CN111573545A - 一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统及其工作方法，属于海洋工程技术及装备领域，包括节能型主动补偿系统和吊挂式被动补偿器；节能型主动补偿系统包括二次调节补偿系统和主动补偿液压缸，主动补偿液压缸的活塞杆连接一滑轮，储缆绞车连接缆绳的一端，另一端依次经滑轮、减张力绞车、定滑轮连接吊挂式被动补偿器，吊挂式被动补偿器的活塞杆连接负载，缆绳上在定滑轮与吊挂式被动补偿器之间还连接有张力传感器；运动参考单元、位移传感器A、张力传感器和二次调节补偿系统均与控制器连接。本发明结合了主被动升沉补偿方式，在更高补偿精度的前提下减少了能耗，提高了系统效率及可靠性，适用的海况范围更广。

Description

一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统及其工作方法，属于海洋工程技术及装备领域。
背景技术
随着世界海洋资源的不断开发以及各国对海洋技术与装备的高度重视，对海洋工程系统及装备的需求量日益增加。但是由于海上环境复杂性，海上作业往往会受到风、海浪、洋流以及自身运动的复合影响，从而导致作业精度降低、设备失效甚至发生安全事故等一系列问题的出现。在作业装备产生多种不规则运动中升沉方向的影响最大，也就意味着减弱甚至抵消升沉方向的不利影响是提高作业精度、降低作业成本的关键所在。为解决这一问题，国内外学者将升沉补偿系统应用于海上作业装备，升沉补偿是指对因海浪引起作业设备产生的上下起伏运动的补偿校正。
升沉补偿系统按照补偿形式分为被动补偿、主动补偿和主被动补偿。在负载发生变化之后，被动补偿系统利用蓄能器缓冲的原理，通过压力的变化驱动补偿装置动作，此种升沉补偿方式存在着精度低、滞后严重、补偿效率低、无法适应恶劣海况等诸多短板。主动式升沉补偿系统依靠系统本身的能源动力，通过检测元件和控制器的共同作用，使负载几乎与海上作业设备同时、反向运动，改进了被动补偿系统的缺点和不足，但是主动升沉补偿系统存在着造价及能耗较高的问题。主被动补偿器是主动补偿和被动补偿的结合，应用较为广泛，但仍存在能量损失，结构复杂，且无法解决穿越浪溅区时缆绳断裂或脱缆等问题。
二次调节系统可以直接对转速、转角、扭矩和功率进行调节，能显著提高液压系统的效率。蓄能器的采用能够回收和重新利用系统的惯性能和重力势能，但是蓄能器能量密度较低，大量地布置蓄能器将极其占用空间。
中国专利文献CN 205654312U提出了一种利用液压二次调节元件和被动液压缸联合驱动绞车的升沉补偿系统，液压能量回收系统的工作效率高，能耗低，但是成本高且占用空间较大。
中国专利文献CN 107986179A提出了一种海上作业起重机的升沉补偿装置，利用控制二次元件及超级电容完成升沉补偿任务，无需额外动力源，节约了生产成本。但是工作效率较低且不能适应多变的海上工况。
综上，现有的主被动补偿系统及装备并不能兼顾高响应、高可靠性、高位移补偿、高张力补偿、通用性好、低成本、低能耗等特点，急需解决此类问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统及其工作方法，结合了主被动升沉补偿方式，在更高补偿精度的前提下减少了能耗，提高了系统效率及可靠性，适用的海况范围更广，占用工作空间小，便于安装及维护，可移植性强，极大地降低了使用、维护成本，有更好的综合性能。
本发明采用以下技术方案：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，包括储缆绞车、运动参考单元(MRU)、控制器、位移传感器A、节能型主动补偿系统、减张力绞车、定滑轮和吊挂式被动补偿器；
所述储缆绞车和减张力绞车固定于母船上，定滑轮通过支撑架也固定于母船上，所述节能型主动补偿系统包括二次调节补偿系统和主动补偿液压缸，主动补偿液压缸的活塞杆连接一滑轮，储缆绞车连接缆绳的一端，缆绳的另一端依次经滑轮、减张力绞车、定滑轮连接吊挂式被动补偿器，吊挂式被动补偿器的活塞杆连接负载，所述缆绳上在定滑轮与吊挂式被动补偿器之间还连接有张力传感器；
所述运动参考单元、位移传感器A、张力传感器和二次调节补偿系统均与控制器连接。
优选的，所述二次调节补偿系统包括油箱、过滤器、变量泵、单向阀、蓄能器、液控单向阀、二次元件和四通高频响阀，所述油箱依次连接过滤器、变量泵、单向阀、蓄能器和主动补偿液压缸的无杆腔，主动补偿液压缸的无杆腔通过液控单向阀、二次元件连接油箱，四通高频响阀并联于油箱和蓄能器之间，所述四通高频响阀连接有变量液压缸，变量液压缸连接位移传感器B，变量液压缸(的活塞杆)与二次元件的斜盘机械连接，二次元件分别连接有一转速传感器B和定量马达/泵，定量马达/泵连接有电机，电机连接有蓄电池组；
所述液控单向阀连接有方向阀，方向阀与液控单向阀构成安全阀组；变量泵和过滤器上并联有溢流阀，变量泵依次连接有电动机和转速传感器A，变量泵还连接有角度传感器，在变量泵和单向阀之间设置有压力传感器，所述角度传感器、转速传感器A、转速传感器B、位移传感器B、压力传感器、四通高频响阀均与控制器连接。
油箱为整个系统供油；过滤器用来防止系统中液压油被污染；变量泵与电动机机械连接，为系统提供动力源；蓄电池组和蓄能器组成混合动力系统，同时可以回收主动补偿液压缸下降时的重力势能；单向阀可有效防止二次元件发生气蚀；溢流阀做系统安全阀使用；液控单向阀及方向阀用于控制二次元件与液压油的通断；运动参考单元(MRU)、压力传感器、转速传感器A、转速传感器B、角度传感器、位移传感器A、位移传感器B、张力传感器，用于采集各种参数并传输至控制器中，以便控制器处理信号；控制器根据所采集的即时信号并结合预测算法调节四通高频响阀，变量液压缸的变化可以调节二次元件斜盘倾角的大小和方向，从而改变二次元件的工作状态及其排量大小，因此实现波浪同步控制，使负载产生与海上作业装备方向相反大小相同的运动；定量马达/泵用于增加回路流量；储缆绞车无需改造，直接将所述节能型二次调节主动波浪补偿系统接入。
