CN114771743B - 补偿式海上转运舷桥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种补偿式海上转运舷桥，其包括底座、回转驱动器、回转平台、摇摆座、第一直线驱动器、升降驱动框、轿厢、第二直线驱动器、伸缩桥和伸缩臂，底座与回转平台之间通过转盘轴承连接，且摇摆座转动设于回转平台上，升降驱动框滑动设于摇摆座的两侧，且第一直线驱动器对称设于升降驱动框的外侧，轿厢滑动设于升降驱动框的内侧，且伸缩臂设于轿厢的前端，第二直线驱动器对称设于伸缩臂后端的两侧，且伸缩桥设于伸缩臂上。本发明通过回转平台、轿厢摇摆升降以及伸缩桥臂的俯仰、伸缩运动联动实现了船舶摇荡补偿，具有结构紧凑、补偿范围大，能兼具船用克令吊与人行通道的功能，同时实现海上吊装作业与海上人员转运作业。

Description

补偿式海上转运舷桥

技术领域

本发明属于海上作业用补偿舷桥技术领域，特别涉及一种用于人员和货物的补偿式海上转运舷桥。

背景技术

海上吊装、船舶间人员和货物转运等海上作业会受到由于海风、海浪及洋流引起的船舶橫摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和升沉运动干扰，会导致操作设备与作业平台发生相对运动，不但增加了作业难度，也容易引起碰撞事故。因此，研发一种能够补偿船舶摇荡的人员货物转运舷桥具有重要意义。

现有海上人员货物转运舷桥，大多采用STEWART并联平台与舷桥串联的方案，部分采用横纵两个维度的转动以及垂向的升沉进行补偿的方案，也有部分采用升降塔式结构的补偿方案。但是现有方案由于存在重偏载导致的驱动力为负载数倍的问题，设备整体功率大，驱动效率低；当升沉补偿范围大时，现有方案驱动器行程大，对伺服速度要求过快；同时当升沉补偿范围大时，现有方案所需设备的体积庞大占用船舶的空间大，且设备的初始高度增大会造成船舶与舷桥的人员换乘难度增加，有一定的安全风险。

由此，本发明旨在设计一种解决重偏载问题、驱动效率高、结构紧凑、补偿范围大的补偿式海上转运舷桥。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种补偿式海上转运舷桥，其采用串并混联的机械结构能大幅度补偿海浪的影响，既能吊装货物又可作为人行通道，使用场景广泛。

本发明采用的技术方案是一种补偿式海上转运舷桥，其包括底座、回转驱动器、回转平台、摇摆座、第一直线驱动器、升降驱动框、轿厢、第二直线驱动器、伸缩桥和伸缩臂，所述底座与回转平台之间通过转盘轴承第一转动副连接，且所述回转驱动器驱动所述转盘轴承带动所述回转平台转动，所述摇摆座通过第二转动副设于所述回转平台上，所述升降驱动框通过第一移动副对称滑动设于所述摇摆座的两侧，所述第一直线驱动器对称设于所述升降驱动框的外侧，且所述第一直线驱动器的第一端通过第四转动副与所述回转平台转动连接，所述第一直线驱动器的第二端通过第五转动副与所述升降驱动框中矩形安装框的上端转动连接，且所述第四转动副的中心轴线与所述第五转动副的中心轴线平行于所述第二转动副的中心轴线；所述轿厢通过第二移动副滑动设于所述升降驱动框的内侧，且所述轿厢的轿厢立板与所述升降驱动框的矩形安装框之间分别设有四条上升驱动柔索及四条下降驱动柔索，每条所述上升驱动柔索的第一端与所述摇摆底板固定连接，所述上升驱动柔索的第二端穿过所述矩形安装框下横梁上的通孔且绕过所述上滑轮与所述轿厢立板外侧的下端固定连接，每条所述下降驱动柔索的第一端与所述摇摆立板的上端固定连接，所述下降驱动柔索的第二端绕过所述下滑轮且穿过所述矩形安装框上横梁上的通孔与所述轿厢立板外侧的上端固定连接；所述伸缩臂设于所述轿厢的前端，且所述伸缩臂为通过第三直线驱动器驱动的多级套筒，所述多级套筒中的外层套筒的后端通过第六转动副与所述轿厢底板的前端转动连接，且所述第六转动副的中心轴线垂直于所述第一转动副的中心轴线以及所述第二转动副的中心轴线，所述轿厢底板后端的下侧设有吊重提升绞车，所述第二直线驱动器对称设于所述伸缩臂后端的两侧，且所述第二直线驱动器的第一端通过第七转动副与所述轿厢立板前端的上部转动连接，所述第二直线驱动器的第二端通过第八转动副与所述多级套筒中的外层套筒的加宽辅梁转动连接，且所述第七转动副及所述第八转动副中心轴线平行于第六转动副中心轴线，所述伸缩桥设于所述伸缩臂上，所述伸缩桥为带有护栏的多层伸缩桥板，且所述伸缩桥中伸缩桥板的层数与所述伸缩臂中多级套筒的级数相同。

进一步地，所述摇摆座包括摇摆底板和摇摆立板，所述摇摆立板对称设于所述摇摆底板的两侧，所述摇摆底板的底部通过所述第二转动副与所述回转平台转动连接，且所述第二转动副的中心轴线垂直于所述第一转动副的中心轴线并平行于所述回转平台及摇摆底板所在的平面。

