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

摘要

本发明涉及一种用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，折叠帆布两端固定在一对刚性移动支架上；测波雷达可对平台远处的海浪环境条件进行实时监测并获得波浪数据，控制器据此预先控制刚性移动支架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；控制器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的施力方向，从而控制驱动装置带动刚性移动支架沿滑轨移动，使折叠帆布中部对准波浪中心位置，并使折叠帆布尽可能展开，达到同时减小平台垂荡、横摇及纵摇运动的目的。此外，该装置还可有效地利用海洋波浪能发电，从而持续地为海上浮式科研平台提供电能供应。

说明书

技术领域

本发明涉及一种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，属于海上平台技术领域。

背景技术

如今，认识海洋和开发海洋已成为人类拓展生存空间的共识，涉海活动如火如荼，世界范围的新一轮海洋竞争愈演愈烈。发展海上浮式平台等高端海洋装备，是加快推进海洋强国建设的必经之路，是把握未来海洋发展竞争主导权的关键举措。

以海洋科研、试验、观测为主要任务的海上浮式科研平台，由于其上布置的试验设备、测量仪器等的精度对平台的稳定性较敏感，特别是平台的垂荡运动会显著影响科研试验结果的误差，较大的垂荡运动甚至造成仪器设备无法使用。同时对于采用系泊方式定位的平台来说，大的垂荡运动会增大锚链力，极限状态下致使锚链发生断裂，对平台造成灾难性破坏。此外，长期在深远海作业的科研设施平台还需要持续的电能供应，以保证平台正常运作、为科研人员提供可靠的工作环境。为减小平台运动，目前主要采用以吸振器原理为主的被动式减振方式，通过将平台运动产生的能量转移到其减振装置上，从而达到减小平台运动响应的目的。

然而，类似这种依靠吸振原理减小平台运动的装置存在以下缺陷：

抑制平台在波浪上的运动效果差。现有减小平台运动的装置多采用以吸振原理为主的减振方式，属于一种被动式减振装置。此类装置一方面只有在平台发生运动后，该抑制装置才能发挥作用，换而言之，平台在装置还未起作用前仍具有较大的运动；另一方面吸振器中的质量块使得平台整体的重量增大、固有频率减小，导致平台更易与波浪发生共振，反而会加剧平台的运动。总之，这种被动式平台运动抑制的效果欠佳；

减小平台运动的同时产生其他负面影响。这主要由于抑制运动的装置中的大质量块会改变平台整体重量及重心位置。现有抑制平台运动的装置中的质量块不仅使得平台整体的重心增高，导致装置在减小平台运动的同时会降低平台的稳性。另外，随平台运动而移动的质量块甚至会加剧平台的摇荡。以横荡运动为例，当平台发生横荡时，质量块在平台立柱间往复移动，由于质量块的重量较大，此时将会产生一个附加力矩，使得平台绕重心转动，导致平台的横摇运动加剧；

安装难度大。由于减振装置的质量块体积较大，重量较重，运输和安装成本较大，对施工技术和设备提出了较高的要求。

现有对比专利：一种基于非线性能量阱的海洋平台减振馈能装置——CN110641639A。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明旨在提出一种抑制海上浮式科研平台运动的主动式减振装置，主要包括波浪环境监测与运动预报模块、主动式运动抑制模块以及发电模块。该装置利用平台上的测波雷达和平台运动预报系统，可提前对平台的运动进行预报，获取波浪中平台的横摇、纵摇及垂荡运动信息。在平台发生振荡和摇荡运动前，根据获取的波浪环境信息，通过调节减振机构上的帆布伸展长度，使得帆布受到的波浪力或力矩恰好与平台欲发生的运动方向相反，从而达到减小平台振荡或摇荡运动的目的。主动式运动抑制模块主要由刚性桁架、移动式折叠帆布、控制器、铰接头及连杆组成，其关于平台中心呈对称布置，并可灵活调节每个装置中折叠帆布的遮挡面积，一方面，保证抑制平台垂荡运动的前提下，同时减小平台的摇荡运动；另一方面，该装置重量较轻，不仅不会增加平台的重心高度，也不会显著增大平台整体重量；结构简单，方便海上施工安装。此外，还可利用波浪作用下带有帆布的刚性桁架的往复转动来进行发电，为海上浮式科研平台提供额外的电能供应。

