一种绳牵引式波浪补偿平台的制作方法

本发明涉及波浪补偿，尤其涉及一种绳牵引式波浪补偿平台。

背景技术：

1、随着对海洋领域的探索，船舶在海上的作业日益增多，而海浪则会影响船舶的运动，使船舶产生升沉、横摇、纵摇、横荡、纵荡和艏摇六个自由度的运动，其中升沉、横摇和纵摇三个自由度的运动是对海上作业过程中最主要的影响。由海浪运动引起的船舶运动，会使得海上工作人员在作业时的风险增加，影响海上作业的效率，而船舶升沉带来的加速度变化，也会使得工程机械的驱动力和结构强度无法满足作业需求，因此需要采取一定的技术手段补偿的船舶运动，这些技术手段统称为波浪补偿技术。

2、现有的波浪补偿装置或平台主要分为两种。第一种是被动式波浪补偿方式，第二种是主动式波浪补偿方式。主动式波浪补偿方式大多是采用六个伺服电动缸交错控制，被动式波浪补偿方式则是采用振动器等装置，由于被动式波浪补偿的有效性无法超过80%，难以满足现有需求，所以目前波浪补偿技术大多以主动式波浪补偿为主。

3、公开号为cn108150782a的发明专利公开了一种主动式波浪补偿平台，通过电动缸串并联的形式实现六自由度补偿，由于平台的结构复杂，导致其体积和重量较大，使用的零件过多，也给机械安装增加了难度，而且控制环节的叠加也会影响补偿的有效性；公开号为cn109625177a的发明专利公开了一种三自由度波浪补偿平台，通过三组升降机构来实现三个方向上的波浪补偿，此平台为了加快补偿响应速度，减小了结构的刚度，使得平台的载重能力变差；且滑块和导轨之间的摩擦也会使得能量传递效率变差，整体平台的重心偏高，不利于稳定。

4、船舶所处的海洋环境十分复杂，但最重要的是升沉、横摇和纵摇三个方向的运动，所以补偿平台的设计应首要补偿这三个自由度，同时，平台设计要轻量化，系统响应要迅速，机械结构要合理，这样才能满足设备的稳定性。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种绳牵引式波浪补偿平台。

2、技术方案：本发明一种绳牵引式波浪补偿平台，包括底座，底座安装在实验室船舶运动模拟装置的顶部或者放置于船用平台上；

3、运动控制平台以刚性链接的方式安装在底座上，运动控制平台同步底座运动并且包含有桁架和六边形板；

4、桁架上设置有杠杆机构，杠杆机构的数量为三组并且包括第一液压缸、第二液压缸、杠杆、配重和铰销，第一液压缸缸筒通过铰销一与桁架铰接，第一液压缸活塞杆通过铰销二与杠杆铰接，第二液压缸通过铰销三与桁架铰接，配重通过销轴四与杠杆中心铰接，杠杆的固定端通过铰销五与绳牵引机构铰接；

5、六边形板上分布有绳牵引机构，绳牵引机构的数量为三组并且包括滑轮一、滑轮二、滑轮支架和钢丝绳，滑轮一安装在滑轮支架的左端，滑轮二安装在滑轮支架的右端，滑轮一、滑轮二的中心保持水平，滑轮支架通过焊接的方式固定在六边形板上，滑轮支架和六边形板的板面垂直固定，钢丝绳的头端通过活节螺栓一与杠杆中间位置栓接，随后在机构平衡位置绕向滑轮一，变向后绕向滑轮二，变向后最终通过活节螺栓二和补偿平台栓接；

6、补偿平台包围在三组绳牵引机构中心处并且包括支撑平台、立柱和工作平台，补偿平台由三组绳牵引机构的钢丝绳悬吊在运动控制平台正上方，补偿平台由三组绳牵引机构的钢丝绳悬吊在运动控制平台正上方，支撑平台由均匀分布的活节螺栓与钢丝绳尾端连接固定；

7、补偿平台的工作平台上设置有三组位移传感器，用于检测活节螺栓二处的加速度值，并计算出位移值，进而将液压变化量输入液压控制系统，液压控制系统根据获得的位移变化量计算出三根钢丝绳所需要补偿的位移量，进而控制三个液压缸运动。

8、本发明的进一步改进在于，运动控制平台的主体由六边形板构成，六边形板每相隔一个临边焊接一个桁架，桁架平面低于六边形板，桁架的数量为三个并且中心线两两之间互呈120°，桁架支撑由两侧的加强筋加固连接。

