CN109322340B - 一种桥架空气调节装置以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥架空气调节装置，包括桥架、第一调节舱、第二调节舱以及管道，所述桥架的一端为转动端，所述桥架的另一端为摆动端，所述第一调节舱位于摆动端上，所述第一调节舱设有第一空腔，所述第二调节舱位于第一调节舱靠近转动端的一侧，所述第二调节舱设有第二空腔，所述第一调节舱设有通孔，所述管道连通于第一空腔和第二空腔之间，利用桥架下降时，海水通过所述通孔流入到第一调节舱内，内部空气通过管道压向到第二空腔内，减少空气浮力的阻碍，在桥架起升时，第二调节舱内的第二空腔内的压缩空气释放到第一空腔内，对桥架的起升形成辅助的上浮力，减少桥架电机的牵引负荷。此外，本发明还公开了一种桥架空气调节控制方法。

Description

一种桥架空气调节装置以及控制方法

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种桥架空气调节装置以及控制方法。

背景技术

在传统的绞吸挖泥船上，受绞刀桥架体积、重量以及惯性比较庞大的影响，在桥架起升和下降操作或者在绞吸挖泥船执行挖泥作业时，传统的绞吸挖泥船主要依靠起桥绞车的拉力对绞刀桥架进行操作，同时绞刀和水下泵的驱动电机处于水下密闭舱室，需要提供水密保护。

一方面，驱动桥架起升和下降的绞车能耗非常大，另一方面为水下电机舱的水密提供压缩空气消耗量也非常大，绞吸挖泥船长期作业积累下来，不仅消耗、浪费了大量的能源，同时对绞车系统造成了损害，增加了不安全因素。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种桥架空气调节装置，为桥架在起升和下降过程中提供合理的浮力辅助，提高挖泥作业的效率和安全性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种桥架空气调节装置包括：桥架、第一调节舱、第二调节舱以及管道，所述桥架的一端为与船体转动连接的转动端，所述桥架的另一端为在水面上下摆动的摆动端，所述第一调节舱位于所述摆动端上，所述第一调节舱的内部设有容纳空气和/或水的第一空腔，所述第二调节舱位于所述第一调节舱靠近所述转动端的一侧，所述第二调节舱的内部设有容纳空气的第二空腔，所述第一调节舱的底部设有连通所述第一空腔与外界之间的通孔，所述管道连通于所述第一空腔和所述第二空腔之间。

作为优选方案，所述通孔靠近于所述摆动端的末端点设置。

作为优选方案，所述管道远离于所述摆动端的末端点设置，所述管道位于所述第一调节舱的上方。

作为优选方案，还包括控制阀和控制装置，所述控制阀设于所述管道上，所述控制阀与所述控制装置电性连接。

作为优选方案，还包括压力检测装置，所述第一空腔和所述第二空腔均设有所述压力检测装置，所述压力检测装置与所述控制装置电性连接。

作为优选方案，所述转动端通过转动轴与船体相连接，所述摆动端通过牵拉绳与船体相连接。

作为优选方案，所述第二调节舱内设有机电设备。

本发明还提供一种桥架空气调节控制方法，包括：

接收桥架的状态信号；

判断所述桥架为下降状态还是起升状态；

若所述桥架为下降状态，控制第一调节舱内的空气流向第二调节舱；

若所述桥架为起升状态，控制所述第二调节舱内的空气流向所述第一调节舱。

作为优选方案，若所述桥架为下降状态中，还包括：获取所述第二调节舱的空气压力值以及外界或者所述第一调节舱的同等位置水下压力值，控制所述第二调节舱的空气压力值大于所述水下压力值。

本发明所提供的桥架空气调节装置，与现有技术相比，其有益效果是：本发明利用桥架下降时，海水通过所述通孔流入到所述第一调节舱内，所述第一空腔内的空气通过所述管道压向到所述第二空腔内，一定程度上降低绞车拉力负荷，减少空气浮力的阻碍，在桥架起升时，所述第二调节舱内的第二空腔内的压缩空气释放到第一空腔内，对桥架的起升形成辅助的上浮力，减少桥架电机的牵引负荷，在确保所述第二调节舱对外正压水密的工况下，不仅提高了绞刀桥架的操控灵活性和作业适应性，还有效地减少了不必要的能源消耗和设备损耗，提高绞吸挖泥船的安全性同时降低船舶的作业成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优先实施例的桥架空气调节装置的工作状态示意图一。

图2为本发明优先实施例的桥架空气调节装置的工作状态示意图二。

图3为本发明优先实施例的桥架空气调节装置的管道和控制阀的安装示意图。

图4为本发明优先实施例的桥架空气调节控制方法的流程框图。

图中：1.桥架；2.第一调节舱；3.第二调节舱；4.管道；5.通孔；6.转动轴；7.牵拉绳；8.控制阀。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

