CN103562121B - 双卷筒牵引绞盘 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双卷筒牵引绞盘（1），其可旋转卷筒（3、4）均被提供有可调节槽（7、8）。每个卷筒均包括多个弯曲区段（11），例如三个或更多弯曲区段（11），每个区段均限定周向槽的一部分，从而卷筒的外表面上的多个周向槽中的每个均由若干个弯曲区段构成。弯曲区段中的每个均被芯体（10）能移动地支撑，以便相对于卷筒的旋转轴线沿大体上径向方向移动。提供用于弯曲区段的致动机构，其包括引起弯曲区段的基本径向移位的致动器（12），从而槽的周长能够被调节。

Description

双卷筒牵引绞盘

技术领域

本发明涉及一种双卷筒牵引绞盘、一种这种双卷筒牵引绞盘的用途、一种提供有这种牵引绞盘的船以及一种用于使用这种牵引绞盘的方法。

背景技术

双卷筒牵引绞盘在本领域是已知的。它们典型地包括框架，框架支撑第一可旋转卷筒和第二可旋转卷筒以使绳索能够缠绕在两个卷筒上，并且进一步包括用于使两个卷筒围绕它们各自的旋转轴线旋转的一个或更多驱动器。每个卷筒的周向表面被提供有垂直于卷筒的旋转轴线延伸的平行的周向槽，用于在使用时接合缠绕在两个卷筒上的绳索。

在大多数实施例中，第一卷筒的旋转轴线相对于第二卷筒的旋转轴线倾斜，从而第二卷筒的周向槽将缠绕在两个卷筒上的绳索从第一卷筒上的第一周向槽引导到第一卷筒上的第二周向槽。

缠绕在两个卷筒上的绳索中的张力，更特别地，由提供在每个卷筒的外表面中的槽承载的绳索中的张力随着绳索从卷筒的低张力端朝向卷筒的高张力端穿过每个槽而增加，在卷筒的低张力端，所承载的绳索中的张力低，在卷筒的高张力端，所承载的绳索中的张力高。

本发明进一步涉及安装有牵引绞盘的船，以及这种绞盘在海上技术中的应用，例如用于弃置与回收应用、海洋学、在极深处捕捞，或者通过拖船对浮动负载的拖曳。这种牵引绞盘被用于接收和释放细长物体，例如线缆或绳索、管缆等。特别地，本发明涉及专用于通过线缆拖拉非常重的负载和/或极深处的负载的绞盘。在这些情况下，绳索的重量通常构成负载的不可忽略的部分，这种绳索具有大直径和非常大的长度。因此，为了提升和降下极深处的负载，通常使用合成绳索，因为它们的重量比钢丝低。

已知的牵引绞盘的问题在于绳索快速磨损。在负载作用下，绳索，特别是纤维绳伸展，这导致绳索滑动。绳索的伸展和绳索沿着卷筒表面的随后的滑动导致热的产生，从而绳索的温度升高并由此导致绳索的加剧磨损。这对于高科技绳索而言是特别不利的，更特别地，对于与钢丝相比更易于受到生热的影响的合成绳索而言是特别不利的。

发明内容

本发明的目的是提供一种可替代的双卷筒牵引绞盘。本发明进一步的目的是提供一种双卷筒牵引绞盘，该双卷筒牵引绞盘至少减少由绳索的伸长导致的绳索在卷筒上的滑动，优选基本消除由绳索的伸长导致的绳索在卷筒上的滑动。

因此，本发明提供一种双卷筒牵引绞盘。利用根据本发明的双卷筒牵引绞盘，可旋转卷筒均被提供有用于承载绳索的可调节槽。通过调节槽的周长，根据本发明的绞盘的槽可适于满足由牵引绞盘承载的绳索的缩短或伸长。因此，卷筒与绳索相匹配，并且绳索的滑动被减少或者甚至被消除。

根据本发明的双卷筒牵引绞盘的每个卷筒均包括芯体、多个弯曲区段和致动机构。

每个卷筒的芯体被安装在牵引绞盘的框架中。例如电动驱动器或液压驱动器的一个或更多驱动器被提供用于使芯体围绕其旋转轴线旋转，即围绕相应卷筒的旋转轴线旋转。

多个弯曲区段中的每个限定周向槽的一部分，从而每个周向槽在若干弯曲区段上延伸，例如在三个或更多弯曲区段上。所述弯曲区段中的每个均被能移动地支撑在芯体上，以便相对于卷筒的旋转轴线沿大体上径向方向移动。

用于所述弯曲区段的致动机构包括引起弯曲区段的基本径向移位的致动器。更特别地，致动器允许：a)将弯曲区段移动到外部位置以增加槽的周长，和b)将弯曲区段移动到内部位置以减小槽的周长。弯曲区段能够在它们的内部位置和外部位置之间移动以便在径向方向上调节槽，更特别地调节构成槽的区段，并由此调节槽的周长。

致动机构还允许弯曲区段被定位为使得在卷筒的低张力端处的槽的周长小于在卷筒的高张力端处的槽的周长。

因此，支撑绳索的槽的周长可被调整为使得，槽在绳索的伸长率低时具有小的周长，并在绳索的伸长率高时具有大的周长。以这种方式，卷筒可被调节，以满足例如由于提升或降下负载引起的绳索的长度的变化。

因此，卷筒可被调整为不仅匹配特定类型的绳索的张力特性，而且匹配特定类型的绳索与待使用该绳索支撑的特定负载的组合。

利用现有技术的牵引绞盘，典型地由用该绳索支撑的负载的重量引起的绳索的长度的增加或减小引起绳索的伸长或缩短，并由此导致该绳索在卷筒的表面上滑动。

在一实施例中，根据本发明的双卷筒牵引绞盘包括由至少三个，例如四个、五个、八个或更多弯曲区段构成的周向槽。通过这样沿着卷筒的周界提供多个弯曲区段，对槽的周长的调节可被更好地控制。提供三个或更多弯曲区段来形成单个槽还有利于在槽承载绳索时调节该槽的周长。由于典型的双卷筒牵引绞盘的布置，两个卷筒的仅一部分承载绳索，而卷筒的一部分，即卷筒的面向另一卷筒的部分，不承载绳索。