进一步地，所述升降驱动框包括矩形安装框、上滑轮和下滑轮，所述矩形安装框通过所述第一移动副滑动设于所述摇摆立板的内侧，且所述上滑轮和下滑轮分别通过第三转动副对称设于所述矩形安装框中上横梁及下横梁内侧的两端，所述第三转动副的中心轴线垂直于所述矩形安装框平面；所述轿厢包括轿厢底板和轿厢立板，所述轿厢立板对称设于所述轿厢底板的两侧，所述轿厢立板通过所述第二移动副滑动设于所述矩形安装框的内侧，且所述第二移动副的中心线与所述第一移动副的中心线平行。

优选地，所述摇摆立板左右两端立柱的内侧均设有C型导轨，且所述矩形安装框左右两端立柱的外侧均设有一组转动轴垂直于所述矩形安装框立柱外侧面的纵向承载滚轮和一组转动轴垂直于所述纵向承载滚轮中心轴线的横向承载滚轮，所述纵向承载滚轮和横向承载滚轮滚动设于所述C型导轨中，且所述C型导轨与所述纵向承载滚轮及横向承载滚轮共同构成双向滚轮承载的第一移动副；所述矩形安装框左右两端立柱的内侧均设有C型导轨，且所述轿厢立板左右两端立柱的外侧均设有一组转动轴垂直于所述矩形安装框立柱外侧面的纵向承载滚轮和一组转动轴垂直于所述纵向承载滚轮中心轴线的横向承载滚轮，所述纵向承载滚轮和横向承载滚轮滚动设于所述C型导轨中，且所述C型导轨与所述纵向承载滚轮及横向承载滚轮共同构成双向滚轮承载的第二移动副。

进一步地，所述伸缩臂包括外层套筒、内层套筒和吊重绳滑轮，所述外层套筒中间处及前端的各侧面均设有压辊，且所述压辊透过所述外层套筒各侧面壁板上的矩形孔压在所述内层套筒的各外侧面上，所述内层套筒后端的各侧面均设有压辊，且所述压辊透过所述内层套筒各侧面壁板上的矩形孔压在所述外层套筒的各内侧面上，所述内层套筒后端各侧面均设有滑动板，且所述内层套筒前端设有所述吊重绳滑轮，所述吊重绳滑轮的中心轴线平行于第六转动副的中心轴线。

进一步地，所述第二直线驱动器亦能通过横杆、竖杆、竖杆套筒以及第二直线驱动器组成的平行四边形机构驱动所述伸缩臂做俯仰运动，所述横杆、竖杆、竖杆套筒以及第二直线驱动器对称设于所述伸缩臂后端的两侧，且所述横杆的第一端通过第十一转动副与所述轿厢立板前端的上部转动连接，所述横杆的第二端通过第十二转动副与所述竖杆的上端转动连接，且所述竖杆的下端通过第五移动副滑动设于所述竖杆套筒内，所述第五移动副的中心轴线平行于所述第十二转动副的中心轴线与所述第十三转动副的中心轴线的公垂线，且所述竖杆套筒的下端通过第十三转动副与所述伸缩臂中外层套筒的加宽辅梁转动连接，所述第十一转动副的中心轴线、第十二转动副的中心轴线及第十三转动副的中心轴线均平行于所述第六转动副的中心轴线，且所述第二直线驱动器的第一端通过第十四转动副与所述轿厢立板前端的下部转动连接，所述第十四转动副的中心轴线与所述第六转动副的中心轴线共线，所述第二直线驱动器的第二端通过第十五转动副与所述横杆的第二端转动连接，所述第十五转动副的中心轴线与所述第十二转动副的中心轴线共线。

进一步地，所述伸缩臂上还设有助力装置，且所述助力装置包括二级弹簧助力缸、变向滑轮和助力钢丝绳，所述二级弹簧助力缸设于所述伸缩臂中外层套筒的加宽辅梁下部，且所述二级弹簧助力缸包括一级弹簧、一级弹簧压缩筒、二级弹簧、二级弹簧压缩筒和助力缸筒，所述一级弹簧压缩筒滑动设于所述二级弹簧压缩筒中，且所述一级弹簧压缩筒的中心轴线与所述二级弹簧压缩筒的中心轴线共线，所述一级弹簧设于所述一级弹簧压缩筒上，且所述一级弹簧的第一端与所述一级弹簧压缩筒的法兰边连接，所述一级弹簧的第二端与所述二级弹簧压缩筒的前端连接，且所述二级弹簧压缩筒滑动设于所述助力缸筒中，所述二级弹簧压缩筒的中心轴线与所述助力缸筒的中心轴线共线，且所述二级弹簧设于所述二级弹簧压缩筒上，所述二级弹簧的第一端与所述二级弹簧压缩筒的法兰边连接，所述二级弹簧的第二端与所述助力缸筒的前端连接，且所述助力缸筒固定设于所述加宽辅梁上，所述助力缸筒的中心轴线与所述伸缩臂的中心轴线平行，所述变向滑轮通过第十六转动副转动设于所述加宽辅梁上，且所述第十六转动副的中心轴线与所述第六转动副的中心轴线平行，所述助力钢丝绳的第一端与所述一级弹簧压缩筒固定连接，所述助力钢丝绳的第二端绕过所述变向滑轮且穿过所述外层套筒上的通孔与所述轿厢立板前端的上部固定连接。