本发明采取以下技术方案：

一种用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，海上浮式科研平台的下部为浮筒，浮筒上方具有对浮式平台四个角部位进行支撑的4根立柱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，保证其受到的波浪力产生一对与平台摇荡运动方向相反的减摇力矩，从而达到能同时减小浮式平台垂荡、横摇及纵摇运动的目的。

进一步的，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。

进一步的，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。

更进一步的，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。

再进一步的，所述发电机位于所述立柱4内部，包括传动部分与发电部分；传动部分由传动轴20、传动轴上的大齿轮19与小齿轮20以及辅助齿轮18组成，其中，第一棘齿轮15与所述大齿轮19啮合，构成减速齿轮组；第二棘齿轮16通过中间的辅助齿轮18与传动轴上的小齿轮20啮合，构成增速齿轮组；中间的辅助齿轮18与小齿轮20的模数较第二棘齿轮的少；发电部分由增速齿轮箱22及永磁直流发电机组成，传动轴20通过联轴器21与增速齿轮箱22的输入轴连接，增速齿轮箱22的输出轴用作发电机的转子，驱动发电机工作。

一种用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制方法，采用上述海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，测波雷达2对距离平台较远处的来波进行实时观测，获得波高、波长、周期的波浪数据后并将其传到平台上的运动预报系统3；平台运动预报系统3通过对波浪数据及相关波浪谱密度的综合分析，预报浮式平台在下一时段的运动响应；控制器7接收到预报的运动响应信息后，结合实时测得的波浪数据，通过其内部的伺服电机使得移动式折叠帆布6在平台发生运动前就使其中心位置移动到刚性桁架5上阻碍浮式平台受此波浪影响产生垂荡运动趋势的位置，并使折叠帆布9尽可能展开；在平台发生运动时产生与之相反的作用力或力矩并通过固定在立柱4内的发电模块施加到平台上，从而减小平台的垂荡、横摇与纵摇运动。

优选的，主动式平台抑制模块的刚性桁架5通过连杆14上的第一、第二棘齿轮15、16带动相应的齿轮组转动，传动轴20上的齿轮17、19的转动经过联轴器21使得增速齿轮箱22工作，最终驱动发电机的转子转动。

本发明的有益效果在于：

1、主动式抑制平台运动的设计使得平台在发生运动的同时受到与之相反的作用来减弱或抵消这种运动趋势，从而实现减小或完全消除平台在波浪作用下剧烈运动的目的。这种主动式运动抑制方式不仅可保证平台在波浪作用下具有较小的垂荡运动响应，还可有效地减小平台的摇荡(横摇和纵摇)运动，同时不会对平台的其他运动造成负面影响。总之，此种运动抑制方式在有效抑制平台垂荡、横摇及纵摇运动的同时不会对平台的其他性能产生影响，抑制效果显著。

2、平台运动抑制模块的设计，包括刚性桁架、移动式折叠帆布、控制器、铰接头及连杆。刚性桁架的内部采用可移动的轻质材料替代，一方面降低了结构的整体重量，不会对平台的重心及稳性造成影响，且安装方便，降低了海上施工难度；另一方面，在控制器作用下，折叠帆布可根据需要实时自主地伸展到合适的长度并移动至最佳位置，保证最大限度地减小平台在波浪中的垂荡、横摇及纵摇运动。此外，整个机构的构造简单，布置灵活，可结合平台自身总重量及来浪方向合理地布置，并非一定使得装置关于平台中心对称布置。

3、主动式平台运动抑制装置在有效减小平台运动的同时还可高效地利用波浪能，为海上浮式科研平台持续地提供电能。连杆上两个方向相反的棘齿轮及其与传动轴上的齿轮组成的增、减速齿轮组，一方面保证连杆沿顺时针或逆时针转动时均可使发电机工作，从而持续地产生电能；另一方面使得永磁直流发电机的发电功率更加平稳。辅助齿轮起到改变棘齿轮转向的作用，使得连杆往复转动过程中，传动轴上的齿轮始终沿着一个方向转动，从而保证了刚性桁架受到波浪力向上或向下转动都可驱动永磁直流发电机工作，高效地波浪能转化为电能。

4、齿轮驱动的发电模块的设计，包括联轴器、增速齿轮箱和永磁直流发电机。增速齿轮箱可以增加发动机转子转速，一方面保证在恶劣海况下，发电机不会因负载过高而损坏，另一方面实时调节齿轮转动阻力，并利用齿轮组传动，实现不同波浪条件下的最大发电功率。

