[发明专利]一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统及其工作方法，所述实验系统包括升降模块、回转模块、平衡模块、俯仰伸缩模块、模拟平台和波浪补偿控制系统；本发明基于缩尺海上廊桥和模拟平台，采用模块化结构设计可以获得四种模态不同类型的海上廊桥实验系统，可在实验室内方便、快捷地进行不同类型廊桥的各种波浪补偿控制方案的实验验证，为海上测试和实船应用提供充分保证，风险低，且缩短海上廊桥研制周期，具有很好的便捷性、安全性、可靠性和经济性。本发明的人机交互界面，可设置海上廊桥实验系统必要的相关参数，实时显示和保存实验结果，具有灵活、友好、便于用户顺利地进行实验操作的特点，为分析各种控制算法的优缺点提供实验依据。

技术领域

本发明涉及船舶与海洋工程领域，具体为一种具有波浪补偿功能的海上廊桥多模态实验系统及其工作方法，可用于多种海上廊桥的实验研究。

背景技术

随着海洋经济的发展，海上风电开启了巨大发展空间。海上风电平台承载许多设备设施，需要大量、持续的运行和维护工作支持，这就需要向海上风电平台进行运维人员及物资转运，通过装备有海上廊桥的运维船进行转运作业是较为安全、便捷的。而运维船会受到风、浪、流等海洋环境的影响，产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和升沉等六个自由度的运动，这些摇荡运动会对人员换乘及物资转运造成安全隐患，因而需要具有波浪补偿功能的海上廊桥连接运维船与海上风电平台，保障人员换乘及物资转运的安全，考虑到运维船安装有动力定位系统，因而可忽略运维船的横荡、纵荡和艏摇运动对海上廊桥的影响，海上廊桥只需补偿运维船的横摇、纵摇和升沉运动。由于海上风电平台的形式、规模、工况和所处海域等的不同，对海上廊桥的载荷、规格尺寸、运动方式、补偿精度等提出了不同要求，会需要各种不同类型的波浪补偿海上廊桥。

中国发明专利CN105408199B公开了一种用于提供对铰接式舷梯的主动运动补偿控制的设备和方法，该设备具有驱动舷梯回转运动的回转致动器、俯仰运动的吊臂致动器和伸缩运动的拉伸致动器，可使舷梯实现三自由度运动，补偿船舶运动，可用于船舶之间或船舶与固定设施之间的人员运送。

中国发明专利CN107434010B公开了一种电动的海浪主动补偿登乘系统及其控制方法，该系统包括横滚补偿机构、俯仰补偿机构、伸缩补偿机构、位姿检测系统、运动控制系统和电气系统，可主动补偿海浪引起的船舶三自由度运动，用于保障维修人员安全可靠地从船上走上海上风机平台。

中国发明专利CN113232768A公开了一种具有波浪补偿功能的海上换乘栈桥及其工作方法，具有驱动升沉运动的第一液压缸、回转运动的第一液压马达、俯仰运动的第三液压马达和伸缩运动的第二液压马达四个驱动机构，可使栈桥补偿海浪引起的船舶横摇、纵摇和升沉运动，并还能保证栈桥桥体与水平面保持固定安全角度不变，可用于人员在海上两艘靠帮船舶之间进行安全换乘。

上述三个专利所述的舷梯、登乘系统和换乘栈桥为三种不同类型的廊桥，分别适用于不同场合、为不同尺寸的实际廊桥，均没有述及廊桥系统的实验测试。如果要开发廊桥，进行这些不同类型廊桥的试验验证是必要环节。

南通中远海运船务工程有限公司刘鹏在《船海工程》Vol.49，No.4(2020年第4期)上发表的题为“一种大型海工栈桥的码头试验方法”的论文，提出一种实际的栈桥通过岸吊或浮吊的模拟测试方案，码头吊或浮吊的吊钩下面挂一根专门设计的吊梁，吊梁上带有一块面积略大于栈桥着陆锥的钢板来模拟目标平台，对栈桥的伸缩、变幅与回转补偿功能进行测试，此试验方案对尚未经过实船应用验证的新型栈桥，在试验过程中可能与目标平台发生碰撞，造成栈桥的损伤，试验风险较大。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提供一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统及其工作方法，可在实验室完成廊桥补偿功能测试，降低实验风险，并降低海上廊桥的开发成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种波浪补偿海上廊桥多模态实验系统，包括升降模块、回转模块、平衡模块、俯仰伸缩模块、模拟平台和波浪补偿控制系统；