CN114954784A - 一种吸附式船舶自动系泊装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种吸附式船舶自动系泊装置，属于港口设备领域，由吸盘装置、吸盘铰座、伸缩梁、底座总成组成。底座总成通过地脚螺栓固定在码头前沿，吸盘装置与吸盘铰座相连，吸盘装置与吸盘铰座可相对摇摆转动，吸盘装置与吸盘铰座可相对俯仰转动，吸盘铰座与伸缩梁相连，吸盘铰座与伸缩梁可相对水平转动。吸盘装置在伸缩油缸、俯仰油缸和回转油缸的作用下，可到达船舶合理的吸附位置，实现船舶的系泊和释放。该自动系泊装置可实现船舶的自动快速系泊作业，能够解决因船舶人工带缆作业而频发的码头安全问题，有效提高码头的使用率。

Description

一种吸附式船舶自动系泊装置

技术领域：

本发明涉及港口设备领域，是一种布置于码头岸边的吸附式船舶自动系泊装置，可实现船舶的自动系泊作业。

背景技术：

随着船舶大型化、快速化、自动化的发展，系泊操纵成为最困难、最复杂的操纵之一。据统计，70％的事故与驾驶人员在港内的不当操作有关。传统的船舶系泊作业过程中，船、岸人员需密切配合控制船舶和缆绳，掌握靠离泊作业方法、拖轮配置、拖缆位置、天气和水文情况、系离泊作业时缆绳顺序和港内操作等，实现船舶的安全靠泊和系泊。船舶系泊过程中由于潮位变化、风浪流水动力条件的变化需随时关注和调整拖轮操纵及各系泊缆绳动作，以保障船舶靠离泊的安全。这种传统的船舶系泊作业方式已延续千年，并没有随着船舶技术、港口设施的发展而改变。

随着现代科学技术的不断进步，使得实时监控、自主调整的新型智能化、无人化港口装卸作业已成为现实，自动系泊技术是船舶智能化和码头自动化的重要组成部分，利用新技术实现船舶系泊安全作业的自动化代替多年来的传统缆绳系泊方式也将成为可能。不使用任何拖轮和绳索作业，数分钟内完成船舶的系泊，将有效提高码头的使用率。

现有的自动系泊装置有的采用连杆机构和液压油缸共同控制吸盘的运动，型式复杂，且吸盘的运动范围有限，不能很好适应因水位差引起的吸附区域高度变化。也有的自动系泊装置模拟传统的缆绳系缆方式，通过实时监测缆绳上的拉力，自动收紧或释放缆绳，这对于正在装卸作业或接驳旅客的船舶存在安全隐患。

发明内容：

本发明的目的在于提出一种吸附式船舶自动系泊装置，通过系泊装置的伸缩、俯仰和回转动作，以及吸附功能，实现对船舶的自动系泊和释放。

本发明是采用以下具体方案实现的：吸附式自动系泊装置由吸盘装置、吸盘铰座、伸缩梁、底座总成组成。

所述的吸盘装置1包括吸附单元26、柔性支座24及背板结构25；吸盘装置1采用分体设计，吸盘装置1由若干个吸附单元26组成，每个吸附单元26的吸附面上均布若干个磁极27，每个吸附单元26的背面设置柔性支座24，柔性支座24可微调吸附单元26的姿态，吸附单元26可适应船体曲面及表面变形，吸附单元26通过柔性支座24安装在背板结构25上。

所述的柔性支座24采用可以承受一定变形的材料，通过柔性支座24的变形，可微调吸附单元26的姿态，以适应吸附区域船体不平整的表面。柔性支座24一端固定于吸附单元26背面，另一端固定于背板结构25上。

所述的吸盘铰座2包括垂直轴5、第一水平轴6、第二水平轴8和铰座结构7；吸盘装置1与铰座结构7通过垂直轴5铰接，铰座结构7可绕z轴转动；吸盘装置1与铰座结构7通过第一水平轴6铰接，吸盘装置1可绕y轴转动；铰座结构7与第二水平轴8连接，铰座结构7可绕x轴转动；吸盘铰座2通过垂直轴5、第一水平轴6和第二水平轴8释放由于船舶横倾、纵倾、波浪冲击产生的扭矩。