附图说明

图1是带有主动式运动抑制装置的平台受力分析图。

图2是主动式运动抑制装置的运动状态图。

图3为带有主动式运动抑制装置的海上浮式科研平台的立体图。

图4为带有主动式运动抑制装置的海上浮式科研平台的主视图。

图5为带有主动式运动抑制装置的海上浮式科研平台的侧视图。

图6为带有主动式运动抑制装置的海上浮式科研平台的俯视图。

图7为本发明所述的主动式运动抑制装置的三维结构图。

图8为本发明所述的主动式运动抑制装置的侧视图。

图9为本发明所述的主动式运动抑制装置的俯视图。

图10为本发明所述的发电机构的三维结构图之一。

图11为本发明所述的发电机构的三维结构图之二。

图12为本发明的主动式平台运动抑制装置的工作原理示意图。

图中，1-浮式平台甲板；2-测波雷达；3-平台运动预报系统；4-立柱；5-刚性桁架；6-移动式折叠帆布；7-控制器；8-铰接头；9-折叠帆布；10-刚性移动支架；11-轨轮；12-滑轨；13-金属挡片；14-连杆；15-第一棘齿轮；16-第二棘齿轮；17-大齿轮；18-辅助齿轮；19-小齿轮；20-传动轴；21-联轴器；22-增速齿轮箱；23-永磁直流发电机；24-棘爪；25-弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

首先，用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置总体介绍如下：

主要包括波浪环境监测与运动预报模块、主动式运动抑制模块以及发电模块。

波浪环境监测与运动预报模块由测波雷达与平台运动预报系统组成，测波雷达与运动预报系统均位于平台甲板的上部。其中，测波雷达用于实时监测平台周围的波浪环境条件，可对离平台较远处的来流波浪进行观测并获取相关波浪要素(波高、波长、波陡及波浪周期等)，进而得到波浪谱密度；运动预报系统则对获取的波浪要素及波浪谱密度进行综合分析，预报下一时段内平台欲发生的运动并输出平台运动信息。

主动式运动抑制模块主要包括刚性桁架、移动式折叠帆布、控制器、铰接头及连杆。刚性桁架远离立柱的一端呈弧形，与立柱外表面平行，桁架内部两侧开有平行凹槽，槽内上、下侧均有滑轨；移动式折叠帆布的两端均为刚性支架，支架设计成与立柱的外表面仿形，保证帆布完全伸展开时能够完整覆盖整个刚性桁架，支架两侧与刚性桁架接触处设置有轨轮；控制器位于刚性桁架的两侧靠近立柱处，用以接收运动预报系统输出的平台运动信息并实现对移动式折叠帆布的实时控制，在控制器作用下，轨轮可沿滑轨移动，从而完成对折叠帆布伸展长度及其在刚性桁架上位置的自由控制。此外，为了防止支架过度移动而造成轨轮从滑轨末端脱轨，在滑轨末端处还设置有金属挡片。铰接头位于平台立柱的两侧，用于对刚性桁架与立柱进行铰接，使得刚性桁架可绕铰接点上下转动。连杆安装在立柱的内部，横跨两侧刚性桁架与立柱的铰接处并与桁架刚性连接，外侧桁架转动即带动连杆转动。在靠近连杆中部处固接有两个方向相反的单向棘齿轮，棘齿轮盘上的弹簧破使棘爪与内部棘轮始终保持接触，当连杆顺时针或逆时针转动时仅会使得其中一个棘齿轮转动，从而带动发电机传动轴上对应的齿轮转动，实现永磁直流发电机持续地工作。

整个发电模块固定在平台立柱内部、连杆的侧下方，包含传动部分与发电部分。传动部分由驱动发电机转动的传动轴以及传动轴上的大齿轮与小齿轮组成，其中，第一棘齿轮与传动轴上的大齿轮啮合，构成减速齿轮组；第二棘齿轮通过中间的辅助齿轮与传动轴上的小齿轮啮合，构成增速齿轮组。中间的辅助齿轮模数较第二棘齿轮的少，一方面用于增加第二棘齿轮的转速，使得发电功率更加平稳；另一方面起到改变齿轮转向的作用，使得连杆往复转动过程中，传动轴上的齿轮始终沿着一个方向转动，从而保证了刚性桁架受到波浪力向上或向下转动都可驱动永磁直流发电机工作，持续地产生电能。考虑到折叠帆布受到波浪力作用导致刚性桁架绕铰接点向上转动的角速度略大于刚性桁架依靠自身重力绕铰接点向下转动的角速度，为了使得发电功率相对平稳，当刚性桁架向上转动时，第一棘齿轮发挥作用，将带动传动轴上的大齿轮转动；当刚性桁架向上转动时，第二棘齿轮发挥作用，将带动传动轴上的小齿轮转动。发电部分由增速齿轮箱及永磁直流发电机组成，传动轴通过联轴器与增速齿轮箱的输入轴连接，增速齿轮箱的输出轴用作永磁直流发电机的转子，驱动发电机工作，从而构成完整的发电模块。

