高海况下液压伺服驱动的三维靠泊缓冲系留装置

技术领域

本发明属于船舶停靠领域，特别是一种高海况下液压伺服驱动的三维靠泊缓冲系留装置。

背景技术

一般的港口码头有防波堤遮蔽防护，港池中没有波浪与海流影响，船舶靠泊系留只需使用常规的缆索系统及防撞球和具有单向拉合与缓冲作用的简单缓冲设施就能实现。大规模渡海登陆作战中，港口码头被敌方破坏，大量的装备和物资运输大型民船需在距登陆岸一定距离的无遮蔽海面上，或在载运船舶最小适应水深的无遮蔽海域，靠泊换乘过驳卸载平台换乘卸载，或构筑连岸接驳卸载栈桥靠泊卸载，在无遮蔽的开阔海域靠泊卸载平台，运输船舶与卸载平台靠泊与系留过程中，要经历各种海况条件下的风、浪、流，在高海况下运输船舶与靠泊卸载平台之间会产生升沉、纵荡、横荡等多个维度上的大位移运动，首先，在靠泊过程中会不可避免的会产生猛烈碰撞，从而对运输船舶与靠泊卸载平台的安全造成极大的影响，其次，运输船舶靠泊卸载平台后形成的组合体，在高海况下运动剧烈，船舶与卸载平台之间的系留力极大，一般的缆索系统无法承受，从而极大的影响武器装备过驳卸载的安全，最后，靠泊卸载平台一般情况下干舷较小(卸载平台甲板相当于普通浮码头平面)与运输船舶甲板高差大，从运输船舶高甲板上与靠泊卸载平台之间大高差情况下常规的缆索系统的系留不能满足高海况下武器装备过驳卸载的安全要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高海况下液压伺服驱动的三维靠泊缓冲系留装置，能够在较远的距离上吸附于大型运输船舷侧任意位置，在液压伺服系统驱动下进行升沉、纵荡、横荡等3个维度上大位移缓冲与自适应大系留力系留，满足在无遮蔽的高海况下大型船舶靠泊换乘卸载平台时高舷差、大位移、大系留力、大靠泊力缓冲以及靠泊过驳卸载需求。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高海况下液压伺服驱动的三维靠泊缓冲系留装置，包括安装底座，横荡支架，贮能缓冲装置，升沉纵荡撑杆，升沉纵荡油缸，自适应矩阵式吸盘；安装底座，安装在靠泊卸载平台靠泊侧舷的甲板上，作为连接靠泊卸载平台的安装接口；横荡支架，与安装底座铰接，用于抵抗横荡引起的大位移与系泊和抵抗由于纵荡与横荡引起的横荡支架的水平扭转；贮能缓冲装置，一端与横荡支架铰接，另一端与安装底座铰接，用于吸收船舶靠泊能量，提供大推力横荡缓冲，驱动横荡支架，控制靠泊距离；升沉纵荡撑杆，一端与横荡支架铰接，另一端与自适应矩阵式吸盘铰接；用于将船舶靠泊力传递给横荡支架并同时抵抗由升沉与纵荡引起的大位移缓冲及系泊；升沉纵荡油缸一端铰接升沉纵荡撑杆，另一端铰接安装底座；用于用于驱动升沉纵荡撑杆；自适应矩阵式吸盘，用于承受靠泊压力，并将靠泊压力传递给升沉纵荡撑杆；其中，自适应矩阵式吸盘包括一个中央吸盘、多个矩阵式辅助吸盘以及对应的吸盘控制油缸。

进一步地，贮能缓冲装置包括液压伺服驱动的大流量大推力油缸和液压贮能缓冲器，液压贮能缓冲器安装在大流量大推力油缸上，大流量大推力油缸两端分别与安装底座和横荡支架铰接上。

进一步地，自适应矩阵式吸盘中的中央吸盘与升沉纵荡撑杆端铰接；矩阵式辅助吸盘布置在中央吸盘周边，中央吸盘与升沉纵荡撑杆端通过万向铰铰接；吸盘控制油缸一端铰接升沉纵荡撑杆，另一端连接与矩阵式辅助吸盘铰接。

进一步地，矩阵式辅助吸盘均布在中央吸盘周边，并通过辅助吸盘限制球铰621与辅助吸盘控制撑杆一端连接，辅助吸盘控制撑杆另一端与中央吸盘底座通过辅助吸盘撑杆限制铰连接，多个矩阵式辅助吸盘由吸盘控制油缸驱动；

进一步地，，辅助吸盘限制球铰包括球头座与球铰座，球头座与球铰座之间留有球铰间隙。

进一步地，辅助吸盘撑杆限制铰为单、双耳形式铰接，在单、双耳之间设置上限间隙与下限间隙，用以控制矩阵式辅助吸盘在吸盘控制油缸驱动下的上、下运动行程，使得中央吸盘周边多个矩阵式辅助吸盘能够协同自适应靠泊船舶侧舷板型线变化。

进一步地，每个中央吸盘周边均布4个矩阵式辅助吸盘。

进一步地，三维靠泊缓冲系留装置再具体使用时，设置有多组。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)通过液压伺服驱动的大流量、大推力油缸与液压贮能缓冲装置相结合，能够吸收高海况下运输船舶与卸载平台之间由于大位移运动所产生的巨大能量，避免抵靠过程中产生的猛烈碰撞，从而保障高海况下运输船舶与卸载平台的抵靠安全。

