本發(fā)明涉及船舶系泊，具體涉及一種船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置及其工作方法。

背景技術(shù)：

1、船舶系泊，作為保障船舶在港口、碼頭安全?？康闹匾侄?，受到航運(yùn)界的廣泛關(guān)注。特別在每年夏秋臺(tái)風(fēng)盛行的季節(jié)，西北太平洋、我國(guó)南海生成的強(qiáng)熱帶氣旋或臺(tái)風(fēng)會(huì)給靠港?？康拇皫韲?yán)重影響。船舶處于系泊狀態(tài)時(shí)，除了受纜繩拉力作用外，在水平方向上，會(huì)受風(fēng)動(dòng)力和水動(dòng)力作用；在垂直方向上，受浮力和重力的作用。其中，浮力、重力、水動(dòng)力、風(fēng)動(dòng)力會(huì)對(duì)船體起驅(qū)動(dòng)作用；纜繩拉力作為上述力的應(yīng)力對(duì)船體起束縛作用。當(dāng)船舶受橫向荷載較大時(shí)，極易引發(fā)局部纜繩斷裂，造成船舶漂離泊位、擦碰碼頭設(shè)施及附近系泊船舶等后果。

2、當(dāng)前，系纜力測(cè)量方案主要依賴于工作人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工監(jiān)控與巡視，但這種方法不能及時(shí)對(duì)纜繩破斷做出反應(yīng)。同時(shí)，常用的調(diào)整方案為通過電機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)絞纜機(jī)收緊纜繩。但是當(dāng)船舶突然遭遇極端海況時(shí)，如強(qiáng)潮流等變化復(fù)雜的環(huán)境條件下，系纜力極容易超過破斷力的20％，由于上述方案高度依賴人工經(jīng)驗(yàn)與判斷，且缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及反饋機(jī)制，易受到主觀因素的影響，從而增加了事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

3、在復(fù)雜的系泊系統(tǒng)中，纜繩預(yù)張力的大小對(duì)碼頭的靜態(tài)穩(wěn)定性和抗風(fēng)浪性能具有顯著且直接的影響。若預(yù)張力設(shè)置不當(dāng)，船舶在面臨風(fēng)浪等外部作用時(shí)，其穩(wěn)定性將受到嚴(yán)重威脅，進(jìn)而對(duì)碼頭的整體安全構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)。因而，精確控制和調(diào)整纜繩的預(yù)張力，對(duì)于確保船舶和碼頭在復(fù)雜海洋環(huán)境中的穩(wěn)定與安全舉足輕重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置及其工作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)不能實(shí)時(shí)測(cè)量系纜力并智能控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)的問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:

3、一種船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，包括固定機(jī)構(gòu)、系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和可伸縮式限位桿，固定機(jī)構(gòu)和系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均固定在船舶的纜繩上，固定機(jī)構(gòu)包括環(huán)段與鎖定組件，系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電磁設(shè)備，環(huán)段通過可伸縮式限位桿與電磁設(shè)備的外殼連接，固定機(jī)構(gòu)和系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)內(nèi)部均安裝有集成控制器。

4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，固定機(jī)構(gòu)中的環(huán)段有四塊，各環(huán)段中間均留有孔道，四塊環(huán)段通過穿過所有孔道的鋼絲與鎖定組件連接。

5、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，鎖定組件包括電動(dòng)絞盤，電動(dòng)絞盤與集成控制器連接，鋼絲的末端與電動(dòng)絞盤上的絞索鉤連接。

6、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，環(huán)段包括動(dòng)力單元、應(yīng)變片、第一尼龍勾面和強(qiáng)磁鐵，動(dòng)力單元設(shè)置在環(huán)段的外壁上，應(yīng)變片設(shè)置在環(huán)段內(nèi)表面，應(yīng)變片通過信號(hào)線與一信號(hào)傳輸模塊連接，信號(hào)傳輸模塊與集成控制器連接，第一尼龍勾面設(shè)置在應(yīng)變片周圍空隙處，強(qiáng)磁鐵設(shè)置在環(huán)段垂直于纜繩的一側(cè)。