优选的，吊挂式被动补偿器包括上端盖、下端盖和位于上端盖下方的密封舱，所述吊挂式被动补偿器设置有一个主缸、两个深度补偿缸、两个油气分离缸和四个储气缸，两个深度补偿缸分别为第一深度补偿缸和第二深度补偿缸，两个油气分离缸分别为第一油气分离缸和第二油气分离缸，四个储气缸分别为第一储气缸、第二储气缸、第三储气缸和第四储气缸，所述上端盖上设置有吊环，用于与缆绳连接，所述主缸的活塞杆与负载连接，第一深度补偿缸和第二深度补偿缸的活塞杆下端从下端盖伸出即可。
所述主缸包括上部的A腔和下部的B腔，主缸的活塞杆设置于B腔内，所述第一深度补偿缸包括上部的C1腔和下部的D1腔，第一深度补偿缸的活塞杆设置于D1腔内，第二深度补偿缸包括上部的C2腔和下部的D2腔，第二深度补偿缸的活塞杆设置于D2腔内，所述主缸的A腔通过第一油管分别连接第一深度补偿缸的C1腔和第二深度补偿缸的C2腔；所述第一油气分离缸包括上部的E1腔和下部的F1腔(E1腔与F1腔之间设置有可移动的活塞)，第二油气分离缸包括上部的E2腔和下部的F2腔(E2腔与F2腔之间也设置有可移动的活塞)，主缸的B腔通过第二油管分别连接第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸F2腔，所述主缸的B腔与第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔互通；所述第一油气分离缸的E1腔通过第一阀块和第一气管与第二储气缸和第三储气缸连接，第二油气分离缸的E2腔通过第二阀块和第二气管与第一储气缸和第四储气缸连接，第一阀块、第一气管、第二阀块和第二气管均设置于密封舱内；
所述主缸的A腔、B腔，第一深度补偿缸的C1腔，第二深度补偿缸的C2腔，第一油气分离缸的F1腔，以及第二油气分离缸的F2腔，均充入一定压力的液压油；第一油气分离缸的E1腔，第二油气分离缸的E2腔，以及四个储气缸内充入一定压力的氮气。
优选的，所述主缸的缸筒上下两端分别开设有两个圆孔，上端的圆孔通过上述第一油管与第一深度补偿缸和第二深度补偿缸连接，即第一油管将主缸的A腔分别连通C1腔和C2腔；下端的圆孔通过第二油管与第一油气分离缸和第二油气分离缸连接，即第二油管将主缸的B腔分别连通F1腔和F2腔；第一油管和第二油管优选采用橡胶软管，当主缸活塞杆伸出补偿时，C1、C2腔的液压油流入A腔，B腔液压油压入F1、F2腔；当主缸的活塞杆缩回补偿时，F1、F2腔的液压油流入B腔，A腔液压油压入C1、C2腔。
优选的，可根据海况需要将四个储气缸分为高压储气缸和低压储气缸，通常第一储气缸、第三储气缸为高压腔，第二储气缸、第四储气缸为低压腔，四个储气缸内均为氮气或空气；
低压腔是压力通常为一个大气压，高压腔通常为15Mpa以上，具体需要根据负载和期望补偿的精度去计算，高压腔的最小压力应满足下述(5)中的条件。
本发明的四个储气瓶，既有高压腔也有低压腔，当水下作业时有效负载增大时，可通过第一阀块、第二阀块控制高压腔给第一油气分离缸和第二油气分离缸增压，达到补偿要求的精度；当负载水下着海床时，有效负载减小，可通过第一阀块、第二阀块控制低压腔给第一油气分离缸和第二油气分离缸降压，达到补偿要求的精度，打开第一阀块和第二阀块，均增加了油气分离缸的气体容积，进而提高了补偿的精度。
优选的，浪溅区被动补偿器系统的压力可通过如下计算得：
(1)质量为M的负载在作业时，会有一个动态放大因子，根据经验取1.2，则动态负载质量为1.2Mg；
主缸的活塞杆直径d(单位mm)选择应满足：
Figure BDA0002501459120000041
主缸活塞杆的使用应力σ应不大于其材料的许用应力σ′；
主缸无杆腔A腔压力PA(液压油的压力)一般小于1Mpa，取决于深度补偿缸活塞杆的自重与所选深度补偿缸有杆腔的弹簧刚度。
1.2Mg＝(PB-PA)πD2+PBπd2
其中，D为主缸无杆腔直径，单位为mm，即A腔的直径，PA、PB分别为A腔的压力和B腔的压力，得到B腔的压力，B腔压力与F1腔、F2腔相同。
(2)油气分离缸(包括第一油气分离缸和第二油气分离缸)初始气体压力：
负载在空气中作业时，油气分离缸中气体初始压力为PE＝4Mg/πD2，其中，PE表示E1腔、E2腔的压力；
当负载在水下作业时，油气分离缸中气体初始压力为PE＝4.8Mg/πD2。
(3)油气分离缸的初始气体体积
油气分离缸的初始容积与期望的张力补偿效率θ有关，具体表达如下，主缸活塞行程为h(单位mm)主缸活塞位于中间位置平衡时，活塞位移h＝0，当负载受力变化，活塞运动到ht时，E1/E2腔气体压力为
Figure BDA0002501459120000051
V0代表油气分离缸的初始气体压力，单位为L；
所以在主缸作业过程中系统压力变化范围为：
Figure BDA0002501459120000052
为满足张力补偿效率要求，油气分离缸气体体积为：
Figure BDA0002501459120000053
(4)油气分离缸初始容积：
Figure BDA0002501459120000054
VE+F是E1、E2、F1、F2腔相加的总容积，θ为已知量，可根据作业要求的补偿精度设定，一般作业设定为70％足够，如果作业要求压力波动为定值，θ要随着海况的恶劣程度相应的提高。
(5)储气缸压力与容积，受结构空间限制，储气缸体积受限，设单个高压储气缸容积为V高压储气缸，高压储气缸压力只需要满足
Figure BDA0002501459120000055
通常单个低压储气缸容积V低压储气缸等于高压储气缸，低压储气缸压力一般等于大气压。
优选的，主缸的活塞杆横截面积与第一深度补偿缸和两个深度补偿缸活塞杆横截面积之和相同。
优选的，第一深度补偿缸的D1腔和第二深度补偿缸的D2腔均设有预置弹簧，用于抵消其活塞杆自重以及初始位置C1腔和C2腔内液压油压力。
优选的，所述蓄能器为皮囊式充气蓄能器，储存二次元件泵工况下回收的能量；在二次元件马达工况下释放能量。
优选的，所述控制器内设有内置电源以保证电力供应，运动参考单元(MRU)以及各个传感器与控制器电连接(如通过电缆线)，针对不同工况的算法可帮助控制器快速做出相应从而实现对负载的精准控制。
