基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟系统，以液压缸驱动六自由度并联平台的运动，具有完全模拟补给船和被补给船受波浪影响的运动，以液压马达作为动力源的转动系统驱动波浪补偿绞车及吊机，模拟将货物从补给船转动一定角度通过波浪补偿吊放到被补给船，波浪补偿终端并联平台用于消除吊机在转动过程中的摇晃和进行多自由度波浪补偿，最终实现两船之间货物的补给。本发明专利技术专利以液压缸、液压马达驱动，具有能够形象的模拟两船之间的货物吊放及其波浪补偿补给的特点，可用于波浪补偿器的研制和性能测试。

Multi degree of freedom active wave compensation simulator based on parallel mechanism

The invention discloses a simulation system of multi DOF active wave compensation based on parallel mechanism, the hydraulic cylinder to drive the six DOF parallel platform motion, with full simulation of supply ships and ship is affected by wave motion, with hydraulic motor as power source to drive the rotation system of wave compensation winch and crane, simulation the goods from the ship rotation angle by dipping to wave compensation by supply ships, eliminate the crane during rotation shaking and multi DOF wave compensation for wave compensation terminal parallel platform, realize two ships between the supply of goods. The present invention patent in hydraulic cylinder, hydraulic motor has the characteristics of goods and supplies between dipping wave compensation simulation to the two image, can be used for the development and performance test of wave compensator.

【技术实现步骤摘要】
基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器
本专利技术属于工程机械
，涉及一种基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟系统。
技术介绍
在远洋舰队航行过程中，由于航行距离远、时间较长，常会伴随着一些专门的补给船，特别是补给船给舰队进行弹药等易爆货物补给时，往往由于波浪的影响，容易由于撞击变形甚至引起爆炸，这绝对是不容许存在的，因此有必要解决此问题。中国专利201420599459.3、201410195456.8、201610910292.1、201620399367.X、201210219968.4、201520111650.3等均提出采用类似于船舶系统上基于恒张力绞车的小艇吊放装置波浪补偿系统，并不测量两船之间的相对距离或者角度，算不上主动式波浪补偿(需要测量两船之间的相对距离)，仅仅可以称之为被动式波浪补偿系统。中国专利201610113746.2、201610113747.7先后提出基于液压缸的三自由度和六自由度被动式波浪补偿系统。本人在《中国造船》发表的论文“一种新型波浪补偿系统研究”首先提出采用液压缸补偿和编码器测量两船之间的相对距离，仅能够测量两船在垂直方向的距离进行补偿。在主动式波浪补偿的多自由度的测量和补偿基本处于空白。