CN113910935A - 一种中置式船用岸电电缆管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种中置式船用岸电电缆管理系统，包括电缆绞车本体、电缆导引装置，电缆绞车本体包括动力驱动装置、集电器和电缆卷盘，集电器和电缆卷盘通过驱动轴与动力驱动装置连接，电缆绞车本体为一套，位于船舶甲板中部，所述电缆导引装置包括左舷电缆导引装置和右舷电缆导引装置，左舷电缆导引装置和右舷电缆导引装置沿船体横剖线方向布置在电缆绞车本体两侧且分别与电缆卷盘的两侧衔接形成电缆通过的光滑路径。本发明通过将1套电缆绞车本体置于甲板中心，需要时可向左舷或右舷两个方向传送电缆的设计，将原2套绞车本体所占的甲板空间缩小了一倍，极大地减少了甲板空间的浪费，原有改造费用也节省了近一半。

Description

一种中置式船用岸电电缆管理系统
技术领域
本发明属于船舶自动化领域，涉及一种中置式船用电缆管理系统。
背景技术
随着国际社会对船舶污染物排放控制标准日趋严格，船舶靠港使用岸电已成为控制港口船舶污染排放的重要措施之一。目前，欧美等发达国家已普遍推广或强制船舶靠港使用岸电，我国也已经开始开展船舶岸电系统技术研究和港口试点。船舶靠港使用岸电是航运业的一个重要发展趋势，也是建设绿色港口、美丽中国战略的实际需求。
目前由于岸电技术的发展及节能环保的新形势，电缆管理系统逐渐应用于各大船舶靠港取电，已取代过往的船只发电机组。电缆管理系统安装于船上，用于收放和管理电力电缆，是船舶与岸电的接口设备。当船舶在码头系泊时，可操作系统使电力电缆连接船舶与岸基电源，保障船舶岸电使用过程中平稳供电。由于船舶靠泊码头时艏艉方向不同，一般地在船舶左右舷各设置1套电缆管理系统，每套系统具有一个电缆绞车和电缆引导装置，然而部分散货船舶甲板空间有限，改造成本有限，普通的电缆管理系统无法满足普通旧船岸电改造项目的需求。而且现有电缆引导装置结构设计不合理，存在电缆在收放和接线过程中容易磨损电缆的问题。
发明内容
为了解决现有船舶左右舷各设置1套电缆管理系统，存在占用空间大、成本高的技术问题，本发明设计一种中置式电缆管理系统，通过将电缆绞车本体置于甲板中部，在甲板左右舷各放置电缆引导装置，实现了一套电缆管理系统既可以从左舷也可以从右舷接入岸电电源，由此船舶使用岸电时无需考虑靠泊的艏艉方向，原本有限的船舶甲板空间也得到了有效利用，同时缩减了船舶改造成本。
本发明的技术方案：
一种中置式船用岸电电缆管理系统，包括电缆绞车本体和电缆导引装置，所述电缆绞车本体包括动力驱动装置、集电器和电缆卷盘，所述集电器和电缆卷盘通过驱动轴与所述动力驱动装置连接，所述电缆绞车本体为一套，位于船舶甲板中部，所述电缆导引装置包括左舷电缆导引装置和右舷电缆导引装置，所述左舷电缆导引装置和右舷电缆导引装置沿船体横剖线方向布置在所述电缆绞车本体两侧且分别与所述电缆卷盘的两侧衔接形成电缆通过的光滑路径。
所述电缆导引装置包括导缆架和电缆托架，所述导缆架包括左舷导缆架和右舷导缆架，分别设置在船舶左舷舷边和右舷舷边，所述左舷导缆架、右舷导缆架与所述电缆卷盘之间分别设置电缆托架，所述电缆托架为电缆引导至两侧船舷提供一条光滑的路径；所述左舷导缆架、右舷导缆架具有引导电缆至两侧船舷外侧的光滑路径。
每套所述导缆架包括导缆架转臂、导缆架底座和液压系统，所述导缆架转臂与导缆架底座转动连接，所述导缆架转臂上间隔设置多个可自由转动的托辊形成导引电缆的光滑路径，所述液压系统包括两套油缸和液压单元，每套油缸的固定端固定在所述导缆架底座上，每套油缸的伸缩端与所述导缆架转臂转动连接，所述油缸与液压单元间以多条软管相连，所述导缆架转臂受所述液压系统驱动转动以实现导缆架的下放和折收。
所述导缆架转臂的末端具有弧形的过渡半径。