具体来说，如图3-6所示，一种用于海上浮式科研平台的主动式运动抑制装置，包括波浪环境监测与运动预报模块、主动式运动抑制模块及发电模块。其中，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、周期等相关波浪数据，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准确预报。需要说明的是，测波雷达2和平台运动预报系统3本身属于现有技术，因此本文中对于其基本原理不再进行详细说明。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。运动抑制模块关于平台中心呈对称布置，也可根据运动抑制的需求并结合浮式平台的整体重量分布灵活地进行布置，并非一定保证对称布置。

如图7-9所示，本发明所述的主动式运动抑制模块主要包括刚性桁架5、移动式折叠帆布6、控制器7、铰接头8以及连杆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，桁架内侧开有凹槽，两侧平行的凹槽中安装有滑轨12并在滑轨12的尾部加装金属挡片13。移动式折叠帆布6由折叠帆布9、刚性移动支架10以及轨轮11构成，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可绕平台立柱4处的铰接点自由转动。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棘齿轮15、16。结合图10、11，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，情况正好相反。

参考图10、11，本发明所述的发电模块固定于平台立柱4内部，包括传动部分与发电部分。传动部分由传动轴20、轴上的大齿轮19与小齿轮20以及辅助齿轮18组成，其中，第一棘齿轮15与传动轴20上的大齿轮19啮合，构成减速齿轮组；第二棘齿轮16通过中间的辅助齿轮18与传动轴上的小齿轮20啮合，构成增速齿轮组。中间的辅助齿轮18与小齿轮20的模数较第二棘齿轮的少。发电部分由增速齿轮箱22及永磁直流发电机23组成，传动轴20通过联轴器21与增速齿轮箱22的输入轴连接，增速齿轮箱22的输出轴用作永磁直流发电机23的转子，驱动发电机工作，从而构成完整的发电模块。通过采用上述结构，与发电模块连接的刚性桁架5无论是顺时针还是逆时针转动，都会在发电机转子端同一方向发电。并且增、减速齿轮组以及增速齿轮箱可以进行调速，无论输入端转速如何都将使得永磁直流发电机23的发电功率趋于稳定。

参考图12，用于海上浮式科研平台的主动式平台运动抑制装置的工作原理为，浮式平台上的测波雷达2对距离平台较远处的来波进行实时观测，获得相关波浪数据后并将其传到平台上的运动预报系统3。平台运动预报系统3通过对波浪要素及相关波浪谱密度的综合分析，预报浮式平台在下一时段的运动响应。控制器7接收到预报的运动响应信息后，结合实时测得的波浪数据，通过其内部的伺服电机使得移动式折叠帆布6在平台发生运动前就调整至合适的长度(帆布覆盖面积)并移动到刚性桁架5上合适的位置，在平台发生运动时产生与之相反的作用力或力矩并通过固定在平台立柱4内的发电模块施加到平台上，从而减小平台的垂荡、横摇与纵摇运动。此外，主动式平台抑制模块的刚性桁架5通过连杆14上的棘齿轮15、16带动相应的齿轮组转动，传动轴20上齿轮17、19的转动经过联轴器21使得增速齿轮箱22工作，最终驱动永磁直流发电机23的转子转动，实现了运动抑制装置在减小平台运动的同时能够持续地产生稳定输出功率的电能，从而高效地解决浮式科研平台的用电需求。

下面对于本实施例中主要的创新点进行分析：

1)有效减小平台运动的主动式运动抑制设计：

不同于常规的被动式减振装置，该主动式减振装置包括波浪环境监测与平台运动预报模块、主动式运动抑制模块以及发电模块。利用安装在平台上的测波雷达与运动预报系统，可提前获得近一段时间内的波浪状况(波高、周期、波长、波陡等波浪要素)，并据此预报平台的运动情况。根据预知的平台垂荡、横摇及纵摇运动信息并结合观测到的波浪环境条件，装置通过控制器提前调整折叠帆布的伸展长度(遮挡面积)及其在桁架上的位置，使得波浪作用下平台两侧的帆布受到的总力或总力矩恰好与平台的垂荡或摇荡运动方向相反，从而达到主动且有效地抑制平台垂荡运动的效果。此外，可视具体的来浪方向，灵活地布置装置的安装方向，也可结合平台整体的重量分布，未必将装置对称布置，从而达到最佳的运动抑制效果。

