船用起重机液压缸式主动波浪升降补偿装置研究
船用液压起重机波浪作用下工作状态的动态特性研究的开题报告
船用液压起重机波浪作用下工作状态的动态特性研究的开题报告题目：船用液压起重机波浪作用下工作状态的动态特性研究一、研究背景及意义随着全球贸易的发展，船舶运输业逐年增长，船用液压起重机作为一种重要的船载起重设备，在船舶货物装卸中扮演着重要角色。
但是，在实际作业中，由于海浪的影响，船体产生周期性运动，导致起重机设备在工作过程中产生较大的振动，对起重机的安全和稳定工作产生了不利影响。
因此，研究船用液压起重机波浪作用下的动态特性，有助于提高起重机的工作效率和安全性，进一步优化船舶的货物装卸工作。
二、研究内容1.分析船舶波浪对起重机工作状态的影响特点，建立相应的数学模型。
2.通过数值仿真和实验研究，探究不同波浪条件下船用液压起重机的振动特性变化规律，以及在不同工作状态下对起重机工作的影响。
3.通过理论分析和实验验证，研究如何优化液压起重机的结构设计和工作控制方式，提高其工作效率和安全性。
三、研究方法1.建立起重机波浪作用下的数学模型，并进行计算和分析。
2.采用ADAMS等工具进行数值仿真研究，在不同波浪条件下模拟起重机的运动特性。
3.在波浪水槽中搭建实验平台，通过高速摄影仪等测试设备，对起重机在不同波浪条件下的实际运动状态进行实时监测和分析。
四、拟解决的关键问题1.波浪对起重机振动特性的影响规律及机理研究。
2.如何通过结构设计和工作控制方式优化起重机的工作状态。
五、拟采取的研究步骤1.文献研究和相关理论深入掌握。
2.建立数学模型，并进行计算和分析。
3.采用ADAMS等工具进行数值仿真研究。
4.在波浪水槽中搭建实验平台，进行实验研究。
5.结合理论分析和实验验证，对优化起重机结构设计和工作控制方式进行探究。
六、拟采用的研究手段1.理论研究：文献研究、数学计算、模拟分析。
2.实验研究：波浪水槽实验、高速摄影仪测试等。
3.数值仿真：采用ADAMS等软件，对起重机波浪作用下的运动特性进行数值模拟和分析。
七、预期研究成果1.对不同波浪条件下船用液压起重机的振动特性变化规律进行系统研究。
一种新型船用起重机综合补偿系统原理及运动学模型
第 １ 期
大 连 海 事 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｄａ ｌ ｉ ａ ｎ Ｍａ ｒ ｉ ｔ ｉ ｍｅ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ．１ Ｆｅ ｂ ．． ２ ０１ ５
２ ０ １ ５年 ２月
文章编号 ： １ ０ ０ ６ － ７ ７ ３ ６ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １ － ０ ０ ３ ７ － ０ ５
系统 、 德国 Ｌ ｉ ｅ ｂ ｈ ｅ ｒ ｒ 公 司 绞 车 形 式 的升 沉 补 偿
系统 、 荷兰Ｉ ＨＣ Ｇ ｕ ｓ ｔ ｏ 公 司基 于 复合油 缸 和滑轮 组 的升沉 补偿 系 统 ． 防摇 系统 主 要 用 于 抑 制 由船 舶
Ｄ Ｕ Ｊ ｉ ａ — ｌ ｕ ， Ｑ Ｉ Ａ Ｏ Ｗｅ ｉ — ｌ ｉ ａ ｎ ｇ
ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐｒ ｅ ｈｅ ｎｓ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ
Ｗ ＡＮＧ Ｓ ｈｅ ｎ ｇ — ｈａ ｉ ，ＣＨＥＮ Ｈａ ｉ — ｑ ｕａ ｎ ，Ｓ ＵＮ Ｙｕ・ ｑｉ ｎｇ ，
综合 补偿 系统． 升 沉 补 偿 系 统 主 要 对 船 舶 升沉 进 行 补偿 ， 包括 基 于 行 星 齿 轮 减 速 机 构 的升 沉 补 偿
摇、 纵摇 运 动进 行综 合补偿 ， 包 括 基 于 马里 兰索 具
