[发明专利]用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置及抑制方法

权利要求书

1.一种用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，其特征在于：

海上浮式科研平台的下部为浮体，浮体上方具有对浮式科研平台四个角部位进行支撑的4个立柱(4)；在虚拟的XYZ坐标系内，设平台的纵向方向为X向，舷侧方向为Y向；

每个所述立柱(4)沿X向、Y向分别与一主动式运动抑制模块铰接，且通过限位部件对主动式运动抑制模块沿铰接处摆动的角度进行限制；所述主动式运动抑制模块通过双向棘轮传动机构与一发电机连接；

所述主动式运动抑制模块包括一刚性桁架(5)，所述刚性桁架(5)内沿主动式运动抑制模块相对于立柱(4)伸出的方向设有滑轨(12)，滑轨(12)上配有一对刚性移动支架(10)，折叠帆布(9)两端固定在所述一对刚性移动支架(10)上；

所述双向棘轮传动机构上设有阻尼传感器，所述一对刚性移动支架(10)各自具有使其沿滑轨(12)运动的驱动装置，所述驱动装置各自的控制器(7)分别与所述阻尼传感器信号连接；

所述主动式运动抑制装置还包括波浪环境监测与运动预报模块，所述波浪环境监测与运动预报模块由位于浮式平台甲板(1)上的测波雷达(2)和平台运动预报系统(3)所构成，测波雷达(2)可对平台远处的海浪环境条件进行实时监测并获得波高、波长、周期的波浪数据，平台运动预报系统(3)根据实时测得的波浪数据对浮式平台下一时段欲发生的运动响应进行预报，所述控制器(7)据此预先控制所述刚性移动支架(10)移动至阻碍浮式平台受此波浪影响产生垂荡运动趋势的部位；

所述控制器(7)还实时地根据阻尼传感器的阻尼方向可判定波浪对折叠帆布(9)的施力方向，从而控制驱动装置带动刚性移动支架(10)沿滑轨(12)移动，使折叠帆布(9)中部对准波浪中心位置，并使折叠帆布(9)尽可能展开。以产生一对与平台摇荡运动方向相反的减摇力矩。

2.如权利要求1所述的用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，其特征在于：还包括波浪环境监测与运动预报模块，所述波浪环境监测与运动预报模块由位于浮式平台甲板(1)上的测波雷达(2)和平台运动预报系统(3)所构成，测波雷达(2)可对平台远处的海浪环境条件进行实时监测并获得波高、波长、周期的波浪数据，平台运动预报系统(3)根据实时测得的波浪数据对浮式平台下一时段欲发生的运动响应进行预报，所述控制器(7)据此预先控制所述刚性移动支架(10)移动至阻碍浮式平台受此波浪影响产生垂荡运动趋势的部位。

3.如权利要求1所述的用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，其特征在于：主动式运动抑制模块分别位于平台的四根立柱(4)上，通过铰接头(8)使得刚性桁架(5)与立柱(4)表面铰接，即保证刚性桁架(5)在波浪作用下可绕立柱(4)表面铰接点转动；主动式运动抑制模块关于平台中心呈对称布置。

4.如权利要求1所述的用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，其特征在于：主动式运动抑制模块还包括连杆(14)，刚性桁架(5)远离立柱(4)的一端与立柱(4)表面的外形相仿，刚性桁架(5)内侧开有凹槽，两侧平行的凹槽中安装有所述滑轨(12)并在滑轨(12)的尾部加装金属挡片(13)；两刚性移动支架(10)分别位于折叠帆布(9)的两端，用于支撑、伸展或收缩帆布，并始终保持平行；在控制器(7)的作用下，通过其内部的伺服电机驱动刚性移动支架(10)下的轨轮(11)在滑轨(12)上自由移动，金属挡片(13)保证了轨轮(11)不会因过度移动而脱离滑轨(12)；铰接头(8)位于连杆(14)的两端，使得刚性桁架(5)可绕立柱(4)处的铰接点自由转动。

5.如权利要求3所述的用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，其特征在于：连杆(14)与刚性桁架(5)刚性连接，且其上固连两个方向相反的第一、第二棘齿轮(15、16)；第一、第二棘齿轮(15、16)的内侧是棘轮，外侧为齿轮，与连杆(14)固连的轮盘上有棘爪(24)和弹簧(25)，弹簧(25)使得棘爪(24)始终与内侧棘轮接触；当刚性桁架(5)在波浪力作用下向上转动时，第一棘齿轮(15)起作用，第二棘齿轮(16)仅内部轮盘转动，外部齿轮不动；当刚性桁架(5)在波浪力作用下向上转动时，情况相反。