具有船和波浪运动的全动态补偿的船和起重机及其控制方法技术

本发明专利技术涉及船(10)，该船包括用于将船(10)上的潜水员输送设备(36)和/或潜水员设备(38)定位进水体(2)中的起重机(12)。起重机(12)包括：-连接到船(10)的起重机基座(24)；-具有可运动地连接到起重机基座(24)上的悬置点(16)的起重机臂(14)；-用于控制起重机臂(14)的形态的控制装置(26)；控制装置(26)被配置成用于：-确定由船运动引起的起重机(12)的位置和/或定向上的变化，-动态地调节起重机臂的形态以改变悬置点(16)相对于起重机基座(24)的位置以便至少部分地补偿起重机(12)的位置和/或定向上的变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括用于将船上的潜水员输送设备和/或潜水员设备定位进水体中的起重机的船。此外，本专利技术涉及一种起重机，并且涉及一种使用该起重机用于将船上的潜水员输送设备和/或潜水员设备定位进水体中的方法。
技术介绍
“设备”在这里指在潜水作业中涉及的各种物体，像潜水员输送设备(例如，潜水钟、潜水室或者潜水篮，优选地在输送设备内携带潜水人员)和潜水员设备(例如，工具、补给或者备用装备，可选地被携带在工作篮中)。根据已知的潜水员部署方法，潜水员输送设备和/或潜水员设备被置于潜水支援船(diving support vessel)船外并且通过在船体的侧部的上方的部署或者通过经由船井(moon pool)的部署进入水体中。具有单升降臂和绞盘的小起重机可以被用于降下潜水员设备进入水体中和升起潜水员设备到水体外。负载在连接点处由缆绳承载，并且通过控制绞盘和/或通过垂直地调节升降臂负载是可重新定位的。潜水员输送设备的部署通常涉及专用的发射和回收系统(LARS)的使用，该发射和回收系统并入了携带用于悬置潜水员输送设备的缆绳的绞盘。潜水员输送设备因此被经由船井部署或者在船的侧上方部署。通常，这个部署进一步涉及使用具有单升降臂和携带另外的用于悬置潜水员输送设备的缆绳的绞盘的小起重机的已知的交叉拖运(cross-hauling)方法。在交叉拖运的期间，当起重机逐步地从LARS接管悬吊功能时，浸没的潜水员输送设备朝向工作位置水平地输送。已知的方法的一个缺点是潜水员输送设备和/或潜水员设备在与船相距相对小的投影水平距离处定位进水体中，这在船不能或者不允许靠近目标定位的潜水作业的情况下，导致潜水员在他们的钟和设备与工作位置之间往来需要的大量的游泳时间。在海上平台建设或者检查维修和保养(IRM)的潜水作业的期间，可能是这种情况，其中平台的建设禁止船接近平台基部。不利的长游泳距离带来额外的成本，并且在永远变化着的环境条件下计划和寻找适合的作业窗口方面形成限制因素。使用起重机在与船相距更大的水平距离处定位负载是困难的和危险的，因为船的相对小的运动(比如像偏航(yaw)、颠簸(pitch)和侧倾(roll)的起伏运动和旋转运动)将导致起重器的悬置点的相对大的运动，特别是在恶劣的环境条件下。专利申请US2010/0230370和W02009/036456披露了具有用于提升负载的起重机的漂浮船，在其中起重机系统设有对风和波浪诱发的船的运动的(垂直)升降补偿。基于升降力矩的测量，披露的升降补偿利用携带负载线的绞盘的自动控制。因此，在被描述的起重机系统中仅仅补偿垂直升降运动。专利申请GB2252295披露了用于漂浮船上的离岸起重机的控制系统。披露的系统通过起重机基部相对于船体的自动扭转(旋转)马达控制提供了船运动补偿。结果，披露的系统帮助减小了悬置在水表面上方的负载的摆动运动。
技术实现思路
