CN106980330A - 一种自动收放船舶距离索的装置 - Google Patents

Abstract

一种自动收放船舶距离索的装置，包括主机舱和显示控制单元，主机舱又分为机械舱、传感器舱和电机控制舱；机械舱内含缆筒，缆筒外侧缠有标准距离索，缆筒通过同步带连接排缆器，该排缆器含有反向双螺纹螺杆、导缆器、丝光杆，所述缆筒内设有阻尼器，所述阻尼器包含一对并排固定连接的高强度反向弹簧片，传感器舱包含光电编码器和扭力传感器；电机控制舱包含步进电机和电机驱动控制器，步进电机与所述扭力传感器相连，显示控制单元包括显示预警单元和控制单元。本发明采用机械及电器控制，小距离变化时通过弹簧片实现小距离同步跟随，大距离变化时通过步进电机实现大距离同步跟随，充分保留了人力距离索测距的优点，并提供了预警终端显示等功能。

Description

一种自动收放船舶距离索的装置

技术领域

本发明涉及一种自动收放船舶距离索的装置，属于船舶设备技术领域。

背景技术

准确地测量两船间的航行横向距离对船舶安全作业起到至关重要的作用。目前国内此类作业船舶多采用人力收放距离索或激光测距完成。人力收放距离索视觉直观效果好、可靠性较高，但也存在测量精度低、实时效果差、作业人员劳动强度大等不利因素；激光测距实时效果好、测量精度高，但存在视觉效果不直观、不同船型固定误差不一致等不利因素，同时一旦激光测距系统出现故障，两船安全距离将无法有效控制。实际作业时，作业船舶还是习惯性地同时架设距离索作为激光测距的备用手段确保船舶航行安全。因此亟需一种能够对距离索的收放实现自动调节的装置。

发明目的

本发明目的是提供一种自动收放的船舶距离索装置，用于解决两船航行中距离动态测定，尤其是解决涌浪中两船航行横距的瞬态响应及大距离同步跟随问题。

一种自动收放船舶距离索的装置，其特征在于包括主机舱和显示控制单元，所述的主机舱又分为机械舱、传感器舱和电机控制舱；

所述的机械舱内含缆筒，缆筒内侧缠有标准距离索，缆筒通过同步带连接排缆器，该排缆器含有反向双螺纹螺杆、导缆器、丝光杆，所述缆筒内设有阻尼器，所述阻尼器包含一对并排固定连接的高强度反向弹簧片，和内、外半轴，且所述一对反向弹簧片中的两个弹簧片分别固定在两个半轴上，所述内半轴的内端设有离合器，

该机械舱完成距离索收放、有序排缆和阻尼缓冲；

当距离索张紧时，固定在外半轴上的弹簧片受力压缩，从而吸收一部分瞬间张力，并将张力传给与之相连的固定在内半轴上的弹簧片，此时两个弹簧片同时发生形变，能够分层级地对瞬间张力进行吸收，可以起到对瞬间张力充分吸收的效果，并且吸收产生张力的距离更大，从而防止因瞬间张力过大而导致电机因跟随不上而导致的损坏。当距离索放松时，固定在外半轴上的弹簧片放松扩展，并传递给固定在内半轴上的弹簧片，从而释放一部分预紧张力，并保持距离索的张紧状态，从而防止因船舶瞬间短距离靠近而引起的距离索松弛造成的测量误差和步进电机的频繁启动跟进。

所述传感器舱设置在机械舱的内侧，传感器舱包含光电编码器和扭力传感器，其中光电编码器设置在所述反向双螺纹螺杆的内侧，所述扭力传感器与上述离合器相连接；

传感器舱通过光电编码器的计数来完成收放距离及速度的采集，并上传给显示控制单元，同时传感器舱通过扭力传感器完成内半轴动态扭力的实时监测，并上传给显示控制单元；

所述的电机控制舱位于所述传感器舱的另一侧，且包含步进电机和电机驱动控制器，步进电机与所述扭力传感器相连，所述电机驱动控制器根据所述显示控制单元传来的指令对所述步进电机进行驱动，以实现大距离同步跟随，而对于小距离跟随则是通过上述内含反向弹簧片的阻尼器实现；

