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.pdfVIP

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，王争荣，翟性泉，张新福 （92117 部队，北京 100072） 摘 要：基于液压补偿油缸执行机构，提出了一种新型主动式波浪补偿系统。介绍了补偿系 统原理样机的组成和主要关键技术研究及试验情况。本文的研究可为我国自主研发主动式波浪补 偿起重机提供技术参考。 关键词：波浪补偿；相对运动检测；模糊PID 控制；补偿油缸 两船舶在海上进行锚（漂）泊并靠补给时，由 于并靠两船受波浪作用会产生升沉、纵横摇等复杂 [1] 的相对运动 ，从而造成下放中的货物与上升的船 体发生碰撞，或已放落到甲板上的货物由于船体的 下沉出现再次悬空的现象，这都会给海上补给效率 和安全性带来了不利影响，因此，只有采用具有波 浪补偿功能的起重机才能保证吊装作业的安全。由 于被动式波浪补偿系统对接收船要求高，灵活性差， 难以在普通起重机上改装，鉴于此，为了适应海上 锚（漂）泊并靠补给单次吊装重量增加的需求，新 型波浪补偿起重机的补偿技术应采用主动式补偿技 术。 图1 并靠补给作业示意图 1 波浪补偿技术原理 从图 1 可知，波浪补偿的目的就是使补给物资 波浪补偿起重机是为了适应海上补给的特殊要 的着船速度与补给船、接收船的升沉速度无关--通 求而开发的一种专用起重装置。从图 1 可以看出： 过保持相对平稳的着船速度，就能减小货物着船的 当设定向下运动为正方向时，补给物资的着船速度， 冲击加速度，使货物能平稳地下放到接收船上。 即货物相对于接收船的下降速度为起重机吊索收放 主动式波浪补偿技术是利用传感器技术(如激 [1] 速度和两船相对运动速度的叠加 ： 光测距传感器、超声测距传感器等)测得两船的相对 V ＝V （V V ） (1) 运动参数和货物下降运动参数，然后利用有线或无 下 0 1 2 线传输方式将信号传递给波浪补偿控制器，波浪补 其中： -起重机收放补给物资的速度； 偿控制器根据控制算法计算出控制参数，然后控制 V 0 执行机构对起重索进行收放控制，从而实现波浪补 V1 -补给船升沉速度； 偿功能。 V -接收船升沉速度。 2 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 船舶相对运动参数检测采用激光测距方法。 主动式波浪补偿系统原理样机主要由执行机构、相 控制系统根据运动检测的信号，包括两船的相 对运动检测模块和控制系统等组成，系统原理见图 对速度、吊装状态等影响因素，通过控制算法进行 2 所示。 计算，根据计算结果给出控制信号，驱动执行机构 实现波浪补偿。 3 主要关键技术设计及试验分析 3.1 船舶相对运动参数检测技