用于海上流体输送系统的控制设备技术方案

控制连接器的运动和定位的控制设备，连接器位于海运装载系统的流体输送管路的活动端上并用于连接于目标管道，流体输送管路的另一端固定于底座，连接器相对底座具有至少三个自由度，控制设备包括：至少三个致动器，每个致动器控制所述连接器在一相应的自由度上的运动；用于提供连接器定位信息的装置，其定位在连接器和目标管道中的至少一个上或者定位在连接器和目标管道中的至少一个附近；以及计算装置，其用于：(a)依据所述连接器的定位信息计算连接器相对于目标管道的定位；(b)计算用于所述致动器中的每个致动器并将导致所述连接器朝向目标管道运动的控制指令；(c)将所述控制指令施加给所述致动器，以带动连接器朝向目标管道运动。

【技术实现步骤摘要】
本申请是名称为“用于海上流体输送系统的控制设备”、国际申请日为2008年6月23日、国际申请号为PCT/IB2008/002685、国家申请号为200880129330.3的专利技术专利申请的分案申请。
概括而言，本专利技术涉及为船舶装载和/或卸载流体用系统，所述系统通常称为海运装载系统。这些系统用于在船舶和码头之间或者在两艘船舶之间输送流体制品。流体制品理解为指的是液态或气态制品。更特别地，本专利技术涉及用于这种装载和/或卸载系统的控制移动、定位和连接的设备。
技术介绍
一般而言，海运装载系统具有：流体输送管路端，固定于底座并连接于待输送流体的罐；以及相对管路端，可移动并设置有适于连接于目标管道的连接器，所述相对管路端自身连接于一流体罐。用于船舶的两系列流体装载系统是公知的，它们通过它们的结构来划分：利用刚性管的输送用系统和利用柔性管的输送用系统。在所述系列的利用刚性管的输送用系统中，可划分为装载臂系统和缩放仪系统。所述装载臂为活节式管状结构，包括：底座，连接于流体罐，在流体罐上存在安装的设计为内管的第一管子，经由管子的一部分带有90°弯曲，能使它的端部中的一个端部围绕竖直轴线旋转而另一端部围绕水平轴线旋转。在所述内管的相对端，设计为外管的第二管子围绕水平轴线旋转安装。连接器安装在外管的端部。所述三个旋转的每一个旋转由千斤顶或液压马达控制。所述伸缩仪系统像所述装载臂一样包括与罐连接的底座。起重机可旋转地安装在那个底座上。起重机包括携带流体用管子的吊杆。在吊杆的端部存在安装的伸缩仪，伸缩仪包括用于流体的活节管子且能使安装在伸缩仪自由端的连接器移动。伸缩仪的倾斜受吊杆的所述端部处的旋转控制。伸缩仪的运动受液压马达和在底座上用于旋转的千斤顶控制。最近，所述柔性管系统一般包括：管路，在所述管路中运送流体制品；以及机械系统，使所述管路能被操纵。存在有几种类型的操纵系统，但是在所有情况下，它们包括用于支撑连接柔性管用连接器的操纵起重机或结构。一般而言，所述装载系统在其端部包括致动器，所述致动器使连接器能被夹紧或松开。一般而言，存在有一个或多个的千斤顶或者一个或多个的液压马达。实际上，在多数系统中，连接器在其端部处为带有三个旋转自由度的活节连接。这样，连接器的平面相对目标管道的平面的角度定向可以与所述臂的倾斜无关，所述连接的平面在接近连接时保持平行于目标管道的平面；随后一旦连接器已夹紧在目标管道上，这些活节就使组装体能进行“漂浮”运动。实际上，所述旋转经由液压马达或千斤顶而受操作员控制，直到已实现连接器连接于目标管道。一旦连接器已被夹紧，液压马达或千斤顶断开或“设置成空转”，以使所述装载系统在不约束连接器的情况下能跟随目标管道运动。上述两个系列装载设备具有结构上的差异，但是它们的控制系统依据同样的一般操作原理来设计。值得注意的是，在所有情况下，连接器相对于支承所述管道的固定端的底座具有至少三个自由度，而且在这些自由度中的每个自由度下的运动均独立地受致动器控制。操作员具有使他能控制连接器运动的命令界面。各致动器或者由开/关型独立控制器或者由同步比例控制器来独立控制。