CN109703696A - 用于rov收放的被动式波浪补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，气—液弹性蓄能器部分包括蓄能器、蓄能气瓶和蓄气气瓶；升沉补偿作动机构包括整体框架和安装在整体框架上的液压缸、动滑轮、定滑轮和直线导轨。当进行ROV收放作业时，船只随波浪上升，缆绳张力增大，缆绳张力迫使活塞杆缩回，使液压油流入蓄能器，从而释放一段缆绳来减小张力。反之，当船只随波浪下降时，缆绳拉力减小，液压缸推力迫使活塞杆伸出，从而收紧缆绳以恢复张力。这样，就可以减小缆绳张力波动，从而减小母船升沉运动而引起的ROV收放缆绳张力过大。本发明专利提出一种新型用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，结构简单，便于控制，无需能耗，升沉补偿幅度大，且通用性好。

Description

用于ROV收放的被动式波浪补偿装置

技术领域

本发明涉及一种被动式波浪补偿装置，尤其涉及一种用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，适配于ROV释放回收系统。

背景技术

近年来，世界各国工业发展速度越来越快，陆地上的石油煤炭等资源需求量越来越大，价格也随之上涨。这一切都使得人们日趋加快对海洋资源的开发利用。人们在海上展开频繁的作业，发现海洋资源，并且加以开发利用。深海海洋生物的观察研究、海底地貌状况的探查、海洋石油矿物资源的开发以及国家各种海洋研究计划的进行，需要用到很多的深海设备，其海底线缆管道的布放、检查和维护，这些都需要用到水下机器人设备。在海上作业的船只，受波浪的影响会产生颠簸，船只颠簸会对ROV的释放和回收产生严重的危害。

为了确保ROV的安全释放和收放，在ROV的释放回收系统中需要增加波浪补偿装置，来保证ROV释放和收放时的平稳性和安全性。被动式波浪补偿装置为一个弹簧阻尼系统，串联在释放回收绞车和ROV之间，来隔离船只升沉运动对ROV释放回收的影响。被动式波浪补偿装置是一个相对独立的单元，符合模块化设计的思想，便于制造、维修和后期升级更改。

此外涉及到波浪补偿装置的专利大多为使用传感器感应船只的运动，发出电信号，然后控制缆绳的收放。本专利无需输入动力，而是被动地感应缆绳张力的变化来收放缆绳，因此无需能耗，且补偿幅度增大。所设计的被动式波浪补偿装置是一个相对独立的单元，通用性好，大大降低了制造和维护成本。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种机械结构紧凑、安装方便、可靠性高且通用性好的用于 ROV收放的被动式波浪补偿装置。

本发明的目的是这样实现的：包括下底座、对称设置在下底座上的四个立柱、设置在四个立柱上端的上横梁架、设置在四个立柱中间位置的中横板架，在上横梁架上设置有定滑轮轴，定滑轮轴上安装有定滑轮，所述上横梁架下端还对称安装有两个液压缸，中横板架上对称设置有两个导轨安装板，每个导轨安装板上设置有直线导轨，每个直线导轨中安装有滑块，每个滑块上连接有连接器，两个连接器之间安装有动滑轮轴，动滑轮轴上安装有动滑轮，定滑轮与动滑轮之间设置有揽绳，两个液压缸的输出端分别与两个连接器固连，在底座的两端对称设置有气瓶支撑板，每个气瓶支撑板上设置有蓄气气瓶组、蓄能气瓶组和蓄能器，蓄能器的一端与液压缸连接、另一端通过气阀与蓄能气瓶组连通，蓄能气瓶组通过充气阀与蓄气气瓶连通，两个蓄能器还和外部油路连通。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述蓄能气瓶组包括四个串联的蓄能气瓶，所述蓄气气瓶组包括两个串联的蓄气气瓶。

2.所述液压缸的输出端的轴线与动滑轮轴的轴线垂直。

3.所述下底座通过螺栓与船只连接。

4.所述上横梁架有四根上横梁组成，且四根上横梁分别与四个立柱连接构成方形架；所述中横板架由四个中横板组成，四个中横板分别设置在相邻的两个立柱之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：被动式波浪补偿装置是一个相对独立的单元，符合模块化设计的思想，便于制造、维修和后期升级更改。采用多组动滑轮和定滑轮组合，深沉补偿幅度大，结构简单，便于控制，无需能耗。通过设置蓄能气瓶，可以调节系统的刚度，从而调节系统的最大张力波动。通过设置蓄气气瓶，被动式波浪补偿装置可以根据负载变化来调节蓄能器气体初始压力。装置在船上处于工作状态时，当船只随波浪上升时，ROV 不能立即随之上升，导致缆绳张力增大，增大的缆绳张力迫使活塞杆压缩，使液压油流入蓄能器，从而释放一段缆绳来减小缆绳张力。反之，当母船随波浪向下移动时，ROV不能立即下潜，将导致缆绳拉力减小，液压缸推力迫使活塞杆向外移动，从而收紧缆绳以恢复张力。通过活塞杆的伸出和收回，就可以减小缆绳张力波动，确保ROV在收放时的缆绳张力和位置恒定。

