一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统及其工作方法，所述实验系统包括升降模块、回转模块、平衡模块、俯仰伸缩模块、模拟平台和波浪补偿控制系统；本发明专利技术基于缩尺海上廊桥和模拟平台，采用模块化结构设计可以获得四种模态不同类型的海上廊桥实验系统，可在实验室内方便、快捷地进行不同类型廊桥的各种波浪补偿控制方案的实验验证，为海上测试和实船应用提供充分保证，风险低，且缩短海上廊桥研制周期，具有很好的便捷性、安全性、可靠性和经济性。本发明专利技术的人机交互界面，可设置海上廊桥实验系统必要的相关参数，实时显示和保存实验结果，具有灵活、友好、便于用户顺利地进行实验操作的特点，为分析各种控制算法的优缺点提供实验依据。供实验依据。供实验依据。

【技术实现步骤摘要】
一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统及其工作方法


[0001]本专利技术涉及船舶与海洋工程领域，具体为一种具有波浪补偿功能的海上廊桥多模态实验系统及其工作方法，可用于多种海上廊桥的实验研究。

技术介绍

[0002]随着海洋经济的发展，海上风电开启了巨大发展空间。海上风电平台承载许多设备设施，需要大量、持续的运行和维护工作支持，这就需要向海上风电平台进行运维人员及物资转运，通过装备有海上廊桥的运维船进行转运作业是较为安全、便捷的。而运维船会受到风、浪、流等海洋环境的影响，产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和升沉等六个自由度的运动，这些摇荡运动会对人员换乘及物资转运造成安全隐患，因而需要具有波浪补偿功能的海上廊桥连接运维船与海上风电平台，保障人员换乘及物资转运的安全，考虑到运维船安装有动力定位系统，因而可忽略运维船的横荡、纵荡和艏摇运动对海上廊桥的影响，海上廊桥只需补偿运维船的横摇、纵摇和升沉运动。由于海上风电平台的形式、规模、工况和所处海域等的不同，对海上廊桥的载荷、规格尺寸、运动方式、补偿精度等提出了不同要求，会需要各种不同类型的波浪补偿海上廊桥。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统，其特征在于：包括升降模块(4)、回转模块(3)、平衡模块(2)、俯仰伸缩模块(1)、模拟平台和波浪补偿控制系统；所述的升降模块(4)为升降机构，包括底座(42)、内基座(44)、外基座(43)和升降驱动器(41)；所述外基座(43)为方管；所述内基座(44)为上端封口的方管，嵌套在外基座(43)内、并与外基座(43)滑动连接；所述升降驱动器(41)的一端与内基座(44)的上端封口面固定连接，另一端与底座(42)固定连接，驱动内基座(44)沿着外基座(43)上下运动；所述的回转模块(3)为回转机构，包括回转驱动器(32)、顶板(33)和底板(31)，所述回转驱动器(32)的下部固定安装在底板(31)上，回转驱动器(32)的上部与顶板(33)连接；所述回转驱动器(32)驱动顶板(33)旋转；所述的平衡模块(2)为平衡机构，包括第一平衡驱动器(22)、第二平衡驱动器(24)、支撑件(23)、上板(25)和下板(21)，所述第一平衡驱动器(22)的上端通过球铰与上板(25)连接、下端通过转动副与下板(21)连接，第二平衡驱动器(24)的上端通过球铰与上板(25)连接、下端通过转动副与下板(21)连接，支撑件(23)的上端通过转动副与上板(25)连接、下端与下板(21)固定连接；所述第一平衡驱动器(22)、支撑件(23)和第二平衡驱动器(24)并排安装在上板(25)与下板(21)之间，且支撑件(23)位于第一平衡驱动器(22)和第二平衡驱动器(24)之间；所述的俯仰伸缩模块(1)包括俯仰机构、伸缩机构和转运甲板(12)，所述俯仰机构和伸缩机构安装在转运甲板(12)上；所述的俯仰机构包括球铰、转动副、转动轴(13)和俯仰驱动器(11)；所述俯仰驱动器(11)的下端通过转动副与转运甲板(12)连接、上端通过球铰与固定梯架(14)的短臂外端连接