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器，本专利技术能够形象的模拟两船之间的货物吊放及其多自由度波浪补偿，具体技术方案如下：基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器，包括：补给船波浪模拟并联平台1、转动系统2、波浪补偿绞车及吊机4、波浪补偿终端并联平台3、钢丝绳5、被吊放货物6、被补给船波浪模拟并联平台7；所述的转动系统2一端与所述的补给船波浪模拟并联平台1固定连接，另一端与所述的波浪补偿绞车及吊机4固定连接，所述的波浪补偿终端并联平台3一端通过所述的钢丝绳5与所述的波浪补偿绞车及吊机4相连，另一端通过所述的钢丝绳5与所述的被吊放货物6相连；所述的补给船波浪模拟并联平台1包括补给船波浪模拟固定平台12、补给船波浪模拟液压缸一21、补给船波浪模拟运动平台8；所述的转动系统2包括液压马达一32、马达固定平板30、主动齿轮34、从动齿轮26；所述的波浪补偿绞车及吊机4包括转动底板45、绞车42、导向轮三52、吊机立柱40、吊机吊臂37、固定轴一39、导向轮一35、导向轮二46、液压缸二49、吊机液压缸底座50；所述的绞车42包括支座71、卷筒72和液压马达二75；所述的波浪补偿终端并联平台3包括吊钩一54、波浪补偿终端固定平台55、波浪补偿终端液压缸装配体、波浪补偿终端运动平台62、吊钩二63；各部件之间的连接关系如下：所述的补给船波浪模拟固定平台12可转动地连接所述的液压缸一21，所述的液压缸一21可转动地连接所述的补给船波浪模拟运动平台8；所述的补给船波浪模拟运动平台8固定连接所述的转动系统2的所述的液压马达一32的一端，所述的液压马达一32的另一端固定连接在所述的马达固定平板30，所述的液压马达一32的输出轴与所述的主动齿轮34相连，所述的从动齿轮26与所述的主动齿轮34相啮合，所述的从动齿轮26与所述的波浪补偿绞车及吊机4中的所述的转动底板45固定连接；所述的转动底板45上固定连接所述的绞车42、导向轮三52、吊机立柱40，所述的吊机吊臂37通过所述的固定轴一39与所述的吊机立柱40可转动连接，所述的导向轮一35、导向轮二46分别固定连接在所述的吊机吊臂37的两端，所述的吊机液压缸底座50一端与所述的吊机立柱40固定连接，另一端与所述的液压缸二49的一端可转动连接；所述的液压缸二49的另一端与所述的吊机吊臂37中部可转动连接；所述的液压缸二49驱动所述的吊机吊臂37的升降；所述的支座71与所述的卷筒72可转动连接，所述的液压马达二75与所述的卷筒72同轴连接；所述的波浪补偿终端并联平台3的所述的吊钩一54与所述的波浪补偿终端固定平台55可转动地连接，所述的波浪补偿终端液压缸装配体一端固定连接在所述的波浪补偿终端固定平台55，另一端可转动地连接所述的波浪补偿终端运动平台62，所述的波浪补偿终端运动平台62的下表面固定连接所述的吊钩二63，所述的吊钩一54通过所述的钢丝绳与所述的导向轮二46、导向轮一35、导向轮三52、绞车42相连，所述的吊钩二63通过钢丝绳与所述的被吊放货物6相连；所述的被补给船波浪模拟并联平台7的结构与所述的补给船波浪模拟并联平台1相同；所述的补给船波浪模拟运动平台8带动波浪补偿绞车及吊机4模拟补给船波浪运动，所述的主动齿轮34带动所述的波浪补偿绞车及吊机4转动到合适的位置吊放被吊放货物6到被补给船波浪模拟并联平台7，通过控制所述的波浪补偿终端液压缸装配体消除所述的转动底板45随着所述的液压马达一32转动引起的摇晃和摆动或进行波浪补偿。一种控制上述基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器的系统，其还包括制动油缸一74、换向阀一76、比例溢流阀77、减压阀一78、换向阀二79、平衡阀一80、梭阀一81、多路比例阀一82、减压阀二83、溢流阀84、压力平衡阀一85、梭阀二86、变量泵87、油箱88、制动油缸二89、减压阀三90、平衡阀二91、梭阀三92、多路比例阀二93、压力平衡阀二94、梭阀四95、平衡阀三96、平衡阀四97、多路比例阀三98、压力平衡阀三99、梭阀五100、平衡阀五101、平衡阀六102、液压锁103、多路比例阀四104、压力平衡阀四105、梭阀六106、计算机107、数据采集卡108、拉线式位移传感器109、倾角传感器一110、倾角传感器二111、压力传感器一112、压力传感器二113、角度传感器114、压力传感器三115、压力传感器四116、拉力传感器117、倾角传感器三118；其中，所述的拉线式位移传感器109同时与所述的吊机吊臂37、所述的被补给船波浪模拟并联平台7的上端平台相连；所述的倾角传感器一110设置在所述的波浪补偿终端运动平台62上；所述的倾角传感器二111设置在所述的补给船波浪模拟运动平台8上；所述的倾角传感器三118设置在所述的被补给船波浪模拟并联平台7的上端平台上；所述的压力传感器一112、压力传感器二113分别设置在液压缸一21的有杆腔和无杆腔；所述的压力传感器三115、压力传感器四116分别设置在所述的液压缸二49的有杆腔和无杆腔；所述的角度传感器114同轴安装在所述的固定轴一39上；所述的拉力传感器117通过所述的钢丝绳5连接于所述的导向轮二46和所述的波浪