附图说明

图1为本发明专利三维示意图。

图2为本发明专利主视方向的结构示意图。

图3为本发明专利侧视方向的半剖结构示意图。

图4为本发明专利原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图4，本发明给出了一种用于ROV收放的被动式波浪补偿装置。为了减小所述被动式波浪补偿装置在船上布置位置，所述装置采用立式上进缆和上出缆结构，采用多组动滑轮和定滑轮组合，可以放大补偿幅度。其主要的零部件有：下底座1、气瓶支撑板2、蓄能气瓶3、螺栓4、U型螺栓5、蓄能器安装板6、蓄能器7、立柱8、螺栓9、中横板10、螺栓11、液压缸12、定滑轮13、上横梁14、螺栓15、导轨安装板16、直线导轨17、连接器18、动滑轮19、气瓶紧固圈20、蓄气气瓶21、围栏22、螺栓23、蓄能器支座安装板24、螺栓25、蓄能器支座26、滑块27、螺钉28、螺钉29、定滑轮轴30、动滑轮轴31、液阀32、气阀(1)33、蓄气气瓶压力表34、充气阀35、气阀(2)36、气阀(3)37、气阀(4)38、排气阀39、蓄能器压力表40、快速接头41和充油阀42。

升沉补偿作动机构，主要由整体框架和安装在整体框架上的液压缸、动滑轮、定滑轮和直线导轨组成。整体框架起支撑作用，动滑轮和定滑轮组用于放大深沉补偿幅度，直线导轨用于引导活塞杆的运动。整体框架为立式结构，定滑轮通过深沟球轴承安装在定滑轮轴上，定滑轮轴两端通过滑动轴承安装在整体框架上。动滑轮通过深沟球轴承安装在动滑轮轴上，动滑轮轴通过滑动轴承安装在连接器上，连接器与活塞杆通过螺纹连接，且动滑轮轴与活塞杆成90度连接在连接器上。滑块通过螺栓连接在连接器上，滑块在直线导轨上滑动，这样，动滑轮轴与活塞杆的运动受到直线导轨的引导，防止倾斜。直线导轨通过螺栓连接在整体框架上。具体包括下底座1、立柱8、螺栓9、中横板10、螺栓11、液压缸12、定滑轮13、上横梁14、螺栓15、导轨安装板16、直线导轨17、连接器18、动滑轮19、围栏22、螺栓23、滑块27、螺钉28和螺钉29、定滑轮轴30和动滑轮轴31。下底座1通过螺栓23与船只连接。定滑轮13安装在定滑轮轴30上，定滑轮轴30两端与上横梁14连接。动滑轮19安装在动滑轮轴31上，动滑轮轴31两端与连接器18连接，连接器18的另一端与动滑轮轴31连接，液压缸12的活塞杆与动滑轮轴31成90度。液压缸12的缸筒通过螺栓15连接在上横梁14上，上横梁14焊接在立柱8上。滑块27与连接器18通过螺钉28连接，滑块27另一端安装在直线导轨17上，直线导轨17与导轨安装板16通过螺钉29连接，导轨安装板16通过螺栓11 与中横板10相连，中横板10通过螺栓9连接在立柱8上。立柱8、下底座1、上横梁14和围栏22起固定支承作用。

气—液弹性蓄能器部分，包括气瓶支撑板2、蓄能气瓶3、螺栓4、U型螺栓5、蓄能器安装板6、蓄能器7、气瓶紧固圈20、蓄气气瓶21、蓄能器支座安装板24、螺栓25和蓄能器支座26。蓄能气瓶用于增加补偿气体体积，从而降低系统的刚度。蓄气气瓶的作用是随负载变化来调节气体初始压力。蓄能器7通过U型螺栓5、蓄能器安装板6、蓄能器支座安装板24、螺栓25和蓄能器支座26安装在立柱8上。蓄能气瓶3和蓄气气瓶21通过气瓶紧固圈20连接在一起，气瓶紧固圈20用螺栓4连接在立柱8上，蓄能气瓶3和蓄气气瓶21底部安装在气瓶支撑板2上。蓄能器7在设计安装时靠近液压缸12。蓄能器、蓄能气瓶和蓄气气瓶采用串联连接的形式，蓄能气瓶并不同时工作，而是根据需要增加工作的蓄能气瓶，以使补偿气体体积增加，从而可以降低系统的刚度，即可以降低系统的最大张力波动。所述被动式波浪补偿装置的负载可变，即蓄能器气体初始压力应根据负载变化来调节，故设置蓄气气瓶，随负载变化来调节气体初始压力。

这种实施方式的工作原理为：

在被动式波浪补偿装置工作前，需要进行准备工作。打开气阀(4)38、充气阀35和气阀(1)33，让蓄气气瓶21给蓄能器组7充气。充气完毕后，关闭各个阀门。然后，打开液阀组32和充油阀42，液压泵通过快速接头41给液压缸组12和蓄能器组7充油。充油完毕后，关闭各个阀门。