当每个槽由三个或更多相同尺寸的区段构成时，卷筒可被旋转为使得弯曲区段中的两个承载绳索，而第三区段面向另一卷筒并且不承载绳索。因此，可通过沿径向方向移动不承载绳索的区段，即面向另一卷筒的区段，来调节弯曲部的周长。因为该弯曲区段不支撑绳索，所以需要更少的力来移动它，由此其可被更容易地移动。通过旋转卷筒，三个弯曲区段的位置可被连续调节，更具体地，每个区段可在该区段不支撑绳索时沿径向方向被移动。

在一实施例中，根据本发明的双卷筒牵引绞盘的致动机构被提供有机械和/或电子控制系统，该机械和/或电子控制系统适于在卷筒承载绳索时操作致动器，在一实施例中，在卷筒承载绳索并且被旋转时操作致动器，从而弯曲区段仅在该弯曲区段的槽部分仅部分地承载绳索时沿大体上径向方向被移动，在一实施例中仅在该弯曲区段的槽部分不承载绳索时被移动。因此可在牵引绞盘在使用时，更特别地在槽承载绳索时，甚至在用该绳索提升或降下负载时调节槽。仅在区段不支撑绳索时移动该区段有利于调节槽，因为在区段不支撑绳索时需要更少的力来移动该区段。

因此，本发明不仅提供这样的双卷筒牵引绞盘：其每个卷筒的槽，更特别地，槽的周长和半径可适应待被卷筒承载的绳索的特定特性，并且适应特定负载对该绳索的影响。本发明还提供一种双卷筒牵引绞盘，该双卷筒牵引绞盘可在使用期间负载变化时被调整。牵引绞盘因此特别适用于将负载提升和降到极深处。

例如，对于相同类型的绳索，绳索中的张力，以及因此绳索的伸长率在提升重的负载时较高，并且在提升较轻的负载时较低。而且，当分别从极深处提升负载或将负载降到极深处时，由缠绕在绞盘上的绳索支撑的负载由于从绞盘朝向负载垂下的绳索的长度的变化而变化。垂下的绳索的重量增加到由该绳索支撑的负载。因此，例如，当将物体降到极深处时，被支撑的负载的相当一部分由绳索的垂下的用于支撑物体的部分的重量形成。

在一实施例中，形成槽的弯曲区段的每个均在一端处被成形为用于支撑相邻的弯曲区段的叠置端，并且均在相反端被成形为用于接合用于支撑的弯曲区段，从而形成槽的弯曲区段如同搭叠构件或瓦片那样彼此支撑。因此，弯曲区段共同形成卷筒的坚固但可调节外表面。

在可替代实施例中，每个槽由相同数量的弯曲区段形成，其中弯曲区段中的一半在两端处均被提供有支撑端，被成形为用于支撑相邻的弯曲区段的叠置端。弯曲区段中的另一半在两端处均被提供有叠置端，被成形为用于能滑动接合用于支撑的支撑弯曲区段的支撑端。因此，弯曲区段的第二半被弯曲区段的第一半支撑。通过沿径向方向移动支撑弯曲区段，被支撑的弯曲区段也被移动。为了允许调节由弯曲区段形成的槽的径向周长，区段能滑动地彼此接合，从而除了沿径向向外的方向移动之外，它们可滑动远离彼此，并且除了沿径向向内的方向移动之外，它们可朝向彼此滑动，以便分别增加或减小槽的周长，即长度。

在一实施例中，根据本发明的形成双卷筒牵引绞盘的卷筒的平行槽的弯曲区段沿着卷筒的纵向轴线成排地平行布置，并且致动机构包括由这样一排弯曲区段公用的致动器，以便同时移动多个槽的一个或更多弯曲区段。因此，这种排的弯曲区段，以及由此多个槽的周长可被快速和简单地调节。使用单个致动器来移动多个弯曲区段允许简化的设计。

在根据本发明的进一步的实施例中，每个公用致动器包括被相应的卷筒的芯体支撑的凸轮轴，凸轮轴沿平行于卷筒的旋转轴线的方向延伸，每个凸轮轴与一排弯曲区段相互作用，以便通过旋转凸轮轴而沿大体上径向方向同时移动多个弯曲区段。因此，多个槽的弯曲区段的位置可被有效地和同时调节。

在一实施例中，凸轮轴被提供有用于每个区段的单独的凸轮，该凸轮被支撑在提供在区段中的开口中。凸轮因此防止区段沿周向方向的实质性移动。

在一实施例中，致动器被设计为将相邻的槽的弯曲区段移动不同的径向距离，从而第一槽的周长被调节的程度比与第一槽相邻并且位于第一槽的高张力侧处的槽的周长被调节的程度小。差别性调节是有利的，因为每个槽内的绳索中的张力是不同的，因此每个槽内的绳索的伸长也是不同的，更特别地，朝向卷筒的高张力侧增加。槽的周长优选大体上匹配由于每个槽内绳索中张力的增加而引起的绳索的伸长的变化。

在进一步的实施例中，根据本发明的双卷筒牵引绞盘的致动机构适于从一个槽到下一个槽以预定的和固定的比率(ratio)移动卷筒的弯曲区段，以便针对绳索的预定的可能非线性的弹性行为调节每个槽的周向距离。因此，槽的周长的变化匹配每个特定槽中的该类型绳索的伸长。牵引绞盘的卷筒因此被最佳地配置用于该特定类型的绳索。

在一实施例中，根据本发明的双卷筒牵引绞盘的致动机构被提供有控制系统，该控制系统包括用于检测绳索速度和/或由卷筒承载的绳索中的张力的一个或更多传感器。该控制系统适于操作致动器，以使区段依赖于绳索中的实际张力以及由此依赖于绳索的伸展而被定位，以便形成具有这样的周长的槽，该周长使得弯曲区段的承载绳索的表面具有与绳索相同的速度。

例如，传感器可与用于引导绳索朝向或远离牵引绞盘的滑轮系统组合，以便检测绳索中的张力，或者与形成槽的弯曲区段组合，以便检测由绳索施加到弯曲区段上的压力和/或绳索和弯曲区段之间的摩擦力和/或绳索相对于弯曲区段的速度。该传感器数据被控制系统使用以最佳地定位弯曲区段，从而使滑动最少。

