CN110803264A - 姿态补偿装置及水上作业平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种姿态补偿装置及水上作业平台，所述姿态补偿装置安装在水上作业平台上，包括：工作平台、底座和设置在所述工作平台和所述底座之间的三个补偿组件；所述底座安装在所述水上作业平台上；所述补偿组件包括：第一连接杆，与所述工作平台转动连接；第二连接杆，所述第二连接杆的一端与所述第一连接杆转动连接，另一端与所述底座通过万向连接件连接；以及，伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述第一连接杆或所述第二连接杆转动连接，另一端与所述底座通过万向连接件连接；其中，三个所述补偿组件的第一连接杆在所述工作平台上呈三角分布。本发明技术方案通过补偿组件在提高补偿的精度。

Description

姿态补偿装置及水上作业平台

技术领域

本发明涉及水上作业平台补偿设备技术领域，特别涉及一种姿态补偿装置及水上作业平台。

背景技术

随着陆地资源的进一步衰竭，人们对海洋资源的探索越来越多，一种适用于水上作业的平台也日趋重要。在水上作业过程中，水上平台容易受到风、海浪、洋流等载荷的影响，并由此产生纵摇、横摇、艏摇、纵荡、横荡、垂荡六个自由度的运动及其耦合运动，导致作业定位不准确、设备失稳等问题。

相关技术中，在结构简单的补偿装置中，通常能对其两个自由度进行精确的姿态补偿，若要同时实现六个自由度上的姿态补偿存在难度。其原因在于，六个自由度上的姿态补偿需要同时考虑六个自由度上的运动及其耦合运动带来的不稳定性。由此可见，能实现六个自由度的补偿装置提供的补偿路径并不单一，具有多路补偿路径；但这一多路补偿路径也导致了该补偿装置结构的复杂性。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种姿态补偿装置及水上作业平台，其补偿装置结构简单且能实现六个自由度上的姿态补偿。

为实现上述目的，本发明提出一种姿态补偿装置，安装在水上作业平台上，包括：工作平台、底座和设置在所述工作平台和所述底座之间的三个补偿组件；所述底座安装在所述水上作业平台上；所述补偿组件包括：

第一连接杆，与所述工作平台转动连接；

第二连接杆，所述第二连接杆的一端与所述第一连接杆转动连接，另一端与所述底座通过万向连接件连接；以及，

伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述第一连接杆或所述第二连接杆转动连接，另一端与所述底座通过万向连接件连接；

其中，三个所述补偿组件的第一连接杆在所述工作平台上呈三角分布。

进一步地，所述补偿组件还包括铰接座，所述第一连接杆和所述第二连接杆通过所述铰接座转动连接。

进一步地，所述伸缩杆通过所述铰接座与所述第一连接杆或所述第二连接杆转动连接。

进一步地，所述底座包括：

安装板，所述第二连接杆连接在所述安装板上；以及，

安装柱，设置在所述安装板上，所述伸缩杆通过万向连接件连接在所述安装柱上。

进一步地，所述安装柱为三角柱，三个所述伸缩杆分别安装于所述三角柱的三个侧面。

进一步地，所述伸缩杆与所述工作平台的倾斜角度为15°～60°。

进一步地，所述伸缩杆为油缸伸缩杆。

进一步地，所述万向连接件为十字轴安装座。

本发明还提供了一种水上作业平台，包括如上所述的姿态补偿装置。

进一步地，所述水上作业平台还包括负载吊放系统，所述负载吊放系统安装在所述工作平台上。

相较于现有技术，本发明取得了以下有益效果：

本发明提出一种姿态补偿装置及水上作业平台，安装在水上作业平台上，包括：工作平台、底座和设置在所述工作平台和所述底座之间的三个补偿组件；所述底座安装在所述水上作业平台上；所述补偿组件包括：第一连接杆，与所述工作平台转动连接；第二连接杆，所述第二连接杆的一端与所述第一连接杆转动连接，另一端与所述底座通过万向连接件连接；以及，伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述第一连接杆或所述第二连接杆转动连接，另一端与所述底座通过万向连接件连接；其中，三个所述补偿组件的第一连接杆在所述工作平台上呈三角分布。本发明技术方案中，通过第一连接杆、第二连接杆以及伸缩杆之间的配合使用，使得所述补偿装置实现了六个自由度的高精度补偿，扩大了姿态补偿装置的补偿范围；同时，本发明申请保护的姿态补偿装置仅通过三个补偿组件之间的相互配合使用工作平台在水上平稳作业，简化了整个补偿装置的结构，使得整个补偿装置的工作空间得以变大，提高了平台组件的承载能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明姿态补偿装置一实施例的结构示意图；