优选的，二次元件能够调节斜盘倾角和转向，从而实现泵工况和马达工况的切换，即四象限工作，在转向不变的情况下，其斜盘倾角能够在±15°范围内摆动。
优选的，变量液压缸两端装有弹簧，在变量液压缸泄压后，可以使二次元件中的变量斜盘自动复位。
优选的，深度补偿缸及油气分离缸在主缸外分别设置两个，并且各自相隔90°均匀、对称地分布在主缸周围，四个储气缸也是均匀、对称地分布，重量均匀的分布保证了补偿器吊挂平衡，深度补偿缸内部有预置弹簧，以抵消深度补偿缸活塞杆自重以及上部油压，可减小深度补偿缸的活塞杆自重以及上部油压对系统的影响。
优选的，根据本发明优选的，下端盖在深度补偿缸活塞杆伸出位置开有两个通孔，在主缸活塞伸出位置开有一个通孔，通孔与活塞杆均为间隙配合，主缸的活塞杆下端与负载连接，第一深度补偿缸和第二深度补偿缸的活塞杆下端从通孔内伸出下端盖即可，无需连接其他结构。
优选的，上述吊挂式被动补偿器各个部件均做防锈防腐蚀处理，共涂三层漆，底层涂漆采用保护环氧涂料，中层涂漆环氧厚浆涂料，上层涂漆采用聚氨酯面漆，并调制成醒目颜色用于驱赶海底生物。
本发明中，当B腔体积取得最大值时即主缸的活塞杆位于最上端极限时，两个油气分离缸的活塞不会接触到其最下端，当B腔体积取得最小值即主缸的活塞杆位于最下端极限位置时，两个油气分离缸的活塞仍不会与其最上部接触；当主缸、第一深度补偿缸、第二深度补偿缸的活塞杆均位于最上端极限位置时，活塞杆最下部仍不会位于下端盖之上，可通过设置足够长的活塞杆来实现。
一种上述分布式节能型主被动复合升沉补偿系统的工作方法，包括：
当海上作业装备受外界各种干扰发生上升或者下降时，运动参考单元(MRU)监测作业装备速度、加速度数据，张力传感器检测缆绳的张力数据，并将输出信号传给控制器，控制器接收信息反馈后，控制节能型主动补偿系统实现船舶与波浪同步控制，使吊挂式被动补偿器与负载随海浪上下移动保持相对匀速上升或下降；
在负载穿越浪溅区时，为减小负载浮力及海浪对负载升沉的影响，首先调节吊挂式被动补偿器中的第一阀块和第二阀块的开闭，将四个储气缸中的低压腔打开，即第二储气缸和第四储气缸打开，降低系统刚度以匹配有效负载减小后的重力，同时，主缸活塞杆会随着海浪上下移动，此时第一油气分离缸、第二油气分离缸和储气缸中的气体提供缓冲作用，从而减小连接负载的缆绳拉力骤变，避免缆绳拉力的频繁剧烈变化而断裂，实现缆绳的恒张力控制(通常张力补偿效率达到70％即可称为恒张力补偿)；
随着水下作业海水深度的增加，与主缸连接的第一深度补偿缸和第二深度补偿缸发挥作用，削弱海水压力对主缸伸出活塞杆的影响。
本发明中，空气中下放负载作业时，通过控制节能型二次调节主动补偿系统实现船舶与波浪同步控制，使吊挂式补偿器与连接负载随海浪上下移动保持相对匀速下降，其中吊挂式被动补偿器几乎不工作；
在负载穿越浪溅区时，为减弱负载浮力变化及海浪对负载的升沉影响，通过调节第一阀块和第二阀块打开低压腔降低系统刚度匹配有效负载减小后的重力，主缸活塞杆会随着海浪上下移动，此时油气分离缸及储气缸会给予一定的缓冲，从而减小连接负载缆绳的拉力骤变，避免了缆绳拉力的频繁剧烈变化而引起的钢丝绳断裂，一般将缆绳张力波动稳定在一个的小于30％，实现恒张力补偿。
优选的，当海上作业装备上升时，由于惯性力的作用，缆绳以及负载有维持原位置的趋势，即相对于装备为向下运动，同时，由于运动参考单元、张力传感器将信号传递给控制器，控制器控制主动补偿液压缸使其活塞杆向上运动，抵消装备向上运动对主动补偿液压缸的影响，使负载上升，主动补偿液压缸的活塞杆向上运动，变量泵和蓄能器将油液输送至主动补偿液压缸的无杆腔，控制器调节四通高频响阀从而改变变量液压缸，变量液压缸的改变引起二次元件斜盘倾角发生变化，从而改变工作状态以及排量，此时二次元件为泵工况，油液经过处在泵工况的二次元件流入主缸补偿缸的无杆腔，蓄能器以及蓄电池组释放能量为系统提供额外动力，主动补偿液压缸上升，而压力传感器、转速传感器A、转速传感器B、角度传感器、位移传感器A和位移传感器B将各自的实时信号传输至控制器，实现系统的多闭环控制，提升补偿精度；
与此同时，吊挂式被动补偿器中的主缸油液通过第二油管流至第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔，主缸活塞杆向下运动；如果此时吊挂式被动补偿器和负载位于水下，在水压的作用下主缸活塞杆、第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆会同时上升，此时第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔向主缸的B腔压入液压油的油量Q1，由于第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆的横截面积之和与主缸的活塞杆横截面积相等，则第一深度补偿缸和第二深度补偿缸会通过第一油管同等地输入油液Q1，从而达到深度补偿的目的，同时配合张力传感器及时将反馈吊挂式被动补偿器补偿状态的信息传输至控制器，主被动升沉补偿共同作用。
优选的，当海水作业装备下降时，由于惯性力的作用，缆绳以及负载有维持原位置的趋势，即相对于装备为向上运动，同时，由于运动参考单元、张力传感器将信号传递给控制器，控制器控制主动补偿液压缸使其活塞杆向下运动，抵消向上运动对主动补偿液压缸的影响，使负载下降，主动补偿液压缸的活塞杆向下运动，主动补偿液压缸的无杆腔油液流向蓄能器以及二次元件，控制器调节四通高频响阀从而改变变量液压缸，变量液压缸的改变引起二次元件斜盘倾角发生变化，从而改进工作状态以及排量，使二次元件处于定量马达工况，因而将海上作业装备下降过程中负载下降所产生的重力势能转化为储存于蓄能器中的液压能以及蓄电池组的电能，主动补偿液压缸下降，而压力传感器、转速传感器A、转速传感器B、角度传感器、位移传感器A和位移传感器B将各自的实时信号传输至控制器，实现系统的多闭环控制，提升补偿精度；
