CN107445088A - 一种水面船用的无人绞车及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水面船用的无人绞车及其方法，包括卷筒、摆动式排缆机构、牵引输送器、绞车机架，所述的绞车机架上固定安装有摆动轴和往复式驱动机构，所述摆动式排缆机构与所述的摆动轴铰接，所述往复式驱动机构与所述的摆动式排缆机构的至少一个部位相连，用于驱动所述摆动式排缆机构绕摆动轴的摆动；所述牵引输送器安装在摆动式排缆机构的出缆轴线上。所述牵引输送器具有摆动机构，可以上下开合，适应不同缆径大小的收放。所述牵引器分上下两个部分，两者能在夹紧机构的作用下压紧通过的缆绳，从而实现在收放过程中，对通道上的缆绳保持一定的张紧力。该卷筒由电机驱动。本发明的有益效果是实现了绞车的无人收放，提高了绞车收放的自动化程度。
Description
技术领域
本发明涉及绞车领域，主要是一种水面船用的无人绞车及其方法。
背景技术
目前在水面船舶的发展中需要无人值守的绞车，以提高船舶的自动水平，减少人员岗位，提高效率。
随着无人航行器的发展，无人船的研发也日趋成熟，在无人船的各种任务中，对各类缆绳的收放是一个重要的功能。因此就需要研发能够在无人值守环境下自动收放的绞车。
目前常规的绞车设计在收放缆的过程中一般需要人工干预，不能自动收放，做不到无人化。一些特种绞车有较高自动化程度，但其机构一般较复杂，不适合装配无人船舶等小型无人航行器上。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水面船用的无人绞车及其方法。
本发明的技术方案如下：
一种水面船用的无人绞车包括卷筒、摆动式排缆机构、牵引输送器、绞车机架，所述的绞车机架上固定安装有摆动轴和往复式驱动机构，所述摆动式排缆机构与所述的摆动轴铰接，所述往复式驱动机构与所述的摆动式排缆机构的至少一个部位相连，所述往复式驱动机构用于驱动所述摆动式排缆机构绕摆动轴摆动；所述牵引输送器安装在摆动式排缆机构的出缆轴线上；
所述的牵引输送器分为上牵引装置、下牵引装置和夹紧装置，上牵引装置、下牵引装置在夹紧装置的作用下压紧通过的缆绳，从而实现对通道上的缆绳保持一定的张紧力，所述的卷筒由电机驱动。
优选的，所述上牵引装置和下牵引装置均由左右两块夹板和位于夹板之间的输送单元组成，所述的下牵引装置左右两块夹板上各安装有一个导向杆，上牵引装置左右两块夹板上各安装有一个直线轴承；上牵引装置通过直线轴承安装在所述导向杆上，导向杆上安装有弹簧，弹簧将上牵引装置压紧在下牵引装置上；两个直线轴承之间用一个支架固定连接，上牵引装置和该支架之间采用销轴连接，使得上牵引装置可以绕销轴旋转，实现对不同缆径变化时的自动适应；两个导向杆的顶端相连，所述弹簧位于支架上部。
优选的，所述的摆动式排缆机构由两块弧形导板，和位于两块弧形导板之间的若干个导缆辊子组成,所述的若干个导缆辊子按设定曲线排列安装在弧形导板上。
优选的，所述的摆动式排缆机构由若干个转轮组成，所述的若干个转轮之间固定连接，缆绳绕过所述的若干个转轮，在卷筒和牵引输送器作用下张紧。
优选的，所述上牵引装置和下牵引装置的输送单元由电机通过一个分动箱同时驱动，所述输送单元通过摩擦力实现对缆的输送功能。