ｈ ｅ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ａ ｎ ａ ｎ ｔ ｉ — ｓ ｗ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｔ ｆ ｏ ｒ ｍ ｗａ ｓ ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ｅ ｄ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｄ ｅ ｓ ｔ ａ ｌ ｏ ｆ ｏ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ Ｓ Ｏ ａ ｓ ｔ ｏ ｋ ｅ ｅ ｐ ｔ ｈ ｅ ｏ ｆ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ． Ｍｅ ａ ｎ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ
波浪补偿起重机液压系统设计与分析
波浪补偿起重机液压 系统设计与分析
王孝霖 ，顾 含 ，许 历 ，李 乙迈，韩星星，雷 雨
（ 中国卫星海 Ｅ 测捂涪Ｂ ，江苏江阴 ２ １ ４３装 中的波浪补偿难题，首先分析 了波浪补偿的基本原理，然 后介绍了被动式和主动式波浪补偿技术的实现方式和特点，最后设计 了一种采用主动式波浪补偿的 船用起重机，并对其液压系统进行 了分析。 关键词 ：起重机；波浪补偿；液压系统；液压缸；泵站
２ ０ １ ５ ／ ４ 船舶标准化工程师 ６ ３
即货物相对于接受船 Ｂ的下放速度 兰与两船的相 对速度 （ 一 ： ） 无关 ，货物就可 以由起重机 以速度
。
某大型船舶在近远海物质补给和物品转载时
０ 引言
船用起重机是在海 靼不 境中进行作业的特种起
及特殊物品吊 装作 岫勺 要求， 需要采用具有波浪补
偿功能的船用起重机。
重初械 ，远洋船舶在海 Ｅ 进行货物运输及物资补给
时， 往往要ｆ 娴 船 凌 进 亍 车 专 载作业。 转封 乍 业时， 两船 敷 于箭 白 或漂泊状态， 通过系缆并
Ｗａ ｎ ｇ Ｘｉ ａ ｏ － ｌ ｉ ｎ ， Ｇｕ Ｈａ ｎ ， Ｘｕ Ｌ ｉ ， Ｌｉ Ｙｉ － ｍａ ｉ ， Ｈａ ｎ Ｘｉ ｎ ｇ － ｘ ｉ ｎ ｇ ， Ｌ ｅ ｉ Ｙｕ
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ Ｍａ ｒ ｉ ｔ ｉ ｍｅ Ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕＪ ｉ ｎｇ ａ ｙ ｉ ｎ２ １ ４ ４ ３ １ ， Ｃ ｈ ｕ ａ ａ ）
船用起重机主动式升沉补偿控制的研究
船用起重机主动式升沉补偿控制的研究祝福;刘晓林【摘要】This paper studies and models ship motion and crane rising and falling motion offshore. It analyzes the principle of marine crane active rising and falling compensation control from two aspects of velocity compensation needle and displacement compensation.%对海上作业的船舶运动和起重机升沉运动进行分析、建模，从速度补偿和位移补偿两个方面分析了船舶起重机主动式升沉波浪补偿控制的原理。
【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】4页(P30-32,36)【关键词】升沉运动;船用起重机;自由度;波浪补偿【作者】祝福;刘晓林【作者单位】武汉船舶职业技术学院，武汉430050;武汉船用电力推进装置研究所，武汉430064【正文语种】中文【中图分类】U6640 引言在海洋环境中执行运输作业离不开船用起重机，它主要用于运输转移舰船间的货物、海上物资的补给等任务。
我国海洋经济在由浅海向深海的发展过程中，深海工程起重机的需求会日益增多。
在海洋环境中，船舶受到洋流、海风和海浪的作用，便会产生升沉、纵倾和横倾方向的运动。
船用起重机在起吊作业过程中，由于船舶的晃动,被吊重物也会随着晃动，这会威胁到作业的安全。
在波浪的影响下, 海上航行的船舶会产生如图1所示的升沉、横荡、纵荡、横倾、纵倾和偏航六个自由度，其中升沉、纵倾和横倾对船舶的影响最大，要减少自由度方向运动对起重机起吊作业的影响，必须采用一种具备对由海浪引起的船舶运动姿态进行检测和控制的具有升沉补偿控制功能的波浪补偿装置。
