CN109606719B - 一种牵引海上作业直升机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种牵引海上作业直升机的方法，其特征在于，该方法的步骤为：S1、通过快速系留装置连接液压动力装置与直升机；S2、启动并调整液压动力装置，开始对直升机进行牵引，根据直升机的位置，调整液压动力装置和快速系留装置的机械爪，保持直升机的探杆位于轨道的上方，并沿预定轨迹牵引；S3、将直升机牵引至指定位置。本发明实现了在直升机牵引过程中的调整和控制，使得本方法更加安全、可靠，即使是4级以上的复杂海况也能将直升机安全平稳的牵引入库或出库，而且整个过程操作简单，节省人力物力。

Description

一种牵引海上作业直升机的方法

技术领域

本发明涉及海上作业直升机在船舶甲板上牵引技术领域，尤其涉及一种牵引海上作业直升机的方法。

背景技术

随着直升机技术的研究和发展，直升机在海上作业的应用日益广泛。但是船上起降平台由于受海情的影响，呈现动荡不定的特点。为了使直升机在恶劣海情时能够安全进行牵引作业，工作人员需要根据当前环境，通过精确操作控制直升机的牵引过程。当遇到紧急情况时，需要立刻将直升机系留在甲板上，避免直升机发生倾斜、侧滑等危险情况。

目前国内主要采用绞车牵引的方式转运直升机。在长期使用过程中发现，存在以下弊端：

1、保障能力不高。目前，国内牵引装置仅能在四级海况下，安全牵引直升机进出机库。

2、自动化程度低。在进行牵引作业时，先安装牵引杆，再将直升机与牵引绞车相连接，最后再拆除系留索具，然后在人工控制牵引杆，缓缓牵引直升机进出机库。若牵引某些型号直升机则更麻烦，在前面的基础上，还需要增加安装三角锥架、牵引架、拆除助降网限制框等多项工作。整个过程需要多人进行操作，互相配合，费时费力。

3、安全性低。在牵引过程中，需要指挥人员、掌握牵引杆的牵引员及牵引绞车的控制人员间相互配合，防止直升机发生碰撞。当海情恶劣时，对直升机和人的要求更高，在整个过程中，对人、机而言，都存在不安全因素。

为了保证我国具备处理海上事务的能力，大幅提高海上作业直升机的保障能力，就必须研制更为先进的直升机船上系统，当然也就包括先进的海上作业直升机的牵引方法。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种牵引海上作业直升机的方法，用以解决现有方法稳定性低、不易操作的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种牵引海上作业直升机的方法，该方法的步骤为：

S1、通过快速系留装置连接液压动力装置与直升机；

S2、启动液压动力装置，开始对直升机进行牵引，根据直升机的位置，调整液压动力装置和快速系留装置的机械爪，保持直升机的探杆位于轨道的上方，并沿预定轨迹牵引；

S3、将直升机牵引至指定位置。

液压动力装置包括：液压泵站、液压伺服马达、绞车装置、张紧装置、控制设备；

液压伺服马达、绞车装置及张紧装置形成至少1组，每组中包括1个液压伺服马达和1个绞车装置及张紧装置，且三者相连；

每个液压伺服马达均与液压泵站连接；

控制设备采集直升机与轨道的相对位置信息，并控制液压泵站的输出油压、流量及液压伺服马达的转速。

张紧装置的应用过程为：

连接快速系留装置和液压动力系统；

钢缆依次穿过钢缆卷筒、张紧装置的定滑轮和动滑轮沿轨道与预制轨道中的滑块装置连接；电缆一次穿过电缆卷筒、张紧装置的定滑轮和动滑轮沿轨道与快速系留装置连接。

调整液压动力系统，驱动并控制快速系留装置运动；

系统控制单元通过对快速系留装置的实际速度和位置，与目标速度和位置的比较结果，调整液压泵站泵入液压马达的液压回路的压力大小、调整液压马达的转速，从而调整快速系留装置的实际速度和位置；