优选的，所述上牵引装置和下牵引装置的输送单元由电机通过一个分动箱同时驱动，所述输送单元通过摩擦力实现对缆的输送功能。所述输送单元包括同步带轮和同步带，同步带轮由电机通过分动箱驱动。实现对缆的输送功能；作为同步带的替代，其他利用摩擦力传动方法如用轮子，或其他链传动等都可视为此特征的变形而在保护范围内。
优选的，所述的往复式驱动机构包括线性模组、驱动电机、滑块、滑块和腰型槽；线性模组上的驱动电机驱动线性模组上的滑块，滑块上安装有过渡滑块，过渡滑块上有一个腰型槽，腰型槽与摆动式排缆机构相连，驱动电机通过过渡滑块来驱动摆动式排缆机构的往复摆动运行。
本发明还公开了一种所述水面船用无人绞车的收放缆方法，包括如下步骤：
1)无人绞车接收到放缆指令时，
牵引装置的驱动电机启动，夹紧缆绳向外释放缆，在牵引装置启动的同时，卷筒驱动电机也进入释放工况，转动卷筒向外放缆，在释放过程中，往复驱动机构驱动摆动式排缆机构跟随缆的释放，逐层将缆绳导引释放，在释放过程中，遇到缆径变化时，牵引装置的上层夹紧装置能绕销轴摆动一定角度，调节进缆处开口大小，达到自动适应该缆径变化的目的，同时在弹簧的作用下始终夹紧缆绳，防止松缆，在整个释放过程中，卷筒，摆动排缆机构，牵引释放装置共同构成了缆绳的通道，并保证缆绳在通道内保持一定的张力，不会松弛；当释放到所需缆长时，绞车自动停车；
2)无人绞车接收到放缆指令时，
卷筒驱动电机也进入回收工况，转动卷筒往回收缆，在卷筒启动的同时，牵引装置的驱动电机可不工作，被动转动，只在弹簧的作用下夹紧缆绳往回收缆，在回收过程中，往复驱动机构驱动摆动式排缆机构跟随缆的回收，逐层将缆绳导引排列到卷筒上，在回收过程中，遇到缆径变化时，牵引装置的上层夹紧装置能绕销轴摆动一定角度，调节进缆出开口大小，达到自动适应该缆径变化的目的，同时在弹簧的作用下始终夹紧缆绳，防止松缆，当回收到所需缆长或者回收完成时，绞车自动停车，牵引装置上始终有夹紧一段缆绳，保持通道内缆绳张紧状态，以确保下次释放时牵引器能够有足够的牵引力释放缆绳。
作为优选，所述的摆动排缆机构由规则排列的辊子在两块安装板式组成大半径的过缆通道，使得结构更加紧凑。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明提供了一种无人值守绞车的结构形式，该绞车通过牵引释放装置能始终保持收放通道中缆绳的张力，通过新型的摆动式排缆机构，减少了对排缆角的空间尺寸要求，可以在很小的空间内实现排缆操作。绞车的放缆口固定，排缆机构摆动的布局方式能够在安装时提供一个固定的收放缆口，使得设备在船上布局时，船体只需开很小的开口，能保证船体更好的隐身设计。牵引释放装置对不同缆径的自动适应，使得无人操作成为可能。
附图说明
图1为本发明水面船用的无人绞车优选方案的结构示意图；
图2为本发明优选方案的摆动式排缆机构和往复式驱动机构布置图；
图3为本发明优选方案的牵引输送器主视图；
图4为本发明优选方案的牵引输送器立体图；
图5为本发明优选方案的往复式驱动机构示意图；
图6为本发明上位出缆布局方式的一种绞车布局示意图(同步带轮+导缆辊子)；
图7为本发明上位出缆布局方式的一种绞车布局示意图(摩擦轮+导缆辊子)；
图8为本发明上位出缆布局方式的一种绞车布局示意图(摩擦轮+转轮)；
图9为本发明上位出缆布局方式的一种绞车布局示意图(同步带轮+转轮)；
图10为本发明下位出缆布局方式的一种绞车布局示意图(同步带轮+导缆辊子)；
图11为本发明下位出缆布局方式的一种绞车布局示意图(摩擦轮+导缆辊子)；
图12为本发明下位出缆布局方式的一种绞车布局示意图(摩擦轮+转轮)；