在根据本发明的实施例中，芯体在以固定角度隔开的位置处支撑平行于卷筒的旋转轴线延伸并与卷筒的旋转轴线相距相等径向距离的凸轮轴。在进一步的实施例中，第一排弯曲区段中的每个弯曲区段具有与第一凸轮轴协作的第一端部，以便大体上沿径向方向移位所述端部，并且第一排的每个弯曲区段具有被相邻的第二排弯曲区段中的区段的第一端部支撑的第二端部，并且第二凸轮轴与第二排的区段的所述第一端部协作，以便沿所述径向方向移位第二排的弯曲区段的第一端部，并因此沿所述径向方向移位第一排的弯曲区段的第二端部。

因此，区段可被有效地移动，并且可同时被容易地相对于彼此定位。

在根据本发明的进一步的实施例中，用于每个凸轮轴的凸轮轴致动器被提供在芯体上，例如液压马达或电动马达。在一实施例中，所述凸轮轴致动器能彼此独立地操作，以便允许调节不承载绳索的区段，同时不调节承载绳索的区段。这有利于在绞盘的使用期间调节槽，即在绞盘支撑绳索并且可选地提升或降下负载时调节槽。

在进一步的实施例中，每个弯曲区段被提供有用于沿大体上径向方向移动该区段的其自己的致动器，例如被液压缸致动的杆系统或者被电动驱动器操作的凸轮。这允许对区段进行独立调节，并且因此允许针对不同类型的绳索和/或绳索的张力行为的未预料到的变化调节槽。

本发明进一步提供一种根据本发明的双卷筒牵引绞盘在海上操作中的用途，例如用于弃置与回收应用、海洋学、在极深处捕捞，或者用于通过拖船拖曳。

本发明进一步提供一种提供有根据本发明的双卷筒牵引绞盘的船。

本发明进一步提供一种用于减少绳索在双卷筒牵引绞盘上的滑动的方法。该方法包括以下步骤：

提供根据本发明的双卷筒牵引绞盘；

提供带有待被双卷筒牵引绞盘承载的绳索的储存卷筒；

调节弯曲区段的径向位置，并因此调节由该弯曲区段限定的槽的周长；

将绳索从储存卷筒引导到牵引绞盘，将绳索缠绕在两个牵引卷筒上以使绳索被槽承载；

将绳索从牵引绞盘引导到负载，并且连接绳索和负载；

使用牵引绞盘和绳索提升或降下第一负载。

根据本发明的另一方法包括以下步骤：在卷筒承载绳索时通过调节多个弯曲区段的径向位置来调节多个槽的周长，在一实施例中为同时调节多个槽的周长。在一实施例中，每排弯曲区段中的弯曲区段的位置被调节，所述排沿平行于卷筒的旋转轴线的方向延伸。

因此，槽可在牵引绞盘支撑绳索的同时以及在绳索支撑负载的同时被调节。

根据本发明的另一方法包括以下步骤：在卷筒被旋转时通过调节多个弯曲区段的径向位置来动态调节槽的周长，在一实施例中为同时动态调节槽的周长，并且其中弯曲区段仅在该弯曲区段的槽仅部分地承载绳索时沿大体上径向方向被移动，在一实施例中，仅在该弯曲区段的槽不承载绳索时被移动。

因此，可在牵引绞盘支撑绳索的同时、在绳索支撑负载的同时和在卷筒旋转的同时，由此在实际提升或降下由该绳索支撑的负载期间调节槽。

在进一步的实施例中，限定出槽的弯曲区段的位置以连续的方式沿着槽的周向距离被调节。这有利于在卷筒被旋转的同时调节槽，更特别地，调节槽的周长。

本发明的进一步的实施例及其优点和实质的细节被公开在附图和说明书中以及权利要求中。

附图说明

将参照附图更详细地解释本发明，附图中：

图1示出根据本发明的双卷筒牵引绞盘的局部截面形式的俯视图；

图2示出图1的牵引绞盘的主视图；

图3示出图1的牵引绞盘的卷筒的截面形式的主视图；

图4示出图1的牵引绞盘的卷筒的弯曲区段的透视图；

图5示出图1的牵引绞盘的卷筒的两个外侧，即卷筒的承载绳索的侧部的截面形式的俯视图；和

图6示出处于不同位置的一些弯曲区段的截面形式的示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的双卷筒牵引绞盘1的俯视图。图2示出相同的牵引绞盘的主视图。

双卷筒牵引绞盘1包括框架2，框架2支撑第一可旋转卷筒或者后向卷筒3以及第二可旋转卷筒或前向卷筒4。在图中，左卷筒4以截面形式被示出。在牵引绞盘使用时，绳索被缠绕在两个卷筒上。为了清楚的原因，绳索5没有全部示出在这些图中，仅延伸到绞盘和从绞盘延伸的区段示出在图1中。注意到本领域技术人员已知双卷筒牵引绞盘的基本工作原理以及这种绞盘承载绳索的方式。因此将不对此展开讨论。

在示出的实施例中，第一卷筒3位于储存卷筒(未示出)附近，绞盘从储存卷筒接收绳索5，绳索5的一部分5a示出在图中。绳索朝向第二卷筒4在第一卷筒3下方穿过，而不接触第一卷筒3。在第二卷筒4上，绳索5被接收在第一槽7a中并且被引导围绕卷筒，返回到第一卷筒3，绳索5通过第一槽8a被引导围绕第一卷筒3，返回第二卷筒上的第二槽，等等。在所示的实施例中，绳索的一部分5d从第一卷筒的最后一个槽8i向下引导到第二卷筒下方，在不接触第二卷筒的情况下被引导到由绳索5支撑的负载。因此，绳索总共围绕两个卷筒9圈，穿过18个槽，每个卷筒9个槽。

在所示的实施例中，第一卷筒的旋转轴线相对于第二卷筒的旋转轴线倾斜，从而第二卷筒的周向槽将缠绕在两个卷筒上的绳索从第一卷筒上的第一周向槽引导到第一卷筒上的第二周向槽。通过这样定位卷筒，绳索可在卷筒之间平移一短距离，即卷筒可被定位为靠在一起，不用大范围地弯曲绳索和/或使槽的凸缘与绳索之间具有大的摩擦力。

