CN205170238U - 一种船载升沉补偿系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种船载升沉补偿系统，包括机架，以及安装在机架上的定滑轮、主动补偿液压缸、被动补偿液压缸、动滑轮支撑座、动滑轮、滚轮、导向轨和钢丝绳；主动补偿液压缸和被动补偿液压缸并排安装在机架上并且二者的活塞杆均竖直放置；动滑轮支撑座通过主动补偿液压缸和被动补偿液压缸的活塞杆共同支撑并能上下移动；动滑轮位于所述定滑轮的上方并且其可转动安装在所述动滑轮支撑座上；滚轮可转动安装在所述动滑轮支撑座上并抵靠在所述导向轨上；所述钢丝绳从所述定滑轮和动滑轮绕过。本实用新型采用了主动式和被动式结构，既具有被动式补偿系统结构简单，能耗低的特点，又具有主动式补偿系统补偿率高，精度高，适应性强的特点。

Description

一种船载升沉补偿系统

技术领域

本实用新型属于甲板起重设备领域，更具体地，涉及一种船载升沉补偿系统。

背景技术

船舶作业时，船体会在波浪的作用下产生升、沉运动，与船体相连的各种作业系统与辅机系统也会随着船体升沉，而它们自身质量很大，会给整个系统带来很大的负荷，既不利于作业，也会给母船带来很大的安全隐患和作业损耗。因此，必须研究设计一套能够补偿上述升沉运动的系统，即升沉补偿装置，来减缓波浪对吊机等作业系统的干扰作用，使其影响减小到可接受范围内。

船舶波浪升沉补偿装置的具体结构形式按动力供应方式的不同可分为被动式船载升沉补偿系统和主动式船载升沉补偿系统，各具有以下特点：

1)、被动式升沉补偿利用被动补偿液压缸和蓄能器-气瓶结构吸收张力，缓冲位移，以此来实现补偿。它是一种滞后的补偿方式，其对船舶的升沉补偿在货物宽量的变化之后。它的动力源来自船舶的升沉运动，不需要额外消耗动力。这种被动型补偿方式有的优点是可以吸收货物吊装时的冲击，但被动式船载升沉补偿系统补偿滞后大，补偿精度低，补偿适应性差和补偿性能不稳定，所以难以适应复杂多变的海况。

2)、主动式升沉补偿系统工作时，船舶甲板位移传感器会测得甲板的升沉位移，并将此位移信号输入至控制器，控制器根据甲板的升沉位移计算出活塞杆相对缸体的期望位移；同时，活塞杆位移传感器会测得活塞杆相对缸体的实际位移，并输入控制器，控制器再根据实际位移与期望位移的偏差来调整电液伺服阀的开口方向和大小。这种补偿系统的补偿范围较大，适应性好，补偿精度高，补偿性能稳定，作业安全性好。但主动式船载升沉补偿系统需要持续的能量输入，并且其结构复杂、能耗高。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种船载升沉补偿系统，其采用主被动一体式船载升沉补偿系统，具有更高的补偿率和更低的能量消耗。

为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种船载升沉补偿系统，其特征在于，包括机架，以及安装在机架上的定滑轮、主动补偿液压缸、被动补偿液压缸、动滑轮支撑座、动滑轮、滚轮、导向轨和钢丝绳，其中，

所述定滑轮可转动安装在所述机架上；

所述主动补偿液压缸和被动补偿液压缸并排安装在所述机架上并且二者的活塞杆均竖直放置；

所述动滑轮支撑座通过所述主动补偿液压缸和被动补偿液压缸的活塞杆共同支撑并能上下移动；

所述动滑轮位于所述定滑轮的上方并且其可转动安装在所述动滑轮支撑座上；

所述滚轮可转动安装在所述动滑轮支撑座上并抵靠在所述导向轨上，而且所述导向轨竖直设置，以用于承受主动补偿液压缸的活塞杆和被动补偿液压缸的活塞杆所受侧向载荷；

所述钢丝绳从所述定滑轮和动滑轮绕过。

优选地，所述定滑轮的数量为三个。

优选地，所述动滑轮的数量为两个。

优选地，所述机架上设置有姿态仪，以用于获得机架的位置并传送给控制器，进而获得机架的位移。

优选地，所述主动补偿液压缸的活塞杆顶部设置有位移传感器，以用于测量主动补偿液压缸的活塞杆伸出的距离。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本实用新型采用了主动式和被动式结构，既具有被动式补偿系统结构简单，能耗低的特点，又具有主动式补偿系统补偿率高，精度高，适应性强的特点。