带有主动式运动抑制装置的平台受力分析及对应装置的运动状态分别如图1、2所示，以平台的垂荡与纵摇运动为例，结合上图说明主动式平台运动抑制装置的作用原理。当平台在海面上处于静平衡状态时，其受到的波浪力(浮力)与自身重力平衡，波浪力矩为零，此时既不发生垂荡也不产生纵摇运动，装置的刚性桁架处于图2中0位置的初始状态；当平台受到的波浪力大于或小于自身重力时，也会产生一个顺时针或逆时针的波浪力矩导致平台在垂荡运动的同时产生纵摇运动。如平台所受波浪力小于自身重力欲产生向下运动时，见图1(a)，装置通过调整刚性桁架内折叠帆布的遮挡面积使得平台两侧帆布同时受到向上的波浪力，见图1(a)中的波浪力1、2，此时波浪力大于刚性桁架自身的重力，平台两侧分别产生一个向上的合力，再根据平台的摇荡运动情况同时调整折叠帆布的遮挡位置，使得两侧帆布受到的总波浪力恰好形成一个与平台所受波浪力矩方向相反的减摇力矩，最终通过立柱内的发电模块将力矩传递到平台上，见图1中虚线表示的减振力和减摇力矩，从而达到减小平台垂荡与纵摇运动的目的，此时刚性桁架从图2中的位置0运动到位置1。同理另一种情况下，平台所受波浪力大于自身重力欲产生向上运动时，见图1(b)，装置通过调整刚性桁架内折叠帆布的遮挡面积使得平台两侧帆布同时受到向下的波浪力，见图1(b)中的波浪力1、2，或受到小于刚性桁架重力的向上的波浪力，总之平台两侧分别产生一个向下的合力，再根据平台的摇荡运动情况同时调整折叠帆布的遮挡位置，使得两侧帆布受到的总波浪力恰好形成一个与平台所受波浪力矩方向相反的减摇力矩，最终通过立柱内的发电模块将力矩传递到到平台上，见图1中虚线表示的减振力和减摇力矩，从而达到减小平台垂荡与纵摇运动的目的，此时刚性桁架从图2中的位置0运动到位置2。

平台上的测波雷达可以提前对离平台较远处的波浪进行观测并得到相关波浪参数，同时运动预报系统通过对获得的波浪参数进行分析进而预报平台近期内的运动响应，随后主动式运动抑制装置结合观测到的波浪环境条件与平台运动响应，通过控制器提前调整刚性桁架上折叠帆布的长度(遮挡面积)。

2)高波浪能利用率的发电模块设计：

平台运动抑制模块与平台立柱铰接，带有折叠帆布的刚性桁架受波浪力作用后绕铰接头处往复转动，此时两铰接头之间与桁架固连的连杆也随之往复转动，通过其上的棘齿轮带动发电机的齿轮转动，从而保证刚性桁架无论朝哪个方向转动均可使得永磁直流发电机工作，持续地产生电能。立柱内的连杆上分别设计了与永磁发电机配对的两对大小不同的齿轮组，一方面使得连杆绕两个方向转动时，驱动发电机的齿轮始终往一个方向转动，保证了刚性桁架绕铰接点往复转动时发电机可持续地进行发电；另一方面，考虑到折叠帆布受波浪力作用后，刚性桁架向上或向下转动的角速度不同，设计一大一小齿轮组可使发电功率更加平稳。发电模块利用受波浪力作用后刚性桁架的往复转动带动立柱内的永磁直流发电机持续地发电，实现了波浪能的高效利用，并为海上浮式科研平台提供长期的电能供应。

3)构造简单、重量轻的结构设计：

该海上浮式科研平台主动式运动抑制装置的结构简单，其主要包括波浪环境监测与运动预报模块、主动式运动抑制模块以及发电模块。主动式运动抑制模块中的刚性桁架的内部设计有可沿滑轨移动的折叠帆布，这种采用轻质材料代替背景技术所描述的实心结构的设计大大减小了装置自身的质量，同时该装置的位置布置灵活，安装方便并可拆卸。

以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护的范围之内。