1 海上作业船用起重机的建模1.1对船舶运动的进行假设分析在海上由于受到海浪、洋流的影响，航行的船舶因此会摇摆晃动，对起重机的工作产生影响的因素很多也很复杂，要确立船舶和流体之间准确的关系式尤为困难。
船用波浪补偿技术的研究
、 ，
＋１ 一 （ ６ ）
｛ 纠 莫 型计算， 通ｊ 与操ｆ １ ≠ 升丙 的控带 指 吖 言 号ｊ 基 行 比较分析 ，利用位移偏差信号进行不完全微分法计
ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｖ ｅ ｃ ｏ ｍ ｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ．
Ｋｅ ｙｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｏ ｎｓ ｈ ｈ ｅ ａ ｖ ｅｃ ｏ ｍｐｅ ｎ ｓ ａｔ ｉ ｏ ｎ ， ＂ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， ＂ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｃｈ ｒ
船用波浪补偿技术的研 究
叶 勇，魏辽国，江一帆
（ 上海振华重工 （ 集团 ） 股份有限公司，上海 ２ ０ ０ １ ２ ５）
摘 要：为 了突破波浪补偿技术的研发瓶颈，振华重工攻克 了主动波浪技术的难 点，成功设计
出带有主动波浪补偿 技术的克令 吊， 该克令 吊的研发成功， 对我国掌握波浪引 偿 技术具有重大意义。
危险。如何解决海上工程船舶吊装过程中的波浪运
动问题 ， 就要求船上配置的设备具有波浪补偿能力 。 本文对船用补偿技术进行了介绍 ，着重研究了
具体应用 ， 系统构成如图 １ 所示。 整个补偿装置中 ，
由油缸执行对力和高度的补偿 ， 并有控制器对位置 、 速度 、压力、张力的信号进行反馈和控制 ， 控制油
关键词：船用；波浪补偿；技术；研究 中图分类号：Ｕ６ ６ ６ ． ４ ＋ ４ 文献标识码：Ａ ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． １ ４ １ ４ １ ￣ ． ３ １ ． １ ９ ８ １ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ３ ． ０ ０ ２
一种主动式波浪补偿装置的设计与实现
一种主动式波浪补偿装置的设计与实现
主动式波浪补偿设备是一种研究、应用、实现主动式船舶波浪补偿技术的装置，采用它可以减轻单船在航行中受到的大海波浪的不良影响，同时也可以改善舱内的晃动、震动，从而有效地提高船舶的安全性能和抗风抗晃能力。
设计与实现主动式波浪补偿装置，将注意力着重于抗冲击设计领域，主要包括结构设计、传感器选取、控制器选择以及控制处理系统等几个部分。
主动式补偿装置结构采用了轻量级材料，可以满足船舶抗冲击机构的伸缩性和可变范围等要求；为了提高准确性，装置系统内置传感器应该采用磁性传感器、位移传感器或其他的水动抗冲击传感器；系统内的控制器不仅可以完成基本的逻辑控制，而且还能够对波浪循环进行快速反应机制；此外，根据系统角度，应当采用智能控制处理系统来把握抗冲击装置应用的性能和抗冲击效果。
起重机设计中波浪补偿技术的应用实践探微
起重机设计中波浪补偿技术的应用实践探微【摘要】波浪补偿系统主要利用主动或是被动技术，实现波浪运动下母船或是海洋平台中作业装置发生的不规则运动有效补偿的系统。
波浪补偿系统普遍运用在海上货物的转运和油气田的开采以及深海采矿等相关领域。
通过对波浪系统的补偿技术主要工作原理进行分析，进一步研究了起重机设计中的波浪补偿技术运用。
【关键词】起重机;波浪补偿技术;设计优化海上船舶并靠在吊装货物的过程中，海浪起伏会加大吊装船和接受船波动，比如横摇和纵摇以及深沉运动等，进而导致两船的运动变得更为复杂，若是利用一般起重机进行吊装，不但难以平稳进行装卸，而且还会由于冲击与碰撞导致货物损坏，甚至出现安全事故。
在此种状况下，海上货物吊装主要技术问题，就是有效克服由于海浪起伏引发的冲击与碰撞，因此起重机在作业过程中必须具备波浪补偿能力。