注意到本发明可用于与图1和图2中所示的绞盘不同类型的绞盘，例如具有另外的构造、不同的槽数和/或圈数以及朝向卷筒引导绳索和从卷筒引导绳索的不同的构造的绞盘等。

可旋转卷筒3、4的每个均包括安装在框架2中用于通过驱动器而围绕卷筒的旋转轴线9旋转的芯体10。更特别地，主轴19被提供用于每个卷筒，卷筒主体20经由滚柱轴承21安装在主轴19上。示出的双卷筒牵引绞盘1包括用于使卷筒围绕它们各自的旋转轴线旋转的多个驱动器6。在所示的特定实施例中，两个卷筒均被提供有四个驱动器。其它的构造也是可能的，并且被认为相对于现有技术不具有创造性。

每个卷筒的外表面被提供有与相应卷筒的旋转轴线9垂直的平行周向槽7、8，平行周向槽7、8用于在使用时承载缠绕在两个卷筒上的绳索。

注意到，通常在储存绞盘和绞盘之间的绳索已经受到用于开始牵引绞盘的两个卷筒的表面上的绳索的抓紧的张力(所谓的反张力)作用。由槽承载的绳索5中的张力随着绳索5从卷筒的低张力端向卷筒的高张力端穿过每个槽而增加，在卷筒的低张力端，所承载的绳索中的张力低，在卷筒的高张力端，所承载的绳索中的张力高。典型地，绳索中的张力在绞盘的从储存卷筒接收绳索的第一槽中最低，在绞盘的最后一个槽中最高，绳索在绞盘的最后一个槽中被导向负载。

因此，卷筒的低张力端典型地是位于绞盘的这样的侧部处的那些端部，在绞盘的该侧部，绳索从储存绞盘被供给到牵引卷筒，在图1中的俯视图中为上端部，并且卷筒的高张力端是位于绞盘的这样的侧部处的那些端部，在绞盘的该侧部，绳索被供给负载，在图中的俯视图中为下端部。这也在图5中示出，在图5中，典型负载沿卷筒的槽的负载分布被标示。

图5示出图1的牵引绞盘的卷筒的两个外侧(即卷筒的承载绳索的侧部)的截面形式的俯视图。例如，在图5示出的特定实施例中，典型负载沿卷筒的槽的负载分布，即在槽中承载的特定绳索中的张力发展如下所示。

卷筒4的第一槽7a上的绳索承受600-667kN的绳索拉力。当绳索进入槽中时，绳索中的张力，也称为反拉力为600kN。当绳索离开槽时，张力已经增加到667kN。在卷筒3上的第一槽8a中的绳索拉力为667-741kN。卷筒4上的后一槽中的绳索拉力为741-823kN。卷筒3上的后一槽中的绳索拉力为823-915kN。卷筒4上的后一槽中的绳索拉力为915-1016kN。卷筒3上的后一槽中的绳索拉力为1016-1129kN。卷筒4上的后一槽中的绳索拉力为1129-1255kN。卷筒3上的后一槽中的绳索拉力为1255-1394kN。卷筒4上的后一槽中的绳索拉力为1394-1549kN。卷筒3上的后一槽中的绳索拉力为1549-1721kN。卷筒4上的后一槽中的绳索拉力为1721-1913kN。卷筒3上的后一槽中的绳索拉力为1913-2125kN。卷筒4上的后一槽中的绳索拉力为2125-2362kN。卷筒3上的后一槽中的绳索拉力为2362-2624kN。卷筒4上的后一槽中的绳索拉力为2624-2916kN。卷筒3上的后一槽中的绳索拉力为2916-3240kN。卷筒4上的后一槽中的绳索拉力为3240-3600kN。卷筒3上的最后一个槽8i中的绳索拉力为3600-4000kN。因此，牵引绞盘上的绳索的绳索拉力在牵引绞盘上从600kN逐渐增加到4000kN。

卷筒的低张力端典型地是位于绞盘的这样的侧部处的那些端部，在绞盘的该侧部，绳索从储存绞盘被供给到牵引卷筒，在图1中的俯视图中为上端部，并且卷筒的高张力端是位于绞盘的这样的侧部处的那些端部，在绞盘的该侧部，绳索被供给负载，在图1中的俯视图中为下端部。

然而，注意到，卷筒的哪个端部是低张力端，卷筒的哪个端部是高张力端可由于卷筒的负载情况变化，更特别地可由于由绳索支撑的负载以及从储存绞盘供给到卷筒的绳索中的张力而变化。

例如，当承载的绳索不支撑负载时，负载和绞盘之间的绳索中的张力可低于储存卷筒和绞盘之间的绳索中的张力。在此情况下，可能的是绞盘的位于卷筒的高张力端处的最后一个槽中的绳索的张力小于绞盘的位于卷筒的低张力端处的第一槽中的绳索中的张力。

根据本发明的牵引绞盘1的可旋转卷筒3、4为具有可调节槽7、8的卷筒。卷筒包括多个弯曲区段11，每个区段限定周向槽的一部分，从而卷筒的多个周向槽的每个均由若干个弯曲区段构成。根据所示的发明，在图3中以卷筒的截面形式的主视图示出这些弯曲区段。此外，图4以透视图示出根据本发明的卷筒的弯曲区段。

弯曲区段11包括在面向卷筒的侧部处的支撑主体和在它们相反侧部处用于承载绳索的槽。在所示实施例中，弯曲区段11还被提供有用于接纳支撑弯曲区段的凸轮轴的圆形开口17。通过经由圆形开口将弯曲区段连接到凸轮轴，凸轮轴不仅沿径向方向支撑弯曲区段，沿定向的可替代方向，例如切向方向推进，还可从弯曲区段被平移到卷筒和牵引绞盘的框架。

