的,以允许起重机12被竖直地升起和下降以及水平地伸展和收回。用于在这里描述的目的的起重机12的臂段21典型的长度是5至15米,产生远离船体10至30米的典型水平投影吊装距离D1。

[0067] 第二起重机臂14具有伸缩臂部分20,伸缩臂部分相对于臂段21是可伸展和可收回的,该臂端铰接地连接到其起重机基座24。此外,第二起重机臂14在通过液压重新定位装置27在臂段21的下端部处可移动地附接到起重机基座24。两个起重机臂14都绕竖直旋转轴线可旋转地连接到其起重机基座24。也通过臂接头22为每个起重机臂14提供绕水平旋转轴线的旋转能力。

[0068] 船10具有已知的动态定位系统28,该动态定位系统包括用于确定在船10的位置和/或定向上的变化的船运动学传感器18。可替代地或者此外,每个起重机臂14均具有靠近它的悬置点16的起重机运动学传感器19,该起重机运动学传感器用于确定在悬置点16处在起重机12的位置和/或定向上的变化。

[0069] 提供控制装置26用于控制每个起重机臂14的形态以相对于起重机基座24将相应的悬置点16移动到期望的位置。控制装置26被配置成用于确定由船的运动引起的在起重机悬置点16的位置和/或定向上的变化。这个在悬置点16的位置上的变化从通过船运动学传感器18和/或起重机运动学传感器19的测量中确定。起重机基座24的位置例如可以来源于船运动学传感器18收集的船10的位置测量数据。

[0070] 起重机形态控制装置26控制两个起重机臂14的形态的动态调节以改变各自的悬置点16相对于其起重机基座24的位置,以便至少部分地补偿起重机运动学传感器19测量的在船10的位置和/或定向上的变化、并且补充或者代替船运动学传感器18测量的在起重机12的位置和/或定向上的变化。控制装置26被配置成响应所确定的起重机12或者船10的位置和/或定向上的变化而相对于起重机基座24旋转每个起重机臂14。控制装置26因此被设置成用于从运动学传感器18、19接收测量数据、处理该信息以计算在悬置点16的位置上的变化并且控制致动器23以补偿这个变化。

[0071 ] 控制装置26被配置成用于通过控制臂致动器23、响应于所确定的位置和/或定向上的变化而动态地调节第一起重机12的臂段21和臂接头22的相对定向。此外,控制装置26被配置成用于控制第二起重机12的伸缩臂部分20的伸展和收回,因此响应于所确定的起重机12或者船10的位置和/或定向上的变化而调节伸出的臂长度。

[0072] 可以安装波浪测量系统,例如由在水体2中位于或者靠近悬置缆绳30与水表面4相交的位置处的漂浮浮标40形成。浮标40设有被配置成用于测量相对于船10的局部竖直波浪运动的传感器。由浮标40的传感器执行的局部水位的测量数据传递到起重机形态控制单元26并且被该起重机形态控制单元解读,该数据用于调节起重机臂14的形态以改变悬置点16相对于各自的起重机基座24的位置以便至少部分地补偿水体2的局部竖直运动。

[0073] 潜水钟36和设备38优选地在远离船体相当大的水平距离D1处部署,相当大的距离在这里对应于5至50米、并且优选地10至20米的范围。没有进一步的措施的话,附接在或者靠近悬置点16处的负载36、38的偏转将被环境诱发的船运动极大地增强,该增强可归因于在起重机臂14的自由端上的杠杆效应。通过响应于在船10或者起重机12的位置和/或定向上的变化并且在至少两个维度上动态地调节起重机臂14的形态,悬置点16至少部分地保持稳定。因此,补偿由于(突然的)船运动导致的在悬置点16处并且在水表面4上方吊起的钟36和设备38的摆动。

[0074] 因此,控制装置26可以被设置成从运动学传感器18、19和波浪测量系统40接收测量数据、处理该信息以控制致动器23从而补偿波浪运动以减小当碰撞水表面4时以及在已经穿过水表面4之后定位的潜水员输送设备36 (例如,潜水钟)和/或潜水员设备38的冲击;从运动学传感器18、19接收测量数据、处理该信息以计算在悬置点16的位置上的变化并且控制致动器23以补偿这个变化。一旦已经穿过水表面,波浪就将不再能够碰撞潜水员输送设备36(例如,潜水钟)和/或潜水员设备38。当然,波浪测量系统40可以与船运动学传感器18配合以预测船运动。