图2为本发明一实施例中铰接座的结构示意图；

图3为图1中姿态补偿装置的另一视角图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	工作平台	32	第二连接杆
2	底座	33	伸缩杆
				3	补偿组件	34	铰接座
4	十字轴安装座	341	基座
				21	安装板	342	第一固定板
22	安装柱	343	第二固定板
				31	第一连接杆

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

随着海洋资源的深入开发，一种能适应海洋气候变化的稳定作业的平台越来越被市场需要。目前，一般通过设置补偿装置来补偿由于海浪、海风和/或洋流等负载给作业平台带来的不稳定性(包括纵摇、横摇、艏摇、纵荡、横荡、垂荡六个自由度的运动及其耦合运动等)，实现作业平台在水面上的稳定作业，提高水上作业效率。相关技术中，姿态补偿装置主要有三类：主动式、半主动式及被动式。其中，主动式补偿装置精度最高，结构相对简单，但是能量消耗大；半主动式补偿装置的补偿精度较高，能量消耗较少，但是结构一般复杂，需要特制的天车系统；被动式补偿装置完全不消耗能量，依靠机械结构对其进行补偿，但是难以解决低频的运动，精度较差，应用较少。本发明主要涉及一种主动补偿装置。相关技术中的主动补偿装置，一般能在实现两个自由度上的姿态补偿的同时，简化补偿装置的结构；还不能在实现对水上作业平台的偏移运动进行六自由度高精度补偿的同时，精简补偿装置的结构。其原因在于，六个自由度上的姿态补偿需要同时考虑六个自由度上的运动及其耦合运动带来的不稳定性。可想而知，能实现六个自由度的补偿装置提供的补偿路径并不单一，具有多路补偿路径；但这一多路补偿路径也导致了该补偿装置结构的复杂性。

参见图1，基于此，为解决上述技术问题，本发明一实施例提出了一种姿态补偿装置，安装在水上作业平台上，包括：工作平台1、底座2和设置在所述工作平台1和所述底座2之间的三个补偿组件3；所述底座2安装在所述水上作业平台上；所述补偿组件3包括第一连接杆31、第二连接杆32、伸缩杆33，所述第一连接杆31与所述工作平台1转动连接；所述第二连接杆32的一端与所述第一连接杆31转动连接，另一端与所述底座2通过万向连接件连接；所述伸缩杆33的一端与所述第一连接杆31或所述第二连接杆32转动连接，另一端与所述底座2通过万向连接件连接；其中，三个所述补偿组件3的第一连接杆31在所述工作平台1上呈三角分布。

本实施例中，通过所述工作平台1、所述底座2以及所述补偿组件3构成了补偿装置，所述工作平台1间隔设置在所述底座2上方，所述补偿组件3设在所述工作平台1以及所述底座2之间，并且所述补偿组件3能为所述工作平台1提供六个自由度的姿态补偿。这样在所述底座2受到海浪、海风和/或洋流等负载影响时，可以通过调节所述补偿组件3实现对所述工作平台1由于海洋负载带来的升沉、偏移、平台倾斜等姿态进行补偿，以维持所述工作平台1的作业稳定性，使其不受海洋环境的影响、能持续不断的作业。具体地，所述补偿组件3包括第一连接杆31、第二连接杆32以及伸缩杆33，并通过此三者之间的相互作用实现对工作平台1多个自由度的姿态补偿。可选地，本实施例中的所述补偿组件3设置了三个，且为了使所述补偿组件3能实现对所述工作平台1在水平方向上的姿态补偿，三个所述补偿组件3的第一连接杆31在所述工作平台1上呈三角分布，并使得所述工作平台1能受到来自所述第一连接杆31的更平衡的支撑力。同时，为了实现所述补偿组件3在六个自由度上的调节，所述第二连接杆32与所述底座2之间通过万向连接件连接，这样所述第二连接杆32相对于所述底座2即可实现不同方向的调节，且能给所述第一连接杆31带去相较于所述底座2的不同方向上的姿态补偿。当然，为了使所述伸缩杆33能实现对所述第一连接杆31或所述第二连接杆32在不同方向上的调节，所述伸缩杆33与所述底座2之间也通过万向连接件连接。应当理解的是，所述补偿组件3数量包括但不限于三个，根据实际情况的需要，也可以设置四个或者六个等等。(当然，需要进一步解释的是，这里的“水平方向”指的是平行地表的方向。这里的水上作业平台包括但不限于由浮箱组合成的水上作业平台或者用于水上作业的船)

