【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于波浪补偿，尤其涉及一种极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统及方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、对海上作业时负载上下往复运动进行适当的补偿，能够保证海上工作的顺利进行。升沉补偿技术是一种补偿因海面波浪引起作业装置上下起伏的技术，由于波浪的影响，负载随波浪的相对运动可能会导致负载物资撞向船体或增加海上作业困难，因此升沉补偿技术对于海洋资源勘探开采设备、海上货物补给和吊运作业的安全与稳定起着重中之重的作用。
3、目前，升沉补偿，又可称为波浪补偿，主要有被动补偿、主动补偿和半主动补偿三种方式，其中：
4、被动升沉补偿系统可以看作是一种隔振器，利用液压缸和气囊式储能器缓冲母船升沉运动对荷载的影响，无需能量输入，依靠载荷自重和海浪的波动力压缩蓄能器中的气体，以实现升沉补偿。但其补偿精度低、响应滞后性大、补偿效果较差，面对恶劣海况时该装置无法满足补偿要求。
5、在主动升沉补偿系统中大多采用液压系统和气压系统作为补偿动力装置，需要为其提供动力，使液压缸作为完成直线运动的执行元件，完成补偿任务，补偿精度较高，抗干扰能力较强。但其所需设备庞大、管线复杂、效率低、工作性能易受温度变化的影响，且随补偿精度的增加，所需要的能量越大。另外，主动升沉补偿装置存在液压油泄漏的风险，并且液压缸的大小限制了系统对波浪补偿的能力。
6、半主动式升沉补偿系统虽集合了被动和主动升沉补偿方式的优点，但其需要增设专门的气液转换装置
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统及方法，其利用模块化的直线开关磁阻电机作为传动机构完成往复的直线运动，对称放置于动滑轮两侧，提供主动升沉补偿的能量，利用液压补偿系统提供被动补偿的能量，使得该补偿系统具有结构简单、控制效果好、重量体积小节省甲板空间、稳定性和补偿精度高、能耗低的优点。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供了一种极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统。
4、一种极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，包括：
5、主动升沉补偿单元、被动升沉补偿单元和滑轮组，所述主动升沉补偿单元、被动升沉补偿单元和滑轮组均布设在母船上；
6、所述滑轮组包括动滑轮、连接块和定滑轮；所述动滑轮安装在连接块上，所述连接块可在主动升沉补偿单元和被动升沉补偿单元中任一者的驱动下作直线运动；所述动滑轮和定滑轮上绕设有缆绳，所述缆绳一端与绞车系统相连，另一端与吊装载荷相连；
7、所述被动升沉补偿单元用于根据吊装载荷的变化来提供被动补偿的能量，以被动驱动连接块带动动滑轮运动，从而控制缆绳的回缩与释放；
8、所述主动升沉补偿单元包括模块化电机及控制器；所述模块化电机对称放置于动滑轮两侧；所述控制器用于根据母船的升沉运动来驱动所述模块化电机产生与母船升沉方向相反的直线运动控制信号，以主动驱动连接块带动动滑轮运动，来控制缆绳的回缩与释放，最终实现吊装载荷的平稳回收与下放。
9、作为一种实施方式，所述模块化电机为直线开关磁阻电机，其呈中心对称结构。
10、作为一种实施方式，所述直线开关磁阻电机包括一次侧模块化定子、二次侧模块化动子及缠绕于定子槽的电枢绕组；
11、所述一次侧定子由宽窄相间、连续排列的电枢齿沿动子运行方向依次间隔排列而成，通过位于定子铁芯中轴线处的轭部相连，且一个定子宽齿和一个该宽齿紧邻的窄齿作为一个定子基本单元；
12、所述二次侧模块化动子由大小相同且横截面为梯形，相互独立的导磁块以相等间隔水平排列而成。
13、作为一种实施方式，所述二次侧模块化动子上安装有动子位置传感器，用于检测二次侧模块化动子的位置，并反馈至控制器。
14、作为一种实施方式，所述模块化直线电机由驱动电路控制，所述驱动电路为不对称半桥电路，通过开关管与各相绕组相连，控制各相绕组通断，使动子运动补偿负载的升沉运动，从而控制启动和关闭主动升沉补偿，使得系统可以在主动升沉补偿和半主动升沉补偿之间切换。
15、作为一种实施方式，所述模块化直线电机的定子固定于基座上，动子嵌于非导磁材料外壳，通过滑块和导轨安装于两侧长挡板，进而固定在母船甲板上；
16、作为一种实施方式，所述模块化直线电机布置在由长挡板和短挡板组合形成的长方形结构中间；所述长方形结构底端与所述模块化直线电机的定子一同固定在基座上。
17、作为一种实施方式，所述被动升沉补偿单元为液压补偿系统。
18、作为一种实施方式，所述液压补偿系统包括液压缸、油气分离缸、气压控制单元和储气瓶，所述油气分离缸、气压控制单元和储气瓶共同构成气囊式储能器；
19、所述液压缸由缸筒和活塞组成，所述缸筒包括有杆腔和无杆腔，无杆腔即充油腔，用于提供被动补偿的推力；有杆腔通过油路与油箱连接；无杆腔底部的油孔通过油路与气囊式储能器相连。
20、本专利技术的第二个方面提供了一种采用如上述半主动升沉补偿载荷吊装装置的工作方法。
21、一种采用如上述所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统的工作方法，具有三种工作模式：准备工作、被动升沉补偿模式和主动升沉补偿模式；
22、当工作模式处于准备模式下时，使得被动升沉补偿单元处于预设初始状态；
23、当工作模式为被动升沉补偿模式时，主动升沉补偿单元处于预设初始状态，且仅被动升沉补偿单元工作；被动升沉补偿单元根据吊装载荷的变化来提供被动补偿的能量，以被动驱动连接块带动动滑轮运动，从而控制缆绳的回缩与释放；
24、当工作模式转换为半主动补偿模式时，主动升沉补偿单元和被动升沉补偿单元同时动作，主动升沉补偿单元中的控制器根据母船的升沉运动来驱动模块化电机产生与母船升沉方向相反的直线运动控制信号，以主动驱动连接块带动动滑轮运动，来控制缆绳的回缩与释放，最终实现连续升沉补偿。
25、本专利技术的第三个方面提供了一种吊装系统。
26、一种吊装系统，其包括母船、装载在母船上的补偿绞车系统、缠绕在补偿绞车系统上的缆绳、吊装于缆绳末端的载荷、滑轮组和承载缆绳吊装载荷的滑轮组吊放门架系统，所述滑轮组包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，包括：主动升沉补偿单元、被动升沉补偿单元和滑轮组，所述主动升沉补偿单元、被动升沉补偿单元和滑轮组均布设在母船上；所述滑轮组包括动滑轮、连接块和定滑轮；所述动滑轮安装在连接块上，所述连接块可在主动升沉补偿单元和被动升沉补偿单元中任一者的驱动下作直线运动；所述动滑轮和定滑轮上绕设有缆绳，所述缆绳一端与绞车系统相连，另一端与吊装载荷相连；
2.如权利要求1所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述模块化电机为直线开关磁阻电机，其呈中心对称结构。
3.如权利要求2所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述直线开关磁阻电机包括一次侧模块化定子、二次侧模块化动子及缠绕于定子槽的电枢绕组；
4.如权利要求3所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述二次侧模块化动子上安装有动子位置传感器，用于检测二次侧模块化动子的位置，并反馈至控制器。
5.如权利要求2所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述模块化直线电机由
6.如权利要求1或2所述的主动升沉补偿单元，其特征在于，所述模块化直线电机的定子固定于基座上，动子嵌于非导磁材料外壳，通过滑块和导轨安装于两侧长挡板，进而固定在母船甲板上；
7.如权利要求1所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述被动升沉补偿单元为液压补偿系统。
8.如权利要求7所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述液压补偿系统包括液压缸、油气分离缸、气压控制单元和储气瓶，所述油气分离缸、气压控制单元和储气瓶共同构成气囊式储能器；
9.一种采用如权利要求1-8中任一项所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统的工作方法，其特征在于，所述极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统的工作方法具有三种工作模式：准备工作、被动升沉补偿模式和主动升沉补偿模式；
10.一种吊装系统，其特征在于，包括母船、装载在母船上的补偿绞车系统、缠绕在补偿绞车系统上的缆绳、吊装于缆绳末端的载荷和承载缆绳吊装载荷的滑轮组吊放门架系统，其特征在于，所述半主动升沉补偿载荷吊装系统还包括如权利要求1-8中任一项所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统。
...【技术特征摘要】
1.一种极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，包括：主动升沉补偿单元、被动升沉补偿单元和滑轮组，所述主动升沉补偿单元、被动升沉补偿单元和滑轮组均布设在母船上；所述滑轮组包括动滑轮、连接块和定滑轮；所述动滑轮安装在连接块上，所述连接块可在主动升沉补偿单元和被动升沉补偿单元中任一者的驱动下作直线运动；所述动滑轮和定滑轮上绕设有缆绳，所述缆绳一端与绞车系统相连，另一端与吊装载荷相连；
2.如权利要求1所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述模块化电机为直线开关磁阻电机，其呈中心对称结构。
3.如权利要求2所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述直线开关磁阻电机包括一次侧模块化定子、二次侧模块化动子及缠绕于定子槽的电枢绕组；
4.如权利要求3所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述二次侧模块化动子上安装有动子位置传感器，用于检测二次侧模块化动子的位置，并反馈至控制器。
5.如权利要求2所述的极端海洋环境下长行程低成本波浪补偿系统，其特征在于，所述模块化直线电机由驱动电路控制，所述驱动电路为不对称半桥电路，通过开关管与各相绕组相连，控制各相绕组通断，使动子运动补偿负载的升沉运动，从而控制...
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