而探讨与分析起重机设计中的波浪补偿技术运用有着重大意义。
一、波浪补偿系统的工作原理（一）被动式波浪补偿系统被动式波浪补偿系统通常由张紧器组件和蓄能器组件以及重力补偿油箱等构成。
①张紧器组件主要由滑轮组和补偿油缸构成。
②蓄能器组件一般由蓄能器和氨气瓶构成。
钢缆需要从蓄缆绞车有效伸出，然后绕过滑轮组，并且和负载连接。
若是工作母船遭受波浪的影响逐渐上升，此时负载就会因为惯性造成钢缆拉力不断增加，而且钢缆上拉力也不断增大，就造成张紧器遭受被迫压缩，然后释放钢缆，对负载移位进行补偿，从而负载尽可能就会保持平衡状态。
除此之外，补偿油缸里液压油在进入到蓄能器中后，就会存储能量。
否则工作母船在波浪下沉影响下，系统就会实现相反补偿，然后释放能量。
在工作过程中，波浪补偿系统如同一个液压弹簧，实现波浪造成影响的有效缓冲。
而被动式的波浪补偿系统在工作过程中基本不会消耗能量，通常应用在重载和精度需求比较低的场合。
（二）主动式的波浪补偿系统主动式的波浪补偿系统主要利用的补偿模式是主动绞车补偿。
通常情况下，主动补偿系统中的动力元件是补偿绞车，在负载传感器有效检测出被吊物品的具体运动状况时，就会将获取的信号及时输入到控制系统，并且绞车转速的传感器在检测绞车具体转动状态后，会把获取的信号及时输入到控制系统。
舰船液压起重机波浪补偿消摆控制技术研究
舰船液压起重机波浪补偿消摆控制技术研究蔡冬林【摘要】舰船上的液压起重机工作在动态颠簸过程中,很容易受到波浪的影响造成摇摆.为此提出一种小区域分区进化算法来解决舰船液压起重机波浪补偿消摆控制问题.在控制算法中引入排挤因子,利用控制数据中的相互约束作用形成小的控制单元,以此来提高收敛的速度,维持控制过程的快速性,保证控制精度.实验表明,这种方法能够有效解决舰船液压起重机波浪补偿消摆控制问题,保证了船舶机械自动控制的准确性.%The hydraulic crane working on the ship is easy to be affected by the wave during the dynamic process of turbulence. To solve this problem, a new algorithm to solve the problem of wave compensation and control for shiphydraul-ic crane is proposed. The crowding factor in the control algorithm, the control function of the data in the form of mutualre-straint in order to control small units, in order to improve the convergence speed, speed to maintain process control, ensure the control precision. The experimental results show that this method can effectively solve the problem of wavecompensa-tion and anti swing control of the ship hydraulic crane, and ensure the accuracy of the automatic control of the ship'sma-chinery.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2017(039)001【总页数】5页(P104-108)【关键词】舰船液压起重机;波浪补偿;控制技术【作者】蔡冬林【作者单位】南通航运职业技术学院轮机工程系,江苏南通 226010【正文语种】中文【中图分类】U664近年来，舰船用液压起重机的稳定控制问题，已成为舰船科学中的最主要研究问题，其应用于船舶结构工程、船舶水力工程、船舶设计工程与电子工程等众多领域中[1]。
一种船舶起重机波浪补偿辅助装置和补偿方法[发明专利]
![一种船舶起重机波浪补偿辅助装置和补偿方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/688a84307f1922791788e87e.png)
