一种人行栈桥波浪补偿装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种人行栈桥波浪补偿装置，包括基座，承载台一端可旋转地设于基座上；第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆的一端均固定于基座上，第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆的另一端均固定于承载台底面，并沿宽度方向对称分布；姿态传感器紧贴承载台中部底面设置；测距传感器设于承载台悬空的最远段底面，并将距离探测方向设为向下的方向；基座上还设有用于根据姿态传感器和测距传感器所测参数，控制第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆动作的控制器。本发明专利技术还提供了一种人行栈桥波浪补偿方法。本发明专利技术提供的装置及方法原理简单、结构清晰，实施方便，成本低廉，可以有效降低因浮体随波浪起伏摇摆造成的栈桥颠簸，提高人员通行的效率和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人员通行栈桥波浪补偿装置及方法，尤其涉及一种应用于海上两个浮体之间人员交通的小型栈桥的波浪补偿装置及方法，其广泛应用于海上货物转运、油气田开采、深海采矿、潜器吊放回收等作业领域。
技术介绍
海上经常需要人员在两个浮体之间或固定物与浮体之间进行交流，比如引水员需要进入服务船只引航、舰船临时停靠不规则岸边进行补给、舰船与大型浮体进行人员补充替换，等等。为此，需要在二者之间架设小型临时栈桥供人员通行。而由于海上不免有海浪，有时甚至是大浪，由此而导致栈桥起伏颠簸，人员移动不便，甚至导致危险发生。如果能够跟随海浪的起伏，实时调整栈桥桥身的相对姿态，就能最大限度减少桥身因波浪而导致的起伏颠簸，进而提高人员通行效率，减少可能的人员伤害。目前，波浪补偿技术根据实现的目的和使用要求有许多种，按照实现目标分类有位移波浪补偿、速度波浪补偿以及力波浪补偿；按动力源分类有主动补偿技术和随动补偿技术；主动补偿技术需要采用二次马达控制技术和智能控制算法，用在对速度和力、位移要求相对较高的场合；随动补偿技术由储能瓶、柱塞、随动小车和随动吊钩构成，工作时将随动吊钩挂接到被补给船甲板适当位置，用以感受被补给船的沉降运动，当补给船相对被补给船向上或向下运动时，随动钢绳上的拉力增大或减少，拖动随动小车沿导轨移动，带动货物上升或下降，达到补偿的目的。上述关于波浪补偿的研究与开发已经非常深入，但是都集中在吊装过程中波浪升沉补偿方面。尚未见用于人员通行的栈桥波浪补偿方面的公开文献，而栈桥方面的研究开发有很多，但尚未见波浪补偿的人员通行栈桥方面的公开报道。本专利技术正是为了满足海上高效安全人员通行栈桥该需求而产生的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可以进行波浪补偿的人员通行栈桥波浪补偿装置及方法，以提高海上浮体之间人员通行的效率和安全性。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种人行栈桥波浪补偿装置，其特征在于：包括基座，承载台一端可旋转地设于基座上；第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆的一端均固定于基座上，第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆的另一端均固定于承载台底面，并沿宽度方向对称分布；姿态传感器紧贴承载台中部底面设置；测距传感器设于承载台悬空的最远段底面，并将距离探测方向设为向下的方向；基座上还设有用于根据姿态传感器和测距传感器所测参数，控制第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆动作的控制器。优选地，所述基座由底盘、支架和转盘三部分构成，支架垂直固定于底盘上，转盘通过轴承嵌入于支架上部。优选地，所述承载台一端通过轴挂接在所述转盘上；所述第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆的一端均固定于所述底盘上。优选地，所述控制器由微控制单元MCU、操作按键、控制接口三部分构成，微控制单元MCU连接操作按键和控制接口，第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆、姿态传感器和测距传感器均与控制接口连接。优选地，所述MCU为单片机、可编程控制器。优选地，所述第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆通过直线电机实现电控伸缩，或通过电控液压传动装置实现伸缩驱动。优选地，所述姿态传感器采用角速度和加速度传感器合一的模块；所述测距传感器采用激光测距传感器。本专利技术还提供了一种人行栈桥波浪补偿方法，其特征在于：采用上述的人行栈桥波浪补偿装置，栈桥固定在承载台上，基座固定在栈桥下方一侧的浮体表面，测距传感器伸到栈桥下方另一侧的浮体表面上方；栈桥与承载台为紧密结合，栈桥的控制姿态完全跟随承载台而变化；通过姿态传感器和测距传感器测量承载台的当前姿态参数，并与初始设定的理想姿态参数比较，进而控制第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆动作，调节承载台的平衡。优选地，所述承载台的姿态参数包含但不限于：长度向方向与重力加速度g的夹角α、宽度向方向与重力加速度g的夹角β、承载台前端悬空相对其下方浮体的高度h。