含三自由度稳定平台的海上转运舷桥

技术领域

本发明属于海上作业用补偿舷桥技术领域，特别涉及一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥。

背景技术

海上稳定舷桥是一种用于海上人员转运设备，船舶在海上作业时会受到海浪、海风的影响，发生横荡、纵荡、横摇、纵摇、艏摇、升沉等六维运动。这种六维运动将会严重影响海上人员在换乘、作业的安全性，尤其是在海况条件比较恶略的情况下非常容易发生安全事故。因此对传统的海上人员转运技术进行改进与改造是十分必要的。

现有的海上人员转运主要依靠舷桥法、悬吊法、艇或橡皮艇接运法。针对海上工作人员员在舰船和海上平台之间的换乘也依然采用比较传统的方式：直升机转运法、绳荡转运法、吊篮转运法等传统方式。其缺点明显，如舷桥法悬吊法、艇或橡皮艇接运法均只适用于低海况安全性不高，直升机转运的成本过高还需设置停机坪，绳荡法尽在低海况适用且要求船与海上平台高度基本一致，吊篮转运则要求海上平台上安装克令吊。由此，设计一种结构紧凑、工作空间大、机构刚度大、能适应不同工作条件且能多维度防晃的稳定舷桥对海上转用作业具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥，三自由度折展平台与伸缩舷桥相组合，能够主动补偿海浪对船舶造成的横摇、纵摇、垂荡等影响，使得舷桥与作业目标始终保持相对静止，减小海上作业的难度，提高作业效率，减少碰撞风险，可以实现在多种海况下进行稳定作业。

本发明采用的技术方案是一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥，其包括折展平台、回转平台、等待平台、变幅油缸和伸缩舷桥，所述折展平台包括下平台、折叠驱动分支和上平台，所述折叠驱动分支均布设于所述下平台和上平台之间，且所述相邻两个折叠驱动分支之间的夹角为120°，所述折叠驱动分支包括下连杆、上连杆、辅助下连杆、辅助上连杆、辅助油缸和驱动电缸，所述下连杆的第一端通过第一转动副与所述下平台转动连接，且所述下连杆的第二端通过第二转动副与所述上连杆的第一端转动连接，所述辅助下连杆设于所述下连杆的内侧，所述辅助下连杆的第一端通过第三转动副与所述下平台转动连接，且所述辅助下连杆的第二端通过第四转动副与所述辅助上连杆的第一端转动连接，所述辅助上连杆的第二端通过第五转动副与设于所述上连杆下端面上的上连杆支座转动连接，且所述上连杆的第二端通过球副与所述上平台上的上平台支座连接，所述辅助油缸的第一端通过第六转动副与设于所述下平台上的辅助油缸支座转动连接，且所述辅助油缸的第二端通过第七转动副与设于所述辅助上连杆上端面上的辅助上连杆支座转动连接，所述驱动电缸的第一端通过第八转动副与设于所述下平台上的驱动电缸支座转动连接，且所述驱动电缸的第二端通过第九转动副与所述辅助上连杆支座转动连接，所述下平台、下连杆、上连杆、辅助下连杆以及辅助上连杆共同组成五杆机构，且通过所述辅助油缸和驱动电缸的协调驱动能实现所述折展平台的折叠及展开；所述回转平台设于所述上平台上，且所述回转平台与所述上平台通过转盘轴承第十转动副连接，所述等待平台设于所述回转平台上，所述等待平台的后端通过第十一转动副与所述回转平台上的回转支座转动连接，所述伸缩舷桥设于所述等待平台的前端，且所述伸缩舷桥为通过伸缩油缸驱动的多级舷桥，所述伸缩舷桥中基础臂的后端通过第十二转动副与所述等待平台中变幅油缸安装梁的下端转动连接，所述变幅油缸对称设于所述伸缩舷桥的两侧，且所述变幅油缸的第一端通过第十三转动副与所述等待平台中变幅油缸安装梁的上端转动连接，所述变幅油缸的第二端通过第十四转动副与所述基础臂的前端转动连接。