专利名称：一种船舶起重机波浪补偿辅助装置和补偿方法专利类型：发明专利
发明人：戴炼,朱云,于会民,严兴腊,翁朝阳
申请号：CN201610790337.6
申请日：20160831
公开号：CN106185647A
公开日：
20161207
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种船舶起重机波浪补偿辅助装置，包括导轨、小车、钢丝绳卡钩、纵向补偿液压缸、横向补偿液压缸和PLC控制器，其中小车沿所述导轨运动；纵向补偿液压缸固定在小车上方，纵向补偿液压缸设置有第一活塞杆；第一活塞杆与钢丝绳卡钩连接；横向补偿液压缸设置有第二活塞杆；第二活塞杆与小车连接；纵向补偿液压缸和横向补偿液压缸分别连接到PLC控制器。
另外，本发明也涉及一种船舶起重机波浪补偿方法。
本发明提供的船舶起重机波浪补偿辅助装置结构简单，操作方便；通过本发明提供的补偿辅助装置和补偿方法，能够实时补偿船舶横摇、纵摇以及横移、纵移对起吊钢丝绳所带来的耦合影响。
申请人：润邦卡哥特科工业有限公司
地址：215427 江苏省苏州市太仓港经济技术开发区港区荡茜口
国籍：CN
代理机构：北京连和连知识产权代理有限公司
代理人：张建鹏
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一种新型波浪补偿系统研究
一种新型波浪补偿系统研究随着海洋工程的发展和深化，波浪对海上设施和船只的影响愈发凸显。
波浪的力量和频率对于海上设施的稳定性和舒适性都有着重要的影响，因此波浪补偿系统成为了海洋工程领域中一个备受关注和研究的课题。
传统的波浪补偿系统一般采用液压缸或者球astern等机械装置来平衡波浪对船体或者平台的影响。
但是这些系统存在着体积大、重量重、功耗高等问题，同时在波浪波动频率发生变化时，传统的波浪补偿系统的性能也会受到一定的影响。
为了有效地解决这些问题，提高波浪补偿系统的性能和稳定性，需要对波浪补偿系统做进一步的研究和改进。
在这种背景下，一种新型的波浪补偿系统被提出并进行了研究。
这种新型波浪补偿系统结合了传统的机械方法和现代的电子控制技术，实现了波浪补偿系统的智能化和自适应性。
该系统主要由传感器、控制器、执行机构和电源等部件组成，其中传感器主要用于感知波浪的力量和频率，控制器主要用于处理传感器反馈的信息并控制执行机构进行相应的动作，执行机构主要用于实现船体或者平台的姿态调整，电源则提供系统所需的电能。
这种新型波浪补偿系统的工作原理如下：首先，传感器感知到波浪的力量和频率，然后将这些信息传输给控制器；控制器根据传感器反馈的信息计算出相应的补偿措施，然后通过电子控制技术将这些措施传输给执行机构；执行机构根据控制器的指令实现船体或者平台的姿态调整，从而抵消波浪的影响，保持系统的稳定性和舒适性。
整个过程实现了波浪对海上设施的智能化补偿，提高了系统的性能和可靠性。
相比传统的波浪补偿系统，这种新型波浪补偿系统有着以下几个优点：1.自适应性强：传统的波浪补偿系统往往只适用于特定范围内的波浪频率，当波浪频率发生变化时，系统的性能就会受到影响。
而这种新型波浪补偿系统通过电子控制技术，能够实时调整补偿措施，使得系统具有更强的自适应性，适用范围更广。
2. 体积小、重量轻：传统的波浪补偿系统一般采用液压缸或者球astern等机械装置，体积庞大且重量较重，不利于在海上设施和船只上的应用。
一种新型主动式波浪补偿系统原理样机的设计及研究_王岩
V下＝V0 （V1 V2）
(1)
其中： V0 -起重机收放补给物资的速度；
V1 -补给船升沉速度；
V 2 -接收船升沉速度。
作者简介：王岩（1972 -） ，硕士研究生，研究方向：装备工程。 45
2 主动式波浪补偿系统组成
主动式波浪补偿系统原理样机主要由执行机构、相 对运动检测模块和控制系统等组成，系统原理见图 2 所示。
1.主臂架
2.液压绞车 3.补偿油缸
4.油缸支架
5.动滑轮 6.起重索
7.定滑轮 8.传感器
图 3 原理样机的结构原理图
46