在所示的特定实施例中，每个卷筒包括八个平行的由九个弯曲区段组成的排。弯曲区段一起在卷筒的外表面上形成九个周向槽。每个槽由八个弯曲区段形成。

每个弯曲区段11被能移动地支撑在卷筒的芯体上，以便相对于卷筒的旋转轴线沿大体上径向的方向移动。对一排弯曲区段而言，用双箭头18将大体上径向方向标示在图3中。

致动机构被提供用于弯曲区段11。致动机构包括引起弯曲区段基本径向移位的致动器。在所示的实施例中，卷筒3、4的芯体10在以固定角度隔开的位置处支撑凸轮轴12，凸轮轴12平行于相应的卷筒的旋转轴线9延伸并且在与相应的卷筒的旋转轴线9相距相等径向距离处。凸轮轴利用安装在卷筒的侧部上的驱动器13旋转。

利用根据本发明的致动机构，弯曲区段11可被移动到外部位置，以增加槽7、8的周长，并可被移动到内部位置，以便减小槽7、8的周长。在所示的特定实施例中，弯曲区段11接触凸轮轴12的凸轮，从而通过旋转凸轮轴，弯曲区段沿径向方向移动。

在所示的实施例中，弯曲区段沿着卷筒的纵向轴线被成排地平行布置，并且致动机构的致动器对于这样一排弯曲区段而言是公用的。因此，一个致动器可同时移动一排弯曲区段。在可替代实施例中，一个致动器被提供用于一组槽，例如用于形成槽的每组弯曲区段，或者每个弯曲区段被提供有单独的致动器，以便独立地定位弯曲区段。

注意到，在实际中，与卷筒的直径相比，弯曲区段的径向移位的轨迹小。例如，具有2.6米直径的卷筒可被提供有能够沿径向方向在15mm的轨迹上移动的弯曲区段。通常，弯曲区段相对小的移位将足以应付所用的绳索的伸长。

此外，卷筒可被配置为使得，与在卷筒的低张力端处的弯曲区段相比，在卷筒的高张力端处的弯曲区段可沿径向方向在更大轨迹上移动，或者反之亦然。而且，能够仅向卷筒提供可调整槽，或者提供一些固定槽(即不可调整的槽)和一些可调整的槽。在一实施例中，一组卷筒中仅一个槽不可调整，即从储存卷筒接收绳索的槽或者绳索被供给到负载的槽。

在根据本发明的实施例中，由卷筒承载的绳索的伸长通过增加槽的直径而被满足。随着张力增加，绳索的伸长增加。因为绳索中的张力沿着卷筒增加，所以在一实施例中，对于每个槽而言，卷筒的槽的直径从卷筒的低张力端朝向卷筒的高张力端增加。因此，卷筒被提供有由直径增加的槽形成的阶梯面。由于槽直径的增加，槽的周长增加并且满足绳索的长度的增加。绳索的伸长导致绳索朝向卷筒的高张力端的速度增加。绳索沿着卷筒的表面的滑动，特别是在槽中的滑动基本被防止，因为槽的直径朝向卷筒的高张力端增加，因此卷筒的表面的速度朝向卷筒的高张力端增加。

除了将弯曲区段移动到内部位置和外部位置之外，根据本发明的致动机构允许弯曲区段被定位为使得在卷筒的低张力端处的槽的周长小于卷筒的高张力端处的槽的周长。

通过朝向卷筒的低张力端减小槽的周长、通过朝向卷筒的高张力端增加槽的周长、或者通过二者的组合，可获得这种阶梯面。利用后一种方案，卷筒的低张力端处的槽的直径被减小，并且卷筒的高张力端处的槽的直径增加。

在图1和图2中所示的特定实施例中，致动机构被提供有沿着支撑弯曲区段的每个凸轮轴尺寸渐增的凸轮。因此，通过旋转凸轮轴，卷筒可被提供有由具有渐增的直径的槽所形成的阶梯面。

在所示的特定实施例中，凸轮被成形为使得弯曲区段也可被定位在卷筒上的所有槽具有相同直径的初始位置处。该位置示出在图1的俯视图中。

在所示的特定实施例中，致动机构被配置为将卷筒的低张力端处的弯曲区段向内移动，由此减小卷筒的低张力端处的槽的直径，以便满足在增加的张力下的绳索的伸长。

图5中示出图1的牵引绞盘的卷筒的两个外侧的截面形式的俯视图。注意到，槽被示出为处于初始位置中，在该位置它们全部具有相同的直径。在使用时，将朝向低张力端减小槽的半径，以便匹配绳索中的张力，从而槽的半径从卷筒的高张力端到低张力端被逐渐减小。

例如，在图5中所示的实施例中，弯曲区段的移位的轨迹如下。

卷筒4的第一槽7a的弯曲区段可沿径向方向移动15mm的距离。卷筒3的第一槽8a的弯曲区段可沿径向方向移动14.67mm的距离。卷筒4的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动14.30mm的距离。卷筒3的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动13.89mm的距离。卷筒4的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动13.44mm的距离。卷筒3的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动12.93mm的距离。卷筒4的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动12.37mm的距离。卷筒3的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动11.74mm的距离。卷筒4的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动11.05mm的距离。卷筒3的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动10.27mm的距离。卷筒4的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动9.41mm的距离。卷筒3的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动8.46mm的距离。卷筒4的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动7.40mm的距离。卷筒3的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动6.21mm的距离。卷筒4的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动4.90mm的距离。卷筒3的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动3.44mm的距离。卷筒4的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动1.81mm的距离。卷筒3的后一槽的弯曲区段可沿径向方向移动0.00mm的距离。因此，弯曲区段可被调节以便补偿绳索由于增加的张力导致的任何伸长，并且因此防止绳索在卷筒的表面上滑动，更特别地防止绳索在相应的槽中的滑动。

在一实施例中，根据本发明的双卷筒牵引绞盘的每个弯曲区段在一端处均被成形为用于支撑相邻的弯曲区段的叠置端，并且在相反端，每个弯曲区段均被成形为用于接合用于支撑的弯曲区段，从而形成槽的弯曲区段彼此支撑，如同搭叠的瓦片。这种实施例被示出在图中，特别是在图3和图4中。

在所示的特定实施例中，第一排弯曲区段11a中的每个均具有弯曲区段11的第一端部14，第一端部14与第一凸轮轴12a协作，以便大体上沿基本径向方向移位所述端部。第一排11a的区段的每个第二端部15被相邻的第二排11b的区段的第一端部16支撑。第二凸轮轴12b与第二排11b的区段的所述第一端部15协作，以便沿径向方向移位该端部。因此，通过致动单个凸轮轴，两排相邻的排的区段的端部被移动。因此，弯曲区段可被有效地移动。