由上，本发明实施例中所述补偿装置的工作原理为：(本实施例以连接的浮箱作为水上作业平台为例，来进行补偿装置受到外界环境影响时的工作原理的描述。)当浮箱随海浪上浮或下沉时，安装在浮箱上的所述底座2也随之上浮或下潜，如果不对通过补偿组件3与所述底座2连接的所述工作平台1进行姿态上的补偿，那么所述工作平台1就会随着所述底座2上浮或下潜，此时，固定在所述工作平台1上的作业装置就会随着海浪上浮或下沉，使得整个作业过程上下晃动，给作业带来不稳定性。但是，本实施例中通过设置补偿组件3，弥补了这一不足，在所述底座2随海浪上浮或下沉，通过控制所述补偿组件3来对所述底座2受到的外界影响进行不同姿态上的补偿，以使得所述工作平台1能维持在相对稳定的作业环境作业，从而避免由于海浪的影响暂停作业的现象。

当浮箱随着海浪上浮时，所述底座2也随之上浮，此时，通过所述补偿组件3与所述底座2连接的所述工作平台1，由于所述补偿组件3的相对于所述工作平台1压缩了与所述底座2随海浪上浮的相同位移，使得所述工作平台1受到一个向下的姿态的补偿，平衡掉了由于海浪带来的上浮的位移，使得所述工作平台1能维持稳定并持续作业。当浮箱随着海浪下沉时，所述底座2也随之下沉，此时，所述工作平台1由于所述补偿组件3的相对于所述工作平台1伸长了与所述底座2随海浪下沉的相同位移，使得所述工作平台1受到一个向上的姿态的补偿，平衡掉了由于海浪带来的下沉的位移，使得所述工作平台1能维持稳定并持续作业。当浮箱随着海浪左摇时，此时，所述工作平台1由于所述补偿组件3相对于所述工作平台1向左伸长了与所述底座2随海浪左摇的位移，使得所述工作平台1受到一个向右的姿态的补偿，平衡掉了由于海浪带来的左摇的位移；当浮箱随着海浪右摇时，所述工作平台1由于所述补偿组件3相对所述工作平台1向右伸长了与所述底座2随海浪右摇的位移，使得所述工作平台1受到一个向左的姿态的补偿，平衡掉了由于海浪带来的右摇的位移。同理，当浮箱受到其他方向上的负载的影响时其原理如上，在此不一一赘述。

在本实施例中，所述水上作业平台与所述底座2为分体设置，所述姿态装置在工作时，需要将所述底座2安装于水上作业平台上。但本实施例所述的底座不仅限于上述技术方案，在另一实施例中，也可以是，所述水上作业平台与所述底座2一体成型。

参见图1和图2，具体地，本实施例中，所述补偿组件3还包括铰接座34，所述第一连接杆31和所述第二连接杆32通过所述铰接座34转动连接。

本实施例中，所述铰接座34包括基座341、第一固定板342、第二固定板343、固定件以及缓冲垫片。所述第一固定板342和所述第二固定板343设置在所述基座341的两端，并向一面突出；所述第一固定件以及所述第二固定件上设置有供所述固定件穿过的第一通孔，所述缓冲垫片上设置有供所述固定件穿过的第二通孔。应当理解的是，为了和本实施例中的铰接座34配合使用以实现所述第一连接杆31与所述第二连接杆32之间的传动连接，所述第一连接杆31上设置了第一连接板，所述第二连接杆32上设置了第二连接板；所述第一连接板与所述第二连接板上设置有供所述固定件穿过的第三通孔，且所述第一连接板与所述第二连接板均设置有两个，所述第二连接板设置在所述第一连接板的外侧(需要进一步说明的是，所述第一连接板与所述第二连接板可以根据实际情况的需要设计，并不局限于两个)。这样，所述固定件穿过所述第一固定板342(第一通孔)、缓冲垫片(第二通孔)、第二连接板(第三通孔)、缓冲垫片(第二通孔)、第一连接板(第三通孔)、缓冲垫片(第二通孔)、第一连接板(第三通孔)、缓冲垫片(第二通孔)、第二连接板(第三通孔)、缓冲垫片(第二通孔)以及第二固定板343(第一通孔)实现对所述第一连接杆31、所述第二连接杆32以及所述铰接座34的固定，以使所述第一连接杆31与所述第二连接杆32之间能形成转动连接。