补偿终端固定平台55之间；所述的换向阀一76、比例溢流阀77、换向阀二79、多路比例阀一82、多路比例阀二93、多路比例阀三98、多路比例阀四104、拉线式位移传感器109、倾角传感器一110、倾角传感器二111、压力传感器一112、压力传感器二113、角度传感器114、压力传感器三115、压力传感器四116、拉力传感器117、倾角传感器三118均与所述的数据采集卡108相连，所述的数据采集卡108与所述的计算机107相连；该控制系统的液压回路为：油箱88连接变量泵87的进油口，变量泵87的出油口分别连接减压阀二83和溢流阀84的进油口，溢流阀84的出油口连接油箱88，减压本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器，其特征在于，它包括：补给船波浪模拟并联平台(1)、转动系统(2)、波浪补偿绞车及吊机(4)、波浪补偿终端并联平台(3)、钢丝绳(5)、被吊放货物(6)、被补给船波浪模拟并联平台(7)；所述的转动系统(2)一端与所述的补给船波浪模拟并联平台(1)固定连接，另一端与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)固定连接，所述的波浪补偿终端并联平台(3)一端通过所述的钢丝绳(5)与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)相连，另一端通过所述的钢丝绳(5)与所述的被吊放货物(6)相连；所述的补给船波浪模拟并联平台(1)包括补给船波浪模拟固定平台(12)、补给船波浪模拟液压缸一(21)、补给船波浪模拟运动平台(8)；所述的转动系统(2)包括液压马达一(32)、马达固定平板(30)、主动齿轮(34)、从动齿轮(26)；所述的波浪补偿绞车及吊机(4)包括转动底板(45)、绞车(42)、导向轮三(52)、吊机立柱(40)、吊机吊臂(37)、固定轴一(39)、导向轮一(35)、导向轮二(46)、液压缸二(49)、吊机液压缸底座(50)；所述的绞车(42)包括支座(71)、卷筒(72)和液压马达二(75)；所述的波浪补偿终端并联平台(3)包括吊钩一(54)、波浪补偿终端固定平台(55)、波浪补偿终端液压缸装配体、波浪补偿终端运动平台(62)、吊钩二(63)。各部件之间的连接关系如下：所述的补给船波浪模拟固定平台(12)可转动地连接所述的液压缸一(21)，所述的液压缸一(21)可转动地连接所述的补给船波浪模拟运动平台(8)；所述的补给船波浪模拟运动平台(8)固定连接所述的转动系统(2)的所述的液压马达一(32)的一端，所述的液压马达一(32)的另一端固定连接在所述的马达固定平板(30)，所述的液压马达一(32)的输出轴与所述的主动齿轮(34)相连，所述的从动齿轮(26)与所述的主动齿轮(34)相啮合，所述的从动齿轮(26)与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)中的所述的转动底板(45)固定连接；所述的转动底板(45)上固定连接所述的绞车(42)、导向轮三(52)、吊机立柱(40)，所述的吊机吊臂(37)通过所述的固定轴一(39)与所述的吊机立柱(40)可转动连接，所述的导向轮一(35)、导向轮二(46)分别固定连接在所述的吊机吊臂(37)的两端，所述的吊机液压缸底座(50)一端与所述的吊机立柱(40)固定连接，另一端与所述的液压缸二(49)的一端可转动连接；所述的液压缸二(49)的另一端与所述的吊机吊臂(37)中部可转动连接；所述的液压缸二(49)驱动所述的吊机吊臂(37)的升降；所述的支座(71)与所述的卷筒(72)可转动连接，所述的液压马达二(75)与所述的卷筒(72)同轴连接；所述的波浪补偿终端并联平台(3)的所述的吊钩一(54)与所述的波浪补偿终端固定平台(55)固定连接，所述的波浪补偿终端液压缸装配体一端可转动地连接在所述的波浪补偿终端固定平台(55)，另一端可转动地连接所述的波浪补偿终端运动平台(62)，所述的波浪补偿终端运动平台(62)的下表面固定连接所述的吊钩二(63)，所述的吊钩一(54)通过所述的钢丝绳与所述的导向轮二(46)、导向轮一(35)、导向轮三(52)、绞车(42)相连，所述的吊钩二(63)通过钢丝绳与所述的被吊放货物(6)相连；所述的被补给船波浪模拟并联平台(7)的结构与所述的补给船波浪模拟并联平台(1)相同；所述的补给船波浪模拟运动平台(8)带动波浪补偿绞车及吊机(4)模拟补给船波浪运动，所述的主动齿轮(34)带动所述的波浪补偿绞车及吊机(4)转动到合适的位置吊放被吊放货物(6)到被补给船波浪模拟并联平台(7)，通过控制所述的波浪补偿终端液压缸装配体消除所述的转动底板(45)随着所述的液压马达一(32)转动引起的摇晃和摆动或进行波浪补偿。...

