CN109231050B - 科考船绞车系统缆松弛补偿装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种科考船绞车系统缆松弛补偿装置及其使用方法，包括：缆松弛补偿器、压力变送器、溢流阀、蓄能器、控制阀、液压缸等；所述储缆绞车内出来的合成纤维缆经过自动排缆器、缆松弛补偿器输送至牵引绞车，并通过所述牵引绞车的输出端连接科考设备。本发明所述的科考船绞车系统缆松弛补偿装置及其使用方法，由于科考船绞车设备在深海区域作业，当收放取样器等科考设备时，牵引绞车与储缆绞车之间缆绳不同步，将会导致合成纤维缆瞬间过松或过紧，为保持合成纤维缆的稳定，合成纤维缆张力变化传递至缸体，引起蓄能器气体容积变化，实现缆松弛补偿功能，减小系统张力峰值。

Description

科考船绞车系统缆松弛补偿装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及深海科考船绞车技术领域，具体而言，尤其涉及一种科考船绞车系统缆松弛补偿装置及其使用方法。

背景技术

海洋科考船作为海洋探测与研究的重要平台，是海洋科研能力建设最重要的组成部分，其装备水平直接关系到国家的海洋科技实力。科考船绞车系统用于科考船上地质取样、海底生物拖网取样及吊放仪器使用，是海洋资源勘探和开发过程中不可或缺的设备。随着科考船作业深度的提高，缆绳越来越长，卷筒容绳量已超过13000m，这就对深海科考船绞车系统提出更严格的要求。

针对深海科考船绞车系统超大容量收放和传统钢缆自重过大问题，采用使用小比重高强合成纤维缆，实现深海科考船绞车系统工作载荷最大化。

此外，深海科考船绞车系统采用合成纤维缆将会发生张力峰值过大和应急刹车状态下易出现缆绳反向张力问题，导致合成纤维缆因冲击载荷而过早失效。

发明内容

根据上述提出深海科考船绞车系统采用合成纤维缆将会发生张力峰值过大和应急刹车状态下易出现缆绳反向张力问题，导致合成纤维缆因冲击载荷而过早失效的技术问题，而提供一种科考船绞车系统缆松弛补偿装置及其使用方法。本发明主要利用储缆绞车内出来的合成纤维缆经过自动排缆器、缆松弛补偿器连接至牵引绞车，从而起到实现缆松弛补偿功能，减小系统张力峰值，缆松弛补偿器开始工作。

本发明采用的技术手段如下：

一种科考船绞车系统缆松弛补偿装置，包括：缆松弛补偿器，所述缆松弛补偿器一侧连接有牵引绞车，另一侧连接有自动排缆器及储缆绞车；

所述储缆绞车内出来的合成纤维缆经过自动排缆器、缆松弛补偿器连接至牵引绞车，并通过所述牵引绞车的输出端连接到科考设备。

进一步地，所述缆松弛补偿器内设有液压控制系统，该液压控制系统包括液压缸、高压油管、蓄能器、球阀II、溢流阀、控制阀I、压力表I、压力变送器、控制阀II和压力表II。

所述缆松弛补偿器液压控制系统分别设置有液压油进油管路P和液压油回油管路D，液压油进油管路P连通的管路，液压油分为两路，一路经过球阀II连通蓄能器，另一路连通至控制阀I，经过控制阀Ⅰ左侧的液压油经过高压油管输送至液压缸，经过控制阀I右侧单向阀输出的液压油，分别连通至控制阀II的左侧和溢流阀，经过溢流阀的液压油泄回油箱。

液压油回油管路D连通的管路，由于控制阀Ⅱ左右两侧压力差，顶开左侧弹簧，液压油经控制阀Ⅱ右下方沿管路流回回油箱；所述控制阀II右侧的油路设置有压力表I和压力变送器，所述压力变送器将压力信号转化为电信号传输给控制系统；所述的控制阀I连接有压力表II。

进一步地，所述的储缆绞车和缆松弛补偿器之间设置有用于自动排缆的自动排缆器。

进一步地，所述科考设备至少包括取样器。

一种上述科考船绞车系统缆松弛补偿装置的使用方法，包括以下步骤：

将科考船绞车系统缆松弛补偿装置安装在深海科考船上，深海绞车系统通过牵引绞车、缆松弛补偿器、自动排缆器和储缆绞车实现自动收放作业，自动排缆器及储缆绞车自动排缆收放取样器等科考设备。

当系统开始工作时，液压油进油管路P的液压油经过管路一路输送至控制阀I，另一路流至蓄能器，控制阀Ⅰ的压缩液压油一路通过单向阀流至控制阀II左侧，一路经左侧沿高压软管进入液压缸，推动活塞移动，使油缸达到预设的位置，系统处于一个平衡状态。

