[发明专利]一种三自由度波浪补偿平台

说明书

本发明公开了一种三自由度波浪补偿平台，其包括：底板、上平台、三组升降机构、三个位移传感器及控制系统；所述底板安装在船舶或海上作业平台上；所述三组升降机构设置在底板和上平台之间；所述上平台用来安装位移传感器和工程机械或者海上作业平台。本发明可以补偿升沉、横摇和纵摇方向上的时变非线性运动，以及三个方向上的叠加运动；运动补偿幅度大；对控制系统和零件的加工精度要求底，成本低更容易实现。

技术领域

本发明涉及波浪补偿设备领域，具体涉及一种三自由度波浪补偿平台。

背景技术

船舶或者海上作业平台在海浪的作用下会有比较大的起伏运动，在空间六个自由度中升沉、横摇和纵摇方向的自由度运动幅度大，对工作人员的影响最大。由于波浪的运动，陆地上工作熟练了的人员和为陆地上作业设计的工程机械将不再试用于海上作业。例如因为船舶或者海上作业平台的起伏运动，在海上工作的人员会为平衡身体而消耗过多体能，在海上工作的工程机械由于负载起伏加速度的变化，同等额定载荷的工程机械的各部分驱动力以及结构强度都不能满足要求。

现有的波浪补偿平台主要是采用六个伺服缸交错倾斜设置方式的六自由度平台结构，这种结构的波浪补偿平台可以运动幅度较小，对控制系统和零件的加工精度要求较高，动态响应能力较差，不易用于时变非线性运动的补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种三自由度波浪补偿平台，以使船舶或者海上作业平台在海浪的作用下，在升沉、横摇和纵摇方向上的时变非线性运动进行实时动态补偿，为海上工程作业提供一种平稳的工作平台。

为达到上述目的，本发明提供了一种三自由度波浪补偿平台，其包括：底板、上平台、三组升降机构、三个位移传感器及控制系统；所述底板安装在船舶或海上作业平台上；所述三组升降机构设置在底板和上平台之间；每组升降机构包括：导轨、滑块一、滑块二、支撑杆一、支撑杆二、油缸及铰链固定端；所述导轨设置在所述底板上；所述滑块一和滑块二活动设置在所述导轨上并能够沿其滑动；所述滑块一的上端与所述支撑杆一的一端通过虎克铰一铰接；所述滑块二的上端与所述支撑杆二的一端通过虎克铰二铰接；所述支撑杆一的另一端和所述支撑杆二的另一端通过铰销三与所述铰链固定端铰接；所述铰链固定端固定在所述上平台的下表面；所述油缸包括油缸活塞杆和油缸缸体；所述油缸活塞杆通过铰销一和所述支撑杆一铰接；所述油缸缸体通过铰销二和所述支撑杆二铰接；所述三个位移传感器设置在所述上平台的上表面，并分别位于三个铰链固定端的正上方，用于检测铰链固定端的位移量并发送给所述控制系统；所述控制系统依据铰链固定端的位移量计算出三个油缸所需补偿的位移量，进而控制三个油缸的油缸活塞杆运动，从而带动支撑杆一和支撑杆二所形成的交叉结构升降，以补偿上平台在升沉、横摇和纵摇方向上的时变非线性运动，以及三个方向上的叠加运动。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，支撑杆一和支撑杆二所形成的交叉结构所在平面垂直于上平台。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，所述控制系统通过液压系统控制油缸的油缸活塞杆运动。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，所述三组升降机构两两之间互呈120°。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，上平台下表面所固定的三个铰链固定端呈等边三角形分布；设置在底板上的三个导轨两两之间互呈120°。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，所述底板和上平台平行设置，且均为圆台结构。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，所述导轨为长方形结构。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，所述底板上设置有用于安装所述导轨的凹槽。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，所述油缸活塞杆与所述支撑杆一的中部处铰接；所述油缸缸体与所述支撑杆二的中部处铰接。

上述的三自由度波浪补偿平台，其中，所述支撑杆一和支撑杆二的长度相等。