一種船舶升沉運動模擬系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型公開了一種船舶升沉運動模擬系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 在海上進行吊裝作業(yè)時，由于在波浪的影響下船舶甲板會不斷地升沉運動，給安 全將貨物卸放到甲板上帶來巨大挑戰(zhàn)，但是由于受外在條件的限制，在對海上進行吊裝作 業(yè)進行研宄時，無法在真實的環(huán)境下進行長期研宄，因此，急切需要設計一種在實驗室條 件下模擬研宄海上升沉補償?shù)鯔C吊裝作業(yè)過程的模擬系統(tǒng)。 【實用新型內容】
[0003] 在為了能夠方便完善地在實驗室條件下模擬研宄海上升沉補償?shù)鯔C吊裝作業(yè)過 程，本實用新型公開了一種船舶升沉運動模擬系統(tǒng)，用來模擬船舶甲板在不同波浪情況下 的升沉運動，從而實現(xiàn)多種環(huán)境工況的吊裝作業(yè)模擬。
[0004] 本實用新型采用的技術方案如下：
[0005] 船舶升沉運動模擬系統(tǒng)，包括底板，在所述的底板上安裝一個底座，在所述的底座 上安裝有一個步進電機III和一個與其垂直的直線滑臺，所述的步進電機III的輸出端驅 動一個與直線滑臺相平行的滾珠絲杠II，在滾珠絲杠II上設有一個滑塊，所述的滑塊上連 接一個與直線滑臺垂直的甲板，甲板與底板之間連接有測量甲板位移的直線位移傳感器； 所述的滑塊在滾珠絲杠II的驅動下能沿著直線滑臺上下移動。
[0006] 所述甲板采用薄木板制作，并用方形鋼管對薄木板加固。
[0007] 所述的薄木板與直線滑臺的滑塊用螺栓固定。
[0008] 所述的直線位移傳感器的拉桿與木板連接，所述的傳感器與底座用螺栓連接。
[0009] 本實用新型產生的有益效果如下：
[0010] 1)船舶升沉運動模擬裝置，可以方便地模擬不同波浪條件下船甲板的升沉運動。
[0011] 2)針對規(guī)則波和不規(guī)則波，均能夠實現(xiàn)在船甲板運動至最高位置附近時，自動將 貨物平穩(wěn)地卸放于船甲板。3)適合在實驗室環(huán)境下模擬吊機吊裝作業(yè)。
【附圖說明】
[0012] 圖1本實用新型應用的海上起重機升沉補償系統(tǒng)；
[0013] 圖2為圖1中執(zhí)行系統(tǒng)整體結構圖；
[0014] 圖3為圖1中運動調節(jié)機構結構圖；
[0015] 圖4圖1中起重機結構圖；
[0016] 圖5圖4中絞車結構圖；
[0017] 圖6本實用新型的主視圖；
[0018] 圖7本實用新型的側視圖；
[0019] 圖中：101-起重裝置；102 -絞車；103-升沉補償執(zhí)行裝置；104-控制裝置； 105-船舶升沉模擬系統(tǒng)；201-步進電機I ;202-外部框架；203-矩形鋁管；204-螺 栓；205-電磁鐵；206-聲波傳感器；207-聯(lián)軸器；208-滾珠絲杠I ;209-運動轉換剛 片；210-立式軸支座I ;211-螺紋桿；212-圓錐滾子軸承；213-滑塊軸承；214-光杠； 301一定滑輪；302-立柱；303-底座；304-立式軸支座II ;305-吊臂；401-步進電機 II ;402-剛性聯(lián)軸器；403-卷筒；404-凸緣；405-軸承座；406-卷筒支座；407-光杠； 408-電機支架；501-直線滑臺；502-滾珠絲杠II ;503-甲板；504-直線位移傳感器； 505-底座；506-底板；507-滑塊；508-步進電機III。
【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明：
[0021] 如圖1所示，整體的海上起重機升沉補償系統(tǒng)，包括一個起重裝置101、絞車102、 升沉補償執(zhí)行裝置103、控制裝置104和船舶升沉模擬系統(tǒng)105,升沉補償執(zhí)行裝置103吊 裝在起重裝置上，船舶升沉運動模擬系統(tǒng)安裝在升沉補償執(zhí)行裝置的下方，通過控制器控 制起重裝置101、升沉補償執(zhí)行裝置103、船舶升沉模擬系統(tǒng)105,實現(xiàn)升沉補償執(zhí)行裝置和 船舶升沉模擬系統(tǒng)105的相互配合。