优选地，所述下平台上绕所述下平台中心环绕均布设有所述辅助油缸支座和驱动电缸支座，且所述驱动电缸支座位于所述辅助油缸支座的内侧。

优选地，所述上平台呈等边三角形结构状，且所述上平台的每个顶点处均设有所述上平台支座。

进一步地，所述回转平台包括转盘轴承和转盘圆台，且所述转盘轴承的外圈与所述上平台固定连接，所述转盘轴承的内圈与所述转盘圆台的底部固定连接，且所述转盘圆台的顶部对称设有回转支座。

优选地，所述等待平台包括双开门和变幅油缸安装梁，且所述等待平台的后端设有所述双开门，所述等待平台前端的两侧对称设有所述变幅油缸安装梁。

进一步地，所述伸缩舷桥包括基础臂、伸缩臂、基础桥、伸缩桥和伸缩油缸，所述基础臂和伸缩臂上分别设有所述基础桥和伸缩桥，且所述伸缩臂滑动设于所述基础臂中，所述伸缩桥滑动设于所述基础桥上，所述伸缩油缸设于所述基础臂及伸缩臂的底部，且所述伸缩油缸的第一端通过第十五转动副与所述基础臂转动连接，所述伸缩油缸的第二端通过第十六转动副与所述伸缩臂的前端转动连接。

优选地，所述基础臂前端和中间部的各侧面均设有压轮，且所述压轮透过所述基础臂各侧面壁板上的矩形孔压在所述伸缩臂的各外侧面上。

优选地，所述基础桥底部的左右两侧对称设有C型导轨，所述伸缩桥底部的左右两侧对称设有导轨滑轮，且所述导轨滑轮滑动设于所述C型导轨中。

优选地，所述每个折叠驱动分支上的第一转动副的中心轴线、第二转动副的中心轴线、第三转动副的中心轴线、第四转动副的中心轴线、第五转动副的中心轴线、第六转动副的中心轴线、第七转动副的中心轴线、第八转动副的中心轴线以及所述第九转动副的中心轴线彼此平行。

优选地，所述第十转动副的中心轴线垂直于所述第十一转动副的中心轴线，且所述第十一转动副的中心轴线、第十二转动副的中心轴线、第十三转动副的中心轴线、第十四转动副的中心轴线、第十五转动副的中心轴线以及所述第十六转动副的中心轴线彼此平行。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥，折展平台采用折叠驱动分支，通过辅助油缸和驱动电缸的协调驱动能实现折展平台的折叠或展开，当工作时上平台展开至最高位，可以增加舷桥的工作空间，当不工作时上平台折叠至最低位，折展平台将占用很小的空间，可以有利于舷桥的折叠储存。

2、本发明提供的一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥，当三个分支的驱动油缸缩回时，上平台处于最低位，平台在实现俯仰、翻滚、垂向运动等单一或复合运动时可以通过协调控制三个分支上驱动油缸以不同功率运动来实现，同时增加了辅助油缸，辅助油缸能极大的提高了机构的运转能力，可以实现多人共同上桥，且辅助油缸设置在分支内侧提高了空间利用率，但未增加占地面积。

3、本发明提供的一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥，通过下平台、下连杆、上连杆、辅助下连杆以及辅助上连杆共同组成的五杆机构构成折叠驱动分支，五杆机构可极大的提高平台刚度保证其在运行中的稳定与安全。同时，折叠驱动分支多采用转动副连接，制造简单，且方便对装置的转轴进行密封保护，以适用于海上易腐蚀的环境。

4、本发明提供的一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥，通过设置伸缩舷桥，可以实现桥臂的伸长与缩短，增加了其适应多种工况的能力，并且当机构闲置时可将桥臂收回，减少占地面积。

5、本发明提供的一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥，三自由度折展平台与伸缩舷桥相组合，能够主动补偿海浪对船舶造成的横摇、纵摇、垂荡等影响，使得舷桥与作业目标始终保持相对静止，减小海上作业的难度，提高作业效率，减少碰撞风险，可以实现在多种海况下进行稳定作业。