所述电缆托架由托架和若干个托辊组成，所述托架在甲板上悬空架设，所述托架包括左舷托架和右舷托架，所述左舷托架连接左舷导缆架与电缆卷盘的一侧，所述右舷托架连接右舷导缆架与电缆卷盘的另一侧，可自由转动的托辊间隔安装在托架上形成电缆移动的光滑路径。
所述动力驱动装置分为卷盘驱动装置和集电器驱动装置，所述电缆卷盘与所述卷盘驱动装置连接，所述集电器与所述集电器驱动装置连接。
所述卷盘驱动装置和集电器驱动装置均包括电机和减速机，各自的减速机的输入轴与对应的电机连接，各自的减速机的输出轴分别与所述集电器和电缆卷盘连接。
包括位于所述甲板中部的控制中心，所述控制中心包括变频器和PLC，所述变频器与所述电机连接，用于为电缆绞车提供驱动电源并控制所述电机的转动速度和转动力矩；所述PLC进行控制逻辑编程，向所述电机和液压单元输出控制信号，同时实时监测电缆管理系统的运行状况。
本发明的有益技术效果：
本发明提供了一种中置式船用岸电电缆管理系统。电缆绞车本体的结构和功能与现有技术相同。电缆卷盘的导槽用于储存电缆，随着电缆卷盘的正转反转实现电缆的收放。集电器用于电缆卷盘上的旋转电缆和机械上的固定电缆间的电力和数据传输。动力驱动装置由减速机与电机组成，用于驱动电缆卷盘和集电器转动。卷盘、集电器通过驱动轴与动力驱动装置连接组合形成电缆绞车本体。复合电缆用作电源导线和光纤通信，拥有优异的柔性和很高的强度可以适应严酷的海上环境。电缆的一端与集电器滑环通过螺栓连接，另一端安装快速插头，用于与岸电电源快速连接。与现有技术不同的是，电缆绞车本体为一套且设置在船舶甲板正中合适位置，从而沿船体横剖线方向布置在电缆绞车本体两侧的左舷电缆导引装置和右舷电缆导引装置共用一套电缆绞车本体，用于将从电缆绞车本体释放的被驱动的电缆导引至左侧船舷或右两侧船舷。因而现对于现有技术使用两套电缆管理系统，本发明的一种中置式船用电缆管理系统，具有以下优势：
①节省空间
本发明通过将1套电缆绞车本体置于甲板中心，需要时可向左舷或右舷两个方向传送电缆的设计，将原2套绞车本体所占的甲板空间缩小了一倍，同时在甲板上合适位置敷设用于形成引导电缆的光滑路径的托辊，极大地减少了甲板空间的浪费。
②经济性
电缆绞车费用占总费用的50-80％，由于本发明通过1套电缆绞车本体实现了左右两舷均可连接岸电的功能，因此极大的降低了整套电缆管理系统的成本，将原有改造费用节省了近一半。
附图说明
图1是本发明的中置式船用岸电电缆管理系统的实施例的安装示意图；
图2是本发明的中置式船用岸电电缆管理系统的实施例的总图；
图3是本发明的电缆绞车本体的实施例的侧视图；
图4是本发明的电缆绞车本体的实施例的俯视图；
图5-1是本发明的导缆架结构的实施例的主视图；
图5-2是本发明的导缆架结构的实施例的俯视图；
图6-1是本发明的电缆托架结构的实施例的主视图；
图6-2是本发明的电缆托架结构的实施例的俯视图；
图7是本发明的控制中心的实施例的示意图；
附图标记：1-电缆绞车本体及控制中心，11-集电器驱动装置，12-电缆卷盘，13-集电器，14-复合电缆，15-斜齿轮交直轴硬齿面减速机，16-变频电机，2-左舷导缆架，21-导缆架转臂，22-液压单元，23-油缸，24-导缆架底座，25-轴承，3-右舷导缆架，4-电缆托架，41-电缆支架，42-托辊，51-变频器，52-PLC。
具体实施方式
下面将结合附图1-7和具体实施例详细说明本申请的一种中置式船用岸电电缆管理系统。