—个目的是提供在特别是在恶劣的环境条件下、用提高了的精度和安全性将潜水员输送设备和/或潜水员设备定位和悬置在漂浮的船外和水体中的装置和方法。因此，根据第一方面，提供了一种船，该船包括用于将船上的潜水员输送设备和/或潜水员设备定位进水体中的起重机，由此起重机包括:_连接到船的起重机基座；-具有可运动地连接到起重机基座的悬置点的起重机臂；-控制装置，用于控制起重机臂构造以将悬置点相对于起重机基座固定处或者以控制悬置点(16)沿行预定的路径；由此控制装置被配置为用于:-确定由船的运动引起的在起重机的位置和/或定向上的变化，以及-动态地调节起重机臂构造以改变悬置点相对于起重机基座的位置以便至少部分地补偿在起重机的位置和/或定向上的变化。描述的船允许即使当船由于波浪(起伏)而上下运动时以及在船的定向变化(比如偏航、颠簸和侧倾运动)的情况下也例如通过交叉拖运而以安全的和精确的方式将潜水室(可能携带了潜水人员)和/或设备定位在船外。控制装置可以被设置成用于补偿船的侧向运动(横摆和纵荡(surge))，虽然这些运动也可以通过存在于船上的已知动态定位系统补偿。这种船可以用以将负载定位到水下的位置并且尽管船运动也保持负载相对稳定。这使得例如当由起重机将潜水员输送设备和潜水作业设备保持在附近并且在容易接近的稳定位置中时，潜水员工作成为可能。起重机臂可以包括多个致动器以使起重机臂运动并且以因此将悬置点定位在期望的位置处。基于在起重机的位置或者定向上的变化，并且通过下文中描述的运动补偿系统中的一个或者多个的合作，以从起重机悬置的物体(例如，潜水输送设备)无论环境影响至少部分地保持稳定的方式，起重机的构造能够三维度地调节。术语“位置”在这里用一组位置参数(例如，x-y-z)识别，并且与术语“定向”区别，其中术语“定向”与一组旋转参数(例如，偏航-颠簸-侧倾)关连。如果需要将负载部署在与船体相距相当大的水平距离处，则没有进一步的措施的话，附接在起重机的悬置点处或者附近的负载的偏移将被环境诱发的船运动极大地增强，该增强可归因于在起重机臂的自由端上的杠杆效应。通过动态地调节起重机的构造并且响应船(即，起重机基座)的位置上的变化，悬置点可以至少部分地保持稳定。因此，由于突然船的运动导致的承载在悬置点处并且在水线上方的负载的摆动被补偿。而且，当经过浪溅区时作用在负载上的波浪力可以通过主动地适应平行于波浪运动的起重机顶端运动而减小。确定由船的运动引起的在起重机的位置和/或定向上的变化可以以任何适合的方式完成。这例如可以使用感测船的运动和/或位置和/或定向的传感器完成。传感器也可以包括在船的附近的一个或者多个漂浮浮标，该漂浮浮标包括传感器，比如运动学传感器、位置传感器和定向传感器，用于测量波浪运动和用以预测波浪运动导致的船的运动。确定在起重机的位置和/或定向上的变化也可以包括考虑船的变形、特别是船的船体的变形。在用于确定在起重机的位置和/或定向上的变化的传感器定位在船上远离起重机的位置上的情况下，这是特别重要的。控制装置可以被设置成用于运行能够计算船的变形的软件。确定由船的运动引起的在起重机的位置和/或定向上的变化也可以与预测软件结合使用这种传感器来完成，该预测软件预测在不久的将来(例如，提前3秒)的船的运动和可能的船变形。这允许更精确地动态地调节起重机臂的形态。根据一个实施例，船(10)包括具有绳索(30)的绞盘(17)，绞盘(17)相对于起重机基座(24)定位在固定的位置上并且绳索(30)从绞盘(17)延伸到悬置点(16)，其中自由绳索端从悬置点(16)垂下，其中控制装置(26)被配置成用于控制绞盘(17)放出绳索或者收入绳索(30)以补偿起重机臂形态的动态调节。完成这些以保持自由绳索端的恒定长度或者以保证有效载荷遵循预定路径。绞盘例如被定位在起重机基座上或者船的甲板上。绳索被至少部分地绕绞盘的绞盘轴线缠绕使得绞盘可以通过旋转绞盘轴线放出绳索或者收入绳索。通过调节起重机臂的形态以改变悬置点相对于起重机基座的位置，绳索的自由端的长度可能改变。这是不期望的，因为它导致连接到绳索的负载(潜水员输送设备和/或潜水员设备)的向上或者向下的运动，其可以引起对在工作中的潜水员而言的危险情况并且可以引起潜水员的晕船。因此，通过控制绞盘以放出绳索或者收入绳索，这个可以被补偿。控制绞盘可以动态本文档来自技高网...