7、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，電磁設(shè)備由外殼包覆，外殼內(nèi)部左右兩側(cè)設(shè)有兩根固定鋼柱，兩根固定鋼柱上各纏繞一組線圈，兩組線圈位于兩條電流回路中，線圈與電流回路一一對(duì)應(yīng)，兩條電流回路內(nèi)分別設(shè)有一塊智能電阻。

8、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，可伸縮式限位桿有兩套，可伸縮式限位桿包括外管、內(nèi)桿、齒輪齒條部件和位置傳感器，外管套設(shè)在內(nèi)桿上并與內(nèi)桿通過齒輪齒條部件作可移動(dòng)式連接，外管和內(nèi)桿的外端分別固定在外殼和環(huán)段上，位置傳感器固定在可伸縮式限位桿內(nèi)部且與集成控制器連接。

9、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，外殼為兩個(gè)半圓環(huán)拉伸體，外殼的內(nèi)表面粘合有第二尼龍勾面，外殼通過多根伸縮桿連接，伸縮桿為環(huán)形伸縮桿，兩端固定在外殼上。

10、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，固定機(jī)構(gòu)與系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)表面設(shè)置有防水涂層。

11、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，一種船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置的工作方法，包括以下步驟：

12、步驟一，在每根纜繩上都安裝一個(gè)船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，通過限位桿確定固定機(jī)構(gòu)和系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的初始位置；

13、步驟二，驅(qū)動(dòng)固定機(jī)構(gòu)收集系纜力數(shù)據(jù)，集成控制器通過環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)系纜力是否超過纜繩的破斷力，當(dāng)系纜力超過破斷力時(shí)對(duì)纜繩進(jìn)行調(diào)節(jié)；

14、步驟三，通過集成控制器實(shí)現(xiàn)多根纜繩的協(xié)同控制，調(diào)整全部纜繩的預(yù)張力；

15、步驟四，利用系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改變電磁設(shè)備中通過線圈的電流大小和方向，使線圈產(chǎn)生磁力，與強(qiáng)磁鐵產(chǎn)生引力，從而壓縮纜繩；

16、步驟五，通過限位桿內(nèi)部齒輪齒條限制固定機(jī)構(gòu)與系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)距離，避免裝置在強(qiáng)磁力作用下直接吸引并過度壓縮纜繩；

17、步驟六，通過集成控制器對(duì)預(yù)張力調(diào)節(jié)后的纜繩重新計(jì)算，在系纜力都低于纜繩的破斷力時(shí)，裝置停止工作。

18、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，判斷系纜力是否超過纜繩的破斷力的公式為：

19、其中，所述f為纜繩破斷力，單位為kn；所述v為風(fēng)速，單位為m/s；所述h為波高，單位為m；t為波周期，單位為s；所述f為應(yīng)變片檢測(cè)到的力，單位為kn；k為安全系數(shù)。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

21、本發(fā)明的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，通過固定機(jī)構(gòu)中環(huán)段、鋼絲、鎖定組件、第一尼龍勾面的組合設(shè)置，大幅簡(jiǎn)化了系纜力的測(cè)量過程；通過將固定機(jī)構(gòu)直接安裝到纜繩上，實(shí)現(xiàn)了系纜力的直接測(cè)量，無需復(fù)雜的計(jì)算過程，還大幅提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，使得船舶工作人員能夠更快速、更精準(zhǔn)地了解到系纜力的狀態(tài)，提高了工作效率；通過電磁設(shè)備與集成控制器的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了系纜力的實(shí)時(shí)監(jiān)控與調(diào)節(jié)；根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的系纜力情況，通過系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中的智能電阻改變電流，進(jìn)而調(diào)整磁力的大小，從而實(shí)現(xiàn)了智能化的纜繩長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，以確保系纜力處于安全狀態(tài)，大幅降低了人工干預(yù)的需要，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和安全性。本發(fā)明的應(yīng)用可以有效削減人力成本，降低操作風(fēng)險(xiǎn)，提高船舶的整體運(yùn)行效率和安全性。此外，由于本發(fā)明引入了智能化調(diào)節(jié)裝置，可以根據(jù)不同船舶的需求進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，具有一定的通用性和適用性，有望在船舶領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛的應(yīng)用和推廣，為航運(yùn)業(yè)的發(fā)展帶來新的技術(shù)突破和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)特征：