当钢缆或电缆的张力异常时，系统控制单元控制张紧装置中对应的动滑轮向上或向下运动，调整张力的大小，直至张力的大小在正常的范围内。

通过液压动力系统，使快速系留装置移动至指定位置。

绞车装置包括：液压马达、气动马达、行星减速机、钢缆卷筒、电缆卷筒；钢缆卷筒、电缆卷筒同速同向转动；液压马达为主驱动马达，且输出轴通过行星减速机驱动钢缆卷筒、电缆卷筒转动；气动马达为备用驱动马达，且输出轴与液压马达的输出轴通过蜗轮蜗杆的形式连接，气动马达的输出轴与液压马达的输出轴垂直，并以蜗轮蜗杆的形式形成传动箱；气动马达的输出轴为传动箱中的蜗轮；液压马达的输出轴为传动箱的蜗杆；传动箱上设有马达离合器，用来使蜗轮和蜗杆啮合或分离。

当液压马达正常工作时，传动箱将气动马达与绞车装置断开，当液压马达无法工作、需要使用气动马达时，操作马达离合器使得气动马达与绞车装置相连，此时液压马达的输入轴仍与绞车装置相连，绞车运转时液压马达的输出轴也被带动，使用备用动力驱动功能时，需将液压马达A、B口连通，并用手动泵将绞车制动器打开。

快速系留装置包括传动装置，传动装置包括：定滑轮、动滑轮、链条、磁致伸缩式位移传感器；链条和定滑轮均有2个；2个定滑轮分别安装在快速系留装置的壳体两端；2个链条的一端分别连接在机械爪的左右两端，且分别穿过对应一侧的定滑轮；其中一个链条的另一端与液压缸的固定端连接，另一个链条的另一端通过弹簧与快速系留装置侧壁固定，弹簧设有螺钉，用来调节链条的张力；动滑轮与液压缸的伸缩端连接，通过液压缸的伸缩，带动动滑轮，拉动链条，控制机械爪运动；动滑轮与机磁致伸缩式位移传感器的磁环连接，测量机械爪的运动位移和位置。

绞车装置通过绞车机架固定在安装平面上，绞车机架是绞车装置内部的主要支撑结构，同时与绞车装置的主要部件起到连接和固定的作用；绞车装置设有旋转编码器，旋转编码器用来记录钢缆卷筒的转数，用以计算牵引的距离。

快速系留装置的前侧面设有机械爪；

直升机底部设有探杆；

机械爪张开时为C字形，开口一侧能够抓取直升机探杆，机械爪闭合时为O字形，能够锁紧直升机探杆；

快速系留装置的下侧面的左右两端设有支撑轮，支撑轮沿轨道两侧对称的支撑轮轨道运动；

快速系留装置底部与嵌装在轨道中的滑块连接，在轨道上前后运动。

快速系留装置的下方设有支撑轮，支撑轮能够沿轨道装置轴线两侧的支撑轮轨道运动，从而带动快速系留装置运行。

快速系留装置通过滑块装置与钢缆连接，滑块装置包括：接触块和连接块；

接触块安装在轨道中，且与轨道的内侧壁接触；接触块包括前接触块和后接触块；

连接块安装在基础块上方，用来与沿轨道运动的物体连接；

轨道包括直线段轨道和圆弧段轨道，且直线段轨道的宽度不变，圆弧段轨道的半径和宽度不变。

前接触块和后接触块均为纺锤形结构，且纺锤形长边的一端互相靠近，轴线共线；

前接触块和后接触块通过连接块连接，且前接触块和后接触块不直接连接；

前接触块和后接触块形状相同，前后对称。

步骤S1具体为：

通过钢缆将绞车装置、张紧装置与快速系留装置连接，使用快速系留装置的机械爪捕获并锁紧直升机的探杆，完成液压动力装置与直升机的连接。

步骤S2具体为：

液压泵站根据选择的机库调整液压油接入液压伺服马达的液压回路，根据直升机型号通过比例溢流阀调整的输出油压大小，并通过调整液压伺服马达的转速和转向，牵引快速系留装置的运动和转动。