所述显示控制单元包括显示预警单元和控制单元，显示预警单元通过光电编码器的计数以实时显示两船距离、通过扭力传感器的信号接收距离索张力数据并实现预警告知功能。

利用上述装置实现放缆操作的方法如下：

其中显示控制单元根据扭力传感器信号进行运算，通过控制单元可以预设放缆响应扭力的大小，当光电编码器的计数为正向且扭力传感器检测到的扭力达到放缆响应扭力时，显示控制单元发出指令以控制步进电机进行放缆操作，所述的放缆响应扭力不应超过弹簧片最大扭力的80％；通过控制单元还可以预设放缆停止扭力的大小，当通过放缆操作使得扭力传感器监测到的扭力低于放缆停止扭力时，控制单元向步进电机发出停止工作的指令；所述放缆停止扭力也可以预设，但数值需低于放缆响应扭力的大小。

利用上述装置实现收缆操作的方法如下：

通过显示控制单元可以预设收缆响应扭力的大小，当光电编码器的计数为反向且扭力传感器检测到的扭力低于收缆响应扭力时，控制单元发出指令以控制步进电机进行收缆操作，所述的收缆响应扭力不应低于弹簧片最大扭力的40％且不高于60％；通过控制单元还可以预设收缆停止扭力的大小，当通过收缆操作使得扭力传感器监测到的扭力大于收缆停止扭力时，控制单元向步进电机发出停止工作的指令，从而实现控制距离索实时收放；所述收缆停止扭力也可以预设，但数值需高于收缆响应扭力，且不应超过弹簧片最大扭力的80％。

所述的控制单元还设有解脱模块和放索模块，当启动解脱模块或放索模块时，不执行上述距离索的收放控制逻辑；此时步进电机执行慢速收放，步进速度不超过上述大距离跟随时的1/2，以防止距离索收放速度过快而造成事故。

为了保证在万一电机控制失效的情况下，距离索的收放能够继续进行，在上述外半轴的外端还设有用于人工收放的手轮，当电机及控制单元出现故障时，可以通过脱开离合器的方式实现基于手轮的人工收放，增强装置的可靠性，实现不间断作业，从而防止造成航行中的事故。

发明优点

本发明采用机械及电器控制，有效解决了船舶在涌浪中航行两船由于摇摆造成的瞬态距离急剧变化及同步跟随等问题，小距离变化时通过弹簧片实现小距离同步跟随，大距离变化时通过步进电机实现大距离同步跟随，充分保留了人力距离索测距的可视性、可靠性，融合了激光测距的精确性、实时响应等优点，并提供了预警告知及有线和无线终端显示等功能。

附图说明

图1是本发明的基本结构示意图。

图2是本发明的控制结构示意图。

图3是本发明的显示控制面板示意图。

其中，1、机械舱，2、传感器舱，3、控制舱，4、缆筒，5、标准距离索，6、排缆器，7、阻尼器，8、内半轴，9、外半轴，10、一对反向弹簧片，11、离合器，12、光电编码器，13、扭力传感器，14、步进电机，15、电机驱动控制器。

具体实施方式

如图1-3，一种自动收放船舶距离索的装置，其特征在于该装置包括主机舱和显示控制单元，所述的主机舱又分为机械舱1、传感器舱2和电机控制舱3；

所述的机械舱1内含缆筒4，缆筒4内侧(图示为内侧，实际上也可外侧)缠有标准距离索5，缆筒4通过同步带连接排缆器6，该排缆器6含有反向双螺纹螺杆、导缆器、丝光杆，所述缆筒4内设有阻尼器7，所述阻尼器7包含一对并排固定连接的高强度反向弹簧片10，和内、外半轴(8、9)，且所述一对反向弹簧片10中的两个弹簧片分别固定在两个半轴上，所述内半轴8的内端设有离合器11，

