CN113135263A - 一种自动磁力系泊装置及自动磁力系泊系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种自动磁力系泊装置及自动磁力系泊系统。装置包括：设置在码头上的基座，所述基座上设置有支撑部；固定设置在所述基座旁的动力单元；通过所述支撑部托起的第一机械臂，所述第一机械臂的末端通过伸长调节部连接电磁吸盘；设置在所述基座与第一机械臂之间的俯仰调节部；以及伸长调节部；所述动力单元分别与所述伸长调节部、俯仰调节部控制连接，通过控制所述伸长调节部和俯仰调节部的工作行程，调节所述电磁吸盘的工作姿态。本发明能够自动感知船舶位置并快速对船舶进行系泊，防止船舶与码头发生摩擦和碰撞，系泊完成后该装置能通过调整液压缸冲程来适应船舶的位置变动，提高系泊稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及船舶设备技术领域，具体而言，尤其涉及一种自动磁力系泊装置及自动磁力系泊系统。
背景技术
船舶系泊是船舶在航行及停靠码头的必要操作，通常情况下船舶使用绳索实现系泊。这一过程对甲板船员和陆上缆绳操作人员来说既繁琐又不安全。船舶在港口进行装载或卸载作业时，船体会发生移动，发生上升或下降，因此也需要不断地重新固定绳索。并且船舶靠泊后的船体运动的撞击力、缆绳上的张力也会对码头产生不利影响；再者采用这种方式靠泊的船会产生以横摇为主的严重摇晃，影响船舶的安全性和乘船舒适性。
海上船舶间的靠泊，要求两船的舷侧靠在一起并固定起来，如液化天然气船对待补给船进行加注、军舰补给、医疗船从事故船舶接受伤员等情况。常规的方式也是系缆固定，这种方式要求两艘船舶水线到甲板的高度大致相等，防止导缆绳和导缆孔被损坏；导缆绳只受拉力不受压力，船舶在波浪简谐作用产生横荡作用而可能导致不断发生碰撞；此外，在风浪作用下船舶的横摇可能导致甲板上较高的设备或结构发生碰撞，存在安全隐患。
缆绳系泊最大的问题是它只能限制船舶离岸，并不能限制船舶在缆绳限定范围内的运动。特别针对码头水位变化显著的情形和海上船舶间的靠泊情形，现有技术不能实现高质量系泊，因此，船舶靠泊方式和设备还需要进一步完善。
发明内容
根据上述提出现有系泊技术不能限制船舶在缆绳限定范围内运动的技术问题，而提供自动磁力系泊装置及自动磁力系泊系统。该装置能自动感知船舶位置并快速对船舶进行系泊，防止船舶与码头发生摩擦和碰撞。
本发明采用的技术手段如下：
一种自动磁力系泊装置，包括：
设置在码头上的基座，所述基座上设置有支撑部；
固定设置在所述基座旁的动力单元；
通过所述支撑部托起的第一机械臂，所述第一机械臂的末端通过伸长调节部连接电磁吸盘；
设置在所述基座与第一机械臂之间的俯仰调节部；
以及伸长调节部；
所述动力单元分别与所述伸长调节部、俯仰调节部控制连接，通过控制所述伸长调节部和俯仰调节部的工作行程，调节所述电磁吸盘的工作姿态。
进一步地，所述伸长调节部包括一端连接第一机械臂、另一端连接电磁吸盘的第一液压油缸。
进一步地，所述第一液压油缸与电磁吸盘通过第一球形接头连接。
进一步地，所述俯仰调节部包括一端连接基座、另一端连接第一机械臂的第二液压油缸。
进一步地，所述第二液压油缸与第一机械臂通过第二球形接头连接。
进一步地，装置还包括一端连接基座、另一端连接第一机械臂的第二机械臂。
进一步地，所述电磁吸盘包括若干以阵列形式设置的吸附部，任意吸附部若干个呈方形或圆形阵列设置的磁片。
进一步地，所述电磁吸盘中心位置设置有位置传感器。
进一步地，所述动力单元包括PLC、通信模块、执行模块，以及设置在真空吸盘上的位置传感器；所述PLC通过通信模块与设置在真空吸盘上的位置传感器通信连接，所述PLC的信号输出端与执行单元连接，所述执行单元用于控制所述伸长调节部和俯仰调节部。