在开关型独立控制器的情况下，操作员可独立地作用在所述控制器的每一个控制器上，以控制所述装载系统的特定部件。在致动器组上的组合动作使连接器能定位在空间中的所需位置处。在比例控制器的情况下，操作员具有命令输入界面，命令输入界面包括与计算器配合的比例控制器，从而利用更高或更低量值作用在所述比例控制器上，产生分别用于相应致动器的各自更高或更低量值的至少一个比例控制指令，这导致连接器以相应更高或更低的运动速度运动。由此，操作员可直接控制所述连接器的运动，而且由此尤其可实现连接器的直线性和/或恒速运动，因为计算器通过同时作用于所有致动器上来编写连接器的运动。一般而言，所采用的致动器为液压式，例如液压马达或千斤顶，但是采用电致动器也是公知的，例如电马达或气动致动器。装备海运装载系统的致动器或者由针对开关型独立控制器的开/关控制器(针对恒定运动速度，且在某些情况下，针对可能随意设定两个运动速度)来控制，或者在比例控制控制器的情况下由比例分配器来控制。在所有情况下，在具有或不具有控制计算器媒介的情况下，为了达到将连接器连接于目标管道上，连接器与目标管道的连接由人工进行，由此操作员操纵所述装载系统这些控制设备难以执行，因为操作员必须完全知道所述海运装载系统的功能和运动学。此外，他必须补偿船舶的运动，尤其是在大浪的情况下。这增加了连接器碰撞障碍物或目标管道的风险，这可能损坏连接器的密封。由此，所述操纵及连接要求胜任的人员。便于将连接器连接于目标管道成为可能的系统是公知的，其中连接器事先通过线缆链接于目标管道。线缆被投掷到支撑所述底座的码头或船舶和支承目标管道的船舶之间、随后由操作员连接在目标管道和底座之间。随后，绞车使所述臂能沿张紧的线缆前行，并由此使连接器能被拉向目标管道。该系统通常称为“导向目标系统”。它是半自动系统：一旦已连接上所述线缆，操作员必须通过致动卷取操作来控制连接器沿所述线缆的运动。导锥设置成用于接近的最后阶段。一旦连接器被拉到近前，操作员必须人工完成连接器的连接和连接器的封闭。这种半自动连接模式要求有经验的人员和合适的重机械结构(尤其是，适于沿线缆牵引所述臂的马达、针对线缆相对端的锚定点、和用于最终阶段接近的导锥)。
技术实现思路
基于这些观察，本专利技术目的在于提供这样一种设备，所述设备便于操作员操作连接器控制运动，尤其在不利的海况下能够成功连接连接器；而且本专利技术更一般的目的在于，在所有情况下便于连接并使连接更快速，同时减少碰撞连接器的风险。为此，本专利技术提供了一种控制设备，用于海运装载系统用连接器的运动和定位，所述海运装载系统包括至少一个流体输送管路，所述至少一个流体输送管路具有固定于底座的管路端和设置有连接器的活动管路端，连接器适于连接于目标管道，连接器相对底座具有至少三个自由度，所述设备的特征在于，所述设备包括至少三个致动器，各致动器用于控制所述系统在一个自由度上的运动，而且连接器/目标管道组的至少一个组员或与所述连接器/目标管道组的组员中的至少一个组员紧邻的一个部件包括至少一个用于提供连接器定位信息的装置，而且所述设备还包括计算装置，计算装置适于：依据由连接器的所述定位信息装置提供的信息，计算连接器直接相对目标管道的相对定位；计算给予所述致动器中的每个致动器的控制指令，从而所述致动器的组合运动使得连接器产生旨在带动连接器更靠近目标管道的运动；施加所述控制指令，以带动连接器更接近目标管道；重复前三个步骤，直到连接器出现在目标管道前面的连接位置处。所述紧邻部件理解为指的是所述海运装载系统的这样的部件，所述部件分别相对连接器或目标管道固定或可移动、但不管所述装载系统的几何构型如何却能足以靠近，以给予关于连接器相对目标管道的相对定位的精确信息，尤其针对连接目的能够使连接器自动精确地出现在目标管道前面。有利地，依据本专利技术所述的设备使操作员能在接近用于连接的目标管道的过程中免除对连接器运动的控制，因为所述设备承担了自动控制连接器运动的任务，直到连接器出现在目标管道前面。