该机械舱1完成距离索收放、有序排缆和阻尼缓冲；

当距离索张紧时，固定在外半轴9上的弹簧片受力压缩，从而吸收一部分瞬间张力，并将张力传给与之相连的固定在内半轴8上的弹簧片，此时两个弹簧片同时发生形变，能够分层级地对瞬间张力进行吸收，可以起到对瞬间张力充分吸收的效果，并且吸收产生张力的距离更大，从而防止因瞬间张力过大而导致电机因跟随不上而导致的损坏。当距离索放松时，固定在外半轴9上的弹簧片放松扩展，并传递给固定在内半轴8上的弹簧片，从而释放一部分预紧张力，并保持距离索的张紧状态，从而防止因船舶瞬间短距离靠近而引起的距离索松弛造成的测量误差和步进电机的频繁启动跟进。

所述传感器舱2设置在机械舱1的内侧，传感器舱2包含光电编码器12和扭力传感器13，其中光电编码器12设置在所述反向双螺纹螺杆的内侧，所述扭力传感器13与上述离合器11相连接；

传感器舱2通过光电编码器12的计数来完成收放距离及速度的采集，并上传给显示控制单元，同时传感器舱2通过扭力传感器13完成内半轴8动态扭力的实时监测，并上传给显示控制单元；

所述的电机控制舱3位于所述传感器舱2的另一侧，且包含步进电机14和电机驱动控制器15，步进电机14与所述扭力传感器13相连，所述电机驱动控制器15根据所述显示控制单元传来的指令对所述步进电机14进行驱动，以实现大距离同步跟随，而对于小距离跟随则是通过上述内含反向弹簧片的阻尼器实现；

所述显示控制单元包括显示预警单元和控制单元，显示预警单元通过光电编码器12的计数以实时显示两船距离、通过扭力传感器13的信号接收距离索张力数据并实现预警告知功能。

本发明的控制原理如图2所示。

利用上述装置实现放缆操作的方法如下：

其中显示控制单元根据扭力传感器信号进行运算，通过控制单元可以预设放缆响应扭力的大小，当光电编码器的计数为正向且扭力传感器检测到的扭力达到放缆响应扭力时，显示控制单元发出指令以控制步进电机进行放缆操作，所述的放缆响应扭力不应超过弹簧片最大扭力的80％；通过控制单元还可以预设放缆停止扭力的大小，当通过放缆操作使得扭力传感器监测到的扭力低于放缆停止扭力时，控制单元向步进电机发出停止工作的指令；所述放缆停止扭力也可以预设，但数值需低于放缆响应扭力的大小。

利用上述装置实现收缆操作的方法如下：

通过显示控制单元可以预设收缆响应扭力的大小，当光电编码器的计数为反向且扭力传感器检测到的扭力低于收缆响应扭力时，控制单元发出指令以控制步进电机进行收缆操作，所述的收缆响应扭力不应低于弹簧片最大扭力的40％且不高于60％；通过控制单元还可以预设收缆停止扭力的大小，当通过收缆操作使得扭力传感器监测到的扭力大于收缆停止扭力时，控制单元向步进电机发出停止工作的指令，从而实现控制距离索实时收放；所述收缆停止扭力也可以预设，但数值需高于收缆响应扭力，且不应超过弹簧片最大扭力的80％。

所述的控制单元还设有解脱模块和放索模块，当启动解脱模块或放索模块时，不执行上述距离索的收放控制逻辑；此时步进电机14执行慢速收放，步进速度不超过上述大距离跟随时的1/2，以防止距离索收放速度过快而造成事故。

如图1，为了保证在万一电机控制失效的情况下，距离索的收放能够继续进行，在上述外半轴的外端还设有用于人工收放的手轮，当电机及控制单元出现故障时，可通过脱开离合器的方式实现基于手轮的人工收放，增强装置的可靠性，实现不间断作业，从而防止造成航行中的事故。

