申请/专利权人：山东大学;启东中远海运海洋工程有限公司;南通中远海运船务工程有限公司

申请日：2023-12-19

公开（公告）日：2024-03-12

公开（公告）号：CN117416877B

主分类号：B66C23/53

分类号：B66C23/53;B66C13/48;B66C13/16;G06F30/20;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.12#授权;2024.02.06#实质审查的生效;2024.01.19#公开

摘要：本发明属于智能控制领域，具体涉及一种风电安装船、智能安全作业控制系统及方法，智能安全作业控制系统包括海上起重作业安全性评估计算模型、输入模块、滑块控制模块。输入模块包括船舶货物分布矢量、上滑块和下滑块的力和力矩、风速矢量、海平面水质点速度矢量、海流速度矢量、吊机回转角度、吊机俯仰角度、吊装货物重量。将输入模块的参数代入海上起重作业安全性评估计算模型进行起重作业安全评估，若安全，吊机正常作业；若不安全，滑块控制模块计算滑块平衡补偿轨迹，通过控制器控制上滑块和下滑块滑动以实现力矩补偿，由此可减少由恶劣海况下桩腿结构破坏、桩靴脱离海底岩土、桩靴渗入海底岩土等造成的船体倾覆的风险，提高了吊装安全性。

主权项：1.一种风电安装船智能安全作业控制系统，其特征在于，包括海上起重作业安全性评估计算模型、输入模块、滑块控制模块，所述的输入模块包括输入船舶货物分布矢量、上滑块和下滑块的力和力矩、风速矢量、海平面水质点速度矢量、海流速度矢量、吊机回转角度、吊机俯仰角度、吊装货物重量；所述的输入模块将信息输入至海上起重作业安全性评估计算模型中；所述海上起重作业安全性评估计算模型包括：海上起重作业安全性评估计算模型中已导入船体重力；根据力的平移定理，将船体自重矢量等效转换为作用于船体中心O点的力，并产生力矩Ts，Ts可分解为绕X轴与Y轴的力矩τsx，τsy；海上起重作业安全性评估计算模型中已导入吊臂重力；输入吊机回转角度、吊机俯仰角度可得吊臂重心位置，即可得吊臂重力矢量；根据力的平移定理，将吊臂重力矢量等效转换为作用于船体中心O点的力，并产生力矩Tc，Tc可分解为绕X轴与Y轴的力矩τcx，τcy；输入船舶剩余货物的分布情况，利用等效重心计算方程得到重力矢量，根据力的平移定理，将船舶剩余货物重力矢量等效转换为作用于船体中心O点的力，并产生力矩Tl，Tl可分解为绕X轴与Y轴的力矩τlx，τly；输入吊装货物重量，吊机回转角度、吊机俯仰角度，可得货物重心位置，即可得货物重力矢量，根据力的平移定理，将货物重力矢量等效转换为作用于船体中心O点的力，并产生力矩Tg，Tg可分解为绕X轴与Y轴的力矩τgx，τgy；通过传感器测得的风速矢量、海平面水质点速度矢量、海流速度矢量，将风速矢量代入风载荷计算公式，得到风压力矢量；将海平面水质点速度矢量代入莫里森计算公式，得到浪压力矢量；将海流速度矢量代入海流计算公式，得到流压力矢量；经积分处理可得风载矢量、浪载矢量、流载矢量，同理，根据力的平移定理，分别等效转换为作用于船体中心O点的力，并分别产生风载力矩Tw，浪载力矩Tv，流载力矩Tf，Tw可分解为绕X轴与Y轴的力矩τwx、τwy，Tv可分解为绕X轴与Y轴的力矩τvx、τvy，Tf可分解为绕X轴与Y轴的力矩τfx、τfy；所述风电安装船包括船体、吊机、固桩区、上滑快、下滑块、上滑道、下滑道、上滑块滑轮、下滑块滑轮、电动机、吊机旋转台、桩靴和桁架式桩腿，吊机与吊机旋转台连接，吊机旋转台与固桩区连接，固桩区与船体连接，桁架式桩腿与固桩区通过齿轮齿条机构连接，桩靴位于桁架式桩腿底部，船体底部设有上滑道和下滑道，上滑道与上滑块通过上滑块滑轮连接，下滑道与下滑块通过下滑块滑轮连接，上滑块滑轮和下滑块滑轮均与对应的电动机连接，所述电动机固定在对应的上滑块和下滑块上；在进行作业安全性评估时，海上起重作业安全性评估计算模型将得到的在O点的所有的等效力和等效力矩输入到有限元分析软件中，计算得出各个桩腿的实际载荷，海上起重作业安全性评估计算模型评估桩腿结构损坏情况、桩腿脱离海底倾覆情况、桩腿深入海底岩土方面情况；在桩腿结构损坏方面，输入桩腿结构强度参数；在桩腿脱离海底倾覆方面，输入船体稳定约束下的桩腿载荷范围；在桩腿深入海底岩土方面，输入海底岩土稳定约束下的桩腿最大承载能力；海上起重作业安全性评估计算模型作出评估，如果是安全，吊机按设定的吊装轨迹作业；如果不安全，滑块控制模块根据海上起重作业安全性评估计算模型输出计算滑块平衡补偿轨迹，通过控制器控制上滑块和下滑块滑动，使船体安全后，吊机按设定的吊装轨迹作业。

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