进一步地，所述第三直线驱动器设于所述伸缩臂的内部，且所述第三直线驱动器包括驱动杆、驱动筒、伸臂滑轮、缩臂滑轮、横向导向轮、纵向导向轮、两条缩臂钢丝绳、两条伸臂钢丝绳和U型座，所述驱动杆的后端通过第九转动副与所述外层套筒的后端转动连接，且所述第九转动副的中心轴线平行于第六转动副的中心轴线，所述驱动杆的前端滑动设于所述驱动筒中，且所述缩臂滑轮通过第十转动副对称设于所述驱动筒左右外侧面的后端，所述第十转动副的中心轴线与所述第六转动副的中心轴线平行，所述U型座固定设于所述驱动筒的前端，且所述伸臂滑轮通过第十七转动副对称设于所述U型座左右外侧面的后端，所述纵向导向轮通过第十八转动副对称设于所述U型座上下端面的中间处，所述横向导向轮通过第十九转动副对称设于所述U型座左右外侧面的前端，且所述第十七转动副的中心轴线及所述第十八转动副的中心轴线均平行于所述第六转动副的中心轴线，所述第十九转动副的中心轴线垂直于所述第六转动副的中心轴线，所述横向导向轮、纵向导向轮均压于所述内层套筒的内侧面，且所述U型座、横向导向轮以及所述纵向导向轮设于所述内层套筒中共同构成第四移动副，所述第四移动副的中心轴线平行于所述伸缩臂的中心轴线，所述两条伸臂钢丝绳及两条缩臂钢丝绳均设于所述伸缩臂中，且所述每条伸臂钢丝绳的第一端与所述外层套筒的后端固定连接，所述每条伸臂钢丝绳的第二端绕过所述伸臂滑轮与所述内层套筒的后端固定连接，所述每条缩臂钢丝绳第一端与所述外层套筒的前端固定连接，且所述每条缩臂钢丝绳的第二端绕过所述缩臂滑轮与所述内层套筒的后端固定连接。

进一步地，所述伸缩桥包括下层桥板和上层桥板，且所述下层桥板与所述外层套筒固定连接，所述上层桥板的前端与所述内层套筒的前端固定连接，所述下层桥板的两侧对称设有加强矩形管，所述加强矩形管前端内侧面设有多组承载导向滚轮，所述上层桥板的左右两侧对称设有C型导轨，且所述多组承载导向滚轮滑动设于所述C型导轨中共同构成第三移动副，所述第三移动副中心线平行于所述伸缩臂的中心线。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的一种补偿式海上转运舷桥，采用摆动升降机构，并通过柔性绳索进行驱动，升降补偿范围可以达到直线驱动机构行程的二倍，不仅增加的升降机构的升降行程，还减小了整体结构占用空间，同时也减小了第一直线驱动器的行程和速度，减小了安装调试难度。

2、本发明提供的一种补偿式海上转运舷桥，其通过转盘轴承、摇摆座、升降驱动框实现对海浪的横摇和垂荡补偿，而舷桥的中心轴线与转盘轴承中心轴线、第一转动副中心轴线在同一平面，在该结构中摇摆座的铰座以及转盘轴承承受偏载力，减小了第一直线驱动器的驱动力；同时通过第二直线驱动器实现对海浪的纵摇补偿，第二直线驱动器不需要驱动摇摆框，减小了第二直线驱动器的驱动力，从而整体上减小了驱动器的驱动力。

3、本发明提供的一种补偿式海上转运舷桥，移动副采用滑轮组与滑轨滑动设计，提高了整体结构的承载能力，此外人员货物转运舷桥具起重机与人行通道的双重功能，有利于实现海上吊装作业与海上人员运输作业，具有较大的使用价值。

4、本发明提供的一种补偿式海上转运舷桥，伸缩臂采用多级套筒设计，通过伸臂钢丝绳及缩臂钢丝绳进行牵引并使用第三直线驱动器进行驱动，可以在第三直线驱动器的驱动行程下，成倍的增加伸缩臂的伸缩行程，有利于提高转运舷桥的适用范围及适用性。

5、本发明提供的一种补偿式海上转运舷桥，将补偿机构与执行机构一体化，能够主动补偿海浪对船舶造成的横摇、纵摇、垂荡等影响，使得舷桥与作业目标始终保持相对静止，减小海上作业的难度，提高作业效率，减少碰撞风险，提高稳定性。

附图说明

图1是本发明的补偿式海上转运舷桥整体结构示意图；

图2是本发明的整体运动副连接示意图；

图3是本发明的摇摆座、升降驱动框及第一直线驱动器安装示意图；

图4是本发明的摇摆座上C型导轨结构示意图；

图5是本发明的升降驱动框上承载滚轮结构示意图；

图6是本发明的摇摆座、升降驱动框及轿厢安装示意图；

图7是本发明的伸缩臂结构示意图；

图8是本发明图7中A处的局部放大示意图；

图9是本发明的伸缩臂轮系结构示意图；

图10是发明图9中A处的局部放大示意图；

图11是本发明第四移动副局部放大示意图；

图12是本发明的伸缩桥结构示意图；

图13是本发明的第二直线驱动器处平行四边形机构示意图；

图14是本发明的助力装置结构示意图。

主要附图标记：

1-底座；2-回转驱动器；3-转盘轴承；4-回转平台；5-摇摆座；501-摇摆底板；502-摇摆立板；6-第一直线驱动器；7-升降驱动框；701-矩形安装框；702-上滑轮；703-下滑轮；8-吊重提升绞车；9-轿厢；901-轿厢底板；902-轿厢立板；10-梯形框架；11-第二直线驱动器；12-伸缩桥；1201-加强矩形管；13-伸缩臂；1301-第三直线驱动器；1302-外层套筒；1303-驱动杆；1304-内层套筒；1305-吊重绳滑轮；1306-压辊；1307-伸臂滑轮；1308-缩臂滑轮；1309-驱动筒；1310-U型座；1311-纵向导向轮；1312-滑动板；1313-横向导向轮；14-上升驱动柔索；15-下降驱动柔索；16-C型导轨；17-纵向承载滚轮；18-横向承载滚轮；19-横杆；20-竖杆；21-二级弹簧助力缸；2101-一级弹簧；2102-一级弹簧压缩筒；2103-二级弹簧；2104-二级弹簧压缩筒；2105-助力缸筒；22-变向滑轮；23-助力钢丝绳；24-竖杆套筒；1’-第一转动副；2’-第二转动副；3’-第四转动副；4’-第三转动副；5’-第一移动副；6’-第二移动副；7’-第五转动副；8’-第六转动副；9’-第八转动副；10’-第七转动副；11’-第九转动副；12’-第三移动副；13’-第四移动副；14’-第十转动副；15’-第十一转动副；16’-第十二转动副；17’-第十三转动副；18’-第十四转动副；19’-第十五转动副；20’-第十六转动副；21’-第五移动副；22’-第十七转动副；23’-第十八转动副；24’-第十九转动副。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种补偿式海上转运舷桥，如图1和图2所示，其包括底座1、回转驱动器2、回转平台4、摇摆座5、第一直线驱动器6、升降驱动框7、轿厢9、第二直线驱动器11、伸缩桥12和伸缩臂13。

如图1和图2所示，底座1固定安装在海上作业的船甲板上，底座1与回转平台4之间通过转盘轴承3第一转动副1’连接，且回转驱动器2驱动转盘轴承3带动回转平台4转动。

如图1～图3所示，摇摆座5通过第二转动副2’设于回转平台4上，且摇摆座5包括摇摆底板501和摇摆立板502，摇摆立板502对称设于摇摆底板501的两侧，摇摆底板501的底部通过第二转动副2’与回转平台4转动连接，且第二转动副2’的中心轴线垂直于第一转动副1’的中心轴线并平行于回转平台4及摇摆底板501所在的平面。

如图1～图3所示，升降驱动框7通过第一移动副5’对称滑动设于摇摆座5的两侧，且升降驱动框7包括矩形安装框701、上滑轮702和下滑轮703，矩形安装框701通过第一移动副5’滑动设于摇摆立板502的内侧，且上滑轮702和下滑轮703分别通过第三转动副4’对称设于矩形安装框701中上横梁及下横梁内侧的两端，第三转动副4’的中心轴线垂直于矩形安装框701平面。第一直线驱动器6对称设于升降驱动框7的外侧，且第一直线驱动器6的第一端通过第四转动副3’与回转平台4转动连接，第一直线驱动器6的第二端通过第五转动副7’与升降驱动框7中矩形安装框701的上端转动连接，且第四转动副3’的中心轴线与第五转动副7’的中心轴线平行于第二转动副2’的中心轴线。

在一种优选方式中，如图4和图5所示，摇摆立板502左右两端立柱的内侧均设有C型导轨16，且矩形安装框701左右两端立柱的外侧均设有一组转动轴垂直于矩形安装框立柱701外侧面的纵向承载滚轮17和一组转动轴垂直于纵向承载滚轮17中心轴线的横向承载滚轮18，纵向承载滚轮17和横向承载滚轮18滚动设于C型导轨16中，且C型导轨16与纵向承载滚轮17及横向承载滚轮18共同构成双向滚轮承载的第一移动副5’，且两条第一移动副5’的中心线方向平行并垂直于摇摆底板501平面。

如图6所示，轿厢9通过第二移动副6’滑动设于升降驱动框701的内侧，轿厢9包括轿厢底板901和轿厢立板902，轿厢9呈U型结构状，轿厢立板902对称设于轿厢底板901的两侧，轿厢立板902通过第二移动副6’滑动设于矩形安装框701的内侧，且第二移动副6’的中心线与第一移动副5’的中心线平行，轿厢9的U形结构左右之间的外宽度适合于通过两个升降驱动框7嵌入到摇摆底座5的U形空间内。

如图6所示，轿厢9的轿厢立板902与升降驱动框7的矩形安装框701之间分别设有四条上升驱动柔索14及四条下降驱动柔索15，每条上升驱动柔索14的第一端与摇摆底板501固定连接，上升驱动柔索14的第二端穿过矩形安装框701下横梁上的通孔且绕过上滑轮702与轿厢立板902外侧的下端固定连接，每条下降驱动柔索15的第一端与摇摆立板502的上端固定连接，下降驱动柔索15的第二端绕过下滑轮703且穿过矩形安装框701上横梁上的通孔与轿厢立板902外侧的上端固定连接。

在上升过程中，当第一直线驱动器6驱动升降驱动框7上升时，上滑轮702相当于动滑轮，上升驱动柔索14通过第一端与摇摆底板501固定连接，第二端穿过矩形安装框701下横梁上的通孔且绕过上滑轮702与轿厢立板902外侧的下端固定连接，带动轿厢9上升，上升距离为驱动升降框7上升距离的二倍。在下降过程中，当第一直线驱动器6驱动升降驱动框7下降时，下滑轮703相当于动滑轮，下降驱动柔索15通过第一端与摇摆立板502的上端固定连接，第二端绕过下滑轮703且穿过矩形安装框701上横梁上的通孔与轿厢立板902外侧的上端固定连接，带动轿厢9下降，下降距离为驱动升降框7下降距离的二倍。

在一种优选方式中，矩形安装框701左右两端立柱的内侧均设有C型导轨16，且轿厢立板902左右两端立柱的外侧均设有一组转动轴垂直于矩形安装框701立柱外侧面的纵向承载滚轮17和一组转动轴垂直于纵向承载滚轮17中心轴线的横向承载滚轮18，纵向承载滚轮17和横向承载滚轮18滚动设于C型导轨16中，且C型导轨16与纵向承载滚轮17及横向承载滚轮18共同构成双向滚轮承载的第二移动副6’。