控制设备根据直升机位置调节液压伺服马达的转速和转向，从而通过调节快速系留装置的位置调整直升机探杆的纵向位置，控制设备根据直升机位置调节机械手相对快速系留装置的位置，从而调整使直升机的探杆的横向位置，使得直升机的探杆在轨道上方沿预定的轨迹运动。

直升机的探杆位于轨道的上方后，如机械爪不需要再越过轨道对直升机探杆进行校直时，可通过控制设备使机械爪中位锁紧，以防在以后的直线段轨道牵引中直升机探杆偏离轨道，使直升机的探杆始终位于轨道的正上方。

在直升机出库至指定位置或直升机从船上降落位置入库，都能够使用方法进行直升机的牵引。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过控制设备，实现了在直升机牵引过程中的调整和控制，使得本方法更加科学可靠，即使是4级以上的复杂海况也能将直升机安全平稳的牵引入库或出库，而且整个过程操作简单，只需要一名操作人员，节省人力物力；

2、本发明通过对2组液压伺服马达、绞车及张紧装置的分别调整，可实现快速系留装置的位置调整，同时结合控制设备对机械爪相对快速系留装置的位置调整，使得直升机在牵引的过程中始终能够沿着轨道平稳运动，避免可侧滑、偏离轨道等现象的发生，提高了牵引作业的人、机安全性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分特征和优点从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其它优点可通过在所写的说明书、权利要求书、附图中所特指的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于体现具体实施例的目的，并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，相同的序号代表相同的部件。

图1为一种牵引海上作业直升机的方法的设备示意图；

图2为一种牵引海上作业直升机的方法的原理示意图；

图3为一种牵引海上作业直升机的方法使用中快速系留装置的机械爪结构示意图；

图中：1-液压动力装置、2-快速系留装置、3-探杆、4-轨道、5-船甲板、6-直升机、7-张紧装置、8-绞车装置、9-液压伺服马达、10-钢缆、11-导向滑轮、12-机械爪主体、13-基座、14-锁紧连杆。

具体实施方式

下面结合附图具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐述本发明的原理。

一种牵引海上作业直升机的方法，该方法使用的液压动力装置1包括：液压泵站、液压伺服马达9、绞车装置8、张紧装置7、控制设备；

液压伺服马达9、绞车装置8、张紧装置7形成至少1组，每组中包括1个液压伺服马达9、1个绞车装置8、1个张紧装置7，且三者相连；

每个液压伺服马达9均与液压泵站连接；

控制设备采集直升机与轨道的相对位置信息，并控制液压泵站的输出油压、流量及液压伺服马达9的转速。

快速系留装置2的前侧面设有机械爪，直升机底部设有探杆3；

机械爪张开时为C字形，开口一侧能够抓取直升机探杆3，机械爪闭合时为O字形，能够锁紧直升机探杆3；

快速系留装置2的下侧面的左右两端设有支撑轮，支撑轮沿轨道4两侧对称的支撑轮轨道运动；

快速系留装置2底部与嵌装在轨道4中的滑块连接，在轨道4上前后运动。

该方法的步骤为：

S1、通过快速系留装置2连接液压动力装置1与直升机；通过钢缆10将绞车装置8、张紧装置7与快速系留装置2连接，使用快速系留装置2的机械爪捕获并锁紧直升机的探杆3，完成液压动力装置1与直升机的连接。S2、启动并调整液压动力装置1，开始对直升机进行牵引，根据直升机的位置，调整液压动力装置1和快速系留装置2的机械爪，保持直升机的探杆3位于轨道的上方，并沿预定轨迹牵引；

液压泵站根据选择的机库调整液压油接入液压伺服马达9的液压回路，根据直升机型号通过比例溢流阀调整的输出油压大小，并通过调整液压伺服马达9的转速和转向，牵引快速系留装置2的运动和转动。

控制设备根据直升机位置调节液压伺服马达9的转速和转向，从而通过调节快速系留装置2的位置调整直升机探杆3的纵向位置，控制设备根据直升机位置调节机械手相对快速系留装置2的位置，从而调整使直升机的探杆3的横向位置，使得直升机的探杆3在轨道4上方沿预定的轨迹运动。

直升机的探杆3位于轨道4的上方后，如机械爪不需要再越过轨道对直升机探杆3进行校直时，可通过控制设备使机械爪中位锁紧，以防在以后的直线段轨道牵引中直升机探杆3偏离轨道4，使直升机的探杆3始终位于轨道4的正上方。

S3、将直升机牵引至指定位置。

在直升机出库至指定位置或直升机从船上降落位置入库，都能够使用方法进行直升机的牵引。

张紧装置7的应用过程为：

连接快速系留装置2和液压动力系统；

钢缆依次穿过钢缆卷筒、张紧装置7的定滑轮和动滑轮沿轨道与预制轨道中的滑块装置连接；电缆一次穿过电缆卷筒、张紧装置的定滑轮和动滑轮沿轨道与快速系留装置2连接。

调整液压动力系统，驱动并控制快速系留装置2运动；

系统控制单元通过对快速系留装置2的实际速度和位置，与目标速度和位置的比较结果，调整液压泵站泵入液压马达的液压回路的压力大小、调整液压马达的转速，从而调整快速系留装置2的实际速度和位置；

当钢缆或电缆的张力异常时，系统控制单元控制张紧装置中对应的动滑轮向上或向下运动，调整张力的大小，直至张力的大小在正常的范围内。

通过液压动力系统，使快速系留装置2移动至指定位置。

绞车装置8包括：液压马达、气动马达、行星减速机、钢缆卷筒、电缆卷筒；钢缆卷筒、电缆卷筒同速同向转动；液压马达为主驱动马达，且输出轴通过行星减速机驱动钢缆卷筒、电缆卷筒转动；气动马达为备用驱动马达，且输出轴与液压马达的输出轴通过蜗轮蜗杆的形式连接，气动马达的输出轴与液压马达的输出轴垂直，并以蜗轮蜗杆的形式形成传动箱；气动马达的输出轴为传动箱中的蜗轮；液压马达的输出轴为传动箱的蜗杆；传动箱上设有马达离合器，用来使蜗轮和蜗杆啮合或分离。

当液压马达正常工作时，传动箱将气动马达与绞车装置8断开，当液压马达无法工作、需要使用气动马达时，操作马达离合器使得气动马达与绞车装置8相连，此时液压马达的输入轴仍与绞车装置8相连，绞车运转时液压马达的输出轴也被带动，使用备用动力驱动功能时，需将液压马达A、B口连通，并用手动泵将绞车制动器打开。

快速系留装置2包括传动装置，传动装置包括：定滑轮、动滑轮、链条、磁致伸缩式位移传感器；链条和定滑轮均有2个；2个定滑轮分别安装在快速系留装置2的壳体两端；2个链条的一端分别连接在机械爪9的左右两端，且分别穿过对应一侧的定滑轮；其中一个链条的另一端与液压缸的固定端连接，另一个链条的另一端通过弹簧与快速系留装置侧壁固定，弹簧设有螺钉，用来调节链条的张力；动滑轮与液压缸的伸缩端连接，通过液压缸的伸缩，带动动滑轮，拉动链条，控制机械爪9运动；动滑轮与机磁致伸缩式位移传感器的磁环连接，测量机械爪9的运动位移和位置。

绞车装置8通过绞车机架固定在安装平面上，绞车机架是绞车装置8内部的主要支撑结构，同时与绞车装置8的主要部件起到连接和固定的作用；绞车装置8设有旋转编码器，旋转编码器用来记录钢缆卷筒的转数，用以计算牵引的距离。

快速系留装置的下方设有支撑轮，支撑轮能够沿轨道装置轴线两侧的支撑轮轨道运动，从而带动快速系留装置运行。

快速系留装置通过滑块装置与钢缆连接，滑块装置包括：接触块和连接块；

接触块安装在轨道中，且与轨道的内侧壁接触；接触块包括前接触块和后接触块；

连接块安装在基础块上方，用来与沿轨道运动的物体连接；

轨道包括直线段轨道和圆弧段轨道，且直线段轨道的宽度不变，圆弧段轨道的半径和宽度不变。

前接触块和后接触块均为纺锤形结构，且纺锤形长边的一端互相靠近，轴线共线；

前接触块和后接触块通过连接块连接，且前接触块和后接触块不直接连接；

前接触块和后接触块形状相同，前后对称。

综上所述，本发明的实施例提供了一种牵引海上作业直升机的方法，本发明实现了在直升机牵引过程中的调整和控制，使得本方法更加安全可靠，即使是4级以上的复杂海况也能将直升机安全平稳的牵引入库或出库，而且整个过程操作简单，仅需要一名操作人员，节省人力物力；还可实现快速系留装置2的位置调整，使得直升机在牵引的过程中始终能够沿着轨道平稳运动，避免可侧滑、偏离轨道等现象的发生。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种牵引海上作业直升机的方法，其特征在于，该方法的步骤为：

步骤S1、通过快速系留装置(2)连接液压动力装置(1)与直升机；

步骤S2、启动液压动力装置(1)，开始对直升机进行牵引，根据直升机的位置，调整液压动力装置(1)和快速系留装置(2)的机械爪，保持直升机的探杆(3)位于轨道的上方，并沿预定轨迹牵引；

步骤S3、将直升机牵引至指定位置；

所述液压动力装置(1)包括：液压泵站、液压伺服马达(9)、绞车装置(8)、张紧装置(7)、控制设备；

所述液压伺服马达(9)、绞车装置(8)、张紧装置(7)形成至少1组，每组中包括1个液压伺服马达(9)、1个绞车装置(8)和1个张紧装置(7)，且三者相连；

每个所述液压伺服马达(9)和绞车装置(8)均与所述液压泵站连接；

控制设备采集直升机与轨道(4)的相对位置信息，并控制液压泵站的输出油压、流量及液压伺服马达的转速；

所述绞车装置(8)包括：液压马达、气动马达、行星减速机、钢缆卷筒、电缆卷筒；钢缆卷筒、电缆卷筒同速同向转动；液压马达为主驱动马达，且输出轴通过行星减速机驱动钢缆卷筒、电缆卷筒转动；气动马达为备用驱动马达，且输出轴与液压马达的输出轴通过蜗轮蜗杆的形式连接，气动马达的输出轴与液压马达的输出轴垂直，并以蜗轮蜗杆的形式形成传动箱；气动马达的输出轴为传动箱中的蜗轮；液压马达的输出轴为传动箱的蜗杆；传动箱上设有马达离合器，用来使蜗轮和蜗杆啮合或分离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，张紧装置(7)的应用过程为：

连接快速系留装置(2)和液压动力系统；

钢缆依次穿过钢缆卷筒、张紧装置(7)的定滑轮和动滑轮沿轨道与预制轨道中的滑块装置连接；电缆一次穿过电缆卷筒、张紧装置的定滑轮和动滑轮沿轨道与快速系留装置(2)连接；

调整液压动力系统，驱动并控制快速系留装置(2)运动；

系统控制单元通过对快速系留装置(2)的实际速度和位置，与目标速度和位置的比较结果，调整液压泵站泵入液压马达的液压回路的压力大小、调整液压马达的转速，从而调整快速系留装置(2)的实际速度和位置；

当钢缆或电缆的张力异常时，系统控制单元控制张紧装置中对应的动滑轮向上或向下运动，调整张力的大小，直至张力的大小在正常的范围内；

通过液压动力系统，使快速系留装置(2)移动至指定位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当液压马达正常工作时，传动箱将气动马达与绞车装置(8)断开，当液压马达无法工作、需要使用气动马达时，操作马达离合器使得气动马达与绞车装置(8)相连，此时液压马达的输入轴仍与绞车装置(8)相连，绞车运转时液压马达的输出轴也被带动，使用备用动力驱动功能时，需将液压马达A、B口连通，并用手动泵将绞车制动器打开。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述快速系留装置(2)包括传动装置，所述传动装置包括：定滑轮、动滑轮、链条、磁致伸缩式位移传感器；所述链条和定滑轮均有2个；2个所述定滑轮分别安装在快速系留装置(2)的壳体两端；2个所述链条的一端分别连接在所述机械爪的左右两端，且分别穿过对应一侧的定滑轮；其中一个链条的另一端与液压缸的固定端连接，另一个链条的另一端通过弹簧与快速系留装置侧壁固定，所述弹簧设有螺钉，用来调节链条的张力；动滑轮与液压缸的伸缩端连接，通过液压缸的伸缩，带动动滑轮，拉动链条，控制机械爪运动；动滑轮与磁致伸缩式位移传感器的磁环连接，测量机械爪的运动位移和位置。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述绞车装置(8)通过绞车机架固定在安装平面上，绞车机架是绞车装置(8)内部的主要支撑结构，同时与绞车装置(8)的主要部件起到连接和固定的作用；绞车装置(8)设有旋转编码器，旋转编码器用来记录钢缆卷筒的转数，用以计算牵引的距离。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述快速系留装置(2)的前侧面设有机械爪，所述直升机下方设有直升机的探杆(3)；

所述机械爪张开时为C字形，开口一侧能够抓取直升机的探杆(3)，所述机械爪闭合时为O字形，能够锁紧直升机的探杆(3)；

所述快速系留装置(2)的下侧面的左右两端设有支撑轮，所述支撑轮在轨道(4)两侧对称的支撑轮轨道上运动；

所述快速系留装置(2)底部与嵌装在轨道(4)中的滑块连接，在轨道(4)上前后运动。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述快速系留装置(2)的下方设有支撑轮，支撑轮能够沿轨道装置轴线两侧的支撑轮轨道运动，从而带动快速系留装置(2)运行。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述快速系留装置(2)通过滑块装置与钢缆连接，滑块装置包括：接触块和连接块；

接触块安装在轨道中，且与轨道的内侧壁接触；接触块包括前接触块和后接触块；

连接块安装在基础块上方，用来与沿轨道运动的物体连接；

轨道包括直线段轨道和圆弧段轨道，且直线段轨道的宽度不变，圆弧段轨道的半径和宽度不变；

前接触块和后接触块均为纺锤形结构，且纺锤形长边的一端互相靠近，轴线共线；

前接触块和后接触块通过连接块连接，且前接触块和后接触块不直接连接；

前接触块和后接触块形状相同，前后对称。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

通过钢缆(10)将绞车装置(8)、张紧装置(7)与快速系留装置(2)连接，使用快速系留装置(2)的机械爪捕获并锁紧直升机的探杆(3)，完成液压动力装置(1)与直升机的连接。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

液压泵站根据选择的机库调整液压油接入液压伺服马达(9)的液压回路，根据直升机型号通过比例溢流阀调整的输出油压大小，并通过调整液压伺服马达(9)的转速和转向，牵引快速系留装置(2)的运动和转动。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

控制设备根据直升机位置调节液压伺服马达(9)的转速和转向，从而通过调节快速系留装置(2)的位置调整直升机的探杆(3)的纵向位置，控制设备根据直升机位置调节机械手相对快速系留装置(2)的位置，从而调整直升机的探杆(3)的横向位置，使得直升机的探杆(3)在轨道(4)上方沿预定的轨迹运动。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

直升机的探杆(3)位于轨道的上方后，如机械爪不需要再越过轨道对直升机的探杆(3)进行校直时，可通过控制设备使机械爪中位锁紧，以防在以后的直线段轨道牵引中直升机的探杆(3)偏离轨道，使直升机的探杆(3)始终位于轨道的正上方。

13.根据权利要求1至12任一所述的方法，其特征在于，在直升机出库至指定位置或直升机从船上降落位置入库，都能够使用所述方法进行直升机的牵引。

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