优选地，所述控制器采用PID算法，根据承载台的当前姿态参数与初始设定的理想姿态参数的差值，计算第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆的动作参数；通过控制第一伸缩支撑杆、第二伸缩支撑杆动作，对承载台沿纵向轴调节平衡、以承载台固定端为轴调节承载台俯仰，保持承载台的姿态参数在初始设定的理想姿态参数上下波动。本专利技术通过测距传感器和姿态传感器检测到目标参数，通过运行在控制器上的计算机软件的指令输出启动、停止波浪补偿动作，并受到各操作按键的控制，软件采用的算法可选普通的PID算法，以结合波浪周期预测优化调节效果。通过简单的人员通行栈桥波浪补偿控制流程，可以有效地降低因附体随波浪起伏摇摆造成的栈桥颠簸，提高人员通行的效率和安全性。本专利技术的人行栈桥波浪补偿装置的控制系统是整个专利技术装置的核心，通过三个承载台的姿态目标参数α、β、h的检测，通过PID算法输出相关参数计算出伸缩支撑杆的伸缩指令和动作，从而实现补偿效果，从而使被控对象具有良好的动静态性能。本专利技术提供的装置及方法原理简单、结构清晰，实施方便，成本低廉，可以有效降低因浮体随波浪起伏摇摆造成的栈桥颠簸，提高人员通行的效率和安全性。附图说明图1为本实施例提供的人行栈桥波浪补偿装置立体示意图；图2为本实施例提供的人行栈桥波浪补偿装置主视图；图3为基座结构示意图；图4为控制器结构示意图；图5为人行栈桥波浪补偿装置搭载栈桥示意图；图6为人行栈桥波浪补偿方法流程图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。图1和图2分别为本实施例提供的人行栈桥波浪补偿装置立体示意图和主视图，所述的人行栈桥波浪补偿装置由承载台1、基座2、控制器3、第一伸缩支撑杆4、第二伸缩支撑杆5、姿态传感器6和测距传感器7共七部分构成。结合图3，基座2由底盘201、支架202和转盘203三部分构成。支架202垂直固定在底盘201上，转盘203用轴承嵌入方法固定在支架202上部。承载台1一端用轴挂接在基座2的转盘203上；第一伸缩支撑杆4、第二伸缩支撑杆5的一端均固定在基座2的底盘201上，另一端均固定在承载台1底面，并沿宽度方向对称分布；姿态传感器6紧贴承载台1中部底面安装；测距传感器7安装在承载台1悬空的最远段底面，并将距离探测方向设为向下的方向。结合图4，控制器3由MCU、操作按键、控制接口三部分构成。第一伸缩支撑杆4、第二伸缩支撑杆5、姿态传感器6和测距传感器7分别接入控制器3的控制接口。图5为人行栈桥波浪补偿装置搭载栈桥示意图，栈桥A固定在承载台1上，基座2固定在栈桥下方一侧的第一浮体B表面，测距传感器7伸到栈桥下方另一侧的第二浮体C表面上方。栈桥A与承载台1为紧密结合，栈桥A的控制姿态完全跟随承载台1而变化。实施时，控制器3的MCU可使用单片机、可编程控制器等；第一伸缩支撑杆4、第二伸缩支撑杆5可以采用大力直线电机实现电控伸缩，也可以采用电控液压传动装置实现伸缩驱动；姿态传感器6可以采用角速度和(重力)加速度传感器合一的模块；测距传感器7可以采用激光测距传感器；基座2的底盘可以直接固定在浮体表面，也可以固定在旋转台上以提供旋转随动性能。本专利技术提供的人行栈桥波浪补偿方法以计算机软件的形式实现，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人行栈桥波浪补偿装置，其特征在于：包括基座(2)，承载台(1)一端可旋转地设于基座(2)上；第一伸缩支撑杆(4)、第二伸缩支撑杆(5)的一端均固定于基座(2)上，第一伸缩支撑杆(4)、第二伸缩支撑杆(5)的另一端均固定于承载台(1)底面，并沿宽度方向对称分布；姿态传感器(6)紧贴承载台(1)中部底面设置；测距传感器(7)设于承载台(1)悬空的最远段底面，并将距离探测方向设为向下的方向；基座(2)上还设有用于根据姿态传感器(6)和测距传感器(7)所测参数，控制第一伸缩支撑杆(4)、第二伸缩支撑杆(5)动作的控制器(3)。

【技术特征摘要】
1.一种人行栈桥波浪补偿装置，其特征在于：包括基座(2)，承载台(1)一端可旋转地设于基座(2)上；第一伸缩支撑杆(4)、第二伸缩支撑杆(5)的一端均固定于基座(2)上，第一伸缩支撑杆(4)、第二伸缩支撑杆(5)的另一端均固定于承载台(1)底面，并沿宽度方向对称分布；姿态传感器(6)紧贴承载台(1)中部底面设置；测距传感器(7)设于承载台(1)悬空的最远段底面，并将距离探测方向设为向下的方向；基座(2)上还设有用于根据姿态传感器(6)和测距传感器(7)所测参数，控制第一伸缩支撑杆(4)、第二伸缩支撑杆(5)动作的控制器(3)。2.如权利要求1所述的一种人行栈桥波浪补偿装置，其特征在于：所述基座(2)由底盘(201)、支架(202)和转盘(203)三部分构成，支架(202)垂直固定于底盘(201)上，转盘(203)通过轴承嵌入于支架(202)上部。3.如权利要求2所述的一种人行栈桥波浪补偿装置，其特征在于：所述承载台(1)一端通过轴挂接在所述转盘(203)上；所述第一伸缩支撑杆(4)、第二伸缩支撑杆(5)的一端均固定于所述底盘(201)上。4.如权利要求1所述的一种人行栈桥波浪补偿装置，其特征在于：所述控制器(3)由微控制单元MCU、操作按键、控制接口三部分构成，微控制单元MCU连接操作按键和控制接口，第一伸缩支撑杆(4)、第二伸缩支撑杆(5)、姿态传感器(6)和测距传感器(7)均与控制接口连接。5.如权利要求4所述的一种人行栈桥波浪补偿装置，其特征在于：所述MCU为单片机、可编程控制器。6.如权利要求4所述的一种人行栈桥...

【专利技术属性】
技术研发人员：计春雷，曾祥绪，沈学东，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31