在本实施例中，所述第一连接板与所述第一连接杆31为分体设置，所述第二连接板与所述第二连接杆32也为分体设置；在所述补偿组件3工作时，需要将所述第一连接板固定连接在所述第一连接杆31上，所述第二连接板固定连接在所述第二连接杆32上。但本实施例所述的第一连接板与第二连接板不仅限于上述技术方案，在另一实施例中，也可以是，所述第一连接板与所述第一连接杆31一注成型；所述第二连接板与所述第二连接杆32一注成型。

具体地，本实施例中，所述伸缩杆33通过所述铰接座34与所述第一连接杆31或所述第二连接杆32转动连接。

本实施例中，所述伸缩杆33远离所述底座2一端设置有第三连接板，所述第三连接板上设置有供所述固定件穿过的通孔。所述第三连接板设置了一块。

当所述伸缩杆33与所述第一连接杆31实现传动连接时，此时，将所述铰接座34设置在所述第一连接杆31上，所述固定件穿过所述第一固定板342、缓冲垫片、第三连接板、缓冲垫片以及第二固定板343，实现了对所述伸缩杆33的固定。同时，所述伸缩杆33能相对所述第一连接杆31可转动。当所述伸缩杆33与所述第二连接杆32实现传动连接时，此时，将所述铰接座34设置在所述第二连接杆32上，所述固定件穿过所述第一固定板342、缓冲垫片、第三连接板、缓冲垫片以及第二固定板343，实现了对所述伸缩杆33的固定。同时，所述伸缩杆33能相对所述第二连接杆32可转动。当所述伸缩杆33通过所述铰接座34与所述第一连接杆31和所述第二连接杆32传动连接时，此时，所述固定件穿过所述第二连接板、缓冲垫片、所述第一连接板、缓冲垫片、所述第三连接板、缓冲垫片、所述第一连接板、缓冲垫片和所述第二连接板，对所述第一连接板、所述第二连接板以及所述第三连接板进行固定连接。这样，所述第一连接杆31与所述第二连接杆32以及所述伸缩杆33便通过所述铰接座34实现了传动连接，有利于所述伸缩杆33对所述第一连接杆31以及所述第二连接杆32进行姿态的调节及补偿。

参见图3，进一步地，所述底座2包括安装板21和安装柱22；所述第二连接杆32连接在所述安装板21上；所述安装柱22设置在所述安装板21上，所述伸缩杆33通过万向连接件连接在所述安装柱22上。

本实施例中，为了使得所述补偿组件3之间的配合达到最优效果，且精简补偿装置的结构，将所述底座2设置呈安装板21和安装柱22的形式。所述安装柱22垂直设置在所述安装板21上，且所述安装板21上设置有所述第二连接杆32，所述安装柱22上设置有所述伸缩杆33，这样便形成了所述第二连接杆32与所述伸缩杆33之间的高度差，使得所述伸缩杆33通过更少的能量便能实现对所述第二连接杆32或第一连接杆31的调节，节约了燃料。需要进一步说明的是，所述安装柱22与所述工作平台1之间存在一定的补偿距离，以满足所述补偿组件3对所述工作平台1的补偿的调节。

具体地，本实施例中，所述安装柱22为三角柱，三个所述伸缩杆33分别安装于所述三角柱的三个侧面。

本实施例中，为了最大程度的节约能源，且能保证最优的补偿效果及最简的补偿装置结构，将所述安装柱22设置为三角柱。所述三角柱的三个柱面分别与三个补偿装置一一对应，且三个伸缩杆33分别安装在三个所述三角柱的侧面上。

在另一实施例中，所述安装柱22还可以为圆形柱、方形柱等。

进一步地，所述伸缩杆33与所述工作平台1的倾斜角度为15°～60°。

本实施例中，为了满足伸缩杆33自身长度的需要，将所述伸缩杆33倾斜设置。且所述伸缩杆33的轴径方向与所述工作平台1的台面之间的倾斜角度为15°～60°。应当理解的是，这里的工作平台1的台面的方向为平行地面的方向。

