[发明专利]船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶与海洋工程应用技术领域，具体涉及一种船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统及方法。

背景技术

对于海工及特种作业船舶，海上定位是一类非常重要的工况，通过海上定位系统，使作业船舶系泊于恶劣的海洋环境中作业。

目前，海上定位系统主要包括两种：系泊(锚泊)定位系统和动力定位系统。其中，系泊(锚泊)定位系统具有结构简单、经济可靠、使用和维护方便等优点，在不太深的水域(低于1500m)下多采用系泊定位方式，广泛用于各类工程船、FPSO和半潜式平台等作业中，因此，采用系泊定位是非常重要的定位方式。

按照系泊定位系统的系泊点的个数不同，分为单点系泊系统和多点系泊系统。其中，单点系泊系统是指：船舶通过一条系在船艏(艉)的系泊缆或刚性摇臂与海上(底)的一个系泊点相连接，主要用在各种装载设备的船舶，作用是将风浪流作用下的船舶定位于预先设定好的海域。其主要原理为：单点系泊船舶像风标一样可随环境和海况改变位置，利用系泊缆张力来抵抗外界的干扰力。但慢变漂移力产生的非线性船舶波浪水动力时，单点系泊作业会变得困难，这些力引起系泊系统接近响应频率而产生大的摆动和很高的系泊力，降低装货操作的规律性和可靠性，对装货平台也很危险。当单点系泊力超过设定值，船舶无法保持在一定区域内定点定向，需依靠船舶动力定位装置或多点系泊系统对船舶进行定位控制。也就是说，单点系泊定位系统无法实现恶劣海况下的船舶定位精度。

现有的多点系泊定位系统，虽然解决了单点系泊定位系统在恶劣海况下船舶定位精度低的问题，但普遍具有结构复杂、可靠性有限等不足，开发一种结构简单、经济可靠的多点系泊定位系统，是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统及方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种船用多点系泊定位恒张力自适应控制系统，包括m台系泊绞车、检测系统以及监控台；m为自然数；

每台所述系泊绞车的系泊缆与一个系泊点相连接；每台所述系泊绞车均包括绞车卷筒、减速机、变频电机以及绞车附加装置；所述变频电机通过所述减速机与所述绞车卷筒联动；所述绞车附加装置包括棘轮棘爪止定装置、制动器和离合器；其中，所述离合器配备在减速机低速端与绞车卷筒之间；所述棘轮棘爪止定装置配备在绞车卷筒侧；

另外，每台所述系泊绞车均配备有以下检测设备：编码器，用于检测系泊缆的长度和速度值；张力传感器，用于检测系泊缆的实时张力值；系泊缆角度传感器，用于检测锚缆垂直角度和水平角度；制动器位置接近开关，用于检测制动器的开关状态；离合器位置接近开关，用于检测离合器的开关状态；棘轮棘爪位置接近开关，用于检测棘轮棘爪止定装置的开关状态；

所述监控台分别与各个所述伺服驱动器以及各个所述检测设备连接。

优选的，m为8；8台系泊绞车以辐射状形式均匀布置，包括4台艏系泊定位绞车和4台艉系泊定位绞车。

优选的，所述监控台包括集中监控台和若干个本地操作台；每个所述本地操作台用于操控固定数量的系泊绞车；各个所述本地操作台均连接到所述集中监控台。

优选的，还包括液压站和空压站；所述液压站和所述空压站均与所述监控台连接；其中，所述制动器包括高低速制动器和动态制动器；

所述液压站用于控制高低速制动器和离合器动作，所述液压站配置有压力传感器、温度传感器和液位传感器；所述空压站用于控制动态制动器动作，所述空压站配置有压力传感器和温度传感器。

优选的，各个系泊绞车的变频电机采用共直流母线驱动结构，所述共直流母线驱动结构包括：12脉整流变压器、第1整流器、第2整流器、m个逆变器、制动单元、制动电阻以及直流母线；

所述12脉整流变压器的第1端子与配电板连接；所述12脉整流变压器的第2端子和第3端子分别连接到所述第1整流器的一端和所述第2整流器的一端，所述第1整流器的另一端和所述第2整流器的另一端连接到所述直流母线；并且，所述第1整流器和所述第2整流器之间采用主从通讯方式；

所述直流母线还并联连接有m个逆变器，每个逆变器用于与变频电机连接；所述直流母线还并联连接到所述制动单元的一端，所述制动单元的另一端与所述制动电阻连接。

本发明提供一种船用多点系泊定位恒张力自适应控制方法，包括以下步骤：