附图说明

图1是本发明的含三自由度稳定平台的海上转运舷桥整体结构示意图；

图2是本发明的下平台结构示意图；

图3是本发明的折叠驱动分支结构示意图；

图4是本发明的上平台结构示意图；

图5是本发明的回转平台结构示意图；

图6是本发明的等待平台结构示意图；

图7是本发明的伸缩舷桥结构示意图；

图8是本发明的基础臂结构示意图；

图9是本发明的伸缩臂结构示意图；

图10是本发明的基础桥结构示意图；

图11是本发明的伸缩桥结构示意图。

主要附图标记：

下平台1；折叠驱动分支2；下连杆201；上连杆202；上连杆支座20201；辅助上连杆203；辅助上连杆支座20301；辅助下连杆204；辅助油缸3；辅助油缸支座31；驱动电缸4；驱动电缸支座41；上平台5；上平台支座51；回转平台6；转盘轴承601；转盘圆台602；回转支座603；等待平台7；双开门701；变幅油缸安装梁703；变幅油缸8；基础桥9；C型导轨901；伸缩桥10；导轨滑轮1001；伸缩油缸11；基础臂12；压轮1201；伸缩臂13。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种含三自由度稳定平台的海上转运舷桥，如图1所示，其包括折展平台、回转平台6、等待平台7、变幅油缸8和伸缩舷桥。

如图2所示，下平台1整体呈三角形结构状，且下平台1的中间部呈六边形，下平台1上绕下平台1中心环绕均布设有辅助油缸支座31和驱动电缸支座41，且驱动电缸支座41位于辅助油缸支座31的内侧。

如图3所示，折展平台包括下平台1、折叠驱动分支2和上平台5，折叠驱动分支2均布设于下平台1和上平台5之间，且相邻两个折叠驱动分支之间的夹角为120°，折叠驱动分支均包括下连杆201、上连杆202、辅助下连杆204、辅助上连杆203、辅助油缸3和驱动电缸4，下连杆201的第一端通过第一转动副与下平台1转动连接，且下连杆201的第二端通过第二转动副与上连杆202的第一端转动连接，辅助下连杆204设于下连杆201的内侧，辅助下连杆204的第一端通过第三转动副与下平台1转动连接，且辅助下连杆204的第二端通过第四转动副与辅助上连杆203的第一端转动连接，辅助上连杆203的第二端通过第五转动副与设于上连杆202下端面上的上连杆支座20201转动连接，且上连杆202的第二端通过球副与上平台5上的上平台支座51连接，辅助油缸3的第一端通过第六转动副与设于下平台1上的辅助油缸支座31转动连接，且辅助油缸3的第二端通过第七转动副与设于辅助上连杆203上端面上的辅助上连杆支座20301转动连接，驱动电缸4的第一端通过第八转动副与设于下平台1上的驱动电缸支座41转动连接，且驱动电缸4的第二端通过第九转动副与辅助上连杆支座20301转动连接，下平台1、下连杆201、上连杆202、辅助下连杆204以及辅助上连杆203共同组成五杆机构，且通过辅助油缸3和驱动电缸4的协调驱动能实现折展平台的折叠及展开。

在一种优选方式中，下连杆201、上连杆202、辅助上连杆203和辅助下连杆204均呈矩形框架式结构。

如图4所示，上平台5呈等边三角形结构状，且上平台5的每个顶点处均设有上平台支座51。

如图5所示，回转平台6设于上平台5上，且回转平台6与上平台5通过转盘轴承601第十转动副连接，回转平台6包括转盘轴承601和转盘圆台602，且转盘轴承601的外圈与上平台1固定连接，转盘轴承601的内圈与转盘圆台602的底部固定连接，且转盘圆台602的顶部对称设有回转支座603。