图13为本发明下位出缆布局方式的一种绞车布局示意图(同步带轮+转轮)。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利做详细的介绍。
如图1-3所示，一种水面船用的无人绞车包括卷筒2、摆动式排缆机构3、牵引输送器1、绞车机架10，所述的绞车机架10上固定安装有摆动轴5和往复式驱动机构6，所述摆动式排缆机构3与所述的摆动轴5铰接，所述往复式驱动机构6与所述的摆动式排缆机构3的至少一个部位相连，所述往复式驱动机构6用于驱动所述摆动式排缆机构3绕摆动轴5摆动；所述牵引输送器1安装在摆动式排缆机构3的出缆轴线上；
所述的牵引输送器分为上牵引装置12、下牵引装置13和夹紧装置16，上牵引装置12、下牵引装置13在夹紧装置16的作用下压紧通过的缆绳，从而实现对通道上的缆绳保持一定的张紧力，所述的卷筒2由电机驱动。
在本发明的该优选实施例中，采用下位出缆布局方式，即摆动式排缆机构出口和牵引输送装置都布置在下方，所述上牵引装置12和下牵引装置13的输送单元由电机通过一个分动箱同时驱动，所述输送单元通过摩擦力实现对缆的输送功能。所述输送单元包括同步带轮14和同步带15，同步带轮14由电机通过分动箱驱动，实现对缆的输送功能。
如图4所示，在本发明的一个具体实施例中，所述上牵引装置12和下牵引装置13均由左右两块夹板17和位于夹板17之间的输送单元组成，所述的下牵引装置13左右两块夹板上各安装有一个导向杆19，上牵引装置12左右两块夹板上各安装有一个直线轴承110；上牵引装置通过直线轴承110安装在所述导向杆19上，导向杆19上安装有弹簧111，弹簧111将上牵引装置压紧在下牵引装置上；两个直线轴承之间用一个支架112固定连接，上牵引装置和该支架112之间采用销轴113连接，使得上牵引装置可以绕销轴旋转，实现对不同缆径变化时的自动适应；两个导向杆19的顶端相连，所述弹簧111位于支架112上部。
在本发明的该优选实施例中，所述的摆动式排缆机构3由两块弧形导板31，和位于两块弧形导板31之间的导向装置组成。所述的导向装置为若干个导缆辊子32，所述的若干个导缆辊子32按设定曲线排列安装在弧形导板31上。缆绕过导向装置，一端为卷筒2，另一端为牵引输送器1，通过摆动式排缆机构3的左右摆动，实现在卷筒2上的逐层放缆或收缆，而不至于使卷筒2上的缆绳混乱。
如图5所示，在本发明的一个实施例中，所述的往复式驱动机构6包括线性模组62、驱动电机61、滑块63、滑块63和腰型槽；线性模组62上的驱动电机61驱动线性模组62上的滑块63，滑块63上安装有过渡滑块64，过渡滑块64上有一个腰型槽，腰型槽与摆动式排缆机构3相连，驱动电机61通过过渡滑块来驱动摆动式排缆机构3的往复摆动运行。
该优选实施例的水面船用无人绞车的收放缆工作方法如下：
1)无人绞车接收到放缆指令时，
牵引装置1的驱动电机启动，夹紧缆绳向外释放缆，在牵引装置1启动的同时，卷筒2驱动电机也进入释放工况，转动卷筒向外放缆，在释放过程中，往复驱动机构6驱动摆动式排缆机构3跟随缆的释放，逐层将缆绳导引释放，在释放过程中，遇到缆径变化时，牵引装置1的上层夹紧装置能绕销轴113摆动一定角度，调节进缆处开口大小，达到自动适应该缆径变化的目的，同时在弹簧的作用下始终夹紧缆绳，防止松缆，在整个释放过程中，卷筒2，摆动排缆机构3，牵引释放装置1共同构成了缆绳的通道，并保证缆绳在通道内保持一定的张力，不会松弛；当释放到所需缆长时，绞车自动停车；
