Активная компенсация вертикальной качки (AHC) — это метод, используемый на подъемном оборудовании для снижения влияния волн на морские операции. AHC отличается от пассивной компенсации вертикальной качки наличием системы управления , которая активно пытается компенсировать любое движение в определенной точке, используя мощность для повышения точности.
Целью AHC является удержание груза, удерживаемого оборудованием на движущемся судне, неподвижным относительно морского дна или другого судна . Коммерческие морские краны обычно используют блок отсчета движения (MRU) или предварительно заданное обнаружение положения измерения для обнаружения текущих смещений и вращений судна во всех направлениях. [1] Затем система управления, часто на основе ПЛК или компьютера, вычисляет, как активные части системы должны реагировать на движение. [2] Производительность системы AHC обычно ограничена мощностью, скоростью двигателя и крутящим моментом, точностью измерения и задержкой или вычислительными алгоритмами. Выбор метода управления, например, использование предварительно заданных значений или задержанных сигналов, может повлиять на производительность и привести к большим остаточным движениям, особенно при необычных волнах.
Современные системы AHC — это системы реального времени, которые могут вычислять и компенсировать любое смещение за миллисекунды. Точность зависит от сил, действующих на систему, и, следовательно, от формы волн больше, чем от размера волн.
В системе электрической лебедки движение волны компенсируется автоматическим движением лебедки в противоположном направлении с той же скоростью. Таким образом, крюк лебедки будет сохранять свое положение относительно морского дна . Лебедки AHC используются в системах ROV и для подъема оборудования, которое должно работать вблизи или на морском дне. [3] Активная компенсация может включать в себя управление натяжением, направленное на поддержание натяжения троса на определенном уровне при работе на волнах. Направляющие тросы, используемые для направления груза в подводное положение, могут использовать AHC и управление натяжением в сочетании.
Гидравлические краны могут использовать гидравлические цилиндры для компенсации или гидравлическую лебедку . [4] [5] Гидравлические лебедки «активного наддува» управляют потоком масла от насоса (ов) к лебедке, чтобы достичь целевого положения. Гидравлические лебедочные системы могут использовать аккумуляторы и пассивную компенсацию вертикальной качки для формирования полуактивной системы с активным и пассивным компонентом. В таких системах активная часть возьмет на себя управление, когда пассивная система будет слишком медленной или неточной для достижения цели системы управления AHC. Краны AHC должны рассчитывать вертикальное смещение и/или скорость положения наконечника крана, чтобы активно компенсировать вертикальную качку груза под водой.
Хороший кран AHC способен удерживать груз в устойчивом положении с отклонением в несколько сантиметров при волнах высотой до 8 м (+/-4 м).
Краны AHC обычно используются для подводных подъемных операций или строительства , и к сертифицированному оборудованию для компенсации вертикальной качки применяются особые правила. [6]
ВМС США использовали AHC [7] для создания системы Roll-On/Roll-Off ( Ro/Ro ) для двух судов или плавучих платформ в море. [8] Система использует AHC через гидравлические цилиндры. По мнению некоторых, эта система в настоящее время не представляет коммерческого интереса из-за затрат, ограниченного использования и огромного количества энергии.
Последняя разработка заключается в компенсации не только вертикального направления, но и горизонтального направления [9], что позволяет выполнять операции на морских ветряных мельницах. [10]
При буксировке гидролокаторов бокового обзора или научных систем отбора проб устойчивость буксируемого оборудования важна для качества данных. Эти буксируемые системы обычно имеют низкое водонепроницаемость, а постоянное натяжение (CT) не помогает стабилизировать оборудование, когда судно подвергается воздействию волн. AHC в большинстве случаев является лучшим решением для стабилизации буксируемого корпуса. Контроллер AHC использует информацию о глубине буксировки и длине буксирного троса для расчета угла буксирного троса. Это используется для приведения в действие лебедки для компенсации перемещения точки буксировки и обеспечивает плавное перемещение буксируемого устройства по морю.
Активная компенсация вертикальной качки в основном применялась в секторе оффшорной добычи нефти и газа, где разработка была сосредоточена на увеличении производительности компенсирующих лебедок или цилиндров. Стоимость и сложность систем AHC ограничили использование этой технологии в других подводных приложениях, таких как морские исследования. Достижения в области технологий управления в последние годы позволяют AHC стать более стандартизированной и доступной для приложений, где стоимость и простота имеют большое значение.
Теперь доступен контроллер AHC нового поколения со встроенным MRU (датчиком движения), что упрощает производителям лебедок и кранов интеграцию AHC в свои продукты без привлечения внешних экспертов. [11]