本发明还提供了一种自动磁力系泊系统，包括若干个如上述任意一项所述的自动磁力系泊装置。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明可以大大减少船舶靠泊时需要的人力和时间，提高靠泊效率；不需要船上和岸上的人操作缆绳，降低工作的风险。
2、本发明还可以对系泊操作和外部影响和条件进行实时监测，对紧急情况的响应时间比人力缆绳系泊更快；可以在小于1分钟的时间内固定船舶；在小于20秒的时间内分离船舶。
3、本发明的电磁吸盘4秒内用电改变磁路，吸附主体过程不需用电，充磁后磁力充足，工作时间s为单位，可进行磁力调节，保证不影响船内机电设备稳定系泊。
4、本发明通过液压系统调整高度，长度，角度，保证吸盘处于垂直状态。
基于上述理由本发明可在航运管理等领域广泛推广。
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为本发明一种自动磁力系泊装置的结构示意图。
图2为本发明电磁吸盘示意图。
图中：1、基座；2、动力单元；3、第一球形接头；4、第一机械臂；5、第二机械臂；6、第一液压缸；7、第二球形接头；8、电磁吸盘；9、第二液压缸。
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，任向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1-2所示，本发明提供了一种自动磁力系泊装置，包括：设置在码头上的基座1，基座1上设置有支撑部；固定设置在基座1旁的动力单元2；通过支撑部托起的第一机械臂4，第一机械臂4的末端通过伸长调节部连接电磁吸盘8；设置在基座1与第一机械臂4之间的俯仰调节部；以及伸长调节部；其中动力单元2分别与伸长调节部、俯仰调节部控制连接，通过控制伸长调节部和俯仰调节部的工作行程，调节电磁吸盘的工作姿态。此外，装置还包括一端连接基座1、另一端连接第一机械臂4的第二机械臂5。
作为本发明优选的实施方式，伸长调节部包括一端连接第一机械臂4、另一端连接电磁吸盘8的第一液压油缸6。进一步地，第一液压油缸6与电磁吸盘8通过第一球形接头3连接。俯仰调节部包括一端连接基座1、另一端连接第一机械臂4的第二液压油缸9。进一步地，第二液压油缸9与第一机械臂4通过第二球形接头7连接。
电磁吸盘8包括若干以阵列形式设置的吸附部，任意吸附部若干个呈方形或圆形阵列设置的磁片。优选地，电磁吸盘中心位置设置有位置传感器。
本实施例中，所述动力单元2为液压动力单元，其包括PLC、通信模块、执行模块，以及设置在真空吸盘上的位置传感器；所述PLC通过通信模块与设置在真空吸盘上的位置传感器通信连接，所述PLC的信号输出端与执行单元连接，所述执行单元用于控制所述第一液压缸和第二液压缸。
下面通过具体的应用实例，对本发明的方案和效果做进一步说明。
本实施例提供了一种自动磁力系泊装置包括基座1、液压动力单元2、机械臂和液压缸，电磁吸盘8、磁性模块、系泊垫、液压缸试验和紧急推出缸，其中机械臂包含第一机械臂4、第二机械臂5，液压缸包含第一液压缸6、第二液压缸9，球形接头包含第一球形接头3和第二球形接头7。
该装置的液压臂，带有自动连接和适应当前系泊情况的磁性耦合组件。磁耦合组件包括磁力耦合器，电机和液压臂之间形成了软(磁)连接，通过调节气隙来实现工作机轴扭矩、转速的变化。
所述基座和控制箱固定在便于靠泊的码头边沿或船舶主甲板边沿。基座通过螺栓连接方式固定在码头上，基座与第一机械臂连接；第二机械臂的一端与控制箱连接，另一端液压缸连接；球形接头一端连接电磁吸盘另一端连接液压缸，在电磁吸盘上设有用于感知靠泊船舶位置的位移传感器和用于感知船舶在纵、横、垂向上受力的三向力传感器；所述控制箱根据电磁吸盘上位移传感器和三向力传感器的信息，控制第一液压缸、第二液压缸等液压缸的工作行程。