Claims (5)

1.一种自动收放船舶距离索的装置，其特征在于该装置包括主机舱和显示控制单元，所述的主机舱又分为机械舱(1)、传感器舱(2)和电机控制舱(3)；

所述的机械舱(1)内含缆筒(4)，缆筒(4)内侧缠有标准距离索(5)，缆筒(4)通过同步带连接排缆器(6)，该排缆器(6)含有反向双螺纹螺杆、导缆器、丝光杆，所述缆筒(4)内设有阻尼器(7)，所述阻尼器(7)包含一对并排固定连接的高强度反向弹簧片(10)，和位于同一轴线的内、外半轴(8、9)，且所述一对反向弹簧片(10)中的两个弹簧片分别固定在两个半轴上，所述内半轴(8)的内端设有离合器(11)，该机械舱(1)完成距离索收放、有序排缆和阻尼缓冲；

所述传感器舱(2)设置在机械舱(1)的内侧，传感器舱(2)包含光电编码器(12)和扭力传感器(13)，其中光电编码器(12)设置在所述反向双螺纹螺杆的内侧，所述扭力传感器(13)与上述离合器(11)相连接；

传感器舱(2)通过光电编码器(12)的计数来完成收放距离及速度的采集，并上传给显示控制单元，同时传感器舱(2)通过扭力传感器(13)完成内半轴(8)动态扭力的实时监测，并上传给显示控制单元；

所述的电机控制舱(3)位于所述传感器舱(2)的另一侧，且包含步进电机(14)和电机驱动控制器(15)，步进电机(14)与所述扭力传感器(13)相连，所述电机驱动控制器(15)根据所述显示控制单元传来的指令对所述步进电机(14)进行驱动，以实现大距离同步跟随，而对于小距离跟随则是通过上述内含反向弹簧片的阻尼器实现；

所述显示控制单元包括显示预警单元和控制单元，显示预警单元通过光电编码器(12)的计数以实时显示两船距离、通过扭力传感器(13)的信号接收距离索张力数据并实现预警告知功能。

2.利用权利要求1所述的自动收放船舶距离索的装置实现放缆操作的方法，其特征在于包括以下步骤：

通过显示控制单元预设放缆响应扭力的大小，当光电编码器(12)的计数为正向且扭力传感器(13)检测到的扭力达到放缆响应扭力时，控制单元发出指令以控制步进电机(14)进行放缆操作，所述的放缆响应扭力不应超过弹簧片最大扭力的80％；

通过显示控制单元预设放缆停止扭力的大小，当通过放缆操作使得扭力传感器(13)监测到的扭力低于放缆停止扭力时，控制单元向步进电机(14)发出停止工作的指令；所述放缆停止扭力需低于放缆响应扭力的大小。

3.利用权利要求1所述的自动收放船舶距离索的装置实现收缆操作的方法，其特征在于包括以下步骤：

通过显示控制单元预设收缆响应扭力的大小，当光电编码器(12)的计数为反向且扭力传感器(13)检测到的扭力低于收缆响应扭力时，控制单元发出指令以控制步进电机(14)进行收缆操作，所述的收缆响应扭力不应低于弹簧片最大扭力的40％且不高于60％；

通过控制单元预设收缆停止扭力的大小，当通过收缆操作使得扭力传感器(13)监测到的扭力大于收缆停止扭力时，控制单元向步进电机(14)发出停止工作的指令；所述放缆停止扭力需高于放缆响应扭力的大小。

4.如权利要求1所述的自动收放的船舶距离索装置，其特征在于所述的显示控制单元还设有解脱模块和放索模块，当启动解脱模块或放索模块时，不执行上述距离索的收放控制逻辑；此时步进电机(14)执行慢速收放，步进速度不超过上述大距离跟随时的1/2，以防止距离索收放速度过快而造成事故。

5.如权利要求1所述的自动收放船舶距离索的装置，其特征在于上述外半轴的外端还设有用于人工收放的手轮(16)。