具体地，所述伸缩杆33为油缸伸缩杆33。

本实施例中，所述伸缩杆33通过所述油缸及其活塞来实现，进一步的简化了装置结构。所述油缸的活塞杆一端设置在所述底座2上，所述油缸的缸体一端与所述第一连接杆31或所述第二连接杆32转动连接。

参见图1，具体地，所述万向连接件为十字轴安装座4。

本实施例中，所述万向连接件包括但不限于十字轴安装座4。所述十字轴安装座4包括十字轴耳座和第一固定件。所述十字轴耳座固定在所述安装板21上，且所述十字轴耳座上设置有供所述第一固定件穿过的第四通孔。所述第二连接杆32与所述底座2连接一端以及所述伸缩杆33与所述底座2连接一端均设置有连接帽，所述连接帽套接在所述十字轴耳座外侧，且所述连接帽上设置有两个供所述第一固定件穿过的第五通孔。所述第一固定件穿过所述连接帽、十字轴耳座将所述第二连接杆32和所述伸缩杆33固定在所述底座2上。且所述第二连接杆32与所述伸缩杆33能绕所述十字轴安装座4转动。

本发明还提出一种水上作业平台，所述水上作业平台包括如上所述的姿态补偿装置。该姿态补偿装置的详细结构可参照上述实施例，此处不再赘述；可以理解的是，由于在本发明水上作业平台中使用了上述姿态补偿装置，因此，本发明水上作业平台的实施例包括上述姿态补偿装置全部实施例的全部技术方案，且所达到的技术效果也完全相同，在此不再赘述。

具体地，本发明一实施例中所述水上作业平台可以为用于水上作业的船只，或者由浮箱组装而成的用于水上作业的平台。

进一步地，所述水上作业平台还包括负载吊放系统，所述负载吊放系统安装在所述工作平台1上。所述负载吊放系统包括固定在所述工作平台1顶部的绞车，第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮以及动滑轮，自绞车放出的缆线依次经过第一定滑轮的顶部、动滑轮的顶部、第二定滑轮的底部以及第三定滑轮的顶部后在缆绳末端悬挂有一负载。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种姿态补偿装置，安装在水上作业平台上，其特征在于，包括：工作平台、底座和设置在所述工作平台和所述底座之间的三个补偿组件；所述底座安装在所述水上作业平台上；所述补偿组件包括：

第一连接杆，与所述工作平台转动连接；

第二连接杆，所述第二连接杆的一端与所述第一连接杆转动连接，另一端与所述底座通过万向连接件连接；以及，

伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述第一连接杆或所述第二连接杆转动连接，另一端与所述底座通过万向连接件连接；

其中，三个所述补偿组件的第一连接杆在所述工作平台上呈三角分布。

2.如权利要求1所述的姿态补偿装置，其特征在于，所述补偿组件还包括铰接座，所述第一连接杆和所述第二连接杆通过所述铰接座转动连接。

3.如权利要求2所述的姿态补偿装置，其特征在于，所述伸缩杆通过所述铰接座与所述第一连接杆或所述第二连接杆转动连接。

4.如权利要求1所述的姿态补偿装置，其特征在于，所述底座包括：

安装板，所述第二连接杆连接在所述安装板上；以及，

安装柱，设置在所述安装板上，所述伸缩杆通过万向连接件连接在所述安装柱上。

5.如权利要求4所述的姿态补偿装置，其特征在于，所述安装柱为三角柱，三个所述伸缩杆分别安装于所述三角柱的三个侧面。

6.如权利要求4所述的姿态补偿装置，其特征在于，所述伸缩杆与所述工作平台的倾斜角度为15°～60°。

7.如权利要求1至6任一项所述的姿态补偿装置，其特征在于，所述伸缩杆为油缸伸缩杆。

8.如权利要求1至6任一项所述的姿态补偿装置，其特征在于，所述万向连接件为十字轴安装座。

9.一种水上作业平台，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的姿态补偿装置。

10.如权利要求9所述的水上作业平台，其特征在于，所述水上作业平台还包括负载吊放系统，所述负载吊放系统安装在所述工作平台上。

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