；所述俯仰驱动器(11)驱动固定梯架(14)绕转动轴(13)转动；所述的伸缩机构包括固定梯架(14)、可伸缩梯架(17)、滑动装置(16)和伸缩驱动器(15)；所述伸缩驱动器(15)的固定端固定在固定梯架(14)上、移动端与可伸缩梯架(17)连接，所述滑动装置(16)固定安装在固定梯架(14)上并与可伸缩梯架(17)滑动连接；所述固定梯架(14)为“L”形梯架，固定梯架(14)的短臂朝上，拐角部通过转动轴(13)安装在转运甲板(12)上；所述伸缩驱动器(15)驱动可伸缩梯架(17)通过滑动装置(16)沿固定梯架(14)移动；所述模拟平台用于模拟运维船的运动；所述的波浪补偿控制系统包括转角传感器、倾角传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、第五位移传感器、回转控制器、俯仰控制器、伸缩控制器、第一平衡驱动器控制器、第二平衡驱动器控制器、升降控制器、操控台、工业控制计算机和紧急撤离控制单元；所述的转角传感器用于测量回转机构的实际转角；倾角传感器用于测量可伸缩梯架(17)与水平面所成的实际夹角；第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器和第五位移传感器分别用于测量俯仰驱动器(11)、伸缩驱动器(15)、第一平衡驱动器(22)、第二平衡驱动器(24)和升降驱动器(41)的实际伸缩位移；所述的操控台由人机交互界面、按钮、操纵手柄和控制柜组成；所述人机交互界面具有以下功能：设置海上廊桥的模态类别、海上廊桥可伸缩梯架(17)尖端点与海上风电平台的搭接位置、海上廊桥各运动机构中位的位置、海上廊桥各运动机构的限位、各运动控制器的
相关参数、可伸缩梯架(17)尖端点的期望位置、海上廊桥可伸缩梯架(17)与水平面的期望夹角以及海况参数，显示海上廊桥实验系统各输入输出信号自检结果、各种异常情况的警报、可伸缩梯架(17)尖端点期望位置和实际位置、可伸缩梯架(17)与水平面所成的期望夹角和实际夹角、回转机构期望转角和实际转角，显示俯仰驱动器(11)、伸缩驱动器(15)、第一平衡驱动器(22)、第二平衡驱动器(24)和升降驱动器(41)的期望伸缩位移和实际的伸缩位移，保存实验结果；按钮安装在操控台台面上，用于海上廊桥实验系统初始化，使其各运动机构运行至中位，用于海上廊桥实验系统启、停操作；操纵手柄安装在操控台台面上，用于手动操控海上廊桥；控制柜内安装工业控制计算机；所述的工业控制计算机运行控制算法，实现对各运动控制器的控制；所述回转模块(3)、俯仰伸缩模块(1)、模拟平台和波浪补偿控制系统构成第一模态海上廊桥实验系统，所述回转模块(3)固定安装在模拟平台上，所述俯仰伸缩模块(1)固定安装在回转模块(3)上；所述回转模块(3)、俯仰伸缩模块(1)、平衡模块(2)、模拟平台和波浪补偿控制系统构成第二模态海上廊桥实验系统，所述回转模块(3)固定安装在模拟平台上，所述平衡模块(2)固定安装在回转模块(3)上；所述俯仰伸缩模块(1)固定安装在平衡模块(2)上；所述回转模块(3)、俯仰伸缩模块(1)、升降模块(4)、模拟平台和波浪补偿控制系统构成第三模态海上廊桥实验系统，所述升降模块(4)固定安装在模拟平台上，所述回转模块(3)固定安装在升降模块(4)上；所述俯仰伸缩模块(1)固定安装在回转模块(3)上；所述回转模块(3)、俯仰伸缩模块(1)、升降模块(4)、平衡模块(2)、模拟平台和波浪补偿控制系统构成第四模态海上廊桥实验系统，所述升降模块(4)固定安装在模拟平台上，所述回转模块(3)固定安装在升降模块(4)上；所述平衡模块(2)固定安装在回转模块(3)上；所述俯仰伸缩模块(1)固定安装在平衡模块(2)上；整个试验系统模块与模块之间通过螺栓固定连接，模块与模拟平台之间通过螺栓固定连接，并通过磁性元件配合辅助定位；所述的紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜佳璐，李萌，刘文吉，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：