海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统技术方案

本发明专利技术公开了一种海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统，包括船姿检测单元、电液伺服控制系统、运动补偿执行机构和承载平台；所述船姿检测单元包括微惯导传感器和数据传输线路，所述电液伺服控制系统包括伺服电机和伺服控制器，所述运动补偿执行机构包括重载液压油缸、弹簧导轨和高阻尼弹簧，所述承载平台包括顶部动平台和底部静平台；所述运动补偿执行机构安装于所述顶部动平台和所述底部静平台之间；所述船姿检测单元固定于所述底部静平台；本发明专利技术海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统，补偿效率和精度高，拆装、维修方便，运行稳定性好，有较强的环境兼容性、使用寿命长，能保证运维人员的登乘安全。能保证运维人员的登乘安全。能保证运维人员的登乘安全。

【技术实现步骤摘要】
海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统


[0001]本专利技术涉及海洋风电运维与波浪作用补偿领域，具体说是涉及到一种海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统。

技术介绍

[0002]由于海上风浪变幻莫测，运维船艏部护舷与导管架之间的摩擦力不够时，船艏在海浪的作用下不可避免产生升沉运动，使得工作人员登陆风机平台具有很大危险性。为了避免安全事故的发生，提高运维人员的登靠效率，设计专利技术了海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统。该专利技术加工制造简单，补偿效率和精度高，拆装、维修方便，运行稳定性好，同时具有较强的环境兼容性、使用寿命长等优点，进而保证运维人员的登乘安全。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种补偿因垂荡和纵摇运动产生升沉位移的海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统，该系统加工制造简单，补偿效率和精度高，拆装、维修方便，运行稳定性好，有较强的环境兼容性、使用寿命长，能保证运维人员的登乘安全。
[0004]本专利技术所采用的方案如下：
[0005]海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统，包括船姿检测单元、电液伺服控制系统、运动补偿执行机构和承载平台；所述船姿检测单元包括微惯导传感器和数据传输线路，所述电液伺服控制系统包括伺服电机和伺服控制器，所述运动补偿执行机构包括重载液压油缸、弹簧导轨和高阻尼弹簧，所述承载平台包括顶部动平台和底部静平台；所述运动补偿执行机构安装于所述顶部动平台和所述底部静平台之间；所述船姿检测单元固定于所述底部静平台。
[0006]进一步地，所述微惯导传感器由微加速度计和微陀螺仪组成，所述微惯导传感器通过螺栓固定在所述底部静平台中心位置，内部采用高性能卡尔曼滤波算法在不依靠外部信号输入的情况下通过测得的加速度和角速度信息自动计算出被测船舶的姿态变化情况并转化为电信号，动态精度为0.2
°
；所述数据传输线路采用RS232数据线，两端选择与所述微惯导传感器和所述电液伺服控制系统相匹配的接口进行连接，传输速率为19200b/s。
[0007]进一步地，所述伺服电机安装在IP68防护等级的铝合金箱体内部，根据负载与电机惯量比、加减速力矩等参数进行选配，保证响应灵敏、迅速；所述伺服控制器包括伺服放大器和伺服阀，通过对输入信号的转换与放大实现对所述运动补偿执行机构的控制。
[0008]进一步地，所述重载液压油缸安装在所述底部静平台中心，所述重载液压油缸最大行程为
±
300mm，缸体外侧装有高精度位移传感器；所述弹簧导轨有四个，分别位于所述底部静平台四角位置，所述弹簧导轨内部安装配套高阻尼弹簧，所述高阻尼弹簧的阻尼力小于所述重载液压缸压缩时的压力，导轨最大行程为
±
350mm；
[0009]进一步地，所述顶部动平台由铝合金踏板、护栏和扶梯组成，所述铝合金踏板边缘
设置2个用于所述扶梯安装的圆孔和14个用于所述护栏的浅坑，所述护栏安装在所述铝合金踏板两侧，所述扶梯安装在所述铝合金踏板的两个圆孔上；所述底部静平台设置定位孔，用于与所述运动补偿执行机构进行固定安装。
[0010]本专利技术海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统所能取得的有益效果是：
[0011]1、船姿检测单元的微惯导传感器是一种高精密传感器，通过卡尔曼滤波算法进行数据前处理，对船姿的判断更加准确、灵敏。
[0012]2、电液伺服控制系统由伺服控制器、伺服放大器和伺服阀组成，能快速对接收到的检测信号做出判断和预测，并精准向运动补偿执行机构发出指令。
[0013]3、电液伺服控制系统与重载液压油缸构成闭合回路，运动补偿执行机构收到指令后驱动重载液压缸运动，带动顶部动平台产生与海浪起伏相反的位移。
[0014]4、运动补偿执行机构采用四个弹簧导轨进行定位和辅助支撑，使平台升降平稳，有利于操作人员安全登乘。
[0015]5、船姿检测单元、电液伺服控制系统、运动补偿执行机构和承载平台均预留可拆装空间，增强了平台的可移动性和对工作环境的适用性。
附图说明
[0016]图1：本专利技术海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统等轴测图；
[0017]图2：本专利技术海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统主视图；
[0018]图3：本专利技术海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统右视图；
[0019]图4：本专利技术海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统弹簧导轨剖面图；
[0020]图5：本专利技术海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统工作原理图。
[0021]图中：1
‑
船姿检测单元，2
‑
电液伺服控制系统，3
‑
运动补偿执行机构，4
‑
承载平台，11
‑
微惯导传感器，12
‑
数据传输线路，21
‑
伺服电机，22
‑
伺服控制器，31
‑
重载液压油缸，32
‑
弹簧导轨，33
‑
高阻尼弹簧，41
‑
顶部动平台，42
‑
底部静平台，411
‑
铝合金踏板，412
‑
护栏，413
‑
扶梯。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本专利技术的具体实施作进一步描述：
[0023]如图1、2、3、4所示，本专利技术海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统，包括船姿检测单元1、电液伺服控制系统2、运动补偿执行机构3和承载平台4；所述船姿检测单元1包括微惯导传感器11和数据传输线路12，所述电液伺服控制系统2包括伺服电机21和伺服控制器22，所述运动补偿执行机构3包括重载液压油缸31、弹簧导轨32和高阻尼弹簧33，所述承载平台4包括顶部动平台41和底部静平台42；所述运动补偿执行机构3安装于所述顶部动平台41和所述底部静平台42之间；所述船姿检测单元1固定于所述底部静平台42。
[0024]进一步地，所述微惯导传感器11由微加速度计和微陀螺仪组成，所述微惯导传感器11通过螺栓固定在所述底部静平台42中心位置，内部采用高性能卡尔曼滤波算法在不依靠外部信号输入的情况下通过测得的加速度和角速度信息自动计算出被测船舶的姿态变
化情况并转化为电信号，动态精度为0.2
°
；所述数据传输线路12采用RS232数据线，两端选择与所述微惯导传感器11和所述电液伺服控制系统2相匹配的接口进行连接，传输速率为19200b/s；
[0025]进一步地，所述伺服电机21安装在IP68防护等级的铝合金箱体内部，根据负载与电机惯量比、加减速力矩等参数进行选配，保证响应灵敏、迅速；所述伺服控制器22包括伺服放大器和伺服阀，通过对输入信号的转换与放大实现对所述运动补偿执行机构3的控制；
[0026]进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统，其特征在于：包括船姿检测单元、电液伺服控制系统、运动补偿执行机构和承载平台；所述船姿检测单元包括微惯导传感器和数据传输线路，所述电液伺服控制系统包括伺服电机和伺服控制器，所述运动补偿执行机构包括重载液压油缸、弹簧导轨和高阻尼弹簧，所述承载平台包括顶部动平台和底部静平台；所述运动补偿执行机构安装于所述顶部动平台和所述底部静平台之间；所述船姿检测单元固定于所述底部静平台。2.如权利要求1所述的海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统，其特征在于：所述微惯导传感器由微加速度计和微陀螺仪组成，所述微惯导传感器通过螺栓固定在所述底部静平台中心位置，内部采用高性能卡尔曼滤波算法在不依靠外部信号输入的情况下通过测得的加速度和角速度信息自动计算出被测船舶的姿态变化情况并转化为电信号，动态精度为0.2
°
；所述数据传输线路采用RS232数据线，两端选择与所述微惯导传感器和所述电液伺服控制系统相匹配的接口进行连接，传输速率为19200b/s。3.如权利要求1所述的海上风力发电运维船二自由度波浪补偿辅助登乘系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨福芹，温梓琪，张鑫，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：