9、本发明的进一步改进在于，杠杆机构采用杠杆，使得钢丝绳适应不同应用场景的变化，在杠杆中间增加配重，能够更好的抵消补偿平台的自重，使得液压缸的驱动力能够更有效的传递，三组杠杆机构两两之间互呈120°。

10、本发明的进一步改进在于，当首要满足执行机构的最大功率时，可以使用第一液压缸，杠杆动力臂长于阻力臂，用于省力。

11、本发明的进一步改进在于，当首要满足补偿量程时，可以使用第二液压缸，杠杆的阻力臂长于动力臂，用于节省距离。

12、本发明的进一步改进在于，三组绳牵引机构两两之间设置的角度互呈120°。

13、本发明的进一步改进在于，立柱通过焊接的方式安装在支撑平台上。

14、本发明的进一步改进在于，工作平台通过焊接的方式安装在六组立柱上。

15、本发明的进一步改进在于，桁架的数量为三组并且设置为两两相同，第一液压缸与第二液压缸及其液压控制系统设置为两两相同，三组杠杆机构设置为两两相同，三组绳牵引机构设置为两两相同。

16、与现有技术相比，本发明提供的一种绳牵引式波浪补偿平台，至少实现了如下的有益效果：

17、1.本发明可以补偿升沉、横摇和纵摇方向上的叠加运动，减去了影响效果极小的横荡、纵荡和艏摇方向，提高了补偿效果的精度；

18、2.采用钢丝绳取代了传统的刚性支杆，通过对钢丝绳的收放来实现对补偿平台的运动控制。由于钢丝绳的长度一般没有限制，使得整体机构具有较大的工作空间；钢丝绳本身也具备极好的柔性特性，在收放时，绳索本身的张力也可以对船舶的运动起到一定的补偿效果；

19、3.采用三组并联的绳牵引机构结构更加简化，便于改造和调整，且使得整体平台惯量更小，具有更好的动态特性；

20、4.采用杠杆来对钢丝绳实现不同应用场景的变化，当首要满足执行机构的最大功率时，可以使用第一液压缸，杠杆动力臂长于阻力臂，起到省力的效果；当首要满足补偿量程时，可以使用第二液压缸，杠杆的阻力臂长于动力臂，起到节省距离的效果，在杠杆中间增加配重，更好的抵消补偿平台的自重，使得液压缸的驱动力能够更有效的传递；

21、5.将液压缸置于运动控制平台的桁架上，大大降低了整体平台的重心，提高了稳定性；

22、6.整体平台机构没有涉及复杂的几何结构，没有用到复杂的零件，因此对控制系统和零件加工的精度要求低，使得成本低廉，更易实现。

23、当然，实施本发明的任一产品并不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

技术特征：

1.一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，包括底座，所述底座安装在实验室船舶运动模拟装置的顶部或者放置于船用平台上；

2.根据权利要求1所述的一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，当首要满足执行机构的最大功率时，可以使用第一液压缸，杠杆动力臂长于阻力臂，用于省力。

5.根据权利要求3所述的一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，当首要满足补偿量程时，可以使用第二液压缸，杠杆的阻力臂长于动力臂，用于节省距离。

6.根据权利要求1所述的一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种绳牵引式波浪补偿平台，其特征在于，所述桁架的数量为三组并且设置为两两相同，所述第一液压缸与第二液压缸及其液压控制系统设置为两两相同，三组杠杆机构设置为两两相同，三组绳牵引机构设置为两两相同。

技术总结
本发明公开了一种绳牵引式波浪补偿平台，包括底座，底座为实验室船舶运动模拟装置，运动控制平台以刚性链接的方式安装在底座上，运动控制平台同步底座运动并且包含有桁架和六边形板；桁架上设置有三组杠杆机构并且包括第一液压缸、第二液压缸、杠杆、配重和铰销；六边形板上分布有三组绳牵引机构并且包括滑轮一、滑轮二、滑轮支架和钢丝绳；补偿平台包围在三组绳牵引机构中心处并且包括支撑平台、立柱和工作平台，补偿平台由三组绳牵引机构的钢丝绳悬吊在运动控制平台正上方，补偿平台设置有位移传感器，本发明可以实现升沉、横摇和纵摇三个方向上的叠加运动补偿，结构紧凑合理，成本低廉并且容易实现。

技术研发人员：韩重阳,胡雄
受保护的技术使用者：江苏恒赛海洋科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12