[0075] 根据实施例,提供了一种用于使用如上文中描述的可运动地连接到船10上的起重机12将潜水员输送设备36 (例如,潜水钟)和/或潜水员设备38定位在船10的侧面之外以及定位进水体2中的方法。该方法包括:控制起重机臂14以相对于起重机基座24将悬置点16置于相对位置处;确定由船的运动引起的在起重机12的位置和/或定向上的变化,以及动态地调节起重机臂形态以改变悬置点16相对于起重机12的位置以便至少部分地补偿由船运动引起的在起重机14的位置和/或定向上的变化。

[0076] 方法可以包括在与船10相距投影水平距离D1处从悬置点16升降钟36和/或潜水员设备38,同时起重机臂14的形态在三个维度上动态地调节以至少部分地补偿在起重机12 (或者船10)的位置和/或定向上的变化,以便保持悬置点16至少部分地稳定。

[0077] 根据实施例,起重机12的形态基于所确定的船的位置和/或定向的变化并且通过与上文中描述的各种运动补偿系统中的一些或者所有的合作,以从起重机12悬置的物体(例如,潜水钟36、潜水员篮、或者设备38)不管环境影响至少部分地保持稳定的方式而(三维度地)调节。船10的位置和/或定向指其相对于地球固定(全球)坐标系的位置和/或定向。悬置点16相对于相同的地球固定坐标系保持稳定。

[0078] 潜水员输送设备36和潜水员设备38可以悬置在水表面4的下方的水体2中,同时两个起重机臂14的形态共同地动态地调节以便改变各自的悬置点16相对于它们的起重机基座24的位置。

[0079] 具有水运动学传感器的浮标40可以用在该方法中,用于确定水体2的局部竖直运动,并且该局部竖直运动相对于船10在或者靠近悬置缆绳30与水表面4相交的位置处测量。基于局部竖直波浪运动的测量数据,起重机臂14的形态被动态地调节以改变悬置点16相对于起重机基座24的位置以便至少部分地补偿水体2的局部竖直运动。

[0080] 根据另一实施例,提供一种方法,用于使用定位在船10上的起重机12将潜水员输送设备36和/或潜水员设备38定位在船10之外并且定位进水体2中,该起重机12包括起重机基座24、可运动的起重机臂14以及悬置点16,该方法包括:

[0081]-确定水体2相对于船10的局部竖直运动,以及

[0082]-动态地调节起重机臂形态以改变悬置点16相对于起重机基座24的位置以便当输送潜水员输送设备和/或潜水员设备38经过水表面4时至少部分地补偿水体2的局部竖直运动。

[0083] 图2显示了与图1类似的船,现在也显示了定位在船10上、例如定位在船10的甲板上的绞盘17。绞盘17包括绳索并且被设置成在控制装置(比如上文中描述的控制装置26)的控制下放出绳索和收入绳索。

[0084] 当悬置点的位置动态地调节以考虑船的运动和/或船变形时,悬置点16和绞盘17之间的距离可以改变,导致绳索30的自由端的长度的变化并且因此导致在有效载荷的位置上的不期望的变化。为了补偿这个变化,控制装置26被配置成用于动态地控制绞盘17以放出绳索或者收入绳索30从而补偿起重机臂形态的动态调节。控制绞盘可以动态地完成并且可以与动态调节起重机臂形态同时地完成。

[0085]图3显示了可替代实施例,在其中单个有效载荷被不同的起重机12悬置,该不同的起重机包括控制装置26,该控制装置被设置成用于

[0086]-控制各自的起重机臂(14)以相对于各自的起重机基座(24)将各自的悬置点

(16)定位在相对位置或者相关路径中;

[0087]-确定在各自的起重机(12)的位置和/或定向上的变化;

[0088]-动态地控制各自的起重机臂(14)以改变各自的悬置点(16)相对于各自的起重机基座(24)的相对位置从而至少部分地补偿所确定的各自的起重机基座(24)的位置和/或定向上的变化;

[0089]-控制不同的起重机以将有效载荷保持在期望的位置或者期望的路径中。

[0090] 控制不同的起重机可以与控制单个有效载荷的位置和定向协作完成。并且,用于放出绳索或者收入绳索(30)以补偿各自的起重机臂形态的动态调节的绞盘17的动态控制也可以协作完成。

[0091] 上文中的描述旨在作为说明性的,而不是限制性的。对于本领域技术人员将是显然的是,在不脱离后附权利要求的范围的前提下,可以构思和推导可替代实施例以及等同实施例以便实施。

[0092] 附图标记列表

[0093] 2 水体

[0094] 4水表面

[0095] 6 海床

[0096] 8 平台

[0097] 10 船

[0098] 12起重机

[0099] 14起重机臂

[0100] 16悬置点

[0101] 18船运动学传感器

[0102] 19起重机运动学传感器

[0103] 20伸缩臂部分

[0104] 21 臂段

[0105] 22臂接头

[0106] 23臂致动器

[0107] 24起重机基座

[0108] 26控制装置

[0109] 27液压重新定位装置

[0110] 28动态定位系统

[0111] 30 缆绳

[0112] 32脐带式管缆和导引线

[0113] 34连接点

[0114] 36潜水员输送设备

[0115] 38潜水员设备

[0116] 40测量浮标

[0117] D1投影水平距离

Claims (22)