所述的伸缩梁3包括内套筒9、外套筒10、俯仰轴11伸缩油缸12、耐磨滑块13、第一销轴28和第二销轴29；外套筒10与底座总成4通过俯仰轴11连接，外套筒10与底座总成4可相对俯仰转动；内套筒9与第二水平轴8刚接；伸缩油缸12的伸缩端与内套筒9通过第一销轴28铰接，伸缩油缸12的固定端与外套筒10通过第二销轴29铰接，通过伸缩油缸12的伸缩运动，内套筒9可在外套筒10内滑动，内套筒9和外套筒10间嵌有耐磨滑块13。

所述的底座总成4包括回转轴14、推力轴承15、轴承座16、俯仰油缸支架17、地脚螺栓18、回转油缸19、轴承盖20、第一厚板21、俯仰油缸22、第二厚板23、第三销轴30、第四销轴31、第五销轴32和第六销轴33；轴承座16通过地脚螺栓18固定在码头前沿；轴承座16中安装1对推力轴承15，推力轴承15外圈与轴承座16接触，推力轴承15外圈不能转动；推力轴承15内圈与回转轴14接触，推力轴承15内圈可与回转轴14一起转动；回转轴14与外套筒10通过俯仰轴11连接，外套筒10与回转轴14可一起水平转动；轴承盖20通过螺栓固定在轴承座16上，第一厚板21通过螺栓固定在回转轴14上，第六销轴33固定在轴承盖20上，回转油缸19的一端与轴承盖20通过第六销轴33铰接，回转油缸19与轴承盖20可相对转动；第五销轴32固定在第一厚板21上，回转油缸19的另一端与第一厚板21通过第五销轴32铰接，回转油缸19与第一厚板21可相对转动；第二厚板23与推力轴承15内圈接触，第二厚板23与回转轴14接触，第二厚板23可与回转轴14一起转动；俯仰油缸支架17与第二厚板23刚接，俯仰油缸22的一端与俯仰油缸支架17通过第四销轴31铰接，俯仰油缸22与俯仰油缸支架17可相对转动，俯仰油缸22的另一端与外套筒10通过第三销轴30铰接，俯仰油缸22与外套筒10可相对转动；通过俯仰油缸22的伸缩，实现伸缩梁3、吸盘铰座2、吸盘装置1相对码头前沿一起俯仰运动；通过回转油缸19的伸缩，实现回转轴14、伸缩梁3、吸盘铰座2、吸盘装置1、第一厚板21、第二厚板23、俯仰油缸支架17以及俯仰油缸22相对码头前沿一起水平转动。

有益效果：

本发明提出的吸附式船舶自动系泊装置可替代已延续千年的人工系缆系泊方式，解决因带缆作业而频发的码头安全问题。吸附式自动系泊可在数分钟内完成船舶的系泊作业，有效提高码头的使用率，且系泊牢固、可靠。同时，实现船舶自动系泊将有效推动船舶智能化和码头自动化的发展。

附图说明：

图1是本发明总图，图2是A-A向视图，图3是吸盘铰座，图4是柔性支座。

图中：1-吸盘装置，2-吸盘铰座，3-伸缩梁，4-底座总成，5-垂直轴，6-第一水平轴，7-铰座结构，8-第二水平轴，9-内套筒，10-外套筒，11-俯仰轴，12-伸缩油缸，13-耐磨滑块，14-回转轴，15-推力轴承，16-轴承座，17-俯仰油缸支架，18-地脚螺栓，19-回转油缸，20-轴承盖，21-第一厚板，22-俯仰油缸，23-第二厚板，24-柔性支座，25-背板结构，26-吸附单元，27-磁极，28-第一销轴，29-第二销轴，30-第三销轴，31-第四销轴，32-第五销轴，33-第六销轴。

具体实施方式：

参阅图1，图2，图3和图4，轴承座16通过地脚螺栓固定在码头前沿，船舶停靠到码头前沿后，通过回转油缸19的伸缩带动回转轴14、第二厚板23、俯仰油缸支架17、俯仰油缸22、伸缩梁3、吸盘铰座2和吸盘装置1一起转动，直到伸缩梁3与码头前沿岸壁垂直。