如图1、图2所示，本实施例的一种中置式船用岸电电缆管理系统，包括电缆绞车本体及控制中心1、左舷导缆架2，右舷导缆架3和电缆托架4。左舷导缆架2，右舷导缆架3与电缆托架4构成电缆导引装置。整套系统通过焊接或螺栓连接的方式安装于船艉甲板。电缆绞车本体及控制中心1安装在船体甲板中心线位置，左舷导缆架2、右舷导缆架3分别安装在船体左舷和右舷舷边，电缆绞车本体及控制中心1与左舷导缆架2、右舷导缆架3沿船体横剖线方向布置。电缆绞车本体及控制中心1分别与左舷导缆架2、右舷导缆架3通过对应侧的电缆托架4连接，电缆托架4为电缆引导至两侧船舷提供了一条相对光滑的路径，左舷导缆架2和右舷导缆架3用于引导电缆至船舷外侧。
如图3、图4本发明的电缆绞车本体的实施例的侧视图、俯视图所示，电缆绞车本体包括动力驱动装置、集电器13和电缆卷盘12。动力驱动装置分为卷盘驱动装置和集电器驱动装置11，均由减速机和电机组成，分别用于驱动电缆卷盘12和集电器13转动。集电器驱动装置11由斜齿轮交直轴硬齿面减速机15与变频电机16组成，斜齿轮交直轴硬齿面减速机15的输入轴与变频电机16连接，变频电机16为竖直方向安装；斜齿轮交直轴硬齿面减速机15的输出轴与集电器13连接。同样，电缆卷盘12与卷盘驱动装置(未示出)的驱动轴连接。电缆卷盘12和集电器13沿斜齿轮交直轴硬齿面减速机15输出轴方向水平安装在减速机两侧。集电器13主要由滑环和碳刷组成，碳刷在滑环上滑动，用于电缆卷盘12上的旋转电缆和机械上的固定电缆间的电力和数据传输。岸电专用复合电缆14盘于电缆卷盘12的导槽中。运行时，变频电机16得电后转动，通过斜齿轮交直轴硬齿面减速机15减小转速同时放大转矩，驱动集电器13转动，卷盘驱动装置驱动电缆卷盘12转动。随着电缆卷盘12的正转反转实现电缆的收放，滑环跟随斜齿轮交直轴硬齿面减速机15转动，与固定的碳刷块形成稳定的滑动连接，使得复合电缆14与机械上的固定电缆间建立电力和数据传输。
如图5-1和图5-2本发明的导缆架结构的实施例的主视图和俯视图所示，在船舶左右两舷各设置1套导缆架，用于引导电缆至船舷外侧。每套导缆架的导缆架转臂21与导缆架底座24通过轴承25相连接，连接点为导缆架转臂21转动中心。导缆架的下放和折收通过一套液压系统实现。具体的，导缆架转臂21两侧与两套油缸23连接，油缸23与液压单元22间以多条软管相连形成液压系统，液压单元22运行时通过软管将液压油持续注入油缸23，产生压力，顶推导缆架转臂21转动。导缆架转臂21上间隔设置多个可自由转动的托辊形成引导电缆至两侧船舷外侧的光滑路径。导缆架转臂21的边缘为弧形的过渡半径，以满足电缆的弯曲半径，避免导引过程中电缆磨损和折断。
如图6-1、图6-2本发明的电缆托架结构的实施例的主视图和俯视图所示，电缆托架由托架41和托辊42组成。托架41在甲板上悬空架设，左舷托架41连接左舷导缆架2与电缆绞车本体1，右舷托架41连接右舷电缆导架3与电缆绞车本体1。若干间隔设置的托辊42安装在托架41上，托辊42可自由转动，形成光滑路径，便于其上的电缆在电缆托架41上移动。
图7为本发明的控制中心的实施例的示意图，控制中心设置在船舶甲板正中合适位置。控制中心是电缆管理系统的监控核心，主要由变频器51、PLC 52等主要硬件构成。变频器51用于输出驱动电压和电流，可实现速度控制和转矩控制，精确控制电机的转动速度、转动力矩等。PLC 52进行控制逻辑编程，不同工况下向电机、液压单元等输出控制信号，为电缆绞车及导缆架提供驱动电源，同时实时监测电缆管理系统的运行状况。
本实施的一种中置式船用岸电电缆管理系统，运行方式如下：