当牵引绞车与储缆绞车之间不同步时，将会导致合成纤维缆瞬间过松或过紧，合成纤维缆张力变化，当缆绳过紧时，油缸中的压力升高，油缸往回压缩，油缸中的液压油经过控制阀Ⅰ进入到蓄能器，使油缸维持在新的平衡状态；当缆绳过松时，油缸中的压力降低，蓄能器中的液压油经过控制阀Ⅰ进入到油缸，油缸往外伸出，使油缸又维持在新的平衡状态。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用小比重高强合成纤维缆，减轻重量，易于收放。

2、本发明能减小系统张力峰值，并在应急刹车状态下，限制缆绳的反向张力，消除合成纤维缆的冲击载荷。

3、本发明能防止合成纤维缆因疲劳磨损过早失效，延长合成纤维缆的使用寿命，减小大载荷地质绞车系统安全事故的发生概率，保障科考作业安全。

本发明所述的科考船绞车系统缆松弛补偿装置及其使用方法，当收放取样器等科考设备时，若牵引绞车与储缆绞车之间不同步，将会导致合成纤维缆瞬间过松或过紧，为保持合成纤维缆的稳定，合成纤维缆张力变化传递至缸体，引起蓄能器气体容积变化，实现缆松弛补偿功能，减小系统张力峰值。

并在应急刹车状态下，限制缆绳的反向张力，消除合成纤维缆的冲击载荷，防止合成纤维缆因疲劳磨损过早失效，延长合成纤维缆的使用寿命，减小大载荷地质绞车系统安全事故的发生概率，保障科考作业安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明科考船绞车系统缆松弛补偿装置原理图。

图2为本发明科考船绞车系统缆松弛补偿器液压原理图。

其中：1、科考设备(如取样器等)，2、牵引绞车，3、液压油，4、空气，5、合成纤维缆，6、缆松弛补偿器，7、液压缸，8、自动排缆器，9、储缆绞车；10、高压油管，11、球阀I，12、蓄能器，13、球阀II，14、球阀III，15、溢流阀，16、控制阀I，17、压力表I，18、压力变送器，19、控制阀II，20、压力表II。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供了一种科考船绞车系统缆松弛补偿装置，包括：液压油3、空气4、液压缸7、自动排缆器8、储缆绞车9、缆松弛补偿器6和牵引绞车2；所述缆松弛补偿器6一侧连接有牵引绞车2，另一侧连接有自动排缆器8及储缆绞车9。

所述储缆绞车9内出来的合成纤维缆5经过自动排缆器8，缆松弛补偿器6连接至牵引绞车2，并通过所述牵引绞车2的输出端连接到科考设备1。所述科考设备1至少包括取样器。

所述缆松弛补偿器6内设有液压控制系统，如图2所示，图中，P代表高压进油油路，D代表低压回油油路，虚线Dr表示控制卸油管路；该液压控制系统包括液压缸7、高压油管10、球阀I11、蓄能器12、球阀II13、球阀III14、溢流阀15、控制阀I16、压力表I17、压力变送器18、控制阀II19和压力表II20，其中球阀I11和球阀III14常关，球阀II13常开。

所述缆松弛补偿器液压系统分别设置有液压油进油口P和液压油回油口D，液压油进油口P连通的管路，液压油分为两路，一路经过球阀II13连通蓄能器12，另一路连通至控制阀I16，经过控制阀I16左侧液压油经过高压油管10输送至液压缸7，经过控制阀I16右侧单向阀输出的液压油，分别连通至控制阀II19的左侧和溢流阀15，经过溢流阀15的液压油流回油箱。

液压油回油口D连通的管路，由于控制阀Ⅱ19左右两侧压力差，顶开左侧弹簧，液压油经控制阀Ⅱ19右下方沿管路流回回油箱；所述控制阀II19右侧的油路设置有压力表I17和压力变送器18，所述压力变送器18将压力信号转化为电信号传输给控制系统；所述的控制阀I16连接有压力表II20。

所述的储缆绞车9和缆松弛补偿器6之间设置有用于自动排缆的自动排缆器8。

当牵引绞车2与储缆绞车9之间不同步时，将会导致合成纤维缆5瞬间过松或过紧，为保持合成纤维缆5的稳定，合成纤维缆5张力变化传递至缸体，引起蓄能器气体容积变化，实现缆松弛补偿功能，减小系统张力峰值，装置开始工作。

如图1和图2所示，一种上述科考船绞车系统缆松弛补偿装置的使用方法，包括以下步骤：将科考船绞车系统缆松弛补偿装置安装在深海科考船上，深海绞车系统通过牵引绞车2、缆松弛补偿器6、自动排缆器8和储缆绞车9实现自动收放作业，自动排缆器8及储缆绞车9自动排缆收放至少包括取样器的科考设备1。

当系统开始工作时，液压油进油口P的液压油经过管路，一路输送至控制阀I16，另一路流至蓄能器12。控制阀Ⅰ16的压缩液压油一路通过单向阀流至控制阀II19左侧，一路经左侧沿高压油管10进入液压缸7，推动活塞移动，使油缸达到预设的位置，系统处于一个平衡状态。