[0022] 升沉補償系統(tǒng)執(zhí)行裝置結構如下：包括一個連接在起重機鋼絲繩端部的外部框架 202,在所述的外部框架頂部固定一個步進電機1201，所述的步進電機1201的輸出端通過 聯(lián)軸器207驅動一個滾珠絲杠1208,在滾珠絲杠208上設有一個與其相配合滑塊，滑塊上安 裝兩個與滾珠絲杠1208相平行的螺紋桿211，兩個所述的螺紋桿211的端部與同一個矩形 鋁管203相連，在所述的矩形鋁管203的底部安裝有一個聲波傳感器206和電磁鐵205。
[0023] 聲波傳感器206采用5V電源供電，輸出信號為數(shù)字信號，輸出信號線SDA、SCL分 別與控制裝置單片機的P3. 6、P3. 7管腳相接，進行I2C通信。
[0024] 接收單片機輸出信號的元件有兩個步進電機驅動器和電磁鐵。
[0025] 方形鋼管（20*20*1，下同）和角鋼（30*30*2. 0,下同）作為外部框架202,連接方 式均采用螺栓204 (M3)連接；所用滾珠絲杠1208直徑為16mm，導程為IOmm ;滾珠絲杠1208 兩端用圓錐滾子軸承212(30201型）、鋁板（90*30*3)進行固定；采用光杠（(P 1〇,下同）、 滑塊軸承213 (SMAlO)、立式軸支座210 (立式SK10)對運動轉換剛片209進行周向固定；采 用螺紋桿211 (M6)將矩形鋁管（50*25*2,下同）與運動轉換剛片209相連接；采用梅花聯(lián) 軸器207 (L50D12,內徑10-12)連接兩相混合式步進電機1201與滾珠絲杠208 ;為了便于演 示貨物的卸放，采用電磁鐵205連接貨物，在矩形鋁管下端開一個直徑為4mm小孔，用4cm 長細繩將電磁鐵205懸掛在此小孔下方；在矩形鋁管一端用螺栓（M2)將聲波傳感器206固 定。
[0026] 海上起重機結構具體如下：包括一個底座303,在所述的底座303上安裝一個絞車 102和與其垂直的立柱302,在所述的立柱302上安裝有立式軸支座11304,所述的立式軸支 座II304上安裝有一個吊臂305 ;在所述的吊臂305的末端和立柱302的末端安裝有定滑 輪301，所述的吊臂305能沿著立式軸支座II304上下擺動。
[0027] 絞車102包括步進電機11401，所述的步進電機II401通過一個剛性聯(lián)軸器402連 接一個卷筒403,所述的兩端為凸緣404狀，且該卷筒403在軸線方向上通過軸承座405安 裝在卷筒403支座上。卷筒403安裝在卷筒支座406上，使用時，在卷筒403上纏繞有鋼絲 繩，鋼絲繩的另一端繞過立式軸支座和吊臂305的末端的定滑輪與升沉補償執(zhí)行裝置的外 部框架相連。
[0028] 步進電機安裝電機支架408上，光桿407兩端穿過電機支架408。
[0029] 使用Solidworks對起重機進行三維建模，模型如圖2所示。起重機能進行貨物吊 起與下放，吊臂305的變幅控制與立柱的回轉控制不在本研宄范圍內。起重機主體使用矩 形鋁管（50*25*2)制作，并用角鋼、光杠、立式軸支座（立式SK10)、螺栓（M6，M4)進行固定。 起重機使用的滑輪型號為H0:XBD，起重機底座與立柱302、吊臂305與立柱302使用鋼絲繩 ((P 2,下同）進行牽拉，使用鋼絲繩卡子固定鋼絲繩。
[0030] 絞車采用2對30*30*2. 0型角鋼作為卷筒支座，支座與吊機底座使用光杠（cp 1〇) 進行連接。卷筒與卷筒凸緣分別使用光杠、鐵質圓形擋板（q> 55)制作。光杠407通過過軸 承座（臥式KFL000內徑10)進行徑向固定，用螺栓（M4)將軸承座固定在卷筒支座上。步 進電機（57BYGH250-112)使用電機支架（步進電機支架）固定在吊機底座上。使用剛性聯(lián) 軸器（D25L35,內徑8-10)將電機軸與卷筒連接。
[0031] 船舶升沉運動模擬系統(tǒng)，包括底板506,在所述的底板506上安裝一個底座505， 在所述的底座505上安裝有一個步進電機III508和一個與其垂直的直線滑臺501，所述的 步進電機III508的輸出端驅動一個與直線滑臺501相平行的滾珠絲杠11502,在滾珠絲杠 II502上設有一個滑塊507,所述的滑塊507上連接一個與直線滑臺垂直的甲板503,甲板 503與底板506之間連接有測量甲板位移的直線位移傳感器504 ;所述的滑塊507在滾珠絲 杠II502的驅動下能沿著直線滑臺上下移動。