船舶通过右舷连接岸电时，控制中心向电缆绞车本体的动力驱动装置11输出控制信号及电源。卷盘驱动装置的电机和集电器驱动装置11的变频电机16得电后转动，通过各自的减速机减小转速同时放大转矩，分别驱动电缆卷盘12和集电器13转动。集电器11用于电缆卷盘12上的旋转电缆和机械上的固定电缆间的电力和数据传输。电缆卷盘12正向转动向右舷释放复合电缆14，一端与集电器13的滑环通过螺栓连接的复合电缆14沿右电缆托架41被牵引输送至右舷舷边停止，右舷导缆架3的液压系统受控制中心的控制启动，顶推右舷导缆架3的导缆架转臂21转动直至下放位置，然后动力驱动装置11重新启动，复合电缆14继续沿右舷导缆架3下放至岸上停止，通过快速插头与岸电电源快速连接，完成岸电连接。回收电缆时，电缆卷盘12反向转动，复合电缆14沿电缆托架41从右舷被牵引至电缆绞车本体至完全回收至电缆卷盘12上。若船舶通过左舷连接岸电时，则流程相同，不同在于电缆卷盘12的转动方向相反。
以上所述仅为本发明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露的技术范围内，可轻易想到的一些形式的变化等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种中置式船用岸电电缆管理系统，包括电缆绞车本体和电缆导引装置，所述电缆绞车本体包括动力驱动装置、集电器和电缆卷盘，所述集电器和电缆卷盘通过驱动轴与所述动力驱动装置连接，其特征在于所述电缆绞车本体为一套，位于船舶甲板中部，所述电缆导引装置包括左舷电缆导引装置和右舷电缆导引装置，所述左舷电缆导引装置和右舷电缆导引装置沿船体横剖线方向布置在所述电缆绞车本体两侧且分别与所述电缆卷盘的两侧衔接形成电缆通过的光滑路径。
2.根据权利要求1所述的一种中置式船用岸电电缆管理系统，其特征在于所述电缆导引装置包括导缆架和电缆托架，所述导缆架包括左舷导缆架和右舷导缆架，分别设置在船舶左舷舷边和右舷舷边，所述左舷导缆架、右舷导缆架与所述电缆卷盘之间分别设置电缆托架，所述电缆托架为电缆引导至两侧船舷提供一条光滑的路径；所述左舷导缆架、右舷导缆架具有引导电缆至两侧船舷外侧的光滑路径。
3.根据权利要求2所述的一种中置式船用岸电电缆管理系统，其特征在于每套所述导缆架包括导缆架转臂、导缆架底座和液压系统，所述导缆架转臂与导缆架底座转动连接，所述导缆架转臂上间隔设置多个可自由转动的托辊形成导引电缆的光滑路径，所述液压系统包括两套油缸和液压单元，每套油缸的固定端固定在所述导缆架底座上，每套油缸的伸缩端与所述导缆架转臂转动连接，所述油缸与液压单元间以多条软管相连，所述导缆架转臂受所述液压系统驱动转动以实现导缆架的下放和折收。
4.根据权利要求2所述的一种中置式船用岸电电缆管理系统，其特征在于所述导缆架转臂的末端具有弧形的过渡半径。
5.根据权利要求2所述的一种中置式船用岸电电缆管理系统，其特征在于所述电缆托架由托架和若干个托辊组成，所述托架在甲板上悬空架设，所述托架包括左舷托架和右舷托架，所述左舷托架连接左舷导缆架与电缆卷盘的一侧，所述右舷托架连接右舷导缆架与电缆卷盘的另一侧，可自由转动的托辊间隔安装在托架上形成电缆移动的光滑路径。
6.根据权利要求3所述的一种中置式船用岸电电缆管理系统，其特征在于所述动力驱动装置分为卷盘驱动装置和集电器驱动装置，所述电缆卷盘与所述卷盘驱动装置连接，所述集电器与所述集电器驱动装置连接。
7.根据权利要求6所述的一种中置式船用岸电电缆管理系统，其特征在于所述卷盘驱动装置和集电器驱动装置均包括电机和减速机，各自的减速机的输入轴与对应的电机连接，各自的减速机的输出轴分别与所述集电器和电缆卷盘连接。
8.根据权利要求7所述的一种中置式船用岸电电缆管理系统，其特征在于包括位于所述甲板中部的控制中心，所述控制中心包括变频器和PLC，所述变频器与所述电机连接，用于为电缆绞车提供驱动电源并控制所述电机的转动速度和转动力矩；所述PLC进行控制逻辑编程，向所述电机和液压单元输出控制信号，同时实时监测电缆管理系统的运行状况。
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