1.船(10),包括用于将潜水员输送设备(36)和/或潜水员设备(38)从所述船(10)上定位进水体(2)中的起重机(12),其中,所述起重机(12)包括: -起重机基座(24),所述起重机基座连接到所述船(10); -起重机臂(14),所述起重机臂具有悬置点(16),并且所述起重机臂能够运动地连接到所述起重机基座(24); -控制装置(26),所述控制装置用于控制所述起重机臂(14)的形态以便将所述悬置点(16)置于相对于所述起重机基座(24)的一位置处或者以便控制所述悬置点(16)遵循预定路径; 因此,所述控制装置(26)被配置成用于: -确定由船运动引起的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化, -动态地调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的所述位置以便至少部分地补偿所述起重机(12)的位置和/或定向上的所述变化,以及 -确定所述船的变形并且所述起重机臂的形态的动态调节考虑所述船的确定的变形。
2.根据权利要求1所述的船(10),其中,所述船(10)包括具有绳索(30)的绞盘(17),所述绞盘(17)相对于所述起重机基座(24)定位在一固定位置上,并且所述绳索(30)从所述绞盘(17)延伸到所述悬置点(16),其中自由绳索端从所述悬置点(16)垂下,其中,所述控制装置(26)被配置成用于控制所述绞盘(17)放出绳索或者收入绳索(30)以补偿所述起重机臂的形态的动态调节。
3.根据前述权利要求中的任意一项所述的船(10),其中,所述起重机臂(14)包括多个相互连接的臂段(21),所述控制装置(26)被配置成用于响应所确定的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化而控制所述臂段(21)的相对定向。
4.根据权利要求1所述的船(10),其中,所述起重机臂(14)利用液压重新定位装置(27)能够运动地附接到所述起重机基座(24)上,所述液压重新定位装置能够被所述控制装置(26)控制以响应所确定的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化而调节所述起重机臂(14)的颠簸和侧倾形态。
5.根据权利要求1所述的船(10),因此,所述起重机臂(14)包括伸缩臂部分(20),所述控制装置(26)被配置成用于控制所述伸缩臂部分(20)的伸展和/或收回,从而响应所确定的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化而调节伸出臂长度。
6.根据权利要求1所述的船(10),因此,所述起重机臂(14)能够旋转地连接到所述起重机基座(24),所述控制装置(26)被配置用于响应所确定的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化而相对于所述起重机基座(24)旋转所述起重机臂(14)。
7.根据权利要求6所述的船(10),其中,所述起重机臂(14)能够绕竖直旋转轴线旋转。
8.根据权利要求6所述的船(10),其中,所述起重机臂(14)能够绕至少两个水平旋转轴线旋转。
9.根据权利要求1所述的船(10),包括用于确定所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化的起重机运动学传感器(19)。
10.根据权利要求1所述的船(10),包括用于确定所述船(10)的位置和/或定向上的变化的船运动学传感器(18),其中,所述控制装置(26)被配置成用于基于所确定的所述船(10)的位置和/或定向上的变化而动态地调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)的位置。
11.根据权利要求9所述的船(10),其中,所述控制装置(26)被配置成用于确定由于所述船的起伏运动导致的所述起重机(12)的高度上的变化,并且用于调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)在相反方向上的高度。
12.根据权利要求9所述的船(10),其中,所述控制装置(26)被配置成用于确定由于所述船的旋转运动导致的所述起重机(12)的定向上的变化,并且用于调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的定向从而补偿在定向上确定的变化。
13.起重机(12),所述起重机用于将潜水员输送设备(36)和/或潜水员设备(38)从船(10)上定位进水体(2)中,其中,所述起重机(12)包括 -起重机基座(24)、能够运动的起重机臂(14),以及悬置点(16), -控制装置(26),所述控制装置用于控制所述起重机臂(14)以便相对于所述起重机基座(24)将所述悬置点(16)定位在一相对位置处或者以便控制所述悬置点(16)遵循预定路径,其中所述控制装置(26)被配置成用于: -确定由船运动引起的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化, -动态地调节所述起重机臂(14)的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的位置以便至少部分地补偿所述起重机(12)的位置和/或定向上的所述变化,以及 -确定所述船的变形并且所述起重机臂的形态的动态调节考虑所述船的确定的变形。