【技术特征摘要】
1.基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器，其特征在于，它包括：补给船波浪模拟并联平台(1)、转动系统(2)、波浪补偿绞车及吊机(4)、波浪补偿终端并联平台(3)、钢丝绳(5)、被吊放货物(6)、被补给船波浪模拟并联平台(7)；所述的转动系统(2)一端与所述的补给船波浪模拟并联平台(1)固定连接，另一端与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)固定连接，所述的波浪补偿终端并联平台(3)一端通过所述的钢丝绳(5)与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)相连，另一端通过所述的钢丝绳(5)与所述的被吊放货物(6)相连；所述的补给船波浪模拟并联平台(1)包括补给船波浪模拟固定平台(12)、补给船波浪模拟液压缸一(21)、补给船波浪模拟运动平台(8)；所述的转动系统(2)包括液压马达一(32)、马达固定平板(30)、主动齿轮(34)、从动齿轮(26)；所述的波浪补偿绞车及吊机(4)包括转动底板(45)、绞车(42)、导向轮三(52)、吊机立柱(40)、吊机吊臂(37)、固定轴一(39)、导向轮一(35)、导向轮二(46)、液压缸二(49)、吊机液压缸底座(50)；所述的绞车(42)包括支座(71)、卷筒(72)和液压马达二(75)；所述的波浪补偿终端并联平台(3)包括吊钩一(54)、波浪补偿终端固定平台(55)、波浪补偿终端液压缸装配体、波浪补偿终端运动平台(62)、吊钩二(63)。各部件之间的连接关系如下：所述的补给船波浪模拟固定平台(12)可转动地连接所述的液压缸一(21)，所述的液压缸一(21)可转动地连接所述的补给船波浪模拟运动平台(8)；所述的补给船波浪模拟运动平台(8)固定连接所述的转动系统(2)的所述的液压马达一(32)的一端，所述的液压马达一(32)的另一端固定连接在所述的马达固定平板(30)，所述的液压马达一(32)的输出轴与所述的主动齿轮(34)相连，所述的从动齿轮(26)与所述的主动齿轮(34)相啮合，所述的从动齿轮(26)与所述的波浪补偿绞车及吊机(4)中的所述的转动底板(45)固定连接；所述的转动底板(45)上固定连接所述的绞车(42)、导向轮三(52)、吊机立柱(40)，所述的吊机吊臂(37)通过所述的固定轴一(39)与所述的吊机立柱(40)可转动连接，所述的导向轮一(35)、导向轮二(46)分别固定连接在所述的吊机吊臂(37)的两端，所述的吊机液压缸底座(50)一端与所述的吊机立柱(40)固定连接，另一端与所述的液压缸二(49)的一端可转动连接；所述的液压缸二(49)的另一端与所述的吊机吊臂(37)中部可转动连接；所述的液压缸二(49)驱动所述的吊机吊臂(37)的升降；所述的支座(71)与所述的卷筒(72)可转动连接，所述的液压马达二(75)与所述的卷筒(72)同轴连接；所述的波浪补偿终端并联平台(3)的所述的吊钩一(54)与所述的波浪补偿终端固定平台(55)固定连接，所述的波浪补偿终端液压缸装配体一端可转动地连接在所述的波浪补偿终端固定平台(55)，另一端可转动地连接所述的波浪补偿终端运动平台(62)，所述的波浪补偿终端运动平台(62)的下表面固定连接所述的吊钩二(63)，所述的吊钩一(54)通过所述的钢丝绳与所述的导向轮二(46)、导向轮一(35)、导向轮三(52)、绞车(42)相连，所述的吊钩二(63)通过钢丝绳与所述的被吊放货物(6)相连；所述的被补给船波浪模拟并联平台(7)的结构与所述的补给船波浪模拟并联平台(1)相同；所述的补给船波浪模拟运动平台(8)带动波浪补偿绞车及吊机(4)模拟补给船波浪运动，所述的主动齿轮(34)带动所述的波浪补偿绞车及吊机(4)转动到合适的位置吊放被吊放货物(6)到被补给船波浪模拟并联平台(7)，通过控制所述的波浪补偿终端液压缸装配体消除所述的转动底板(45)随着所述的液压马达一(32)转动引起的摇晃和摆动或进行波浪补偿。2.