如图1、图2和7所示，伸缩臂13设于轿厢9的前端，且伸缩臂13为通过第三直线驱动器1301驱动的多级套筒，多级套筒中的外层套筒1302的后端通过第六转动副8’与轿厢底板901的前端转动连接，且第六转动副8’的中心轴线垂直于第一转动副5’的中心轴线以及第二转动副2’的中心轴线，轿厢底板901后端的下侧设有吊重提升绞车8，第二直线驱动器11对称设于伸缩臂13后端的两侧，且第二直线驱动器11的第一端通过第七转动副10’与轿厢立板902前端的上部转动连接，第二直线驱动器11的第二端通过第八转动副9’与多级套筒中的外层套筒1302的加宽辅梁转动连接，且第七转动副10’及第八转动副9’中心轴线平行于第六转动副8’中心轴线。此外，外层套筒1302的后端还设有加宽辅梁和加宽辅臂。

如图7～11示，伸缩臂包括外层套筒1302、内层套筒1304和吊重绳滑轮1305，外层套筒1302中间处及前端的各侧面均设有压辊1306，且压辊1306透过外层套筒1302各侧面壁板上的矩形孔压在内层套筒1304的各外侧面上，内层套筒1304后端的各侧面均设有压辊1306，且压辊1306透过内层套筒1304各侧面壁板上的矩形孔压在外层套筒1302的各内侧面上，内层套筒1304后端各侧面均设有滑动板1312，且内层套筒1304前端设有吊重绳滑轮1305，吊重绳滑轮1305的中心轴线平行于第六转动副8’的中心轴线。

如图7～11示，第三直线驱动器1301设于伸缩臂13的内部，且第三直线驱动器1301包括驱动杆1303、驱动筒1309、伸臂滑轮1307、缩臂滑轮1308、横向导向轮1313、纵向导向轮1311、两条缩臂钢丝绳、两条伸臂钢丝绳和U型座1310，驱动杆1303的后端通过第九转动副11’与外层套筒1302的后端转动连接，且第九转动副11’的中心轴线平行于第六转动副8’的中心轴线，驱动杆1303的前端滑动设于驱动筒1309中，且缩臂滑轮1308通过第十转动副14’对称设于驱动筒1309左右外侧面的后端，第十转动副14’的中心轴线与第六转动副8’的中心轴线平行，U型座1310固定设于驱动筒1309的前端，且伸臂滑轮1307通过第十七转动副22’对称设于U型座1310左右外侧面的后端，纵向导向轮1311通过第十八转动副23’对称设于U型座1310上下端面的中间处，横向导向轮1313通过第十九转动副24’对称设于U型座1310左右外侧面的前端，且第十七转动副22’的中心轴线和第十八转动副23’的中心轴线均平行于第六转动副8’的中心轴线，第十九转动副24’的中心轴线垂直于第六转动副8’的中心轴线，横向导向轮1313、纵向导向轮1311均压于内层套筒1304的内侧面，且U型座1310、横向导向轮1313以及纵向导向轮1311设于内层套筒1304中共同构成第四移动副13’，第四移动副13’的中心轴线平行于伸缩臂13的中心轴线，两条伸臂钢丝绳及两条缩臂钢丝绳均设于伸缩臂13中，且每条伸臂钢丝绳的第一端与外层套筒1302的后端固定连接，每条伸臂钢丝绳的第二端绕过伸臂滑轮1307与内层套筒1304的后端固定连接，每条缩臂钢丝绳第一端与外层套筒1302的前端固定连接，且每条缩臂钢丝绳的第二端绕过缩臂滑轮1308与内层套筒1304的后端固定连接。

在伸缩臂13伸臂过程中，驱动筒1309沿驱动杆1303伸出，此时伸臂滑轮1307相当于动滑轮，绕过伸臂滑轮1307的伸臂钢丝绳第一端与外层套筒1302后端固定，第二端与内层套筒1304后端固定连接，从而达到内层套筒1304的伸出距离为第三直线驱动器行程的二倍。在伸缩臂13缩臂过程中，驱动筒1309沿驱动杆1303缩回，此时缩臂滑轮1308相当于动滑轮，绕过缩臂滑轮1308的缩臂钢丝绳第一端与外层套筒1302前端固定，第二端与内层套筒1304后端固定连接，从而达到内层套筒1304的伸缩回距离为第三直线驱动器行程的二倍。

如图1、图2和图12示，伸缩桥12设于伸缩臂13上，伸缩桥12为带有护栏的多层伸缩桥板，且伸缩桥12中伸缩桥板的层数与伸缩臂13中多级套筒的级数相同。

如图12示，伸缩桥12包括下层桥板和上层桥板，且下层桥板与外层套筒1302固定连接，上层桥板的前端与内层套筒1304的前端固定连接，下层桥板的两侧对称设有加强矩形管1201，加强矩形管1201前端内侧面设有多组承载导向滚轮，上层桥板的左右两侧对称设有C型导轨16，且多组承载导向滚轮滑动设于C型导轨16中共同构成第三移动副12’，第三移动副12’中心线平行于伸缩臂13的中心线。由于伸缩桥12的下层桥板与外层套筒1302固定连接，上层桥板的前端与内层套筒1304的前端固定连接，伸缩桥的下层桥板、上层桥板会随着伸缩臂13的外层套筒1302、内层套筒1304的伸缩而运动展开。