如图6所示，等待平台7设于回转平台6上，等待平台7的后端通过第十一转动副与回转平台6上的回转支座603转动连接，且等待平台7包括扇双开门701和变幅油缸安装梁703，等待平台7的两侧均设有围栏，且等待平台7的后端设有可开启关闭的双开门701，等待平台7前端的两侧对称设有变幅油缸安装梁703。

如图7～11所示，伸缩舷桥设于等待平台7的前端，且伸缩舷桥为通过伸缩油缸11驱动的多级舷桥，伸缩舷桥中基础臂12的后端通过第十二转动副与等待平台7中变幅油缸安装梁703的下端转动连接，变幅油缸8对称设于伸缩舷桥的两侧，且变幅油缸8的第一端通过第十三转动副与等待平台7中变幅油缸安装梁703的上端转动连接，变幅油缸8的第二端通过第十四转动副与基础臂12的前端转动连接。

如图7所示，伸缩舷桥包括基础臂12、伸缩臂13、基础桥9、伸缩桥10和伸缩油缸11，基础臂12和伸缩臂13上分别设有基础桥9和伸缩桥10，且伸缩臂13滑动设于基础臂12中，基础桥9和伸缩桥10的两侧均设有围栏，伸缩桥10的桥面宽度小于基本桥9的桥面宽度，且伸缩桥10滑动设于基础桥9上，伸缩油缸11设于基础臂12及伸缩臂13的底部，且伸缩油缸11的第一端通过第十五转动副与基础臂12转动连接，伸缩油缸11的第二端通过第十六转动副与伸缩臂13的前端转动连接。

如图8和图9所示，基础臂12前端和中间部的各侧面均设有压轮1201，且压轮1201透过基础臂12各侧面壁板上的矩形孔压在伸缩臂13的各外侧面上。

如图10和图11所示，基础桥9底部的左右两侧对称设有C型导轨901，伸缩桥10底部的左右两侧对称设有导轨滑轮1001，且导轨滑轮1001滑动设于C型导轨901中。

在一种优选方式中，每个折叠驱动分支2上的第一转动副的中心轴线、第二转动副的中心轴线、第三转动副的中心轴线、第四转动副的中心轴线、第五转动副的中心轴线、第六转动副的中心轴线、第七转动副的中心轴线、第八转动副的中心轴线以及第九转动副的中心轴线彼此平行。

在一种优选方式中，第十转动副的中心轴线垂直于第十一转动副的中心轴线，且第十一转动副的中心轴线、第十二转动副的中心轴线、第十三转动副的中心轴线、第十四转动副的中心轴线、第十五转动副的中心轴线以及第十六转动副的中心轴线彼此平行。

本发明的具体操作步骤如下：

如图1～图11所示，船舶受海浪影响将产生横摇、纵摇、艏摇、横荡、纵荡和升沉运动，其中船舶的横摇、纵摇和升沉为沿x轴、y轴的转动与沿z轴移动，此时将驱动与辅助上连杆203连接的辅助油缸3以及驱动电缸4带动折展平台主动补偿，并根据船只横摇、纵摇和升沉的大小，驱动3个折叠驱动分支2运动，使位于上部的舷桥部分可保持水平；而船舶的横荡、纵荡为沿x轴、y轴的移动可合成为沿某一角度的移动，此时将驱动回转平台6转动以及驱动伸缩油缸11带动伸缩舷桥伸缩完成补偿；船舶的艏摇为沿z轴的转动，当舷桥与海上风电塔对接后允许存在一定角度的转动故无需进行补偿。在舷桥与海上风电塔等对接时，可以通过驱动变幅油缸8调节对接位置。船舶的混合运动最终是由各个驱动共同协调完成补偿，补偿的实现方式为当船舶受海浪运动的综合影响而向某一方向发生倾斜和位移时，机构各驱动器会各自驱动一定的行程，使其位姿发生改变从而使末端执行器克服船舶的倾斜和位移，补偿最终表现为舷桥的末端执行器始终相对作业目标保持静止。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。