与此同时，吊挂式被动补偿器中的第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔的油液通过第二油管流入主缸的无杆腔，主缸活塞杆向上运动；如果此时吊挂式被动补偿器和负载位于水下，在水压的作用下主缸活塞杆、第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆会同时上升，此时第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔向主缸的B腔压入液压油的油量Q2，由于第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆的横截面积之和与主缸的活塞杆横截面积相等，则第一深度补偿缸和第二深度补偿缸会通过第一油管同等地输入油液Q2，从而达到深度补偿的目的，同时配合张力传感器及时将反馈吊挂式被动补偿器补偿状态的信息传输至控制器，主被动升沉补偿共同作用。
本发明中，控制器可接受各个传感器的反馈后，依靠预设计算程序计算出相应的期望二次元件输出排量，从而得出其对应的输入信号，通过控制器参数的实时变化保证输出信号能够以最小误差及时地跟踪输入信号的变化，预设计算程序并不是本发明的重点，可采用现有技术进行，不影响本发明的实施。
海上作业装备上升/下降所传出的信号会使四通高频响阀在左位、右位高速切换以不断调整进入变量活塞缸的油量，从而使二次元件的斜盘倾角作出相应的调整。当二次元件位于泵工况，四通高频响阀在左位时，液压油进入变量液压缸右侧，左侧原有的油液排出，从而变量液压缸的活塞杆左移，增大斜盘倾角；相反的当二次元件位于定量马达工况，四通高频响阀在右位时，变量液压缸的活塞杆右移，减小斜盘倾角。
斜盘处于0～15°范围时，转向顺时针时为马达工况，转向逆时针时为泵工况；-15°～0范围时，转向逆时针时为马达工况，转向顺时针时为泵工况，斜盘角度的增大会导致排量的增加。
在水压的作用下主缸活塞杆、第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆会同时上升，由于第一深度补偿缸活塞杆和第二补偿缸活塞杆的横截面积之和与主缸的活塞杆横截面积相等，假设第一深度补偿缸活塞杆和第二补偿缸活塞杆的横截面积相同(即均为主缸活塞杆横截面积的1/2)，根据P＝F/S，在相同水压下单个深度补偿缸的位移为主缸的1/2。
本发明可通过张力传感器的数值大小即可得到吊挂式被动补偿器的实时工作状态，以便于推算出节能型主动补偿系统根据其工作状态需要作出调整。
本发明的方向阀、溢流阀为安全阀，对系统起过载保护作用；本发明的吊挂式被动补偿器主要起到缓冲的作用从而减小缆绳瞬间张力避免缆绳的突然断裂，剩余的升沉补偿工作由节能型主动补偿系统完成。
本发明所提到的储缆绞车、滑轮、支撑架、运动参考单元(MRU)、压力传感器、转速传感器、角度传感器、位移传感器、张力传感器均可采用本领域的常规选择，此处不再赘述。
本发明未详尽之处，均可采用现有技术。
本发明的有益效果为：
1)本发明结合使用了主被动升沉补偿的方式，提高了补偿的精度，在常规的绞车基础上，增加了独立的节能型二次调节主动波浪补偿系统，提高了系统效率，降低系统装机功率，工作寿命长，并且整个主动补偿系统可直接应用安装于常规绞车，被动补偿器高度集成化，便于安装及维护，最大限度地保护缆绳，可移植性强，在不改变海上作业装备原有结构下极大地降低了使用、维护成本。
2)本发明的节能型二次调节主动波浪补偿系统加入了能量回收环节，通过配置蓄能器以及蓄电池组构成特有的混合动力能量回收装置，在保证较高能量密度的前提下，增大了整体能量回收效率。
3)本发明在更高补偿精度的前提下减少了能耗，有更好的综合性能，适用的海况范围更广，在水上区、浪溅区、水下区均可进行补偿工作，可适应不同的波动载荷。特别地，在面对穿越浪溅区遇到的不可测力时也能保持缆绳的恒张力，防止产生折断载荷。
4)本发明将主被动补偿系统分离，在实际作业过程中易于替换、保养、维修，且整个系统传动简单、极大地节省了工作空间。
附图说明
图1为本发明的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统的整体结构示意图；
图2为本发明的二次调节补偿系统的结构示意图；
图3为本发明的吊挂式被动补偿器的结构示意图一；
图4为本发明的吊挂式被动补偿器的结构示意图二；
图5为本发明的吊挂式被动补偿器剖视图一；
图6为本发明的吊挂式被动补偿器剖视图二；
图7为本发明的吊挂式被动补偿器中各个缸的相对位置关系示意图；
其中，1.控制器，2.运动参考单元，3.储缆绞车，4.二次调节补偿系统，4-1.压力传感器，4-2.转速传感器A，4-3.电动机，4-4.角度传感器，4-5.单向阀，4-6.变量泵，4-7.过滤器，4-8.蓄能器，4-9.溢流阀，4-10.方向阀，4-11.位移传感器B，4-12.变量液压缸，4-13.四通高频响阀，4-14.液控单向阀，4-15.转速传感器B，4-16.二次元件，4-17.定量马达/泵，4-18.电机，4-19.蓄电池组，4-20.油箱，5.位移传感器A，6.滑轮，7.主动补偿液压缸，8.减张力绞车，9.支撑架，10.定滑轮，11.张力传感器，12.吊挂式被动补偿器，12-1.吊环，12-2.上端盖，12-3.密封舱，12-4.第一储气缸，12-5.第一深度补偿缸，12-6.第二储气缸，12-7.第一油气分离缸，12-8.第三储气缸，12-9.下端盖，12-10.第一阀块，12-11.第一气管，12-12.第二气管，12-13.第二阀块，12-14.第二油气分离缸，12-15.第四储气缸，12-16.第二深度补偿缸，12-17.第一油管，12-18.主缸，12-19.第二油管，13.负载。
具体实施方式：
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但不仅限于此，本发明未详尽说明的，均按本领域常规技术。
实施例1：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，如图1-7所示，包括储缆绞车3、运动参考单元2(MRU)、控制器1、位移传感器A 5、节能型主动补偿系统、减张力绞车8、定滑轮10和吊挂式被动补偿器12；
储缆绞车3和减张力绞车8固定于母船上，定滑轮10通过支撑架9也固定于母船上，节能型主动补偿系统包括二次调节补偿系统4和主动补偿液压缸7，主动补偿液压缸7的活塞杆连接一滑轮6，储缆绞车3连接缆绳的一端，缆绳的另一端依次经滑轮6、减张力绞车8、定滑轮10连接吊挂式被动补偿器12，吊挂式被动补偿器12的活塞杆连接负载13，缆绳上在定滑轮10与吊挂式被动补偿器12之间还连接有张力传感器11；
运动参考单元2、位移传感器A 5、张力传感器11和二次调节补偿系统均与控制器1连接。
实施例2：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例1所示，所不同的是，二次调节补偿系统包括油箱4-20、过滤器4-7、变量泵4-6、单向阀4-5、蓄能器4-8、液控单向阀4-14、二次元件4-16和四通高频响阀4-13，油箱4-20依次连接过滤器4-7、变量泵4-6、单向阀4-5、蓄能器4-8和主动补偿液压缸7的无杆腔，主动补偿液压缸7的无杆腔通过液控单向阀4-14、二次元件4-16连接油箱4-20，四通高频响阀4-13并联于油箱4-20和蓄能器4-8之间，四通高频响阀4-13连接有变量液压缸4-12，变量液压缸4-12连接位移传感器B 4-11，变量液压缸4-12的活塞杆与二次元件4-16的斜盘机械连接，二次元4-16件分别连接有一转速传感器B 4-15和定量马达/泵4-17，定量马达/泵4-17连接有电机4-18，电机4-18连接有蓄电池组4-19，本发明中，电机4-18与二次元件的定量马达/泵机械连接，并与蓄电池组共同作用承担着将系统中液压能与电能相互转化的任务；
液控单向阀4-14连接有方向阀4-10，方向阀4-10与液控单向阀4-14构成安全阀组；变量泵4-6和过滤器4-7上并联有溢流阀4-9，变量泵4-6依次连接有电动机4-3和转速传感器A 4-2，变量泵4-6还连接有角度传感器4-4，在变量泵4-6和单向阀4-5之间设置有压力传感器4-1，角度传感器4-4、转速传感器A4-2、转速传感器B 4-15、位移传感器B 4-11、压力传感器4-1、四通高频响阀4-13均与控制器1连接。
实施例3：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例2所示，所不同的是，吊挂式被动补偿器12包括上端盖12-2、下端盖12-9和位于上端盖12-2下方的密封舱12-3，吊挂式被动补偿器12设置有一个主缸、两个深度补偿缸、两个油气分离缸和四个储气缸，两个深度补偿缸分别为第一深度补偿缸12-5和第二深度补偿缸12-16，两个油气分离缸分别为第一油气分离缸12-7和第二油气分离缸12-14，四个储气缸分别为第一储气缸12-4、第二储气缸12-6、第三储气缸12-8和第四储气缸12-15，上端盖12-2上设置有吊环12-1，用于与缆绳连接，主缸12-18的活塞杆与负载13连接，第一深度补偿缸12-5和第二深度补偿缸12-16的活塞杆下端从下端盖伸出即可。
实施例4：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例3所示，所不同的是，主缸12-18包括上部的A腔和下部的B腔，主缸12-18的活塞杆设置于B腔内，第一深度补偿缸12-5包括上部的C1腔和下部的D1腔，第一深度补偿缸12-5的活塞杆设置于D1腔内，第二深度补偿缸12-16包括上部的C2腔和下部的D2腔，第二深度补偿缸12-16的活塞杆设置于D2腔内，主缸12-18的A腔通过第一油管12-17分别连接第一深度补偿缸12-5的C1腔和第二深度补偿缸12-16的C2腔；第一油气分离缸12-7包括上部的E1腔和下部的F1腔(E1腔与F1腔之间设置有可移动的活塞)，第二油气分离缸12-14包括上部的E2腔和下部的F2腔(E2腔与F2腔之间也设置有可移动的活塞)，主缸12-18的B腔通过第二油管12-19分别连接第一油气分离缸12-7的F1腔和第二油气分离缸12-14的F2腔，主缸12-18的B腔与第一油气分离缸12-7的F1腔和第二油气分离缸12-14的F2腔互通；第一油气分离缸12-7的E1腔通过第一阀块12-10和第一气管12-11与第二储气缸12-6和第三储气缸12-8连接，第二油气分离缸12-14的E2腔通过第二阀块12-13和第二气管12-12与第一储气缸12-4和第四储气缸12-15连接，第一阀块12-10、第一气管12-11、第二阀块12-13和第二气管12-13均设置于密封舱12-3内，其中，第一阀块包括三个阀块，分别设置于第二储气缸、第三储气缸和第一油气分离缸的上方，用于控制第一气管与各个缸之间的通断；第二阀块包括也三个阀块，分别设置于第一储气缸、第四储气缸和第二油气分离缸的上方，用于控制第二气管与各个缸之间的通断；
主缸12-18的A腔、B腔，第一深度补偿缸12-5的C1腔，第二深度补偿缸12-16的C2腔，第一油气分离缸12-7的F1腔，以及第二油气分离缸12-14的F2腔，均充入一定压力的液压油；第一油气分离缸12-7的E1腔，第二油气分离缸12-14的E2腔，以及四个储气缸内充入一定压力的氮气。
实施例5：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例4所示，所不同的是，主缸12-18的缸筒上下两端分别开设有两个圆孔，上端的圆孔通过第一油管12-11与第一深度补偿缸12-5和第二深度补偿缸12-16连接，即第一油管12-11将主缸12-18的A腔分别连通C1腔和C2腔；下端的圆孔通过第二油管12-19与第一油气分离缸12-17和第二油气分离缸12-14连接，即第二油管12-19将主缸12-18的B腔分别连通F1腔和F2腔；第一油管12-11和第二油管12-1优选采用橡胶软管，当主缸12-18活塞杆伸出补偿时，C1、C2腔的液压油流入A腔，B腔液压油压入F1、F2腔；当主缸12-18的活塞杆缩回补偿时，F1、F2腔的液压油流入B腔，A腔液压油压入C1、C2腔。
实施例6：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例5所示，所不同的是，四个储气缸分为高压储气缸和低压储气缸，通常第一储气缸12-4、第三储气缸12-8为高压腔，第二储气缸12-6、第四储气缸12-15为低压腔，四个储气缸内均为氮气；
在负载50T，主缸无杆腔直径D为125mm，主缸的活塞杆直径d为100mm，B腔、E1腔、E2腔、F1腔、F2腔的初始压力均为31Mpa，A腔、C1腔、C2腔的初始压力均为1Mpa，高压储气缸气压应大于31Mpa，低压储气缸气压一般在1～5Mpa；
C1腔和C2腔的体积之和，以及E1腔和E2腔的体积之和，都应始终大于B腔的体积。
实施例7：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例6所示，所不同的是，第一深度补偿缸12-5的D1腔和第二深度补偿缸12-16的D2腔均设有预置弹簧，用于抵消其活塞杆自重以及初始位置C1腔和C2腔内液压油压力。
实施例8：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例7所示，所不同的是，蓄能器4-8为皮囊式充气蓄能器，储存二次元件泵工况下回收的能量；在二次元件定量马达工况下释放能量。
实施例9：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例8所示，所不同的是，深度补偿缸及油气分离缸在主缸12-18外分别设置两个，并且各自相隔90°均匀、对称地分布在主缸12-18周围，四个储气缸也是均匀、对称地分布，重量均匀的分布保证了补偿器吊挂平衡。
实施例10：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其结构如实施例9所示，所不同的是，吊挂式被动补偿器各个部件均做防锈防腐蚀处理，共涂三层漆，底层涂漆采用保护环氧涂料，中层涂漆环氧厚浆涂料，上层涂漆采用聚氨酯面漆，并调制成醒目颜色用于驱赶海底生物。
实施例11：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统的工作方法，包括：
当海上作业装备受外界各种干扰发生上升或者下降时，运动参考单元2监测作业装备速度、加速度数据，张力传感器11检测缆绳的张力数据，并将输出信号传给控制器1，控制器1接收信息反馈后，控制节能型主动补偿系统实现船舶与波浪同步控制，使吊挂式被动补偿器12与负载13随海浪上下移动保持相对匀速上升或下降；
在负载13穿越浪溅区时，为减小负载浮力及海浪对负载升沉的影响，首先调节吊挂式被动补偿器12中的第一阀块12-10和第二阀块12-13的开闭，将四个储气缸中的低压腔打开，即第二储气缸12-6和第四储气缸12-15打开，降低系统刚度以匹配有效负载减小后的重力，同时，主缸12-18活塞杆会随着海浪上下移动，此时第一油气分离缸12-7、第二油气分离缸12-14和储气缸中的气体提供缓冲作用，从而减小连接负载的缆绳拉力骤变，避免缆绳拉力的频繁剧烈变化而断裂，实现缆绳的恒张力控制(通常张力补偿效率达到70％即可称为恒张力补偿)；
随着水下作业海水深度的增加，与主缸12-18连接的第一深度补偿缸12-5和第二深度补偿缸12-16发挥作用，削弱海水压力对主缸伸出活塞杆的影响。
实施例12：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统的工作方法，如实施例11所示，所不同的是，当海上作业装备上升时，由于惯性力的作用，缆绳以及负载13有维持原位置的趋势，即相对于装备为向下运动，同时，由于运动参考单元2、张力传感器11将信号传递给控制器1，控制器1控制主动补偿液压缸7使其活塞杆向上运动，抵消装备向上运动对主动补偿液压缸7的影响，使负载上升，主动补偿液压缸7的活塞杆向上运动，变量泵4-6和蓄能器4-8将油液输送至主动补偿液压缸7的无杆腔，控制器1调节四通高频响阀4-13从而改变变量液压缸4-12，变量液压缸4-12的改变引起二次元件4-16斜盘倾角发生变化，从而改变工作状态以及排量，此时二次元件4-16为泵工况，油液经过处在泵工况的二次元件流入主缸补偿缸7的无杆腔，蓄能器4-8以及蓄电池组4-19释放能量为系统提供额外动力，主动补偿液压缸7上升，而压力传感器4-1、转速传感器A 4-2、转速传感器B 4-15、角度传感器4-4、位移传感器A 5和位移传感器B 4-11将各自的实时信号传输至控制器1，实现系统的多闭环控制，提升补偿精度；
与此同时，吊挂式被动补偿器12中的主缸12-18油液通过第二油管12-19流至第一油气分离缸12-7的F1腔和第二油气分离缸12-14的F2腔，主缸12-18活塞杆向下运动；如果此时吊挂式被动补偿器12和负载13位于水下，在水压的作用下主缸12-18活塞杆、第一深度补偿缸12-5活塞杆和第二深度补偿缸12-16活塞杆会同时上升，此时第一油气分离缸12-7的F1腔和第二油气分离缸12-14的F2腔向主缸12-18的B腔压入液压油的油量Q1，由于第一深度补偿缸12-5活塞杆和第二深度补偿缸12-16活塞杆的横截面积之和与主缸12-18的活塞杆横截面积相等，则第一深度补偿缸12-15和第二深度补偿缸12-16会通过第一油管12-17同等地输入油液Q1，从而达到深度补偿的目的，同时配合张力传感器11及时将反馈吊挂式被动补偿器12补偿状态的信息传输至控制器1，主被动升沉补偿共同作用。
实施例13：
一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统的工作方法，如实施例11所示，所不同的是，当海水作业装备下降时，由于惯性力的作用，缆绳以及负载13有维持原位置的趋势，即相对于装备为向上运动，同时，由于运动参考单元2、张力传感器11将信号传递给控制器1，控制器1控制主动补偿液压缸7使其活塞杆向下运动，抵消向上运动对主动补偿液压缸7的影响，使负载下降，主动补偿液压缸7的活塞杆向下运动，主动补偿液压缸7的无杆腔油液流向蓄能器4-8以及二次元件4-16，控制器1调节四通高频响阀4-13从而改变变量液压缸4-12，变量液压缸4-12的改变引起二次元件4-16斜盘倾角发生变化，从而改进工作状态以及排量，使二次元件4-16处于定量马达工况，因而将海上作业装备下降过程中负载下降所产生的重力势能转化为储存于蓄能器中的液压能以及蓄电池组的电能，主动补偿液压缸7下降，而压力传感器4-1、转速传感器A 4-2、转速传感器B 4-15、角度传感器4-4、位移传感器A 5和位移传感器B 4-11将各自的实时信号传输至控制器1，实现系统的多闭环控制，提升补偿精度；
与此同时，吊挂式被动补偿器12中的第一油气分离缸12-7的F1腔和第二油气分离缸12-14的F2腔的油液通过第二油管12-19流入主缸12-18的无杆腔，主缸12-18活塞杆向上运动；如果此时吊挂式被动补偿器7和负载13位于水下，在水压的作用下主缸12-18活塞杆、第一深度补偿缸12-5活塞杆和第二深度补偿缸12-16活塞杆会同时上升，此时第一油气分离缸12-7的F1腔和第二油气分离缸12-14的F2腔向主缸12-18的B腔压入液压油的油量Q2，由于第一深度补偿缸12-5活塞杆和第二深度补偿缸12-16活塞杆的横截面积之和与主缸12-18的活塞杆横截面积相等，则第一深度补偿缸12-5和第二深度补偿缸12-16会通过第一油12-17管同等地输入油液Q2，从而达到深度补偿的目的，同时配合张力传感器11及时将反馈吊挂式被动补偿器12补偿状态的信息传输至控制器1，主被动升沉补偿共同作用。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其特征在于，包括储缆绞车、运动参考单元、控制器、位移传感器A、节能型主动补偿系统、减张力绞车、定滑轮和吊挂式被动补偿器；
所述储缆绞车和减张力绞车固定于母船上，定滑轮通过支撑架也固定于母船上，所述节能型主动补偿系统包括二次调节补偿系统和主动补偿液压缸，主动补偿液压缸的活塞杆连接一滑轮，储缆绞车连接缆绳的一端，缆绳的另一端依次经滑轮、减张力绞车、定滑轮连接吊挂式被动补偿器，吊挂式被动补偿器的活塞杆连接负载，所述缆绳上在定滑轮与吊挂式被动补偿器之间还连接有张力传感器；
所述运动参考单元、位移传感器A、张力传感器和二次调节补偿系统均与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其特征在于，所述二次调节补偿系统包括油箱、过滤器、变量泵、单向阀、蓄能器、液控单向阀、二次元件和四通高频响阀，所述油箱依次连接过滤器、变量泵、单向阀、蓄能器和主动补偿液压缸的无杆腔，主动补偿液压缸的无杆腔通过液控单向阀、二次元件连接油箱，四通高频响阀并联于油箱和蓄能器之间，所述四通高频响阀连接有变量液压缸，变量液压缸连接位移传感器B，变量液压缸与二次元件的斜盘机械连接，二次元件分别连接有一转速传感器B和定量马达/泵，定量马达/泵连接有电机，电机连接有蓄电池组；
所述液控单向阀连接有方向阀，方向阀与液控单向阀构成安全阀组；变量泵和过滤器上并联有溢流阀，变量泵依次连接有电动机和转速传感器A，变量泵还连接有角度传感器，在变量泵和单向阀之间设置有压力传感器，所述角度传感器、转速传感器A、转速传感器B、位移传感器B、压力传感器、四通高频响阀均与控制器连接。
3.根据权利要求2所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其特征在于，所述吊挂式被动补偿器包括上端盖、下端盖和位于上端盖下方的密封舱，所述吊挂式被动补偿器设置有一个主缸、两个深度补偿缸、两个油气分离缸和四个储气缸，两个深度补偿缸分别为第一深度补偿缸和第二深度补偿缸，两个油气分离缸分别为第一油气分离缸和第二油气分离缸，四个储气缸分别为第一储气缸、第二储气缸、第三储气缸和第四储气缸，所述上端盖上设置有吊环，用于与缆绳连接，所述主缸的活塞杆与负载连接，第一深度补偿缸和第二深度补偿缸的活塞杆下端从下端盖伸出即可。
4.根据权利要求3所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其特征在于，所述主缸包括上部的A腔和下部的B腔，主缸的活塞杆设置于B腔内，所述第一深度补偿缸包括上部的C1腔和下部的D1腔，第一深度补偿缸的活塞杆设置于D1腔内，第二深度补偿缸包括上部的C2腔和下部的D2腔，第二深度补偿缸的活塞杆设置于D2腔内，所述主缸的A腔通过第一油管分别连接第一深度补偿缸的C1腔和第二深度补偿缸的C2腔；所述第一油气分离缸包括上部的E1腔和下部的F1腔，第二油气分离缸包括上部的E2腔和下部的F2腔，主缸的B腔通过第二油管分别连接第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸F2腔，所述主缸的B腔与第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔互通；所述第一油气分离缸的E1腔通过第一阀块和第一气管与第二储气缸和第三储气缸连接，第二油气分离缸的E2腔通过第二阀块和第二气管与第一储气缸和第四储气缸连接，第一阀块、第一气管、第二阀块和第二气管均设置于密封舱内；
所述主缸的A腔、B腔，第一深度补偿缸的C1腔，第二深度补偿缸的C2腔，第一油气分离缸的F1腔，以及第二油气分离缸的F2腔，均充入液压油；第一油气分离缸的E1腔，第二油气分离缸的E2腔，以及四个储气缸内均充入氮气；
优选的，所述主缸的缸筒上下两端分别开设有两个圆孔，上端的圆孔通过第一油管与第一深度补偿缸和第二深度补偿缸连接，即第一油管将主缸的A腔分别连通C1腔和C2腔；下端的圆孔通过第二油管与第一油气分离缸和第二油气分离缸连接，即第二油管将主缸的B腔分别连通F1腔和F2腔；第一油管和第二油管采用橡胶软管，当主缸的活塞杆伸出补偿时，C1、C2腔的液压油流入A腔，B腔液压油压入F1、F2腔；当主缸的活塞杆缩回补偿时，F1、F2腔的液压油流入B腔，A腔液压油压入C1、C2腔。
5.根据权利要求4所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其特征在于，四个储气缸分为高压储气缸和低压储气缸，第一储气缸和第三储气缸为高压腔，第二储气缸和第四储气缸为低压腔，四个储气缸内均为氮气或空气；
优选的，低压腔内的压力为一个大气压，高压腔内的压力为15MPa以上。
6.根据权利要求5所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其特征在于，主缸的活塞杆横截面积与第一深度补偿缸和两个深度补偿缸活塞杆横截面积之和相同。
7.根据权利要求6所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统，其特征在于，第一深度补偿缸的D1腔和第二深度补偿缸的D2腔均设有预置弹簧，用于抵消其活塞杆自重以及初始位置C1腔和C2腔内液压油压力；
所述蓄能器为皮囊式充气蓄能器，储存二次元件泵工况下回收的能量，在二次元件定量马达工况下释放能量；
优选的，深度补偿缸及油气分离缸在主缸外分别设置两个，并且各自相隔90°均匀、对称地分布在主缸周围，四个储气缸也均匀、对称地分布在主缸周围。
8.一种权利要求7所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统的工作方法，其特征在于，包括：
当海上作业装备受外界各种干扰发生上升或者下降时，运动参考单元监测作业装备速度、加速度数据，张力传感器检测缆绳的张力数据，并将输出信号传给控制器，控制器接收信息反馈后，控制节能型主动补偿系统实现船舶与波浪同步控制，使吊挂式被动补偿器与负载随海浪上下移动保持相对匀速上升或下降；
在负载穿越浪溅区时，为减小负载浮力及海浪对负载升沉的影响，首先调节吊挂式被动补偿器中的第一阀块和第二阀块的开闭，将四个储气缸中的低压腔打开，即第二储气缸和第四储气缸打开，降低系统刚度以匹配有效负载减小后的重力，同时，主缸活塞杆会随着海浪上下移动，此时第一油气分离缸、第二油气分离缸和储气缸中的气体提供缓冲作用，从而减小连接负载的缆绳拉力骤变，避免缆绳拉力的频繁剧烈变化而断裂，实现缆绳的恒张力控制；
随着水下作业海水深度的增加，与主缸连接的第一深度补偿缸和第二深度补偿缸发挥作用，削弱海水压力对主缸伸出活塞杆的影响。
9.根据权利要求8所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统的工作方法，其特征在于，当海上作业装备上升时，由于惯性力的作用，缆绳以及负载有维持原位置的趋势，即相对于装备为向下运动，同时，由于运动参考单元、张力传感器将信号传递给控制器，控制器控制主动补偿液压缸使其活塞杆向上运动，抵消装备向上运动对主动补偿液压缸的影响，使负载上升，主动补偿液压缸的活塞杆向上运动，变量泵和蓄能器将油液输送至主动补偿液压缸的无杆腔，控制器调节四通高频响阀从而改变变量液压缸，变量液压缸的改变引起二次元件斜盘倾角发生变化，从而改变工作状态以及排量，此时二次元件为泵工况，油液经过处在泵工况的二次元件流入主缸补偿缸的无杆腔，蓄能器以及蓄电池组释放能量为系统提供额外动力，主动补偿液压缸上升，而压力传感器、转速传感器A、转速传感器B、角度传感器、位移传感器A和位移传感器B将各自的实时信号传输至控制器，实现系统的多闭环控制，提升补偿精度；
与此同时，吊挂式被动补偿器中的主缸油液通过第二油管流至第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔，主缸活塞杆向下运动；如果此时吊挂式被动补偿器和负载位于水下，在水压的作用下主缸活塞杆、第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆会同时上升，此时第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔向主缸的B腔压入液压油的油量Q1，由于第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆的横截面积之和与主缸的活塞杆横截面积相等，则第一深度补偿缸和第二深度补偿缸会通过第一油管同等地输入油液Q1，从而达到深度补偿的目的，同时配合张力传感器及时将反馈吊挂式被动补偿器补偿状态的信息传输至控制器，主被动升沉补偿共同作用。
10.根据权利要求8所述的分布式节能型主被动复合升沉补偿系统的工作方法，其特征在于，当海水作业装备下降时，由于惯性力的作用，缆绳以及负载有维持原位置的趋势，即相对于装备为向上运动，同时，由于运动参考单元、张力传感器将信号传递给控制器，控制器控制主动补偿液压缸使其活塞杆向下运动，抵消向上运动对主动补偿液压缸的影响，使负载下降，主动补偿液压缸的活塞杆向下运动，主动补偿液压缸的无杆腔油液流向蓄能器以及二次元件，控制器调节四通高频响阀从而改变变量液压缸，变量液压缸的改变引起二次元件斜盘倾角发生变化，从而改进工作状态以及排量，使二次元件处于定量马达工况，因而将海上作业装备下降过程中负载下降所产生的重力势能转化为储存于蓄能器中的液压能以及蓄电池组的电能，主动补偿液压缸下降，而压力传感器、转速传感器A、转速传感器B、角度传感器、位移传感器A和位移传感器B将各自的实时信号传输至控制器，实现系统的多闭环控制，提升补偿精度；
与此同时，吊挂式被动补偿器中的第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔的油液通过第二油管流入主缸的无杆腔，主缸活塞杆向上运动；如果此时吊挂式被动补偿器和负载位于水下，在水压的作用下主缸活塞杆、第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆会同时上升，此时第一油气分离缸的F1腔和第二油气分离缸的F2腔向主缸的B腔压入液压油的油量Q2，由于第一深度补偿缸活塞杆和第二深度补偿缸活塞杆的横截面积之和与主缸的活塞杆横截面积相等，则第一深度补偿缸和第二深度补偿缸会通过第一油管同等地输入油液Q2，从而达到深度补偿的目的，同时配合张力传感器及时将反馈吊挂式被动补偿器补偿状态的信息传输至控制器，主被动升沉补偿共同作用。
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