1.一種船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括固定機(jī)構(gòu)、系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和可伸縮式限位桿，所述固定機(jī)構(gòu)和系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均固定在船舶的纜繩上，所述固定機(jī)構(gòu)包括環(huán)段與鎖定組件，所述系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電磁設(shè)備，所述環(huán)段通過可伸縮式限位桿與電磁設(shè)備的外殼連接，所述固定機(jī)構(gòu)和系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)內(nèi)部均安裝有集成控制器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述固定機(jī)構(gòu)中的環(huán)段有四塊，各環(huán)段中間均設(shè)有孔道，四塊環(huán)段通過穿過所有孔道的鋼絲與鎖定組件連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述鎖定組件包括電動(dòng)絞盤，所述電動(dòng)絞盤與集成控制器連接，所述鋼絲的末端與電動(dòng)絞盤上的絞索鉤連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述環(huán)段包括動(dòng)力單元、應(yīng)變片、第一尼龍勾面和強(qiáng)磁鐵，所述動(dòng)力單元設(shè)置在環(huán)段的外壁上，所述應(yīng)變片設(shè)置在環(huán)段內(nèi)表面，所述應(yīng)變片通過信號(hào)線與一信號(hào)傳輸模塊連接，所述信號(hào)傳輸模塊與集成控制器連接，所述第一尼龍勾面設(shè)置在應(yīng)變片周圍空隙處，所述強(qiáng)磁鐵設(shè)置在環(huán)段垂直于纜繩的一側(cè)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述電磁設(shè)備由外殼包覆，所述外殼內(nèi)部左右兩側(cè)設(shè)有兩根固定鋼柱，兩根固定鋼柱上各纏繞一組線圈，兩組線圈位于兩條電流回路中，線圈與電流回路一一對(duì)應(yīng)，兩條電流回路內(nèi)分別設(shè)有一塊智能電阻。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述可伸縮式限位桿有兩套，所述可伸縮式限位桿包括外管、內(nèi)桿、齒輪齒條部件和位置傳感器，所述外管套設(shè)在內(nèi)桿上并與內(nèi)桿通過齒輪齒條部件作可移動(dòng)式連接，所述外管和內(nèi)桿的外端分別固定在外殼和環(huán)段上，所述位置傳感器固定在可伸縮式限位桿內(nèi)部且與集成控制器連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述外殼為兩個(gè)半圓環(huán)拉伸體，所述外殼的內(nèi)表面粘合有第二尼龍勾面，所述外殼通過多根伸縮桿連接，所述伸縮桿為環(huán)形伸縮桿，兩端固定在外殼上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述固定機(jī)構(gòu)與系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)表面設(shè)置有防水涂層。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置的工作方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置的工作方法，其特征在于，判斷系纜力是否超過纜繩的破斷力的公式為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置及其工作方法，裝置包括固定在纜繩上的固定機(jī)構(gòu)和系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，固定機(jī)構(gòu)包括環(huán)段與鎖定組件，系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電磁設(shè)備，環(huán)段通過可伸縮式限位桿與電磁設(shè)備的外殼連接，固定機(jī)構(gòu)和系纜力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)內(nèi)部均安裝有集成控制器。本發(fā)明的船舶系纜力測(cè)量與調(diào)節(jié)裝置及方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)不能實(shí)時(shí)測(cè)量系纜力并智能控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)問題，具有增大船舶停泊期間安全性與有效性的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：聞鳴,李小軍,朱艷,郭殿禹,劉心悅,陳胡林,諸云鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中船第九設(shè)計(jì)研究院工程有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21