2)本实用新型中钢丝绳会绕过动滑轮和定滑轮，因此具有增距效果。

3)本实用新型的姿态仪得到机架的位置后传送给控制器并得到机架的升沉位移，控制器根据甲板的升沉位移计算出活塞杆相对缸体的期望位移；同时，活塞杆上的位移传感器会测得活塞杆相对缸体的实际位移，并输入控制器，控制器再根据实际位移与期望位移的偏差来调整电液伺服阀的开口方向和大小，以使活塞杆移动合适的距离，通过反馈控制系统来提高系统补偿率；这种补偿系统的补偿范围较大，适应性好，补偿精度高，补偿性能稳定，作业安全性好。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是图1中沿A-A线的剖视图；

图3是图1中沿B-B线的剖视图；

图4是本实用新型安装在甲板上吊运货物时的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图4，一种船载升沉补偿系统，包括机架，以及安装在机架上的定滑轮1、主动补偿液压缸2、被动补偿液压缸3、动滑轮支撑座6、动滑轮13、滚轮4、导向轨5和钢丝绳12，其中，所述机架包括侧板8、定滑轮支撑座9和液压缸固定架10。

所述定滑轮1可转动安装在所述机架上；优选地，所述定滑轮1的数量为三个。

所述主动补偿液压缸2和被动补偿液压缸3并排安装在所述机架上并且二者的活塞杆均竖直放置。

所述动滑轮支撑座6通过所述主动补偿液压缸2和被动补偿液压缸3的活塞杆共同支撑并能上下移动。

所述动滑轮13位于所述定滑轮1的上方并且其可转动安装在所述动滑轮支撑座6上；优选地，所述动滑轮13的数量为两个，两个动滑轮13一起组成动滑轮组7。

所述滚轮4可转动安装在所述动滑轮支撑座6上并抵靠在所述导向轨5上，所述导向轨5竖直设置，以用于承受主动补偿液压缸的活塞杆和被动补偿液压缸的活塞杆所受侧向载荷。

所述钢丝绳12从所述定滑轮1和动滑轮13绕过。

进一步，所述机架上设置有姿态仪，以用于获得机架的位置并传送给控制器，进而获得机架的位移。本实用新型的机架固定在船舶的甲板上，可以随浪上下升沉，姿态仪可以先得到其位置，然后发送给控制器进行计算，进而得出机架随浪上下升沉的位移。

进一步，所述主动补偿液压缸2的活塞杆上设置有位移传感器，以用于测量主动补偿液压缸2的活塞杆伸出的距离。

参照图1，被动补偿液压缸3、主动补偿液压缸2和定滑轮1固联并通过机架安装于船舶的甲板上，则定滑轮相当于甲板的位置是固定的，会随着甲板作升沉运动。主动补偿液压缸2和被动补偿液压缸3的活塞杆上端同动滑轮13固联，动滑轮13会随着活塞杆一起运动，则动滑轮13相对于甲板的位置是可变的。动滑轮支撑座6上安装滚轮4及导向轨5，当活塞杆上下运动时，动滑轮13由滚轮4带动动滑轮支撑座6沿导向轨5运动；另外，滚轮4通过第二螺栓17安装在所述动滑轮支撑座6上。钢丝绳的一端绕在绞车的滚轮，另一端再分别绕过定滑轮1和动滑轮13后连接货物。在这种结构条件下，可以通过控制被动补偿液压缸3和主动补偿液压缸2的活塞杆相对缸体位移、调整定滑轮1和动滑轮13之间的距离来收放钢丝绳。