[0032] 滾珠絲杠II502總長為270mm，絲杠螺距8mm，有效行程為210mm，步進電機III508 為42型步進電機（42BYGH4812);為增加滑臺穩(wěn)定性，采用矩形鋁管（50*25*2)和方形鋼管 (19*19*1.0)以及厚木板（380*300*16)制作結構底座對直線滑臺進行四周固定，連接方式 采用螺栓（M3，M5)連接；模擬船甲板503的平板采用薄木板（300*300*3)制作，并用方形鋼 管對薄木板加固，薄木板與直線滑臺的滑塊507用螺栓（M3)固定，再將直線位移傳感器504 的拉桿與木板連接，傳感器與結構底座用螺栓（M5)連接，加入直線位移傳感器504的作用 是記錄木板的初始位置，通過程序控制使木板在演示過程最后復位。
[0033] 上述系統(tǒng)的補償方法如下：
[0034] 步驟1對聲波傳感器和甲板距離初始化；
[0035] 步驟2啟動絞車，將貨物提升到設定的高度；
[0036] 步驟3貨物懸停4秒，啟動升沉運動模擬裝置；
[0037] 步驟4啟動絞車，將貨物下放至目測安全位置；
[0038] 步驟5停止絞車，啟動升沉補償系統(tǒng)；
[0039] 步驟6每隔I. 5s使甲板與貨物距離減少Imm;
[0040] 步驟7當貨物與甲板接觸時，控制滾珠絲杠I下降I. 5cm ;
[0041] 步驟8再次啟動升沉補償執(zhí)行裝置，使貨物與甲板保持接觸；
[0042] 步驟91s后卸放貨物；
[0043] 步驟10啟動絞車，將升沉補償裝置提升，滾珠絲杠I復位；
[0044] 步驟11升沉運動模擬裝置復位。
[0045] 上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新 型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領 域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范 圍以內。
【主權項】
1. 一種船舶升沉運動模擬系統(tǒng)，其特征在于：包括底板，在所述的底板上安裝一個底 座，在所述的底座上安裝有一個步進電機和一個與其垂直的直線滑臺，所述的步進電機的 輸出端驅動一個與直線滑臺相平行的滾珠絲杠，在滾珠絲杠上設有一個滑塊，所述的滑塊 上連接一個與直線滑臺垂直的甲板，甲板與底板之間連接有測量甲板位移的直線位移傳感 器；所述的滑塊在滾珠絲杠II的驅動下能沿著直線滑臺上下移動。
2. 如權利要求1所述的船舶升沉運動模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述甲板采用薄木板制 作，并用方形鋼管對薄木板加固。
3. 如權利要求2所述的船舶升沉運動模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述的薄木板與直線滑 臺的滑塊用螺栓固定。
4. 如權利要求1所述的船舶升沉運動模擬系統(tǒng)，其特征在于：所述的直線位移傳感器 的拉桿與木板連接，所述的傳感器與底座用螺栓連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種船舶升沉運動模擬系統(tǒng)，包括底板，在所述的底板上安裝一個底座，在所述的底座上安裝有一個步進電機和一個與其垂直的直線滑臺，所述的步進電機的輸出端驅動一個與直線滑臺相平行的滾珠絲杠，在滾珠絲杠上設有一個滑塊，所述的滑塊上連接一個與直線滑臺垂直的甲板，甲板與底板之間連接有測量甲板位移的直線位移傳感器；所述的滑塊在滾珠絲杠的驅動下能沿著直線滑臺上下移動。
【IPC分類】B63B9-00
【公開號】CN204383722
【申請?zhí)枴緾N201420694478
【發(fā)明人】陳良路, 劉文龍, 朱林, 呂慧軒, 薛浩
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年11月18日