在本发明的一个具体实施方式中，如图13所示，第二直线驱动器11亦能通过横杆19、竖杆20、竖杆套筒24以及第二直线驱动器11组成的平行四边形机构驱动伸缩臂13做俯仰运动，横杆19、竖杆20、竖杆套筒24以及第二直线驱动器11对称设于伸缩臂13后端的两侧，且横杆19的第一端通过第十一转动副15’与轿厢立板902前端的上部转动连接，横杆19的第二端通过第十二转动副16’与竖杆20的上端转动连接，且竖杆20的下端通过第五移动副21’滑动设于竖杆套筒24内，第五移动副21’的中心轴线平行于第十二转动副16’的中心轴线与第十三转动副17’的中心轴线的公垂线，且竖杆套筒24的下端通过第十三转动副17’与伸缩臂13中外层套筒1302的加宽辅梁转动连接，第十一转动副15’的中心轴线、第十二转动副16’的中心轴线及第十三转动副17’的中心轴线均平行于第六转动副8’的中心轴线，且第二直线驱动器11的第一端通过第十四转动副18’与轿厢立板902前端的下部转动连接，第十四转动副18’的中心轴线与第六转动副8’的中心轴线共线，第二直线驱动器11的第二端通过第十五转动副19’与横杆19的第二端转动连接，第十五转动副19’的中心轴线与第十二转动副16’的中心轴线共线，第十一转动副15’中心轴线和第十二转动副16’中心轴线之间的公垂线段与第六转动副8’中心轴线和第十三转动副17’中心轴线之间的公垂线段平行且相等，第六转动副8’中心轴线和第十一转动副15’的中心轴线的公垂线段与第十二转动副16’中心轴线和第十三转动副17’中心轴线之间的公垂线段平行且相等，故四条线段能够构成平行四边形结构。

在伸缩臂13与伸缩桥12搭接作业平台的过程中，通过驱动第二直线驱动器11驱动平行四边形结构实现伸缩臂13与伸缩桥12的俯仰运动，在未与作业平台搭接之前，竖杆20处在向上滑动的极限位置，竖杆20与竖杆套筒24始终保持受拉力，此时竖杆20与竖杆套筒24未发生滑动，当与作业平台搭接产生冲击时，竖杆20通过在竖杆套筒24内向下滑动实现被动缓冲。竖杆20与竖杆套筒上开有销孔，当设备在吊重过程中可以通过穿销轴的方法调整伸缩臂13的初始角度。

在本发明的一个具体实施方式中，如图14所示，伸缩臂13上还设有助力装置，且助力装置包括二级弹簧助力缸21、变向滑轮22和助力钢丝绳23，二级弹簧助力缸21设于伸缩臂13中外层套筒1302的加宽辅梁下部，且二级弹簧助力缸21包括一级弹簧2101、一级弹簧压缩筒2102、二级弹簧2103、二级弹簧压缩筒2104和助力缸筒2105，一级弹簧2101压缩筒滑动设于二级弹簧压缩筒2104中，且一级弹簧压缩筒2102的中心轴线与二级弹簧压缩筒2104的中心轴线共线，一级弹簧2101设于一级弹簧压缩筒2102上，且一级弹簧2101的第一端与一级弹簧压缩筒2102的法兰边连接，一级弹簧2101的第二端与二级弹簧压缩筒2102的前端连接，且二级弹簧压缩筒2102滑动设于助力缸筒2105中，二级弹簧压缩筒2104的中心轴线与助力缸筒2105的中心轴线共线，且二级弹簧2103设于二级弹簧压缩筒2104上，二级弹簧2103的第一端与二级弹簧压缩筒2104的法兰边连接，二级弹簧2103的第二端与助力缸筒2105的前端连接，且助力缸筒2105固定设于加宽辅梁上，助力缸筒2105的中心轴线与伸缩臂13的中心轴线平行，变向滑轮22通过第十六转动副20’转动设于加宽辅梁上，且第十六转动副20’的中心轴线与第六转动副8’的中心轴线平行，助力钢丝绳23的第一端与一级弹簧压缩筒2102固定连接，助力钢丝绳23的第二端绕过变向滑轮22且穿过外层套筒1302上的通孔与轿厢立板902前端的上部固定连接。

在一种优选方式中，一级弹簧2101以及二级弹簧2103优选矩形弹簧，一级弹簧2101的弹簧刚度小于二级弹簧2103的弹簧刚度，在伸缩臂13俯仰的过程中，由于助力钢丝绳23长度不变，助力钢丝绳23先带动一级弹簧压缩筒2102压缩一级弹簧2101，当一级弹簧2101压缩到极限，二级弹簧压缩筒2104会被带动向前运动，压缩二级弹簧2103，从而在伸缩臂13俯仰过程中，助力钢丝绳23始终有力拉紧伸缩臂13，减小了第二直线驱动器11的出力。

在本发明的一个具体实施方式中，轿厢9上还设有梯形框架10，梯形框架可采用矩形框架，亦可采用圆弧拱形框架。伸缩桥12及伸缩臂13亦可采用框架形箱式桥臂代替，且轿厢9亦可采用封闭式框型。第一直线驱动器6、第二直线驱动器11以及第三直线驱动器1301能采用液压缸、电动缸或气弹簧等装置。

本发明的具体操作步骤如下：

如图1～图14示，当船舶受到海浪影响而产生橫摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和升沉运动时，固定在船舶甲板上补偿机械臂的底座也会随之运动，这个运动由底座1上的机构主动补偿，使舷桥末端的位置始终相对作业对象固定；其中船舶橫摇主要由第一直线驱动器6驱动摇摆座5绕第二转动副2’转动补偿；船舶纵摇和纵荡主要由第二直线驱动器11驱动伸缩臂13和伸缩桥12绕第六转动副8’转动和第三直线驱动器1301驱动伸缩臂13和伸缩桥12沿第三移动副12’和第四移动副13’移动共同补偿；船舶艏摇主要由回转平台4绕第一转动副1’转动来补偿；船舶升沉运动主要由第一直线驱动器6驱动升降驱动框7带动桥厢9沿第一移动副5’第二移动副6’升降来补偿；船舶的混合运动最终是由各个驱动共同协调完成补偿，补偿的实现方式为当船舶受海浪运动的综合影响而向某一方向发生倾斜和位移时，机构各驱动器会各自驱动一定的行程，使机械臂的位姿发生改变从而使末端执行器克服船舶的倾斜和位移；补偿最终表现为舷桥的末端执行器始终相对作业目标保持静止。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种补偿式海上转运舷桥，其特征在于，其包括底座、回转驱动器、回转平台、摇摆座、第一直线驱动器、升降驱动框、轿厢、第二直线驱动器、伸缩桥和伸缩臂，