2)无人绞车接收到放缆指令时，
卷筒1驱动电机也进入回收工况，转动卷筒往回收缆，在卷筒2启动的同时，牵引装置1的驱动电机可不工作，被动转动，只在弹簧的作用下夹紧缆绳往回收缆，在回收过程中，往复驱动机构6驱动摆动式排缆机构3跟随缆的回收，逐层将缆绳导引排列到卷筒2上，在回收过程中，遇到缆径变化时，牵引装置1的上层夹紧装置能绕销轴113摆动一定角度，调节进缆出开口大小，达到自动适应该缆径变化的目的，同时在弹簧的作用下始终夹紧缆绳，防止松缆，当回收到所需缆长或者回收完成时，绞车自动停车，牵引装置1上始终有夹紧一段缆绳，保持通道内缆绳张紧状态，以确保下次释放时牵引器能够有足够的牵引力释放缆绳。
图6-图13分别为本发明实施例中可选的水面船用无人绞车的结构形式。
其中，图6-图9示出的几个实施例中，其一个共同的特点是摆动式排缆机构出口和牵引输送装置都布置在上方。
图6的摆动式排缆机构出口和牵引输送装置都布置在上方，此种结构形式，将绞车出缆口布置在绞车的上方，可以适应不同的安装场合需求。
图7和图6方案相比，其牵引输送装置采用了一对摩擦轮的形式，该形式可以去掉复杂的同步带机构，在某些对夹紧力和输送力要求不高的场合，可以提供一种更简洁的机构形式。
图8和优选方案相比，其摆动式排缆机构采用了两个完整的转轮(42)来代替原来的弧板(31)和导缆辊子(32)组成的导缆通道，此结构可以减少零件数量，但是在同样转弯半径要求的前提下，会增加结构尺寸。其牵引输送装置和图7方案相同。
图9和优选方案相比，其摆动式排缆机构和图8方案一致，但采用同步带和同步带轮形式的牵引输送单元。
图10-图13采用了和优选方案一致的下位出缆布局方式，通过组合不同形式的摆动式排缆机构和牵引输送装置，可以实现对不同缆绳和不同布局空间尺寸的适应。
本发明专利不局限于上述实施方式，不论在其布局结构，形状或材料构成上作任何变化，凡是采用本发明专利所提供的结构设计，都是本发明专利的一种变形，均应认为在本发明专利保护范围之内。
Claims (9)
1.一种水面船用的无人绞车，其特征在于包括卷筒(2)、摆动式排缆机构(3)、牵引输送器(1)、绞车机架(10)，所述的绞车机架(10)上固定安装有摆动轴(5)和往复式驱动机构(6)，所述摆动式排缆机构(3)与所述的摆动轴(5)铰接，所述往复式驱动机构(6)与所述的摆动式排缆机构(3)的至少一个部位相连，所述往复式驱动机构(6)用于驱动所述摆动式排缆机构(3)绕摆动轴(5)摆动；所述牵引输送器(1)安装在摆动式排缆机构(3)的出缆轴线上；
所述的牵引输送器分为上牵引装置(12)、下牵引装置(13)和夹紧装置(16)，上牵引装置(12)、下牵引装置(13)在夹紧装置(16)的作用下压紧通过的缆绳，从而实现对通道上的缆绳保持一定的张紧力，所述的卷筒(2)由电机驱动。
2.根据权利要求1所述的水面船用无人绞车，其特征在于：所述上牵引装置(12)和下牵引装置(13)均由左右两块夹板(17)和位于夹板(17)之间的输送单元组成，所述的下牵引装置(13)左右两块夹板上各安装有一个导向杆(19)，上牵引装置(12)左右两块夹板上各安装有一个直线轴承(110)；上牵引装置通过直线轴承(110)安装在所述导向杆(19)上，导向杆(19)上安装有弹簧(111)，弹簧(111)将上牵引装置压紧在下牵引装置上；两个直线轴承之间用一个支架(112)固定连接，上牵引装置和该支架(112)之间采用销轴(113)连接，使得上牵引装置可以绕销轴旋转，实现对不同缆径变化时的自动适应；两个导向杆(19)的顶端相连，所述弹簧(111)位于支架(112)上部。