在所示的实施例中，用于每个凸轮轴的诸如液压或电动马达的凸轮轴致动器被提供在芯体上。凸轮轴因此可独立旋转。可替代地，一个凸轮轴致动器被提供用于旋转两个或更多的凸轮轴。在进一步的实施例中，所述凸轮轴致动器能彼此独立地操作。

在一实施例中，致动机构被提供有适于在卷筒承载绳索时操作致动器的控制系统。因此，当绳索中的张力变化时，例如当负载被附接到绳索的一端时，卷筒可被调节。在进一步的实施例中，致动机构被提供有适于在卷筒承载绳索时以及承载绳索的卷筒被旋转时操作致动器的控制系统。因此，卷筒可在例如负载被提升或降下时被调节。在又一实施例中，致动机构被提供有适于在卷筒承载绳索并且被旋转时操作致动器的控制系统，从而弯曲区段仅在该弯曲区段的槽部分仅部分地承载绳索时沿大体上径向的方向移动，在一实施例中，仅在该弯曲区段的槽部分不承载绳索时被移动。

例如，在图3中示出的卷筒的截面形式的侧视图中，两个弯曲区段11a、11d部分承载绳索，并且均面向另一卷筒的两个弯曲区段11b、11c不承载绳索。当降下负载时，卷筒4沿顺时针方向旋转。因此，弯曲区段在卷筒的顶侧处脱离绳索，并且在卷筒的底侧处接合绳索。当调节弯曲区段的位置时，它们优选在不承载绳索时被移动，在此情况下是弯曲区段11b和11c。然而，对区段11d而言，已经使弯曲区段的脱离绳索的端部移动也是可能的，同时弯曲区段的相反端仍然承载绳索。通过在不承载绳索时移动弯曲区段，或者弯曲区段的一部分，用于旋转支撑该弯曲区段或者该弯曲区段的一部分的凸轮轴的驱动器不需要过多的功率，并且因此可被保持为相对小的尺寸且轻的重量。

在进一步的实施例中，为了调节槽的周长，第一弯曲区段仅在一端被移动，以便形成限定前一周长的弯曲区段与限定了新周长的弯曲区段之间的过渡。当第一弯曲区段的槽的周长被调节时，例如增加时，上游端，即首先接合绳索的端部不沿径向方向移动，并且下游端，即最后接合绳索的端部被移动到新的径向位置。后一弯曲区段的两端均被移动到新的径向位置。因此，第一弯曲区段形成原周长和新周长之间的过渡，并将绳索引导到两端均被移动到新径向位置的第二弯曲区段上。通过这样调节槽的周长以及这样引导绳索，由于槽的直径的突然变化导致的绳索中的峰值张力被防止。

在一实施例中，致动机构被提供有控制系统，该控制系统包括用于检测绳索速度和/或由卷筒承载的绳索中的张力的一个或更多传感器。该控制系统进一步适于操作致动器，从而根据绳索中的实际张力以及因此导致的绳索的伸展定位这些区段，以便形成具有这样的周向距离的槽，该周向距离使得承载绳索的弯曲区段的表面与绳索具有大体上相同的速度。这种控制系统允许在提升和/或降下负载时，特别是当所支撑的负载在提升或降下操作期间变化时，例如当在极深处提升和/或降下负载时自动调节弯曲区段的位置。

注意到，在所示的实施例中，弯曲区段被定位为使得槽的半径类似。在使用中，相邻的弯曲部的半径将不同，具有最小半径的槽具位于卷筒的低张力端处，并且具有最大半径的槽位于卷筒的高张力端处。因此，槽的弯曲区段可在用于支撑低张力下的绳索的内部位置与用于支撑高张力下的绳索的外部位置之间移动。对形成一槽的弯曲区段而言，最内部位置和最外部位置类似，但在形成相邻槽的弯曲区段之间可能是不同的。

注意到，由于例如所用的材料、绳索的编织方法和绳索的直径而导致不同类型的绳索的弹性行为是不同的。一些绳索在它们的整个操作时期(operationalwindow)内具有线性弹性行为，其它一些具有非线性弹性行为，而另一些在它们的一部分操作时期内具有线性弹性行为，例如当支撑轻的负载时，在它们的另一部分操作时期内具有非线性弹性行为，例如当支撑重的负载时。在一实施例中，致动器被配置为使得弯曲区段的移动与典型类型的绳索的弹性行为关联。

在一实施例中，致动机构适于从一个槽到下一个槽以预定和固定的比率移动卷筒的弯曲区段，以便针对绳索的弹性行为调节每个槽的周向距离。因此，在卷筒的高张力端处的弯曲区段被移动的速度高于在卷筒的低张力端处的弯曲区段的速度。因此，所有的区段在相同的时间量被移动到它们下一个位置。这可例如通过提供具有偏心和圆形形状的凸轮的凸轮轴而实现。

此外，注意到，在绳索的整个操作时期内，绳索的伸展行为可能不与绳索中的张力成正比。因此，当绳索中的总张力增加时，不同槽的半径之间的比率可变化。在进一步优选的实施例中，致动机构适于从一个槽到下一个槽以预定和变化的比率移动卷筒的弯曲区段，以便针对绳索的预定的非线性弹性行为调节每个槽的周向距离。因此，弯曲区段被从内部位置朝向外部位置移动或者从外部位置朝向内部位置移动的速度可针对绳索的张力而不同。这可例如通过提供具有椭圆形凸轮的凸轮轴而实现。

通过使用根据本发明的牵引绞盘，双卷筒牵引绞盘上的绳索滑动可被减少或甚至被消除。

在使用中，牵引绞盘优选与保持有待被双卷筒牵引绞盘承载的绳索的储存卷筒组合。在一实施例中，弯曲区段的径向位置被调节，因此由该弯曲区段限定的槽的周长被调节，以便匹配绳索的规格和/或由绳索支撑的负载。

绳索随后被从储存卷筒引导到牵引绞盘，并且被缠绕在两个牵引卷筒上，从而绳索被槽承载。绳索随后例如经由起重机和/或滑轮系统从牵引绞盘被引导到负载，并且被连接到负载。绳索随后可被用于使用牵引绞盘提升和/或降下负载。