伸缩梁3可绕俯仰轴11转动，伸缩梁3的内套筒9通过第二水平轴8与吸盘铰座2连接，吸盘铰座2通过第一水平轴6和垂直轴5与吸盘装置1连接，在俯仰油缸22的伸缩运动下，可使吸盘装置1在竖直方向能够到达合理的吸附高度，满足在不同水位、船舶满载/空载的条件下不同吸附高度的要求。

通过伸缩油缸12的外伸带动内套筒9、吸盘铰座2和吸盘装置1一起向船体方向水平运动，磁极27接触到船体，吸附单元26充磁产生吸附力并吸附住船体以后，通过伸缩油缸12的缩回，带动内套筒9、吸盘铰座2和吸盘装置1一起向码头陆地方向水平运动，在吸盘装置1的吸附力作用下将船舶拉至紧贴护舷，内套筒9、外套筒10之间设有耐磨滑块13，保证工作时内套筒9伸缩顺畅。

吸盘装置1包括若干个吸附单元26，每个吸附单元26的吸附面上均布若干个磁极27，吸附单元26的背面设置柔性支座24，通过柔性支座24，每个吸附单元26的姿态可微调，以适应船体曲面及表面变形，吸附单元26通过柔性支座24安装在背板结构25上，背板结构25与吸盘铰座2通过垂直轴5铰接，吸盘装置1与吸盘铰座2可相对摇摆转动，背板结构25与吸盘铰座2通过第一水平轴6铰接，吸盘装置1与吸盘铰座2可相对俯仰转动，第二水平轴8与伸缩梁3的内套筒9刚性连接，吸盘铰座2与第二水平轴8铰接，吸盘铰座2与伸缩梁3可相对水平转动，吸盘铰座2通过垂直轴5、第一水平轴6和第二水平轴8释放由于船舶横倾、纵倾、波浪冲击等产生的扭矩。

系泊工作结束后，吸附单元26消磁去除吸附力，通过伸缩油缸12的缩回，带动内套筒9、吸盘铰座2和吸盘装置1一起向码头陆地方向水平运动，直到内套筒9收回到极限位置，通过回转油缸19的伸缩带动回转轴14、第二厚板23、俯仰油缸支架17、俯仰油缸22、伸缩梁3、吸盘铰座2和吸盘装置1一起转动，直到伸缩梁3与码头前沿岸壁平行，有效避让船舶后，船舶驶离码头。

Claims (6)

1.一种吸附式船舶自动系泊装置，其特征在于，包括吸盘装置(1)、吸盘铰座(2)、伸缩梁(3)和底座总成(4)，吸盘装置(1)与吸盘铰座(2)铰接，吸盘装置(1)与吸盘铰座(2)可绕y轴相对转动，吸盘装置(1)与吸盘铰座(2)可绕z轴相对转动，吸盘铰座(2)与伸缩梁(3)铰接，吸盘铰座(2)与伸缩梁(3)可绕x轴相对转动，伸缩梁(3)与底座总成(4)铰接，底座总成(4)固定在码头前沿，伸缩梁(3)相对码头前沿可俯仰运动，伸缩梁(3)相对码头前沿可水平转动。

2.根据权利要求1所述的吸附式船舶自动系泊装置，其特征在于，所述的吸盘装置(1)包括吸附单元(26)、柔性支座(24)及背板结构(25)；吸盘装置(1)采用分体设计，吸盘装置(1)由若干个吸附单元(26)组成，每个吸附单元(26)的吸附面上均布若干个磁极(27)，每个吸附单元(26)的背面设置柔性支座(24)，柔性支座(24)可微调吸附单元(26)的姿态，吸附单元(26)可适应船体曲面及表面变形，吸附单元(26)通过柔性支座(24)安装在背板结构(25)上。

3.根据权利要求2所述的吸附式船舶自动系泊装置，其特征在于，所述的柔性支座(24)采用可以承受一定变形的材料，通过柔性支座(24)的变形，可微调吸附单元(26)的姿态，以适应吸附区域船体不平整的表面。柔性支座(24)一端固定于吸附单元(26)背面，另一端固定于背板结构(25)上。