装置在船上处于工作状态时，当船只随波浪上升时，水下设备并不会及时跟着上升，将导致缆绳张力增大，缆绳张力迫使液压缸12活塞杆压缩，使液压油流入蓄能器7，从而释放一段缆绳来减小张力。反之，当母船随波浪向下移动时，水下设备不会及时下潜，将导致缆绳拉力减小，液压缸12推力迫使活塞杆向外移动，从而收紧缆绳以恢复张力。通过活塞杆的伸出和收回，就可以缓解缆绳张力波动，确保ROV在收放时的位置稳定。

当需要调节系统的刚度时，可按需要依次打开气阀组(4)38、气阀组(3)37、气阀组(2)36，亦即增加接入回路中的蓄能气瓶个数，从而可以增大蓄能器组7的气体体积，来调节系统的最大张力波动。当负载变大时，打开气阀(4)38、充气阀35和气阀(1)33，让蓄气气瓶21给蓄能器组7充气增加蓄能器气体压力。在装置工作结束后，打开排气阀39排出蓄能器7中的高压气体。

本发明专利主要由气—液弹性蓄能器部分和升沉补偿作动机构组成。装置在船上处于工作状态时，当船只随波浪上升时，ROV不能立即随之上升，导致缆绳张力增大，增大的缆绳张力迫使活塞杆压缩，使液压油流入蓄能器，从而释放一段缆绳来减小缆绳张力。反之，当母船随波浪向下移动时，ROV不能立即下潜，将导致缆绳拉力减小，液压缸推力迫使活塞杆向外移动，从而收紧缆绳以恢复张力。通过活塞杆的伸出和收回，就可以减小缆绳张力波动，确保ROV在收放时的缆绳张力和位置恒定。

气—液弹性蓄能器部分，是由蓄能器、蓄能气瓶和蓄气气瓶组成。蓄能器、蓄能气瓶和蓄气气瓶采用串联连接的形式，采用多个蓄能气瓶，根据需要改变工作的蓄能气瓶个数，以改变补偿气体体积，从而调节系统的刚度，即可以调节系统的最大张力波动。设置蓄气气瓶，随负载变化来调节气体初始压力。

升沉补偿作动机构，主要由整体框架和安装在整体框架上的液压缸、动滑轮、定滑轮和直线导轨组成。整体框架为立式结构，定滑轮通过深沟球轴承安装在定滑轮轴上，定滑轮轴两端通过轴套安装在整体框架上。动滑轮通过深沟球轴承安装在动滑轮轴上，动滑轮轴通过。

Claims (9)

1.用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：包括下底座、对称设置在下底座上的四个立柱、设置在四个立柱上端的上横梁架、设置在四个立柱中间位置的中横板架，在上横梁架上设置有定滑轮轴，定滑轮轴上安装有定滑轮，所述上横梁架下端还对称安装有两个液压缸，中横板架上对称设置有两个导轨安装板，每个导轨安装板上设置有直线导轨，每个直线导轨中安装有滑块，每个滑块上连接有连接器，两个连接器之间安装有动滑轮轴，动滑轮轴上安装有动滑轮，定滑轮与动滑轮之间设置有揽绳，两个液压缸的输出端分别与两个连接器固连，在底座的两端对称设置有气瓶支撑板，每个气瓶支撑板上设置有蓄气气瓶组、蓄能气瓶组和蓄能器，蓄能器的一端与液压缸连接、另一端通过气阀与蓄能气瓶组连通，蓄能气瓶组通过充气阀与蓄气气瓶连通，两个蓄能器还和外部油路连通。

2.根据权利要求1所述的用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：所述蓄能气瓶组包括四个串联的蓄能气瓶，所述蓄气气瓶组包括两个串联的蓄气气瓶。

3.根据权利要求1或2所述的用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：所述液压缸的输出端的轴线与动滑轮轴的轴线垂直。

4.根据权利要求1或2所述的用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：所述下底座通过螺栓与船只连接。

5.根据权利要求3所述的用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：所述下底座通过螺栓与船只连接。

6.根据权利要求1或2所述的用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：所述上横梁架有四根上横梁组成，且四根上横梁分别与四个立柱连接构成方形架；所述中横板架由四个中横板组成，四个中横板分别设置在相邻的两个立柱之间。

7.根据权利要求3所述的用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：所述上横梁架有四根上横梁组成，且四根上横梁分别与四个立柱连接构成方形架；所述中横板架由四个中横板组成，四个中横板分别设置在相邻的两个立柱之间。

8.根据权利要求4所述的用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：所述上横梁架有四根上横梁组成，且四根上横梁分别与四个立柱连接构成方形架；所述中横板架由四个中横板组成，四个中横板分别设置在相邻的两个立柱之间。

9.根据权利要求5所述的用于ROV收放的被动式波浪补偿装置，其特征在于：所述上横梁架有四根上横梁组成，且四根上横梁分别与四个立柱连接构成方形架；所述中横板架由四个中横板组成，四个中横板分别设置在相邻的两个立柱之间。