【技术保护点】
船(10)，包括用于将潜水员输送设备(36)和/或潜水员设备(38)从所述船(10)上定位进水体(2)中的起重机(12)，其中，所述起重机(12)包括：‑起重机基座(24)，所述起重机基座连接到所述船(10)；‑起重机臂(14)，所述起重机臂具有悬置点(16)，并且所述起重机臂能够运动地连接到所述起重机基座(24)；‑控制装置(26)，所述控制装置用于控制所述起重机臂(14)的形态以便将所述悬置点(16)置于相对于所述起重机基座(24)的一位置处或者以便控制所述悬置点(16)遵循预定路径；因此，所述控制装置(26)被配置成用于：‑确定由船运动引起的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化，以及‑动态地调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的所述位置以便至少部分地补偿所述起重机(12)的位置和/或定向上的所述变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.09 NL 20077611.船(10)，包括用于将潜水员输送设备(36)和/或潜水员设备(38)从所述船(10)上定位进水体(2)中的起重机(12)，其中，所述起重机(12)包括: -起重机基座(24)，所述起重机基座连接到所述船(10)； -起重机臂(14)，所述起重机臂具有悬置点(16)，并且所述起重机臂能够运动地连接到所述起重机基座(24)； -控制装置(26)，所述控制装置用于控制所述起重机臂(14)的形态以便将所述悬置点(16)置于相对于所述起重机基座(24)的一位置处或者以便控制所述悬置点(16)遵循预定路径； 因此，所述控制装置(26)被配置成用于: -确定由船运动引起的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化，以及 -动态地调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的所述位置以便至少部分地补偿所述起重机(12)的位置和/或定向上的所述变化。2.根据权利要求1所述的船(10)，其中，所述船(10)包括具有绳索(30)的绞盘(17)，所述绞盘(17)相对于所述起重机基座(24)定位在一固定位置上，并且所述绳索(30)从所述绞盘(17)延伸到所述悬置点(16)，其中自由绳索端从所述悬置点(16)垂下，其中，所述控制装置(26)被配置成用于控制所述绞盘(17)放出绳索或者收入绳索(30)以补偿所述起重机臂的形态的动态调节。3.根据前述权利要求中的任意一项所述的船(10)，其中，所述起重机臂(14)包括多个相互连接的臂段(21)，所述控制装置(26)被配置成用于响应所确定的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化而控制所述臂段(21)的相对定向。4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的船(10)，其中，所述起重机臂(14)利用液压重新定位装置(27)能够运动地附接到所述起重机基座(24)上，所述液压重新定位装置能够被所述控制装置(26)控制以响应所确定的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化而调节所述起重机臂(14)的颠簸和侧倾形态。5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的船(10)，因此，所述起重机臂(14)包括伸缩臂部分(20)，所述控制装置(26)被配置成用于控制所述伸缩臂部分(20)的伸展和/或收回，从而响应所确定的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化而调节伸出臂长度。6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的船(10)，因此，所述起重机臂(14)能够旋转地连接到所述起重机基座(24)，所述控制装置(26)被配置用于响应所确定的所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化而相对于所述起重机基座(24)旋转所述起重机臂(14)。7.根据权利要求6所述的船(10)，其中，所述起重机臂(14)能够绕竖直旋转轴线旋转。8.根据权利要求6至7中的任意一项所述的船(10)，其中，所述起重机臂(14)能够绕至少两个水平旋转轴线旋转。9.根据前述权利要求中的任意一项所述的船(10)，包括用于确定所述起重机(12)的位置和/或定向上的变化的起重机运动学传感器(19)。10.根据前述权利要求中的任意一项所述的船(10)，包括用于确定所述船(10)的位置和/或定向上的变化的船运动学传感器(18)，其中，所述控制装置(26)被配置成用于基于所确定的所述船(10)的位置和/或定向上的变化而动态地调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)的位置。11.根据权利要求9至10中的任意一项所述的船(10)，其中，所述控制装置(26)被配置成用于确定由于所述船的起伏运动导致的所述起重机(12)的高度上的变化，并且用于调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)在相反方向上的高度。12.根据权利要求9至11中的任意一项所述的船(10)，其中，所述控制装置(26)被配置成用于确定由于所述船的旋转运动导致的所述起重机(12)的定向上的变化，并且用于调节所述起重机臂的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的定向从而补偿在定向上确定的变化。13.根据前述权利要求中的任意一项所述的船(10)，其中，所述控制装置(26)被配置成用于确定所述船的变形并且所述起重机臂的形态的动态调节考虑所述船的确定的变形。14.起重机(12)，所述起重机用于将潜水员输送设备(36)和/或潜水员设备(38)从船(10)上定位进水体(2)中，其中，所述起重机(12)包括 -起重机基座(24)、能够运动的起重机臂(14)，以及悬置点(16)， -控制装置(26)，所述控制装置用于控制所述起重机臂(14)以便相对于所述起重机基座(24)将所述悬置点(16)定位在一相对位置处或者以便控制所述悬置点(16)遵循预定路径，其中所述控制装置( 26)被配置成用于: -确定由船运动引起的所述起重机(14)的位置和/或定向上的变化，以及 -动态地调节所述起重机臂(14)的形态以改变所述悬置点(16)相对于所述起重机基座(24)的位置以便至少部分地补偿所述起重机(14)的位置和/或定向上的所述变化。15.根据权利要求14所述的起重机(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·约翰·阿佩尔斯，科内利斯·雅各布斯·范德哈斯特，
申请(专利权)人：IHC荷兰IE有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL