CN206049991U - 一种新型海上自平衡换乘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型海上自平衡换乘装置，保证高海况浪涌作用下装置保持能够保持平衡，实现船与船之间人员上下和物资搬运。它是由一六自由度随动控制平台和安装在平台上液压支撑舷梯组装而成。该装置通过传感器检测船体的运动信号，再将信号转换为六个液压撑杆的伸缩距离，自动控制平台在波浪作用下保持平衡，人员通过平台登上舷梯，再通过舷梯到达换乘的船只，起到人员换乘安全物资上下作用。本实用新型结构简单，能够实现自动控制，人员操作比较简单，方便实用，可以满足多种海况条件下人员换乘需求，保证人员和装备的换乘安全。

Description

一种新型海上自平衡换乘装置

技术领域

本实用新型关于一种海上自平衡换乘装置，具体讲是涉及一种海上船舶之间人员换乘用六自由度自动控制平衡的海上自平衡换乘装置。

背景技术

跳帮是船与船之间换乘的一种方式，当两船距离足够近的情况下，从母船通过跳板、荡锁或直接登船等方式，登上子船的过程。但是，在大风大浪，潮涨潮落等天气环境恶劣的条件下，跳帮这种换乘方式未系装安全防护网，两侧无护栏，人员的换乘极其危险。在较高海况的条件下船与船之间人员换乘，一直以来是海上作业的难题。

目前大多数舷梯装置只在船舶靠码头以后使用，国内还没有高海况条件下能在船与船之间进行搭载连接，保证人员换乘安全的舷梯装置，一旦气象条件恶劣，人员无法跳帮，换乘工作只有取消，或待风平浪静情况下再进行人员换乘，有时会极大影响各种海上任务的执行。

为解决上述问题，本发明利用六自由度平台进行自动控制，补偿船体在浪涌冲击作用下的运动，使得舷梯所在平台当船体做不规则运动时下也能保持稳定平衡状态。该新型自平衡海上换乘舷梯装置，降低波浪条件下两舰(船)之间的舷梯搭接难度，确保舰船人员换乘安全以及保障常用生活物资上下舷梯快捷方便，增加换乘效率。

发明内容

鉴于高海况条件下人员换乘困难问题，本发明提供一种新型自平衡换乘舷梯装置，可以保证在6级以下海况的波浪冲击下舷梯平台能够保持平衡状态，人员能够安全、快速、便捷地通过舷梯到达对方船只，实现换乘目的。

为了实现上述目标所采用的解决方案为在舷梯加装带有自动补偿功能的六自由度平台。将舷梯架设在六自由度平台上，通过六个推杆对波浪载荷的冲击作用进行自动补偿，保证舷梯所处平台一直保持平稳状态，这样实现了不管船只在波浪作用下如何运动，安装在六自由度平台上平台的舷梯始终不受波浪影响，人员可以登上平台平稳通过舷梯，实现人员的安全换乘。

实现上述目的所采用的解决方案为：

(一)自动控制补偿式六自由度平台

舷梯安装在六自由度平台上。本发明采用的六自由度平台是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的。整个平台系统采用电动或者液压驱动，可以实现对船体垂直方向升沉运动进行补偿和水平大倾角补偿，具有结构简单、承载能力强、刚度大、精度高、系统响应快、灵敏度高等特点。六自由度运动平台的下平台安装在船甲板上，自由度与船体保持一致。

平台控制系统采用全数字伺服控制系统，根据姿态指令，运用平台反解解出六只电动缸的伸长量，通过总线传递给驱动器，由驱动器内部PC得到信息并驱动电动机转动，电动缸按照指定量伸缩，平台即运动到水平姿态。而安装在电动机上的编码器实时监测出电动机的力矩、速度、位置信息并发送到驱动器，构成闭环控制系统，以实时精确控制各电动缸的伸长量，同时信息传输给微型控制器，微型控制器通过计算确保六只电动缸的协调动作以及控制精度。

对于六自由度自平衡控制平台，陀螺仪是其中的关键部件。在实际控制中设计为双陀螺仪方案，两个陀螺仪分别安装在上平台和下平台上。其中下平台的陀螺仪主要起到加速度的输出，作为平台的前馈信号输入，上平台的陀螺仪作为实际姿态角度，起到姿态反馈信号作用，这样能大大提高平台的响应速度和精度。

(二)三节伸缩式舷梯

舷梯设计为三节伸缩式可俯仰摆动式结构，适合不同船型之间的搭载。舷梯设计成多节结构，可以减少装置在甲板上的占用空间，方便人员远距离换乘登船；舷梯长短通过液压撑杆进行伸缩调节，防止两船突然靠近损伤舷梯结构。舷梯与平台连接处设计为液压拉杆结构，可以调节舷梯的俯仰角度，方便不同干舷高的船只之间进行舷梯架设。此外，舷梯头端设计为橡胶包头，缓冲船体对舷梯的冲击力，防止造成舷梯局部结构损伤。