一种控制上述权利要求所述的基于并联机构的多自由度主动式波浪补偿模拟器的系统，其还包括制动油缸一(74)、换向阀一(76)、比例溢流阀(77)、减压阀一(78)、换向阀二(79)、平衡阀一(80)、梭阀一(81)、多路比例阀一(82)、减压阀二(83)、溢流阀(84)、压力平衡阀一(85)、梭阀二(86)、变量泵(87)、油箱(88)、制动油缸二(89)、减压阀三(90)、平衡阀二(91)、梭阀三(92)、多路比例阀二(93)、压力平衡阀二(94)、梭阀四(95)、平衡阀三(96)、平衡阀四(97)、多路比例阀三(98)、压力平衡阀三(99)、梭阀五(100)、平衡阀五(101)、平衡阀六(102)、液压锁(103)、多路比例阀四(104)、压力平衡阀四(105)、梭阀六(106)、计算机(107)、数据采集卡(108)、拉线式位移传感器(109)、倾角传感器一(110)、倾角传感器二(111)、压力传感器一(112)、压力传感器二(113)、角度传感器(114)、压力传感器三(115)、压力传感器四(116)、拉力传感器(117)、倾角传感器三(118)；其中，所述的拉线式位移传感器(109)同时与所述的吊机吊臂(37)、所述的被补给船波浪模拟并联平台(7)的上端平台相连；所述的倾角传感器一(110)设置在所述的波浪补偿终端运动平台(62)上；所述的倾角传感器二(111)设置在所述的补给船波浪模拟运动平台(8)上；所述的倾角传感器三(118)设置在所述的被补给船波浪模拟并联平台(7)的上端平台上；所述的压力传感器一(112)、压力传感器二(113)分别设置在液压缸一(21)的有杆腔和无杆腔；所述的压力传感器三(115)、压力传感器四(116)分别设置在所述的液压缸二(49)的有杆腔和无杆腔；所述的角度传感器(114)同轴安装在所述的固定轴一(39)上；所述的拉力传感器(117)通过所述的钢丝绳(5)连接于所述的导向轮二(46)和所述的波浪补偿终端固定平台(55)之间；所述的换向阀一(76)、比例溢流阀(77)、换向阀二(79)、多路比例阀一(82)、多路比例阀二(93)、多路比例阀三(98)、多路比例阀四(104)、拉线式位移传感器(109)、倾角传感器一(110)、倾角传感器二(111)、压力传感器一(112)、压力传感器二(113)、角度传感器(114)、压力传感器三(115)、压力传感器四(116)、拉力传感器(117)、倾角传感器三(118)均与所述的数据采集卡(108)相连，所述的数据采集卡(108)与所述的计算机(107)相连；该控制系统的液压回路为：油箱(88)连接变量泵(87)的进油口，变量泵(87)的出油口分别连接减压阀二(83)和溢流阀(84)的进油口，溢流阀(84)的出油口连接油箱(88)，减压阀二(83)的出油口通过压力平衡阀一(85)与多路比例阀一(82)相连、通过压力平衡阀二(94)与多路比例阀二(93)相连、通过压力平衡阀三(99)与多路比例阀三(98)相连、通过压力平衡阀四(105)与多路比例阀四(104)相连；所述的液压马达二(75)的液压回路如下：当多路比例阀一(82)在上位工作时，多路比例阀一(82)的出油口同时连接换向阀二(79)、平衡阀一(80)的进油口，换向阀二(79)和平衡阀一(80)的出油口同时连接液压马达二(75)的第一油口(B1)和换向阀一(76)的进油口，换向阀一(76)的出油口通过比例溢流阀(77)连接油箱(88)，液压马达二(75)的第二油口(A1)同时连接梭阀一(81)和多路比例阀一(82)的进油口，梭阀一(81)的出油口通过减压阀一(78)与制动油缸一(74)相连，多路比例阀一(82)的出油口与油箱(88)相连；当多路比例阀一(82在下位工作时，多路比例阀一(82)的出油口同时连接液压马达二(75)第二油口(A1)和梭阀一(81)的进油口，梭阀一(81)通过减压阀一(78)与制动油缸一(74)相连，马达二(75)第一油口(B1)同时连接换向阀一(76...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜飞龙，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33