信号传播到 R2 和 R3 与传播到 R1 的声程差分 别为 d21 和 d31，从而可计算出 S 的相对位置。根 据这一原理，设计了以高性能单片机为核心的检测 电路，进行了调试和试验，存在问题有：a.超声传 感器发生器的波束角较小，声信标信号运动时，接 收换能器有时接收不到信号，造成无法测量； b.有 回声现象。 经分析， 回声可通过信号处理进行抑制， 但是要提高波束角，需要开发新的超声传感器，因 此本文没有继续进行深入研究。
试验原理样机主要由波浪补偿系统原理样机和 液压折臂式起重机组成，补偿系统加装在起重机上 以实现波浪补偿功能，结构原理如图 3 所示。 执行机构主要由液压补偿油缸和电磁比例阀等 组成，液压补偿油缸安装在起重机的起重臂上，将 起重机的起重索绕在液压补偿油缸的滑轮组上，用 补偿油缸直接控制起重机的起重索，实现对波浪运 动的补偿。
图 1 并靠补给作业示意图
1 波浪补偿技术原理
波浪补偿起重机是为了适应海上补给的特殊要 求而开发的一种专用起重装置。从图 1 可以看出： 当设定向下运动为正方向时， 补给物资的着船速度， 即货物相对于接收船的下降速度为起重机吊索收放 速度和两船相对运动速度的叠加 ：
某油缸式主动波浪补偿系统的动态特性分析
图 １ 油 缸 式 主 动 升 沉 补 偿 原 理
固定 ， 通 过控 制油 缸 活 塞 的位 移来 收 放 钢 丝 绳从
而达 到 波浪补 偿 的 效果 ， 使得 货 物 相 对 于 海底 位
移尽 可 能小或 者 使 得 货物 相 对 于 海 底匀 速 下 放 ， 进 而实 现货物 的精 确定 位 Ｊ 。
母 船定 点 吊载 物 件 的 升 沉 运 动 … 。应 用 于 深 海 起 重机 的主动 升沉 补偿 系统 一般 分 为油缸 式补 偿 和 绞 车式补 偿 ２种 Ｊ 。主动 波浪 补偿 系统 的补 偿 精 度对 于起 重 机 吊装 作 业至 关重 要 。考虑 对应 用
１ ． 电机 ； ２ ＿ 丰泵 ： ３ ． 安 全溢 流 阀 ４ ． 低 乐莆 能 器 ５ ． 伺 服 阀； ６ 一 油 缸ａ ； ７ ． 油 缸ｂ ： ８ ． 气 液缸 ； ９ ． 开 关 阀； １ ０ － 蓄 能器３ ； ｌ １ ． 定滑轮； １ ２ － 绞车 ： １ ３ ． 母船 ； １ ４ ． 钢 丝绳 ； １ ５ ． 货 物
仿真模 型见图 ２ 。模拟母船带动滑轮钢丝绳货物 组件 升沉 运动 ， 由于 采用 速 度 闭环 控 制油 缸 的位
１ ５ ５
磊
’ 等 ． 某 油 缸 式 主 动 波 浪 补 偿 系 统 的 动 态 桴 陛 分 析
１ ２ 】Ｏ ０ ８ 暑 ０ ６
船 第 海 ４ ６ 工 卷 程
置容 易产 生误 差 累 积 ， 因此本 方 案采 用 油 缸 的位
移反馈 闭环控 制控 制 ， 算 法采 用 Ｐ Ｉ Ｄ控制 算法 。 在Ａ ＭＳ ｉ ｍ 中采用 ＨＣ Ｄ库建 立气液缸 的模 型 ， 气
瓶 中的介 质 为氮气 。主要仿 真参 数见 表 １ 。
海上作业起重机主动升沉补偿系统的设计与分析
海上作业起重机主动升沉补偿系统的设计与分析
吴金波 宋宇宸
华中科技大学,武汉,
４３００７４
摘要:为补偿船用起重机在海上作业时的升沉运动,构造了基于二次调节静液传动技术的绞车液压
驱动系统.首先,建立了升沉补偿系统的完整数学模型,提出了包含 二 次 单 元 变 量 油 缸 位 置 环、二 次 单
式的旋转型升沉补偿装置.以德国力士乐公司生
掌握了主动波浪 补 偿 起 重 机 的 核 心 技 术,而 我 国
产的专门针对主动式升沉补偿系统的二次控制单
在这方面的研究起步较晚,研究成果甚少,正处于
发展阶段.升沉补偿系统按动力供应的不同可分
为被动型、主 动 型 和 半 主 动 型
.被 动 升 沉 补 偿
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船舶起重机波浪补偿装置
船舶起重机波浪补偿装置
严兴腊
【期刊名称】《中国水运（下半月）》
【年(卷),期】2018(018)007
【摘要】目前,大多数波浪补偿设备利用蓄能器和液压泵的协同工作实现垂荡方向的主动波浪补偿控制,现有的技术无法补偿在精确定位需求下的横摇、纵摇以及横移、纵移对起吊钢丝绳带来的耦合影响.本文提供一种结构简单,操作方便的船舶起重机波浪补偿辅助装置,能够补偿船舶由于横摇、纵摇以及横移、纵移对起吊重物带来的耦合影响,适用于绝大多数船舶起重机.
【总页数】3页(P77-78,81)
【作者】严兴腊
【作者单位】润邦卡哥特科工业有限公司,上海 201210
【正文语种】中文
【中图分类】U674
【相关文献】
1.液压折臂式起重机的波浪补偿装置设计
2.新波浪理论在系留船舶二阶波浪力计算机中的应用研究
3.船用液压起重机加装波浪补偿装置的研究
4.几种船用起重机波浪补偿装置
5.船用起重机液压缸式主动波浪升降补偿装置研究
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１ 补 偿 原理
主动式 波浪升 降补偿分 为速度 补偿 和张力 补偿 。 速度补 偿 ： 消除 因船 舶运动 引起 的补给装 置与被 补给 船之 间的相对运 动 ， 补给装 置按补 给速度 （ 即
正常 的 吊装速度 ） 进行 物资补 给 。
张 力补偿 ：减小起 重钢 丝绳张 力变化 幅度 ，并维持 在一定 范 围之 内。
机 的绞车 、钢丝绳 等过载 ，增 强对所 吊货物运 动 的控 制 ，增加 吊机工作 的天气 窗 口。
鉴 于国 内对该项 技术 的研 究起步较 晚，大部 分专 业人 员对 Ａ Ｃ Ａ ｔ ｖ ｅ ｖ ｏ ｐ ｎ ａ ｉ ｎ 吊 Ｈ （ｃ ｉ ｅ Ｈ ａ ｅ Ｃ ｍ ｅ ｓ ｔ ｏ ） 机 了解较少 ，该项技 术 的深 入研究 ，对 Ａ Ｃ吊机 的使用和 维护 以及深 水工程 施工 具有非 常重要 的现实 Ｈ
＝一 （） ６
１２ 张 力补 偿 ． 设重物 质量 为 Ｍ ，补给 船与被 补给 船升 降加速度 分 别为 ａ 和 ａ ，钢丝绳 张 力为 Ｔ ，补偿 张力 Ｂ 为 。
在 重物被 悬 吊的过程 中 ，根据 速度 补偿 的 目标 为重 物相对 被补给 船 的加 速度 为零 ，因此受 力分析
液压 缸式主 动波浪 补偿装 置 由测量和 控制 系统 、被 动 补偿装 置和 主动补 偿装置 三部 分组成 。被 动
补偿 装置通 过对 张力 的控制 来实现 补偿 ，这种方 式不 需要 主动控 制和 动力 ；主动波 浪补偿（ ＨＣ装 置 Ａ ）
通过 测量和控 制 系统 的实时信 号来 主动补 偿钩头 的运 动 。
船 甲板 ，严 重 时会 对补给 货物和 被补给 船造成 损伤 …。另外 ，当工程 船进行 水下采 油树 或者 管汇等水
下结构 安装时 ，由于 工程船 的升 降，可能会 造成被 安装 物与海床 撞击 的事故 ，这对 海上 安全作 业造成 很 大威胁 。因此 ，船用起 重机 多采用 波浪升 降补偿 装置避 免这种 情况 的发 生。波 浪补偿装 置 能防止 吊
关 键 词 ：主动波浪升降９偿；船用起重机；ＡＣ吊机 １ 、 Ｈ
０ 引 言
当两艘船 舶在海 上使用船 用起重 机进行 补给 作业 时 ，由于 风浪作 用 ，两 船 的横摇 、纵摇 以及升 降 运动 导致船用 两船相对 运动 ；在 补给 货物从 补给船放 至被 补给船 甲板上 时 ，补 给货物 极易撞击 被补给
缸式主动波浪升降补偿 装置 能防止 吊机的绞车、钢 丝绳 等过载，增 强对所 吊货物运动的控制，增加 吊机工 作 的天气窗 口 液压缸 式主 动波浪升降９偿技 术是 目前 国际上最先进 的一种波浪升降补偿技术 ，本文详细 １ 、 介绍 了液压缸 式主动波浪升 降９ 偿装置的９偿原理 、系统组成及工程应用情况。 １ 、 １ 、
＝ － Ｉ ＋ － （） ３
重 物相对 于被补 给船 的速度 为 ：
＝ 一
＝ ＋ ＋ 一
＝ ＋ ＋
（） ４
根据速度 补偿 目标 ， 由式（） ２可得 到 ：
＝ 一 ＝ 一
（ ） 一
（ ５ ）
对 于水下 安装 ，
＝０，则 由式 （） ５得到 补偿速 度 为 ：
船 用起 重机 液压 缸式主 动波 浪升 降补偿装置研 究
齐金龙 ，金瑞健 ，彭小佳 ，赵 洁
（ 海洋石 油工程股份有 限公 司，天津 ３ ０５ ） ０ ４ １
摘
要
主动波液 ９偿 （ Ｈ ，Ａ ｔ ｖ ｅｖ ｏ ｐｎ ａ ｉｎ 吊机是深水工程作业最重要的船用起重机，其 液压 １ 、 ＡＣ ｃ ｉｅＨ ａ ｅＣ ｍ ｅ ｓ ｔ ｏ）
＝ ＋ 一
＝ ＋
（） １
５卷 １
增刊 ２
齐金龙，等：船用起重机液压缸式主动波浪升降补偿装置研究
４１ ３
补 给 系 统 在 有 补 偿 时 ，速 度 补 偿 的 目标 为 ：
＝
（） ２
设补偿速 度 为 ，补偿 后重物 速度 。则加 入速 度补 偿后 ，重物速 度 为：
可得
Ｍｇ—Ｔ ＝Ｍａ （） ７
Ｍ — ＋ ） Ｍ ｇ ＝ ａ
由式（） 式（） ７和 ８可得 ：
＝
（ ８ ）
Ｍ（ 一 口 ａ ａ）
（ ９ ）
对于 水下安 装 ， ａ ：０，则补偿 张力 为 ：
＝
Ｍａ
（０ １）
２ 液 压 缸 式 主 动波 浪 补偿 装 置
１ １速度 补偿 ．
设： 补给 船和被补 给船升 降运动速 度 分别为 和 ， 补给 船和被 补给船 问 的相 对运 动速度 为
补给速度 为 ，重 物速度 为 ，无补 偿和有 补偿 时重物相 对被补 给船 的速度 分别 为
补给系统 在无补偿 时 ，有 ：
＝ 一
。
。
和
４４ １
学 术 论文
！
。
，
、
ｌ
／ 、
－／质离 介分器
Ｎ
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气 瓶 主液 缸
牵引绞１ √
储存 绞 。
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导 向滑 轮
货
物
图 １ 被 动 补 偿装 置
通过 变化压 力容器 内气 体的压 力 ，系统 能调整 到不 同的载荷 。当满 足 以下 条件 时说 明系统准 备就 绪 （ 图２ 见 ）。
５ １卷 增 刊 ２ ２１ ０ ０年 １ ２月
中
图
造
船
Ｖｏ ． Ｓ ｅ ｉｌ １ １ ５ ｐ ｃａ ２
Ｄｅ ． Ｏ Ｏ ｃ ２ １
ＳＨＩ ＢＵＩ Ｐ ＬＤＩ ＮＧ ＯＦ ＣＨＩ ＮＡ
文 章 编 号 ： １０．８ ２２ １）２４ ２０ ０ ０４ ８ （００￥ ．１—６
２ １被 动补偿 装置 ．
被 动补偿 装置 由一套 与 吊重 钢丝绳 连接 的弹簧 系统 组成 （ 图 １ 见 ）。弹簧 系统 的伸缩 取决与 吊重
钢丝绳 上 的张力 ，不接 收任 何实 时的输 入信 号或传 感器信 号 。弹 簧系统 的主 液压缸 通过一 个介质 分离 器与氮 气压力容 器 电池连接 。