采用上述的技术方案，当船体逐渐靠近码头或者其他船舶时，其必然靠近电磁系泊装置，电磁吸盘完成充磁。电磁吸盘上的位移传感器感知到靠泊船舶已经处于电磁系泊装置的作用范围后，测得其距离，角度，高度，线圈中通过交流电，则会产生磁通，通过金属对象物，则会在对象物中产生一种涡电流，发出磁通，其结果将使线圈的感应发生变化。这种感应的变化量是线圈与对象物之间距离的函数，作为结果，能测量对象物的距离位移。通过控制箱计算分析后，由液压控制单元控制各个液压缸自动调整各个机械臂和电磁吸盘的角度，电磁吸盘自动向离岸一侧运动，主动对船舶进行磁力吸附使船舶能够被平稳地拉到码头上并牢牢地固定住。
船舶在风浪作用下产生横向运动，当船舶朝向岸一侧运动时，通过电磁吸盘上的三向力传感器测得压力的大小，经液压控制单元计算分析后，调整各个液压缸，使电磁吸盘向岸一侧产生微小位移，释放横向产生的压力，防止船体和码头碰撞。
停靠的船舶需要离岸时，电磁吸盘开始退磁，磁力消失，所有电磁吸盘脱离船体，船舶便可离岸或者是离开另一艘船舶。
本发明还提供了一种自动磁力系泊系统，包括若干个如上述任意一项所述的自动磁力系泊装置。
在一个较佳的实施方式中，两个磁力系泊装置组成一组，在船舶首尾各设置一组，排水量大的船舶视情况增加组数。船舶在码头靠泊或海上船舶间的靠泊过程中，该装置能自动感知船舶位置并快速对船舶进行系泊，防止船舶与码头发生摩擦和碰撞，系泊完成后该装置能通过调整液压缸冲程和机械臂位置来提高系泊稳定性。
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 (10)
1.一种自动磁力系泊装置，其特征在于，包括：
设置在码头上的基座，所述基座上设置有支撑部；
固定设置在所述基座旁的动力单元；
通过所述支撑部托起的第一机械臂，所述第一机械臂的末端通过伸长调节部连接电磁吸盘；
设置在所述基座与第一机械臂之间的俯仰调节部；
以及伸长调节部；
所述动力单元分别与所述伸长调节部、俯仰调节部控制连接，通过控制所述伸长调节部和俯仰调节部的工作行程，调节所述电磁吸盘的工作姿态。
2.根据权利要求1所述的自动磁力系泊装置，其特征在于，所述伸长调节部包括一端连接第一机械臂、另一端连接电磁吸盘的第一液压油缸。
3.根据权利要求2所述的自动磁力系泊装置，其特征在于，所述第一液压油缸与电磁吸盘通过第一球形接头连接。
4.根据权利要求1所述的自动磁力系泊装置，其特征在于，所述俯仰调节部包括一端连接基座、另一端连接第一机械臂的第二液压油缸。
5.根据权利要求4所述的自动磁力系泊装置，其特征在于，所述第二液压油缸与第一机械臂通过第二球形接头连接。
6.根据权利要求1所述的自动磁力系泊装置，其特征在于，装置还包括一端连接基座、另一端连接第一机械臂的第二机械臂。
7.根据权利要求1所述的自动磁力系泊装置，其特征在于，所述电磁吸盘包括若干以阵列形式设置的吸附部，任意吸附部若干个呈方形或圆形阵列设置的磁片。
8.根据权利要求1所述的自动磁力系泊装置，其特征在于，所述电磁吸盘中心位置设置有位置传感器。
9.根据权利要求8所述的自动磁力系泊装置，其特征在于，所述动力单元包括PLC、通信模块、执行模块，以及设置在真空吸盘上的位置传感器；所述PLC通过通信模块与设置在真空吸盘上的位置传感器通信连接，所述PLC的信号输出端与执行单元连接，所述执行单元用于控制所述伸长调节部和俯仰调节部。
10.一种自动磁力系泊系统，其特征在于，包括若干个如权利要求1-9中任意一项所述的自动磁力系泊装置。
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