当牵引绞车2与储缆绞车9之间不同步时，将会导致合成纤维缆5瞬间过松或过紧，合成纤维缆5张力变化，当缆绳过紧时，油缸中的压力升高，油缸往回压缩，油缸中的液压油经过控制阀Ⅰ16进入到蓄能器12，使油缸维持在新的平衡状态；当缆绳过松时，油缸中的压力降低，油缸往外伸出，蓄能器12中的液压油经过控制阀Ⅰ16进入到油缸，使油缸又维持在新的平衡状态。

在应急刹车状态下，限制缆绳的反向张力，缆松弛补偿器6消除合成纤维缆的冲击载荷，防止合成纤维缆因疲劳磨损过早失效。

本发明所述的科考船绞车系统缆松弛补偿装置及其使用方法，合成纤维缆，水中无重量，克服传统钢缆自重过大的缺陷，可适用科考船深海大载荷绞车系统。

缆松弛补偿器6将空气作为弹性介质，液压油作为传力介质，当合成纤维缆5张力变化传递至缸体时，能够引起蓄能器气体容积变化，实现缆松弛补偿功能，减小系统张力峰值，并在应急刹车状态下，限制缆绳的反向张力，消除合成纤维缆的冲击载荷，能最大限度地满足地质绞车工作平顺性要求，防止合成纤维缆因疲劳磨损过早失效，延长合成纤维缆的使用寿命，减小大载荷地质绞车系统安全事故的发生概率，保障科考作业安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种科考船绞车系统缆松弛补偿装置，其特征在于，包括：缆松弛补偿器，所述缆松弛补偿器一侧连接有牵引绞车，另一侧连接有自动排缆器及储缆绞车；

所述储缆绞车内出来的合成纤维缆经过自动排缆器、缆松弛补偿器连接至牵引绞车，并通过所述牵引绞车的输出端连接科考设备；

所述缆松弛补偿器内设有液压控制系统，该液压控制系统包括液压缸、高压油管、球阀I、蓄能器、球阀II、球阀III、溢流阀、控制阀I、压力表I、压力变送器、控制阀II和压力表II；

所述缆松弛补偿器液压控制系统分别设置有液压油进油管路P和液压油回油管路D，液压油进油管路P连通的管路，液压油分为两路，一路经过球阀II连通蓄能器，另一路连通至控制阀I，经过控制阀Ⅰ左侧的液压油经过高压油管输送至液压缸，经过控制阀I右侧单向阀输出的液压油，分别连通至控制阀II的左侧和溢流阀，经过溢流阀的液压油泄回油箱；

蓄能器左侧管路设置有球阀III，球阀III左侧管路设置有第一分支和第二分支，第一分支与回油管路D连通，第二分支与球阀I的一端连通，球阀I的另一端设置有第三分支和第四分支，第三分支与高压油管连通，第四分支与控制阀Ⅰ左侧连通；

液压油回油管路D连通的管路，由于控制阀Ⅱ左右两侧压力差，顶开左侧弹簧，液压油经控制阀Ⅱ右下方沿管路流回回油箱；所述控制阀II右侧的油路设置有压力表I和压力变送器，所述压力变送器将压力信号转化为电信号传输给控制系统；

控制阀II的右侧与控制阀I左侧以及液压缸连通。

2.根据权利要求1所述的科考船绞车系统缆松弛补偿装置，其特征在于，所述的控制阀I连接有压力表II。

3.根据权利要求1所述的科考船绞车系统缆松弛补偿装置，其特征在于，所述科考设备至少包括取样器。

4.一种上述权利要求1所述的科考船绞车系统缆松弛补偿装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

将科考船绞车系统缆松弛补偿装置安装在深海科考船上，深海绞车系统通过牵引绞车、缆松弛补偿器、自动排缆器和储缆绞车实现自动收放作业，自动排缆器及储缆绞车自动排缆收放取样器科考设备；

当系统开始工作时，液压油进油管路P的液压油经过管路一路输送至控制阀I，另一路流至蓄能器，控制阀Ⅰ的压缩液压油一路通过单向阀流至控制阀II左侧，一路经左侧沿高压软管进入液压缸，推动活塞移动，使油缸达到预设的位置，系统处于一个平衡状态；

当牵引绞车与储缆绞车之间不同步时，将会导致合成纤维缆瞬间过松或过紧，合成纤维缆张力变化，当缆绳过紧时，油缸中的压力升高，油缸往回压缩，油缸中的液压油经过控制阀Ⅰ进入到蓄能器，使油缸维持在新的平衡状态；当缆绳过松时，油缸中的压力降低，蓄能器中的液压油经过控制阀Ⅰ进入到油缸，油缸往外伸出，使油缸又维持在新的平衡状态。