具体地，本实用新型采用的技术方案是：

一种新型海上自平衡换乘装置，包括换乘装置主体和控制系统，所述换乘装置主体包括可旋转180度的六自由度平台、伸缩式舷梯以及附属连接装置，所述控制系统用于检测船体状态并控制六自由度平台。

进一步的，所述六自由度平台包括上六自由度平台和下六自由度平台，通过液压或者电动撑杆的伸缩运动保持平衡，控制系统包括两个内含陀螺仪的传感器，所述两个传感器分别安装在上六自由度平台和下六自由度平台上。

进一步的，所述伸缩式舷梯包括固定端和自由端，所述自由端能搭载到需要换乘的船只或者平台上，舷梯至少为单节设计，可以自由俯仰运动。

进一步的，整个控制系统包括下位机，所述下位机自动接收反馈信号进行计算六自由度推杆长度，输出控制信号控制推杆长度。

进一步的，控制系统包括上位机和下位机，所述上位机实时显示平台状态和对平台的控制精度进行调节以及控制系统的调试，所述下位机自动接收反馈信号进行计算六自由度推杆长度输出控制信号。

进一步的，六自由度推杆为电动推杆或液压推杆，使用液压推杆时通过比例阀或者伺服阀进行控制。

与最接近的现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的结构设计和控制解决了海上舷梯随波浪运动难以控制问题，保证了人员换乘安全，降低了大风浪下人员换乘难度和作业风险。

2、该发明的结构具有结构简单、容易搬运和安装等优点，稍加改进可以适合不同的船型安装和使用，便于在不同类型的船舶上推广和使用，还能用于海洋平台作业以及海上救援等多种使命任务。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的结构俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

图1为本新型实用的整体结构示意图，图2为结构俯视图。其中1为伸缩式舷梯的最外一节，端部为橡胶材质包裹，减轻冲击对换乘船只的损伤，伸缩式舷梯由两节舷梯组成，两节舷梯连接处为滑轮导轨结构。2为伸缩式舷梯最内一节，直接与六自由度平台相连，连接处使用铰接和液压拉杆结构3。4为六自由度平台的上平台部分，这里使用圆形结构，也可以使用方形或者多变形等其他形状。5为六自由度平台的进入通道，为可收放的合页结构。6为固定式踏板结构，方便人员上下进入六自由度平台和伸缩式舷梯。7为电源控制箱，采用标准化接口，方便拆解和安装。8为舷梯的六自由度推杆使用液压控制或者也可以使用电动控制。9为六自由度的平台支撑缸，采用电动或者可液压结构。10为可回转180。的安装底盘，11为蓄能器，12为辅助撑杆，与主支撑缸可以采用不同结构形式，起到辅助支持控制作用。13为备用蓄能器瓶，14为常用工具箱。

本实用新型的换乘装置的主要性能与技术指标：

1、总尺度(长×宽×高)：11米×1.2米×2.5米(完全伸展)

2、总自重：3000kg

3、总负载：6000kg

4、工作电压和功率：380V，40Kw

5、工作环境温度：-40～65℃

相对于最接近的专利，本新型实用具有以下创新点：

1、将舷梯结构和六自由度平台相结合，形成一种新型的换乘装置。

2、在六自由度平台上引入平衡控制系统，补偿海浪的冲击影响，保持上六自由度平台和伸缩式舷梯在高海况条件下能保持平衡和稳定。

3、本机构可以用于多种船只之间以及船只和海洋平台之间实现人员的换乘和物资的搬运，保证高海况条件下人员安全和任务顺利执行。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型海上自平衡换乘装置，其特征在于：包括换乘装置主体和控制系统，所述换乘装置主体包括可旋转180度的六自由度平台、伸缩式舷梯以及附属连接装置，所述控制系统用于检测船体状态并控制六自由度平台。

2.根据权利要求1所述的新型海上自平衡换乘装置，其特征在于：所述六自由度平台包括上六自由度平台和下六自由度平台，通过液压或者电动撑杆的伸缩运动保持平衡，控制系统包括两个内含陀螺仪的传感器，所述两个传感器分别安装在上六自由度平台和下六自由度平台上。

3.根据权利要求1或2所述的新型海上自平衡换乘装置，其特征在于：所述伸缩式舷梯包括固定端和自由端，所述自由端能搭载到需要换乘的船只或者平台上，舷梯至少为单节设计，可以自由俯仰运动。

4.根据权利要求1或2所述的新型海上自平衡换乘装置，其特征在于：整个控制系统包括下位机，所述下位机自动接收反馈信号计算六自由度推杆长度，输出控制信号控制推杆长度。

5.根据权利要求1或2所述的新型海上自平衡换乘装置，其特征在于：控制系统包括上位机和下位机，所述上位机实时显示平台状态和对平台的控制精度进行调节以及控制系统的调试，所述下位机自动接收反馈信号进行计算六自由度推杆长度输出控制信号。

6.根据权利要求1所述的新型海上自平衡换乘装置，其特征在于：六自由度推杆为电动推杆或液压推杆，使用液压推杆时通过比例阀或者伺服阀进行控制。