(2)液压贮能缓冲装置与按特定形布置的由液压伺服驱动的大流量、大推力升沉纵荡油缸，以及升沉纵荡撑杆、梯形框架式横荡支架相结合，能够实现高海况下自适应大系留力系留，并有效控制运输船舶与卸载平台之间的相对运动，使高海况下武器装备过驳卸载成为可能。

(3)多个矩阵式辅助吸盘与吸盘限制球铰相结合，能够协同自适应靠泊船舶侧舷板型线变化，可实现在船舶舷侧任意位置的吸附固定，并能够降低由于个别吸附单元失效引起的系泊安全风险，从而解决高海况下高甲板大型运输船舶与卸载平台之间的大系留力系泊难题。

附图说明

图1液压伺服驱动的三维靠泊缓冲系留装置结构示意图；

图2自适应矩阵式吸盘结构示意图；

图3自适应矩阵式吸盘结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

液压伺服驱动高海况三维靠泊缓冲系留装置包括安装底座1，横荡支架2，贮能缓冲装置3，升沉纵荡撑杆4，升沉纵荡油缸5，自适应矩阵式吸盘6。

安装底座1为框架式结构，是靠泊缓冲系留装置与靠泊卸载平台的安装接口，一般安装在靠泊卸载平台靠泊侧舷的甲板上，在不影响卸载船舶跳板搭接的范围内可多组安装，不受原系泊装置与绞盘的限制，从而为卸载船舶的靠泊提供了便利。

横荡支架2为梯形框架式结构，下部两个底角以铰接方式安装在安装底座1上，横荡支架2在贮能缓冲装置3的支撑下除能够抵抗横荡引起的大位移与系泊外，还可抵抗由于纵荡与横荡引起的横荡支架2的水平扭转；横荡支架2上部与升沉纵荡撑杆4连接，中上部与贮能缓冲装置3连接。

贮能缓冲装置3包括液压伺服驱动的大流量大推力油缸31和液压贮能缓冲器32，液压贮能缓冲器32安装在大流量大推力油缸31上，大流量大推力油缸31下部以铰接形式安装于安装底座1上，上部以铰接形式连接横荡支架2的中上部；贮能缓冲装置3主要用于吸收船舶靠泊能量，提供大推力横荡缓冲，驱动横荡支架2，控制靠泊距离，实现横向自适应系留，并按卸载要求保障过驳平台与卸载船舶之间的安全距离。

升沉纵荡撑杆4一端与横荡支架2以万向铰连接，另一端以万向铰与自适应矩阵式吸盘6铰接，连接自适应矩阵式吸盘6的一端同时连接有一对升沉纵荡油缸5。升沉纵荡撑杆4的主要用于将船舶靠泊力传递给横荡支架2并同时抵抗由升沉与纵荡引起的大位移缓冲及系泊。

升沉纵荡油缸5为一对呈八字形布置的由液压伺服驱动的大流量、大推力油缸，下部以水平转动铰连接于安装底座1上横荡支架2连接点的前方外侧，以避免与横荡支架2干涉，升沉纵荡油缸5与升沉纵荡撑杆4外侧以能够水平转动的铰支座连接。升沉纵荡油缸5主要用于驱动升沉纵荡撑杆4，实现由升沉与纵荡引起的大位移缓冲，提供升沉与纵荡方向的大系泊力，并同时与贮能缓冲装置3抵抗横荡引起的大位移缓冲及提供横荡方向的系泊力。

自适应矩阵式吸盘6包括一个中央吸盘61，矩阵式辅助吸盘62以及对应的吸盘控制油缸63。

其中，中央吸盘61与升沉纵荡撑杆4端部通过万向铰64连接，能够自适应靠泊船舶舷板型线变化，中央吸盘61为主吸盘，内部设置电力驱动的电磁线圈与电磁铁，主要用于承受靠泊压力，并将靠泊压力传递给升沉纵荡撑杆4。

吸盘控制油缸63一端通过平面万向铰66与升沉纵荡撑杆4连接，另一端通过万向铰65与矩阵式辅助吸盘62相连。

多个矩阵式辅助吸盘62布置在中央吸盘61周边，每个矩阵式辅助吸盘62通过辅助吸盘限制球铰621与辅助吸盘控制撑杆622一端连接，辅助吸盘控制撑杆622另一端与中央吸盘61底座通过辅助吸盘撑杆限制铰623连接，多个矩阵式辅助吸盘62由吸盘控制油缸63驱动；

辅助吸盘62与中央吸盘61之间以及辅助吸盘62之间并不固连，均可独立作用，当其中某个辅助吸盘62或者中央吸盘61失效后，不影响其余的吸盘的作用。

其中，矩阵式辅助吸盘62由矩阵式布置的多个吸附单元620组成，每个吸附单元620由一组由电力驱动的电磁线圈与电磁铁组成，设置多个吸附单元620能够降低由于个别吸附单元620失效引起的系泊安全风险。

优选的，矩阵式辅助吸盘62设置4组；

其中，辅助吸盘限制球铰621包括球头座6211与球铰座6212，球头座6211与球铰座6212之间留有球铰间隙6213，进而能够使矩阵式辅助吸盘62在一定范围内旋转，以适应靠泊船舶侧舷板型线变化。辅助吸盘撑杆限制铰623为单、双耳形式铰接，在单、双耳之间设置上限间隙6231与下限间隙6232，用以控制矩阵式辅助吸盘62在吸盘控制油缸63驱动下的上、下运动行程，使得中央吸盘61周边多个矩阵式辅助吸盘62能够协同自适应靠泊船舶侧舷板型线变化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是：本发明的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本发明进行说明，不作为限定用语。