4.根据权利要求1所述的吸附式船舶自动系泊装置，其特征在于，所述的吸盘铰座(2)包括垂直轴(5)、第一水平轴(6)、第二水平轴(8)和铰座结构(7)；吸盘装置(1)与铰座结构(7)通过垂直轴(5)铰接，铰座结构(7)可绕z轴转动；吸盘装置(1)与铰座结构(7)通过第一水平轴(6)铰接，吸盘装置(1)可绕y轴转动；铰座结构(7)与第二水平轴(8)连接，铰座结构(7)可绕x轴转动；吸盘铰座(2)通过垂直轴(5)、第一水平轴(6)和第二水平轴(8)释放由于船舶横倾、纵倾、波浪冲击产生的扭矩。

5.根据权利要求1所述的吸附式船舶自动系泊装置，其特征在于，所述的伸缩梁(3)包括内套筒(9)、外套筒(10)、俯仰轴(11)伸缩油缸(12)、耐磨滑块(13)、第一销轴(28)和第二销轴(29)；外套筒(10)与底座总成(4)通过俯仰轴(11)连接，外套筒(10)与底座总成(4)可相对俯仰转动；内套筒(9)与第二水平轴(8)刚接；伸缩油缸(12)的伸缩端与内套筒(9)通过第一销轴(28)铰接，伸缩油缸(12)的固定端与外套筒(10)通过第二销轴(29)铰接，通过伸缩油缸(12)的伸缩运动，内套筒(9)可在外套筒(10)内滑动，内套筒(9)和外套筒(10)间嵌有耐磨滑块(13)。

6.根据权利要求1所述的吸附式船舶自动系泊装置，其特征在于，所述的底座总成(4)包括回转轴(14)、推力轴承(15)、轴承座(16)、俯仰油缸支架(17)、地脚螺栓(18)、回转油缸(19)、轴承盖(20)、第一厚板(21)、俯仰油缸(22)、第二厚板(23)、第三销轴(30)、第四销轴(31)、第五销轴(32)和第六销轴(33)；轴承座(16)通过地脚螺栓(18)固定在码头前沿；轴承座(16)中安装1对推力轴承(15)，推力轴承(15)外圈与轴承座(16)接触，推力轴承(15)外圈不能转动；推力轴承(15)内圈与回转轴(14)接触，推力轴承(15)内圈可与回转轴(14)一起转动；回转轴(14)与外套筒(10)通过俯仰轴(11)连接，外套筒(10)与回转轴(14)可一起水平转动；轴承盖(20)通过螺栓固定在轴承座(16)上，第一厚板(21)通过螺栓固定在回转轴(14)上，第六销轴(33)固定在轴承盖(20)上，回转油缸(19)的一端与轴承盖(20)通过第六销轴(33)铰接，回转油缸(19)与轴承盖(20)可相对转动；第五销轴(32)固定在第一厚板(21)上，回转油缸(19)的另一端与第一厚板(21)通过第五销轴(32)铰接，回转油缸(19)与第一厚板(21)可相对转动；第二厚板(23)与推力轴承(15)内圈接触，第二厚板(23)与回转轴(14)接触，第二厚板(23)可与回转轴(14)一起转动；俯仰油缸支架(17)与第二厚板(23)刚接，俯仰油缸(22)的一端与俯仰油缸支架(17)通过第四销轴(31)铰接，俯仰油缸(22)与俯仰油缸支架(17)可相对转动，俯仰油缸(22)的另一端与外套筒(10)通过第三销轴(30)铰接，俯仰油缸(22)与外套筒(10)可相对转动；通过俯仰油缸(22)的伸缩，实现伸缩梁(3)、吸盘铰座(2)、吸盘装置(1)相对码头前沿一起俯仰运动；通过回转油缸(19)的伸缩，实现回转轴(14)、伸缩梁(3)、吸盘铰座(2)、吸盘装置(1)、第一厚板(21)、第二厚板(23)、俯仰油缸支架(17)以及俯仰油缸(22)相对码头前沿一起水平转动。

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