利用根据本发明的牵引绞盘，可通过沿大体上径向方向移动形成槽的弯曲区段来调整槽的周长。因此，槽的周长适于匹配特定的绳索和由该绳索支撑的负载。绳与卷筒之间的滑动因此被防止。绳索的该滑动产生热并且导致大量的磨损，特别是对于合成绳索，即轻质绳索。因此，利用根据本发明的双卷筒牵引绞盘，能够在深水中使用轻质绳，例如用于降下设备和将设备放置在海底。通过使得使用轻质绳索成为可能，根据本发明的牵引绞盘能够增加待被该绳索承载的负载和/或将要达到的水深，因为负载中由绳索的重量形成的部分被减小。根据本发明的牵引绞盘可以可替代地被应用于停泊目的。

在根据本发明的方法中，在卷筒承载绳索时，通过调节多个弯曲区段的径向位置来调节多个槽的周长。因此，槽，更特别地，槽的半径和周长在绳索支撑负载时被调整。在一实施例中，一排槽的半径利用该排槽公用的致动器而被同时调节。

根据本发明的另一方法包括以下步骤：在卷筒被旋转时通过调节多个弯曲区段的径向位置而动态调节槽的周长，在一实施例中为动态调节槽的周长。在一实施例中，弯曲区段仅在该弯曲区段的槽部分地承载绳索时沿大体上径向方向被移动，在一实施例中，在该弯曲区段的槽不承载绳索时被移动。在该实施例中，限定槽的弯曲区段的位置以连续的方式沿着槽的周向距离被调节。因此，弯曲区段在不支撑绳索或者至少不完全支撑绳索时被移动，这有利于调节弯曲区段的位置。为了调节槽的半径，并且因此调节形成槽的所有弯曲区段的位置，卷筒必须旋转满360度。

利用根据本发明的牵引绞盘，由绳索支撑的负载的重量导致的该绳索的长度的增加或减小通过增加或减小支撑绳索的槽的直径并且因此延长或减小卷筒的槽的周长(即延长或减小绳索绕卷筒行进的距离)而被平衡。因此，绳索沿卷筒被最佳地支撑，并且绳索的滑动与本领域已知的双卷筒牵引绞盘相比至少被减少。

此外，在根据本发明的实施例中，槽的周长可在降下或提升负载的同时被调节。本发明还提供对槽的周长的动态调节。因此，槽的周长可在槽支撑绳索的同时被调节，并因此在提升和降下负载期间绳索中的张力变化时被调节。

例如，当在海上操作中将物体降到极大的深度时，由绳索支撑的负载持续增加。在降下物体时，支撑绳索的长度，即负载和表面之间的距离增加，因此被支撑的绳索的重量增加。因此，缠绕在牵引绞盘的卷筒上的绳索部分中的张力增加。

利用根据本发明的牵引绞盘，槽的周长可在降下负载期间被调整。因此，牵引绞盘为绳索提供最佳的支撑，并且例如在降下和/或提升物体的整个轨迹期间防止滑动。

根据本发明的双卷筒牵引绞盘可被用在海上操作中，例如用于弃置与回收应用、海洋学、在极深处捕捞，或者用于拖船的拖曳。

根据本发明的牵引绞盘是有利的，因为它能够以非常周到的方式处理任何类型的绳，例如轻质绳、纤维绳和绳索，而不导致损坏。当需要大端部例如用在深水中时，纤维绳的使用是特别有利的，因为其性能与钢丝一样强，但仅有几分之一的重量。这意味着轻质纤维绳可在深水中处理大体上更好的有效负载，并且，由于其低重量，与钢丝相比，可使用的绞盘和处理设备具有小得多的功率需求和尺寸。结果是，海上设备上的牵引绞盘的能量和空间的消耗减小。

在图6中以截面形式示出相邻的槽的弯曲区段。该图是高度示意性的，并且为了解释的目的，弯曲区段的相对移动被夸大。支撑在槽中的绳索未示出在图中。

图6a示出处于初始位置的弯曲区段，在该初始位置，所有的槽具有相同的半径和周长。弯曲区段的该位置还示出在图1中。

图6b示出这样的情况：其中朝向卷筒的高张力端(即图的右侧)将弯曲区段移动到外部位置(即图中向上)。注意到，通过朝向卷筒的低张力端(即图中左侧)将弯曲区段移动朝向内部位置(即图中向下)可实现相同的效果。

图6c示出这样的情况：其中弯曲区段被移动到外部位置，类似于图6b描绘的情况，但绳索中具有更大的张力并且因此该绳索具有更多的伸长量。因此，在所示的特定情况下，与图6b中描绘的情况中的弯曲区段相比，朝向卷筒的高张力端将弯曲区段向外移动得更远，以便支撑绳索。

图6d示出在卷筒的高张力端和低张力端已转换的情况下的弯曲区段。当牵引绞盘和储存卷筒之间的绳索中的张力高于牵引绞盘和负载之间的绳索中的张力时，例如当相对轻的负载或根本没有负载被绳索支撑时，可发生这种转换。在所描绘的情况下，绳索中的张力足够高以引起绳索的伸长，并且朝向卷筒的低张力端(即图中右侧)将弯曲区段向内移动，以提供具有这样的槽的卷筒，朝向卷筒的高张力端，槽的周长越大。

Claims (16)

1.一种双卷筒牵引绞盘，包括框架，所述框架支撑第一可旋转卷筒和第二可旋转卷筒以使绳索能够被缠绕在这两个卷筒上，其中每个卷筒被提供有用于使该卷筒围绕该卷筒的旋转轴线旋转的一个或更多驱动器，并且其中每个卷筒的外表面被提供有垂直于该卷筒的所述旋转轴线的用于承载被缠绕在该卷筒上的所述绳索的平行的周向槽，并且其中在使用中，由所述周向槽承载的所述绳索中的张力随着所述绳索从卷筒的低张力端朝向卷筒的高张力端穿过每个周向槽而增加，在所述卷筒的所述低张力端，所承载的绳索中的张力低，在所述卷筒的所述高张力端，所承载的绳索中的张力高，其特征在于，每个卷筒的周向槽为可调节周向槽，每个卷筒均包括：