换句话说，依据本专利技术所述的设备使连接器能自动移动，直到连接器位于目标管道前面的连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制设备，其用于控制连接器的运动和定位，所述连接器位于海运装载系统的流体输送管路的活动端上并且用于连接于目标管道，所述流体输送管路的另一端固定于底座，连接器相对底座具有至少三个自由度，所述控制设备包括：至少三个致动器，每个致动器控制所述连接器在一相应的自由度上的运动；用于提供连接器定位信息的装置，该装置定位在连接器和目标管道中的至少一个上或者定位在连接器和目标管道中的至少一个附近；以及计算装置，其用于：(a)依据所述连接器的定位信息计算连接器相对于目标管道的定位；(b)计算用于所述致动器中的每个致动器并将导致所述连接器朝向目标管道运动的控制指令；(c)将所述控制指令施加给所述致动器，以带动连接器朝向目标管道运动；以及(d)必要时重复步骤(a)‑(c)，直到连接器位于用于连接到目标管道的位置处；其中，所述用于提供连接器定位信息的装置包括光学装置，所述光学装置相对于连接器和目标管道中的一个固定并且用于朝连接器和目标管道中的另一个发射光束，并检测反射光束且测量光束的行进时间，并由此导出连接器相对于目标管道的定位。

【技术特征摘要】
2008.05.22 FR 08533491.一种控制设备，其用于控制连接器的运动和定位，所述连接器位于海运装载系统的流体输送管路的活动端上并且用于连接于目标管道，所述流体输送管路的另一端固定于底座，连接器相对底座具有至少三个自由度，所述控制设备包括：至少三个致动器，每个致动器控制所述连接器在一相应的自由度上的运动；用于提供连接器定位信息的装置，该装置定位在连接器和目标管道中的至少一个上或者定位在连接器和目标管道中的至少一个附近；以及计算装置，其用于：(a)依据所述连接器的定位信息计算连接器相对于目标管道的定位；(b)计算用于所述致动器中的每个致动器并将导致所述连接器朝向目标管道运动的控制指令；(c)将所述控制指令施加给所述致动器，以带动连接器朝向目标管道运动；以及(d)必要时重复步骤(a)-(c)，直到连接器位于用于连接到目标管道的位置处；其中，所述用于提供连接器定位信息的装置包括光学装置，所述光学装置相对于连接器和目标管道中的一个固定并且用于朝连接器和目标管道中的另一个发射光束，并检测反射光束且测量光束的行进时间，并由此导出连接器相对于目标管道的定位。2.一种控制设备，其用于控制连接器的运动和定位，所述连接器位于海运装载系统的流体输送管路的活动端上并且用于连接于目标管道，所述流体输送管路的另一端固定于底座，连接器相对底座具有至少三个自由度，所述控制设备包括：至少三个致动器，每个致动器控制所述连接器在一相应的自由度上的运动；光学摄像机，所述光学摄像机相对于连接器和目标管道中的一个固定并且用于提供连接器和目标管道中的另一个的图像或提供相对于连接器和目标管道中的另一个固定的目标的图像；计算装置，其用于：(a)处理由光学摄像机提供的图像并由此计算连接器相对于目标管道的定位；(b)计算用于所述致动器中的每个致动器并将导致所述连接器朝向目标管道运动的控制指令；(c)将所述控制指令施加给所述致动器，以带动连接器朝向目标管道运动；以及(d)必要时重复步骤(a)-(c)，直到连接器位于用于连接到目标管道的位置处。3.一种控制设备，其用于控制连接器的运动和定位，所述连接器位于海运装载系统的流体输送管路的活动端上并且用于连接于目标管道，所述流体输送管路的另一端固定于底...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·勒德维哈，N·西拉尔德，
申请(专利权)人：FMC技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR