一种主被动运动补偿栈桥变幅系统及其栈桥的制作方法

1.本实用新型涉及栈桥变幅系统，更具体地说，涉及一种主被动运动补偿栈桥变幅系统及其栈桥。


背景技术：

2.海上平台、风电运维等海上项目的人员转运，多数采用栈桥搭接输送。受风浪影响，海上栈桥应具备被动或主动运动补偿功能。被动运动补偿的补偿能力不高，不能适应大风浪环境要求。而主动运动补偿，国外栈桥应用相对较早，分为全功率主动运动补偿及主被动运动补偿。
3.全功率主动运动补偿要求配置功率大，成本高且耗能。
4.主被动运动补偿(如栈桥变幅)一般采用三腔复合油缸，油缸a、b腔用于控制油缸伸缩运动，c腔用于平衡栈桥水平静载，与高压氮气瓶连接，这样a、b只相当于驱动全功率补偿模式负载的30％左右，经济节能。但三腔复合油缸补偿模式在国内应用还不多，油缸应用设计掌握在外资企业手中，成本较高。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的是提供一种主被动运动补偿栈桥变幅系统及其栈桥，采用双液压缸代替三腔复合油缸，解决现有技术中存在的缺陷及不足。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一方面，一种主被动运动补偿栈桥变幅系统，包括伺服阀ps、主动油缸、主被动油缸、蓄能器和高压氮气瓶组；
8.所述主动油缸为单作用液压缸，其油腔为a腔；
9.所述主被动油缸为双作用液压缸，其有杆腔为b腔，无杆腔为c腔；
10.所述蓄能器设于所述主被动油缸上，所述蓄能器的油端通过隔离阀组与所述主被动油缸的c腔相连，所述蓄能器的气端与所述高压氮气瓶组相连；
11.所述伺服阀ps用以控制所述主动油缸与所述主被动油缸，所述伺服阀ps上连有液压蓄能器组。
12.较佳的，所述蓄能器为活塞式蓄能器。
13.较佳的，所述蓄能器上设有用以检测所述蓄能器的活塞位置的位移传感器。
14.较佳的，所述高压氮气瓶组的上部配有安全阀和泄放阀，下部配有充气阀。
15.另一方面，一种包含所述的主被动运动补偿栈桥变幅系统的栈桥，还包括基座、回转机构、栈桥臂架、伸缩机构和伸缩悬梯；
16.所述基座设于安装塔架上；
17.所述回转机构设于所述基座上，所述回转机构上设有上部回转体；
18.所述栈桥臂架的后端与所述上部回转体连接；
19.所述主被动运动补偿栈桥变幅系统分别与所述上部回转体、所述栈桥臂架连接；
20.所述伸缩悬梯设于所述栈桥臂架上，并通过伸缩机构驱动所述伸缩悬梯沿所述栈桥臂架的伸缩移动。
21.较佳的，所述基座通过牵引机构设于安装塔架上。
22.较佳的，所述栈桥臂架与所述上部回转体之间，所述主被动运动补偿栈桥变幅系统与所述上部回转体、所述栈桥臂架之间均采用铰接。
23.较佳的，所述主动油缸与所述主被动油缸之间平行设置；
24.所述主动油缸的底部、所述主被动油缸的底部与所述上部回转体铰接，所述主动油缸的活塞杆、所述主被动油缸的活塞杆与所述栈桥臂架的下部铰接。
25.较佳的，所述伸缩悬梯的前端部上设有搭接机构。
26.本实用新型所提供的一种主被动运动补偿栈桥变幅系统及其栈桥，具有以下几点有益效果：
27.1)采用传统油缸，油缸成本低；
28.2)采用主被动运动补偿模式，节能；
29.3)具有冗余安全设计，充分考虑人的安全性问题，避免意外事故发生。
附图说明
30.图1是本实用新型主被动运动补偿栈桥变幅系统的框架结构示意图；
31.图2是本实用新型栈桥的结构示意图；
32.图3是图2中m位置的放大示意图。
具体实施方式
33.为了能更好地理解本实用新型的上述技术方案，下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型的技术方案。
34.结合图1所示，本实用新型所提供的一种主被动运动补偿栈桥变幅系统，包括伺服阀ps、主动油缸1、主被动油缸2、蓄能器3和高压氮气瓶组4。
35.主动油缸1采用单作用液压缸，其油腔为a腔；
36.主被动油缸2采用双作用液压缸，其有杆腔为b腔，无杆腔为c腔；
37.蓄能器3采用活塞式蓄能器，设于主被动油缸2上，蓄能器3的油端通过隔离阀组16与主被动油缸的c腔相连，蓄能器3的气端与高压氮气瓶组4相连；蓄能器3上设有用以检测蓄能器3的活塞位置的位移传感器；
38.c腔的压力设定值用于平衡栈桥水平状态时施加给油缸的负载，伺服阀ps用于控制a腔、b腔的运动，a腔、b腔上的阀组设计还需满足油缸被动补偿及安全要求，伺服阀ps上连有液压蓄能器组17。
39.在油缸运动过程中，为保证c腔的压力变化范围小，需配置相应容积的氮气瓶组，容积经计算选取。
40.高压氮气瓶组4的上部配有安全阀5和泄放阀6，下部配有充气阀7。
41.结合图2所示，本实用新型还提供了一种包含了本实用新型主被动运动补偿栈桥变幅系统的栈桥，还包括基座8、回转机构9、栈桥臂架10、伸缩机构11和伸缩悬梯12。
42.基座8通过牵引机构设于安装塔架13上，可沿安装塔架13进行上下位置调整。
43.回转机构9设于基座8上，回转机构9上设有上部回转体14。
44.栈桥臂架10的后端与上部回转体14之间进行铰接。
45.本实用新型主被动运动补偿栈桥变幅系统分别与上部回转体14、栈桥臂架10之间进行铰接。
46.伸缩悬梯12设于栈桥臂架10上，并通过伸缩机构11驱动伸缩悬梯12沿栈桥臂架10的伸缩移动，伸缩机构11设于栈桥臂架10的下部。
47.伸缩机构11包括伸缩绞车以及绕在伸缩绞车上的钢丝绳，钢丝绳上具有张紧机构。
48.伸缩悬梯12的前端部上设有搭接机构15。
49.主动油缸1与主被动油缸2之间平行设置。
50.主动油缸1的底部、主被动油缸2的底部与上部回转体14之间进行铰接，主动油缸1的活塞杆、主被动油缸2的活塞杆与栈桥臂架10的下部之间进行铰接。
51.结合图3所示，栈桥臂架10与上部回转体14铰接于o点；主动油缸1与上部回转体14铰接于a点,与栈桥臂架10铰接于b点；主被动油缸2与上部回转体14铰接于c点,与栈桥臂架10铰接于d点。如此三角形oab与三角形ocd构成相似三角形，通过合理的油缸选型设计，可以达到变幅时，通过主动油缸1的a腔的流量与通过主被动油缸2的b腔的流量近似相等，这样设计利于伺服阀规格选取及油缸负载计算、设计。
52.再结合图2所示，主动油缸1与主被动油缸2在栈桥臂架10的中心平面内上、下布置，可防止油缸偏载。主动油缸1为单作用式，布置在上；主被动油缸2为双作用式，布置在下。被动的c腔承受被动负载，主动的a腔及b腔用于控制变幅运动，在设计时通过油缸选型及结构布置达到变幅时经主动的a腔、b腔的流量近似相等，这样为阀选型及伺服流量控制上带来方便。由于被动的c腔负载设定为较大的近似常数负载，近似常数是通过氮气瓶的p/v曲线变化计算得到，一般波动控制在
±
10％内，此负载初值等于栈桥水平状态时给油缸施加的静态载荷。主动的a腔、b腔提供的主动力占被动的c腔载荷的30％即可，因此可以极大降低变幅主被动运动补偿需求功率。
53.由于油缸选型时是通过压差(伺服阀a、b口)对应栈桥负载的，而油缸设计压力按系统压力来定，系统压力比伺服阀a、b口压差高，且被动腔c腔压力pc通常低于系统压力，在紧急情况下，切断系统供油，油缸pc及pa恢复到系统安全压力，pb不计，通过下式可知，承载力f明显增大。
54.f＝p
cac
(kpaa
a-p
bab
)
55.f:栈桥施加给半补偿油缸的负载
56.p
cac
:油缸c腔计算载荷
57.paaa：油缸a腔计算载荷
58.p
bab
:油缸b腔计算载荷
59.k:主动缸a腔计算载荷折算到半补偿缸系数
60.本实用新型栈桥的工作原理如下：
61.装有本实用新型栈桥的船舶靠近搭接目标后，调整船舶姿态，通过手动控制栈桥与目标搭接，搭接完成后开启栈桥运动补偿功能。变幅、回转、伸缩进入主被动运动补偿状
态，通过mru及其他检测信号经过计算的控制信号来控制伺服阀，按实际需要供油给各执行机构，使执行机构做相应动作从而达到运动补偿的目的。
62.本实用新型栈桥的主被动运动补偿如下：
63.油缸式主被动运动补偿是主动补偿与被动补偿的组合，该补偿型式可在被动和主动之间切换。其工作原理是：被动部分由压力容器和主被动油缸2的c腔组成，压力容器的压力可用压气机或排气阀来调节。通过打开或关闭阀件来选择要用于操作的压力容器，然后通过活塞式蓄能器3将压力供到主被动油缸2的c腔。在活塞式蓄能器3和主被动油缸2之间设置有隔离阀组16以便能锁定油缸，通过隔离阀组16还可以分别对主被动油缸2的c腔及活塞式蓄能器3的油液进行充、放及安全溢流等功能。
64.主动部分由液压泵装置组成，通过mru及其他检测信号经过计算的控制信号来控制伺服阀ps，按实际需要供油给主动油缸1的a腔、主被动油缸2的b腔，使油缸做相应动作从而达到运动补偿的目的。在此主动部分装有液压蓄能器组17，它能使系统供油压力保持相对稳定，对冲击进行缓冲。主动油缸1的a腔、主被动油缸2的b腔通过阀组内的旁通阀来连接。在主动模式时，旁通阀关闭，a腔与b腔不连通；当旁通阀打开时，主动部分无效，系统起到被动补偿器的作用，如图1所示。
65.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。