所述底座与回转平台之间通过转盘轴承第一转动副连接，且所述回转驱动器驱动所述转盘轴承带动所述回转平台转动，所述摇摆座通过第二转动副设于所述回转平台上，所述升降驱动框通过第一移动副对称滑动设于所述摇摆座的两侧，所述第一直线驱动器对称设于所述升降驱动框的外侧，且所述第一直线驱动器的第一端通过第四转动副与所述回转平台转动连接，所述第一直线驱动器的第二端通过第五转动副与所述升降驱动框中矩形安装框的上端转动连接，且所述第四转动副的中心轴线与所述第五转动副的中心轴线平行于所述第二转动副的中心轴线；

所述摇摆座包括摇摆底板和摇摆立板，所述摇摆立板对称设于所述摇摆底板的两侧，所述摇摆底板的底部通过所述第二转动副与所述回转平台转动连接，且所述第二转动副的中心轴线垂直于所述第一转动副的中心轴线并平行于所述回转平台及摇摆底板所在的平面；

所述轿厢通过第二移动副滑动设于所述升降驱动框的内侧，且所述轿厢的轿厢立板与所述升降驱动框的矩形安装框之间分别设有四条上升驱动柔索及四条下降驱动柔索，每条所述上升驱动柔索的第一端与所述摇摆底板固定连接，所述上升驱动柔索的第二端穿过所述矩形安装框下横梁上的通孔且绕过上滑轮与所述轿厢立板外侧的下端固定连接，每条所述下降驱动柔索的第一端与所述摇摆立板的上端固定连接，所述下降驱动柔索的第二端绕过下滑轮且穿过所述矩形安装框上横梁上的通孔与所述轿厢立板外侧的上端固定连接；

所述伸缩臂设于所述轿厢的前端，且所述伸缩臂为通过第三直线驱动器驱动的多级套筒，所述多级套筒中的外层套筒的后端通过第六转动副与所述轿厢底板的前端转动连接，且所述第六转动副的中心轴线垂直于所述第一转动副的中心轴线以及所述第二转动副的中心轴线，所述轿厢底板后端的下侧设有吊重提升绞车，所述第二直线驱动器对称设于所述伸缩臂后端的两侧，且所述第二直线驱动器的第一端通过第七转动副与所述轿厢立板前端的上部转动连接，所述第二直线驱动器的第二端通过第八转动副与所述多级套筒中的外层套筒的加宽辅梁转动连接，且所述第七转动副及所述第八转动副中心轴线平行于第六转动副中心轴线，所述伸缩桥设于所述伸缩臂上，所述伸缩桥为带有护栏的多层伸缩桥板，且所述伸缩桥中伸缩桥板的层数与所述伸缩臂中多级套筒的级数相同；

所述升降驱动框包括矩形安装框、上滑轮和下滑轮，所述矩形安装框通过所述第一移动副滑动设于所述摇摆立板的内侧，且所述上滑轮和下滑轮分别通过第三转动副对称设于所述矩形安装框中上横梁及下横梁内侧的两端，所述第三转动副的中心轴线垂直于所述矩形安装框平面；

所述轿厢包括轿厢底板和轿厢立板，所述轿厢立板对称设于所述轿厢底板的两侧，所述轿厢立板通过所述第二移动副滑动设于所述矩形安装框的内侧，且所述第二移动副的中心线与所述第一移动副的中心线平行；

所述伸缩臂包括外层套筒、内层套筒和吊重绳滑轮，所述外层套筒中间处及前端的各侧面均设有压辊，且所述压辊透过所述外层套筒各侧面壁板上的矩形孔压在所述内层套筒的各外侧面上，所述内层套筒后端的各侧面均设有压辊，且所述压辊透过所述内层套筒各侧面壁板上的矩形孔压在所述外层套筒的各内侧面上，所述内层套筒后端各侧面均设有滑动板，且所述内层套筒前端设有所述吊重绳滑轮，所述吊重绳滑轮的中心轴线平行于第六转动副的中心轴线；

所述第二直线驱动器亦能通过横杆、竖杆、竖杆套筒以及第二直线驱动器组成的平行四边形机构驱动所述伸缩臂做俯仰运动，所述横杆、竖杆、竖杆套筒以及第二直线驱动器对称设于所述伸缩臂后端的两侧，且所述横杆的第一端通过第十一转动副与所述轿厢立板前端的上部转动连接，所述横杆的第二端通过第十二转动副与所述竖杆的上端转动连接，且所述竖杆的下端通过第五移动副滑动设于所述竖杆套筒内，所述第五移动副的中心轴线平行于所述第十二转动副的中心轴线与第十三转动副的中心轴线的公垂线，且所述竖杆套筒的下端通过第十三转动副与所述伸缩臂中外层套筒的加宽辅梁转动连接，所述第十一转动副的中心轴线、第十二转动副的中心轴线及第十三转动副的中心轴线均平行于所述第六转动副的中心轴线，且所述第二直线驱动器的第一端通过第十四转动副与所述轿厢立板前端的下部转动连接，所述第十四转动副的中心轴线与所述第六转动副的中心轴线共线，所述第二直线驱动器的第二端通过第十五转动副与所述横杆的第二端转动连接，所述第十五转动副的中心轴线与所述第十二转动副的中心轴线共线；