在本发明中，除非另有明确的规定及限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至图3所示，本发明优选的实施例提供了一种桥架空气调节装置，包括桥架1、第一调节舱2、第二调节舱3以及管道4，所述桥架1的一端为与船体转动连接的转动端，所述桥架1的另一端为在水面上下摆动的摆动端，所述第一调节舱2位于所述摆动端上，所述第一调节舱2的内部设有容纳空气和/ 或水的第一空腔，所述第二调节舱3位于所述第一调节舱2靠近所述转动的一侧，所述第二调节舱3的内部设有容纳空气的第二空腔，所述第一调节舱2的底部设有连通所述第一空腔与外界之间的通孔5，所述管道4连通于所述第一空腔和所述第二空腔之间。

基于上述技术特征的桥架空气调节装置，利用桥架1下降时，海水通过所述通孔5流入到所述第一调节舱2内，所述第一空腔内的空气在海水的压力下，通过所述管道4压向到所述第二空腔内，减少空气浮力的阻碍，在桥架1起升时，所述第二调节舱3内的第二空腔内的压缩空气释放到第一空腔内，对桥架1 的起升形成辅助的上浮力，减少桥架1电机的牵引负荷，不仅提高了绞刀桥架1 的操控灵活性和作业适应性，还有效地减少了不必要的能源消耗和设备损耗，提高绞吸挖泥船的安全性同时降低船舶的作业成本。

进一步的，所述通孔5设于所述第一调节舱2上且靠近于所述摆动端的末端点的一侧进行设置，便于所述桥架1下降时，海水能快速进入到所述第一调节舱2的第一空腔内，以及所述桥架1起升时，海水能从所述第一空腔内排出干净，所述第二调节舱3对空气起到缓存作用，其中，所述摆动端的末端点为所述桥架1摆动位移幅度最大的端点，所述通孔5的位置越靠近所述摆动端的末端点，所述通孔5在所述桥架1下降时，能更快与海水接触，便于海水的快速进入到所述第一调节舱2的所述第一空腔内，所述桥架1位于水平方向时，所述摆动端远离水面，使得所述通孔5位于所述水面的上方。

进一步的，所述管道4设于所述第一调节舱2上且远离于所述摆动端的末端点的一侧进行设置，所述管道4位于所述第一调节舱2的上方，有利于海水能将第一空腔内的全部空气压向所述第二空腔。

在本实施例中，该装置还包括控制阀8和控制装置，所述控制阀8设于所述管道4上，所述控制阀8与所述控制装置电性连接，进一步控制空气输送方向和流量，通过现场空气分配器与所述控制装置对整个空气补偿进行分配调节，充分利用了所述第一调节舱2内的空气，通过控制空气流向，对第二调节舱3 进行压缩空气的补给或释放，在确保所述第二调节舱3的水密工况的同时，充分使用水的浮力势能，平衡所述第一调节舱2和所述第二调节舱3在不同工况下对压缩空气的使用需求量，降低系统对压缩空气的能耗需求。

进一步的，用于输送空气的管道4有若干条，每条所述管道4上均设有自动控制阀8，实现对控制输送方向和流量的控制。

进一步的，还包括压力检测装置，所述第一空腔和所述第二空腔均设有所述压力检测装置，所述压力检测装置与所述控制装置电性连接，控制所述第二空腔内的空气压力略微大于外部水压，进一步确保所述第二空腔的水密性。

在本实施例中，所述转动端通过转动轴6与船体相连接，所述摆动端通过牵拉绳7与船体相连接，实现桥架1的转动功能，其中，所述第二调节舱3内设有水下驱动电机等机电设备，利用所述第二空腔的水密性保护水下驱动电机等机电设备，节省能源损耗。

所述第一调节舱2的数量和大小根据所述桥架1的结构、重量以及容纳空间的情况进行设置，但至少包括位于所述摆动端的一个所述第一调节舱2，设置的数量为1至3个较佳，具体布置位置应以所述桥架1左右两侧对称布置较佳。通过改变所述桥架1的调节舱的水/空气量，改变绞刀桥架1的整体负载和浮力。

在本实施例中，所述第一调节舱2在现场空气分配器与控制装置的分配调节作用下通过所述管道4与所述第二调节舱3进行空气量的转移，空气转移的部分动力来源于桥架1下放和起升时自身重力势能的转换。

本实施例中的桥架空气调节装置主要有两种工作状况：(1)当绞刀桥架1 为下降工况时，外部的海水因为水压增加而从所述通孔5流进所述第一调节舱2，内部空气压力增加，通过管道4、空气分配器和控制装置向所述第二调节舱3进行空气转移，所述第二调节舱3内的空气压力升高，其中，空气转移量可以由空气分配器进行调节控制；(2)当绞刀桥架1为起升工况时，所述第二调节舱3 内的空气压力高于所述第一调节舱2内的水/空气压力，压缩空气通过管道4、空气分配器和控制装置向所述第一调节舱2注入空气，将所述第一调节舱2内的海水通过所述通孔5排出，从而增加桥架1在起升时的自身浮力并减少桥架1 起升时的负载。