14.根据权利要求13所述的起重机(12),其中,所述起重机(12)包括具有绳索(30)的绞盘(17),所述绞盘固定地连接至所述起重机基座(24)并且所述绳索(30)从所述绞盘(17)延伸到所述悬置点(16)且自由绳索端从所述悬置点(16)垂下,其中,所述控制装置(26)被配置成用于控制所述绞盘(17)放出绳索或者收入绳索(30)以补偿所述起重机臂的形态的动态调节从而保持所述自由绳索端的长度不变。
15.使用定位在船(10)上的起重机(12)将潜水员输送设备(36)和/或潜水员设备(38)从所述船(10)上定位进水体(2)中的方法,所述起重机(12)包括起重机基座(24)、能够运动的起重机臂(14)并且包括悬置点(16),所述方法包括: a)控制所述起重机臂(14)以便相对于所述起重机基座(24)将所述悬置点(16)置于一相对位置处或者以便控制所述悬置点(16)遵循预定路径; b)确定由船运动引起的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化,cl)动态地调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的位置以便至少部分地补偿所述起重机(12)的位置和/或定向上的所述变化,以及c2)确定所述船的变形并且所述起重机臂的形态的动态调节考虑所述船的确定的变形。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述船(10)包括具有绳索(30)的绞盘(17),所述绞盘相对于所述起重机基座(24)定位在一固定位置上并且所述绳索(30)从所述绞盘(17)延伸到所述悬置点(16)且自由绳索端从所述悬置点(16)垂下,其中,所述方法包括 d)动态地控制所述绞盘(17)放出绳索或者收入绳索(30)以补偿所述起重机臂的形态的动态调节从而保持所述自由绳索端的长度不变。
17.根据权利要求15至16中的任意一项所述的方法,包括: -确定水体(2)相对于所述船(10)的局部竖直运动,以及 -动态地调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的位置以便至少部分地补偿所述水体(2)的所述局部竖直运动。
18.根据权利要求15所述的方法,包括: -确定所述悬置点(16)的目标位置或者目标路径,其中,动作a)包括将所述悬置点(16)定位在所述目标位置处,其中动作b)包括确定所述悬置点(16)的当前位置和确定所述悬置点(16)的位置上的变化。
19.根据权利要求15所述的方法,包括: -使用不同的起重机(12)将所述潜水员输送设备(36)和所述潜水员设备(38)中的每一个分别地定位在所述船(10)上并且定位进所述水体(2)中,其中,各自的所述起重机(12)定位在所述船(10)上,并且包括各自的起重机基座(24)、各自的能够运动的起重机臂(14)以及各自的悬置点(16),所述方法包括: -控制所述各自的起重机臂(14)以相对于所述各自的起重机基座(24)将所述各自的悬置点(16)定位在一相对位置或者一相关路径中; -确定各自的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化; -动态地控制所述各自的起重机臂(14)以改变所述各自的悬置点(16)相对于所述各自的起重机基座(24)的相对位置从而至少部分地补偿所确定的所述各自的起重机基座(24)的位置和/或定向上的变化; -保持所述各自的悬置点(16)相对于彼此至少部分地稳定。
20.根据权利要求15所述的方法,包括: -使用不同的起重机(12)将单个有效载荷定位在所述船(10)上并且定位进所述水体(2)中,因此,各自的所述起重机(12)定位在所述船(10)上,并且各自的所述起重机包括各自的起重机基座(24)、各自的能够运动的起重机臂(14)以及各自的悬置点(16),所述方法包括: -控制所述各自的起重机臂(14)以相对于所述各自的起重机基座(24)将所述各自的悬置点(16)定位在相对位置或者相关路径中; -确定各自的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化; -动态地控制所述各自的起重机臂(14)以改变所述各自的悬置点(16)相对于所述各自的起重机基座(24)的相对位置从而至少部分地补偿所确定的所述各自的起重机基座(24)的位置和/或定向上的变化; -控制所述不同的起重机以将所述有效载荷保持在期望的位置处或者期望的路径处。
21.根据权利要求20所述的方法,其中,所述不同的起重机每个均具有关联的绞盘(17),所述绞盘具有绳索(30),所述绞盘相对于所述起重机基座(24)定位在一固定位置上并且各自的所述绳索(30)从各自的所述绞盘(17)延伸到所述各自的悬置点(16)且自由绳索端从所述各自的悬置点(16)垂下,其中,所述方法包括: d)动态地控制各自的所述绞盘(17)放出绳索或者收入绳索(30)以补偿所述各自的起重机臂的形态的动态调节。
22.根据权利要求15所述的方法,包括: -将所述潜水员输送设备(36)和/或所述潜水员设备(38)在所述水体(2)中悬置在水表面(4)下方,同时动态地调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的位置以便至少部分地补偿由船运动引起的所述起重机(12)的位置和/或定向上的所述变化。
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