所述第三直线驱动器设于所述伸缩臂的内部，且所述第三直线驱动器包括驱动杆、驱动筒、伸臂滑轮、缩臂滑轮、横向导向轮、纵向导向轮、两条缩臂钢丝绳、两条伸臂钢丝绳和U型座，所述驱动杆的后端通过第九转动副与所述外层套筒的后端转动连接，且所述第九转动副的中心轴线平行于第六转动副的中心轴线，所述驱动杆的前端滑动设于所述驱动筒中，且所述缩臂滑轮通过第十转动副对称设于所述驱动筒左右外侧面的后端，所述第十转动副的中心轴线与所述第六转动副的中心轴线平行，所述U型座固定设于所述驱动筒的前端，且所述伸臂滑轮通过第十七转动副对称设于所述U型座左右外侧面的后端，所述纵向导向轮通过第十八转动副对称设于所述U型座上下端面的中间处，所述横向导向轮通过第十九转动副对称设于所述U型座左右外侧面的前端，且所述第十七转动副的中心轴线及所述第十八转动副的中心轴线均平行于所述第六转动副的中心轴线，所述第十九转动副的中心轴线垂直于所述第六转动副的中心轴线，所述横向导向轮、纵向导向轮均压于所述内层套筒的内侧面，且所述U型座、横向导向轮以及所述纵向导向轮设于所述内层套筒中共同构成第四移动副，所述第四移动副的中心轴线平行于所述伸缩臂的中心轴线，所述两条伸臂钢丝绳及两条缩臂钢丝绳均设于所述伸缩臂中，且所述每条伸臂钢丝绳的第一端与所述外层套筒的后端固定连接，所述每条伸臂钢丝绳的第二端绕过所述伸臂滑轮与内层套筒的后端固定连接，所述每条缩臂钢丝绳第一端与所述外层套筒的前端固定连接，且所述每条缩臂钢丝绳的第二端绕过所述缩臂滑轮与所述内层套筒的后端固定连接。

2.根据权利要求1所述的补偿式海上转运舷桥，其特征在于，所述摇摆立板左右两端立柱的内侧均设有C型导轨，且所述矩形安装框左右两端立柱的外侧均设有一组转动轴垂直于所述矩形安装框立柱外侧面的纵向承载滚轮和一组转动轴垂直于所述纵向承载滚轮中心轴线的横向承载滚轮，所述纵向承载滚轮和横向承载滚轮滚动设于所述C型导轨中，且所述C型导轨与所述纵向承载滚轮及横向承载滚轮共同构成双向滚轮承载的第一移动副；

所述矩形安装框左右两端立柱的内侧均设有C型导轨，且所述轿厢立板左右两端立柱的外侧均设有一组转动轴垂直于所述矩形安装框立柱外侧面的纵向承载滚轮和一组转动轴垂直于所述纵向承载滚轮中心轴线的横向承载滚轮，所述纵向承载滚轮和横向承载滚轮滚动设于所述C型导轨中，且所述C型导轨与所述纵向承载滚轮及横向承载滚轮共同构成双向滚轮承载的第二移动副。

3.根据权利要求2所述的补偿式海上转运舷桥，其特征在于，所述伸缩臂上还设有助力装置，且所述助力装置包括二级弹簧助力缸、变向滑轮和助力钢丝绳，所述二级弹簧助力缸设于所述伸缩臂中外层套筒的加宽辅梁下部，且所述二级弹簧助力缸包括一级弹簧、一级弹簧压缩筒、二级弹簧、二级弹簧压缩筒和助力缸筒，所述一级弹簧压缩筒滑动设于所述二级弹簧压缩筒中，且所述一级弹簧压缩筒的中心轴线与所述二级弹簧压缩筒的中心轴线共线，所述一级弹簧设于所述一级弹簧压缩筒上，且所述一级弹簧的第一端与所述一级弹簧压缩筒的法兰边连接，所述一级弹簧的第二端与所述二级弹簧压缩筒的前端连接，且所述二级弹簧压缩筒滑动设于所述助力缸筒中，所述二级弹簧压缩筒的中心轴线与所述助力缸筒的中心轴线共线，且所述二级弹簧设于所述二级弹簧压缩筒上，所述二级弹簧的第一端与所述二级弹簧压缩筒的法兰边连接，所述二级弹簧的第二端与所述助力缸筒的前端连接，且所述助力缸筒固定设于所述加宽辅梁上，所述助力缸筒的中心轴线与所述伸缩臂的中心轴线平行，所述变向滑轮通过第十六转动副转动设于所述加宽辅梁上，且所述第十六转动副的中心轴线与所述第六转动副的中心轴线平行，所述助力钢丝绳的第一端与所述一级弹簧压缩筒固定连接，所述助力钢丝绳的第二端绕过所述变向滑轮且穿过所述外层套筒上的通孔与所述轿厢立板前端的上部固定连接。

4.根据权利要求3所述的补偿式海上转运舷桥，其特征在于，所述伸缩桥包括下层桥板和上层桥板，且所述下层桥板与所述外层套筒固定连接，所述上层桥板的前端与所述内层套筒的前端固定连接，所述下层桥板的两侧对称设有加强矩形管，所述加强矩形管前端内侧面设有多组承载导向滚轮，所述上层桥板的左右两侧对称设有C型导轨，且所述多组承载导向滚轮滑动设于所述C型导轨中共同构成第三移动副，所述第三移动副中心线平行于所述伸缩臂的中心线。