本发明实施例的一种桥架空气调节装置，当桥架1下降时因为桥架1的角度关系，所述第一调节舱2浸入到水面以下，所述第一调节舱2的位置低于所述第二调节舱3，在外界海水的压力下，海水通过所述通孔5流入到所述第一调节舱2内，将空气压向所述第二调节舱3，减少空气浮力的阻碍，同时所述第二调节舱3内的空气压力将高于同等位置的外部水压，形成正向压差，确保所述第二调节舱3的水密性；当所述桥架1上升时，所述第一调节舱2的水压发生变化，同等位置的水压低于所述第二调节舱3的空气压力，空气从所述第二调节舱3流向所述第一调节舱2，将所述第一调节舱2内的海水排空，并对所述桥架1的起升提供辅助浮力，减少桥架1绞车的起升拉力，降低桥架1绞车工作能耗。

综上所述，本发明实施例提供的一种桥架空气调节装置，利用所述第一调节舱2和所述第二调节舱3之间内部的空气调节，为所述桥架1的操作运行提供辅助浮力，且保证所述第二调节舱3的水密性，在保证绞吸挖泥船桥架1操作和作业安全前提下，能够合理、灵活、有效地利用桥架1重力势能转换，不仅提高了绞刀桥架1的操控灵活性和作业安全性，还有效地减少了不必要的能源消耗和设备损耗，提高挖泥船的安全性同时降低船舶的疏浚作业成本。

如图4所示，本发明实施例还提供的一种桥架1空气调节控制方法，包括：

步骤S1:接收桥架1的状态信号；

步骤S2:判断所述桥架1为下降状态还是起升状态；

步骤S3:若所述桥架1为下降状态，控制第一调节舱2内的空气流向第二调节舱3；

步骤S4:若所述桥架1为起升状态，控制所述第二调节舱3内的空气流向所述第一调节舱2。

进一步的，在步骤S3中还包括：获取所述第二调节舱3的空气压力值以及外界或者所述第一调节舱2的同等位置水下压力值，控制所述第二调节舱3的空气压力值大于所述水下压力值，保证所述第二调节舱3的水密性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了更加方便以及简洁的描述，上述中描述的控制方法的工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (7)

1.一种桥架空气调节装置，其特征在于，包括：桥架、第一调节舱、第二调节舱、管道、控制阀和控制装置，所述桥架的一端为与船体转动连接的转动端，所述桥架的另一端为在水面上下摆动的摆动端，所述第一调节舱位于所述摆动端上，所述第一调节舱的内部设有容纳空气和/或水的第一空腔，所述第二调节舱位于所述第一调节舱靠近所述转动端的一侧，所述第二调节舱的内部设有容纳空气的第二空腔，所述第一调节舱的底部设有连通所述第一空腔与外界之间的通孔，所述通孔靠近于所述摆动端的末端点设置，所述管道连通于所述第一空腔和所述第二空腔之间，所述控制阀设于所述管道上，所述控制阀与所述控制装置电性连接。

2.根据权利要求1所述的桥架空气调节装置，其特征在于，所述管道远离于所述摆动端的末端点设置，所述管道位于所述第一调节舱的上方。

3.根据权利要求1所述的桥架空气调节装置，其特征在于，还包括压力检测装置，所述第一空腔和所述第二空腔均设有所述压力检测装置，所述压力检测装置与所述控制装置电性连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的桥架空气调节装置，其特征在于，所述转动端通过转动轴与船体相连接，所述摆动端通过牵拉绳与船体相连接。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的桥架空气调节装置，其特征在于，所述第二调节舱内设有机电设备。

6.一种基于权利要求1至5中任一项所述的桥架空气调节装置的桥架空气调节控制方法，其特征在于，包括：

接收桥架的状态信号；

判断所述桥架为下降状态还是起升状态；

若所述桥架为下降状态，控制第一调节舱内的空气流向第二调节舱；

若所述桥架为起升状态，控制所述第二调节舱内的空气流向所述第一调节舱。

7.根据权利要求6所述的桥架空气调节控制方法，其特征在于，若所述桥架为下降状态中，还包括：获取所述第二调节舱的空气压力值以及外界的同等位置水下压力值，控制所述第二调节舱的空气压力值大于所述水下压力值；

或者获取所述第二调节舱的空气压力值以及所述第一调节舱的水下压力值，控制所述第二调节舱的空气压力值大于所述水下压力值。

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