3.根据权利要求1所述的水面船用无人绞车，其特征在于：所述的摆动式排缆机构(3)由两块弧形导板(31)，和位于两块弧形导板(31)之间的若干个导缆辊子(32)组成,所述的若干个导缆辊子(32)按设定曲线排列安装在弧形导板(31)上。
4.根据权利要求1所述的水面船用无人绞车，其特征在于：所述的摆动式排缆机构(3)由若干个转轮(42)组成，所述的若干个转轮(42)之间固定连接，缆绳绕过所述的若干个转轮(42)，在卷筒(2)和牵引输送器(1)作用下张紧。
5.根据权利要求2所述的水面船用无人绞车，其特征在于：所述上牵引装置(12)和下牵引装置(13)的输送单元由电机通过一个分动箱同时驱动，所述输送单元通过摩擦力实现对缆的输送功能。
6.根据权利要求5所述的水面船用无人绞车，其特征在于：所述输送单元为同步带轮(14)和同步带(15)，同步带轮(14)由电机通过分动箱驱动。
7.根据权利要求5所述的水面船用无人绞车，其特征在于：所述输送单元为摩擦轮，摩擦轮由电机通过分动箱驱动。
8.根据权利要求2所述的水面船用无人绞车，其特征在于：所述的往复式驱动机构(6)包括线性模组(62)、驱动电机(61)、滑块(63)、滑块(63)和腰型槽；线性模组(62)上的驱动电机(61)驱动线性模组(62)上的滑块(63)，滑块(63)上安装有过渡滑块(64)，过渡滑块(64)上有一个腰型槽，腰型槽与摆动式排缆机构(3)相连，驱动电机(61)通过过渡滑块来驱动摆动式排缆机构(3)的往复摆动运行。
9.一种权利要求2所述水面船用无人绞车的收放缆方法，其特征在于包括如下步骤：
1)无人绞车接收到放缆指令时，
牵引装置(1)的驱动电机启动，夹紧缆绳向外释放缆，在牵引装置(1)启动的同时，卷筒(2)驱动电机也进入释放工况，转动卷筒向外放缆，在释放过程中，往复驱动机构(6)驱动摆动式排缆机构(3)跟随缆的释放，逐层将缆绳导引释放，在释放过程中，遇到缆径变化时，牵引装置(1)的上层夹紧装置能绕销轴(113)摆动一定角度，调节进缆处开口大小，达到自动适应该缆径变化的目的，同时在弹簧的作用下始终夹紧缆绳，防止松缆，在整个释放过程中，卷筒(2)，摆动排缆机构(3)，牵引释放装置(1)共同构成了缆绳的通道，并保证缆绳在通道内保持一定的张力，不会松弛；当释放到所需缆长时，绞车自动停车；
2)无人绞车接收到放缆指令时，
卷筒(1)驱动电机也进入回收工况，转动卷筒往回收缆，在卷筒(2)启动的同时，牵引装置(1)的驱动电机可不工作，被动转动，只在弹簧的作用下夹紧缆绳往回收缆，在回收过程中，往复驱动机构(6)驱动摆动式排缆机构(3)跟随缆的回收，逐层将缆绳导引排列到卷筒(2)上，在回收过程中，遇到缆径变化时，牵引装置(1)的上层夹紧装置能绕销轴(113)摆动一定角度，调节进缆出开口大小，达到自动适应该缆径变化的目的，同时在弹簧的作用下始终夹紧缆绳，防止松缆，当回收到所需缆长或者回收完成时，绞车自动停车，牵引装置(1)上始终有夹紧一段缆绳，保持通道内缆绳张紧状态，以确保下次释放时牵引器能够有足够的牵引力释放缆绳。
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