芯体，安装在所述框架中用于通过所述一个或更多驱动器而围绕所述卷筒的所述旋转轴线旋转；

多个弯曲区段，每个区段限定可调节周向槽的一部分，从而多个可调节周向槽中的每个均由若干弯曲区段构成，所述弯曲区段中的每个均被能移动地支撑在所述芯体上，以便沿径向方向相对于所述卷筒的所述旋转轴线移动，

用于所述弯曲区段的致动机构，包括致动器，该致动器引起所述弯曲区段的径向移位，并且：

a)允许将弯曲区段移动到外部位置，以增加所述可调节周向槽的周长，和

b)允许将弯曲区段移动到内部位置，以减小所述可调节周向槽的周长，并且其中

所述致动机构允许所述弯曲区段被定位为使得在所述卷筒的所述低张力端处的可调节周向槽的周长小于在所述卷筒的所述高张力端处的可调节周向槽的周长。

2.根据权利要求1所述的双卷筒牵引绞盘，其中每个可调节周向槽由至少四个弯曲区段构成。

3.根据权利要求1或2所述的双卷筒牵引绞盘，其中所述弯曲区段中的每个均在一端被成形为用于支撑相邻的弯曲区段的叠置端，并且在相反端被成形为用于接合用于支撑的弯曲区段，从而形成可调节周向槽的所述弯曲区段如同搭叠构件那样彼此支撑。

4.根据权利要求1所述的双卷筒牵引绞盘，其中所述致动机构被提供有控制系统，该控制系统适于在所述卷筒承载绳索时操作所述致动器，以使弯曲区段仅在该弯曲区段的槽部分仅部分地承载绳索或不承载绳索时沿所述径向方向被移动。

5.根据权利要求1所述的双卷筒牵引绞盘，其中所述弯曲区段沿着所述卷筒的旋转轴线成排地平行布置，并且其中所述致动机构包括由这样平行布置的一排弯曲区段公用的用于同时移动这样平行布置的一排弯曲区段的致动器。

6.根据权利要求5所述的双卷筒牵引绞盘，其中每个公用致动器包括由所述芯体支撑并沿平行于所述卷筒的所述旋转轴线的方向延伸的凸轮轴，每个凸轮轴与一排弯曲区段相互作用，以便通过旋转所述凸轮轴而沿所述径向方向同时移动所述一排弯曲区段。

7.根据权利要求1所述的双卷筒牵引绞盘，其中所述致动机构适于从一个可调节周向槽到下一个可调节周向槽以预定和固定的比率移动卷筒的所述弯曲区段，以便针对所述绳索的预定非线性弹性行为调节每个可调节周向槽的周长。

8.根据权利要求1所述的双卷筒牵引绞盘，其中所述致动机构被提供有控制系统，该控制系统包括用于检测绳索速度和/或由所述卷筒承载的所述绳索中的张力的一个或更多传感器，该控制系统适于操作所述致动器，以使所述区段依赖于所述绳索的实际张力并由此依赖于所述绳索的伸展而被定位，以便形成具有这样的周长的可调节周向槽，该周长使得所述弯曲区段的承载所述绳索的表面具有与所述绳索相同的速度。

9.根据权利要求1所述的双卷筒牵引绞盘，其中每个卷筒的直径为至少2米，并且所述弯曲区段的位置能够沿所述径向方向在≤10mm的范围内被调节。

10.根据权利要求1所述的双卷筒牵引绞盘，其中所述芯体在以固定角度隔开的位置处支撑平行于所述卷筒的所述旋转轴线延伸并与所述卷筒的所述旋转轴线相距相等径向距离的凸轮轴，

其中第一排弯曲区段中的每个弯曲区段均具有与第一凸轮轴协作的第一端部，以便沿径向方向移位所述第一端部，并且

其中所述第一排弯曲区段中的每个弯曲区段均具有被相邻的第二排弯曲区段中的弯曲区段的第一端部支撑的第二端部，并且

其中第二凸轮轴与所述第二排弯曲区段中的所述弯曲区段的所述第一端部协作，以便沿所述径向方向移位所述第二排弯曲区段中的所述弯曲区段的所述第一端部。

11.根据权利要求10所述的双卷筒牵引绞盘，其中用于每个凸轮轴的凸轮轴致动器被提供在所述芯体上，并且其中所述凸轮轴致动器能彼此独立地操作。

12.一种根据权利要求1-11中任一项所述的双卷筒牵引绞盘在海上操作中的用途。

13.一种被提供有根据权利要求1-11中任一项所述的双卷筒牵引绞盘的船。

14.一种用于减少绳索在双卷筒牵引绞盘上的滑动的方法，所述方法包括以下步骤：

提供根据权利要求1-11中任一项所述的双卷筒牵引绞盘；

提供带有待由所述双卷筒牵引绞盘承载的绳索的储存卷筒；

调节所述弯曲区段的径向位置，并由此调节由该弯曲区段限定的可调节周向槽的周长；

将所述绳索从所述储存卷筒引导到所述双卷筒牵引绞盘，将所述绳索缠绕在所述第一可旋转卷筒和所述第二可旋转卷筒上，以使所述绳索由所述可调节周向槽承载；

将所述绳索从所述双卷筒牵引绞盘引导到负载，并将所述绳索连接到所述负载；

使用所述双卷筒牵引绞盘和所述绳索提升或降下所述负载。

15.根据权利要求14所述的方法，包括以下步骤：在所述第一可旋转卷筒和所述第二可旋转卷筒承载所述绳索时，通过调节多个弯曲区段的所述径向位置来调节多个可调节周向槽的周长。

16.根据权利要求15所述的方法，包括以下步骤：在所述第一可旋转卷筒和所述第二可旋转卷筒被旋转时，通过调节多个弯曲区段的所述径向位置来动态调节所述可调节周向槽的周长，并且其中弯曲区段仅在该弯曲区段的槽部分仅部分地承载绳索或不承载绳索时沿所述径向方向被移动，

并且其中限定出可调节周向槽的所述弯曲区段的位置以连续的方式沿着所述可调节周向槽的周长被调节。