钢丝绳12在吊放货物时，当货物受到波浪升沉运动干扰时，若钢丝绳收放作用方向与波浪升沉运动形成的干扰作用相反时，即达到补偿的效果。

参照图2，定滑轮支撑座9与侧板8用第一螺栓11连接,侧板8可由螺钉固定在吊机上。液压缸固定架10与侧板8固联。液压缸固定架10用来固定和支撑两根并联的液压缸。当升沉补偿机构工作时，两个液压缸独立运动。

参照图3，动滑轮主轴16安装在动滑轮支撑座6上预留好的孔中，用销15来锁紧。两个轴承14用来支撑动滑轮组转动。钢丝绳12绕过动滑轮组7两圈，可以实现四倍增距。

图4所示为本船载升沉补偿系统安装到8T标准吊机上的示意图。蓄能器II可以吸收液压冲击并储存能量，当系统需要时，它又将压缩能通过泵站I和管路系统III转变为液压能驱动液压缸上下运动。船载升沉补偿系统IV由主动式补偿系统的液压缸和被动式补偿系统的液压缸并联组成。根据工况的不同，控制系统会自主选择不同的工作状态。

被动补偿液压缸3工作时，蓄能器的液相空间与被动补偿液压缸3的无杆腔相连，蓄能器的气相空间与工作气瓶相连，三者共同构成工作气瓶-蓄能器-液压缸的气液弹簧结构。在液压缸缸体随船体升沉运动时，气液弹簧结构可以吸收张力，具有“减震”的效果，以调整动滑轮13与定滑轮1之间的距离，进而调整货物的位移，即对货物受到的干扰运动进行被动补偿，以使货物上升或下降的幅度维持在设定范围内。譬如浪潮使船舶突然上升时，则货物由于自身的惯性会拉动动滑轮组向下运动，从而使得吊装的货物的位移能保持在一定的范围之内；而主动补偿液压缸2工作时，控制器通过姿态仪会测得机架和甲板的升沉位移，并将此位移信号输入至控制器，控制器根据甲板的升沉位移计算出活塞杆相对缸体的期望位移(即还需要活塞杆移动多少距离才能使货物上升或下降的幅度维持在设定范围内)；同时，位移传感器会测得主动补偿液压缸2的活塞杆伸出的距离，并输入控制器，控制器再根据实际位移与期望位移的偏差来调整电液比例阀的开口方向和大小，以使货物上升或下降的幅度维持在设定范围内。

本实用新型通过反馈控制系统来提高系统补偿率，主动补偿系统通过引入闭环反馈系统，能够有效地减小系统的误差，也能使干扰引起的误差极小。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种船载升沉补偿系统，其特征在于，包括机架，以及安装在机架上的定滑轮、主动补偿液压缸、被动补偿液压缸、动滑轮支撑座、动滑轮、滚轮、导向轨和钢丝绳，其中，

所述定滑轮可转动安装在所述机架上；

所述主动补偿液压缸和被动补偿液压缸并排安装在所述机架上并且二者的活塞杆均竖直放置；

所述动滑轮支撑座通过所述主动补偿液压缸和被动补偿液压缸的活塞杆共同支撑并能上下移动；

所述动滑轮位于所述定滑轮的上方并且其可转动安装在所述动滑轮支撑座上；

所述滚轮可转动安装在所述动滑轮支撑座上并抵靠在所述导向轨上，而且所述导向轨竖直设置，以用于承受主动补偿液压缸的活塞杆和被动补偿液压缸的活塞杆所受侧向载荷；

所述钢丝绳从所述定滑轮和动滑轮绕过。

2.根据权利要求1所述的一种船载升沉补偿系统，其特征在于，所述定滑轮的数量为三个。

3.根据权利要求1所述的一种船载升沉补偿系统，其特征在于，所述动滑轮的数量为两个。

4.根据权利要求1所述的一种船载升沉补偿系统，其特征在于，所述机架上设置有姿态仪，以用于获得机架的位置并传送给控制器，进而获得机架的位移。

5.根据权利要求1所述的一种船载升沉补偿系统，其特征在于，所述主动补偿液压缸的活塞杆顶部设置有位移传感器，以用于测量主动补偿液压缸的活塞杆伸出的距离。