CN114955744A - 一种用于船舶岸电供电的电缆连接系统及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于船舶岸电供电的电缆连接系统及其使用方法，属于岸电供电领域，其利用底盘车带动上装电缆绞车靠近船舶，以使得上装电缆绞车能够在港口内移动，进而调节上装电缆绞车与船舶之间的距离，并通过上装电缆绞车将车船电缆输送至船舶上，以实现岸电箱与船舶之间电缆的输送。本发明的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其整体结构简单，操作方便，能够准确实现岸电箱与船舶之间电缆的快速连接，并在其供电过程中，实时对车船电缆的张力大小、放卷圈数进行检测，并根据检测结果对车船电缆进行调整与控制，以此保证了上装电缆绞车在收/放卷过程中的稳定性与安全性，确保电缆的输送过程的正常进行，具有较好实用价值与应用前景。

Description

一种用于船舶岸电供电的电缆连接系统及其使用方法
技术领域
本发明属于岸电供电领域，具体涉及一种用于船舶岸电供电的电缆连接系统及其使 用方法。
背景技术
随着船舶行业的快速发展，减少燃油的消耗以及造成的空气污染，践行绿色低碳的 发展策略，在许多码头、港口上都建设了岸电供电系统，给靠岸的船舶进行电能供应。
岸电的供应有效解决了污染问题，更加经济环保，但岸电的供应需要通过电缆将岸 电箱提供的电能输送至船舶，由于船舶高度较高，岸电电缆重量大，特别是大功率需求船舶，岸电电缆达到12根，对于高效的岸电供应造成了较大困难，因此，如何有效提 高岸电箱与船舶之间电缆的连接效率是船舶岸电供应的关键问题。
在现有技术中，对船舶进行供电作业时，有的通过人工将电缆从船上拉下，然后将其连接到港口的岸电箱内，进而实现岸电箱与船舶之间的连接，但是，此种方式不仅耗 时费力，且效率低下；有的则在码头上分布设置多个电缆站，通过电缆站连接岸电箱与 船舶，虽然与人工拉动的方式相比能够提高一定的电缆连接效率，但是由于电缆站固定 设置的因素，对船舶的停靠位置要求较高。因此，通过电缆站与岸电箱直接连接的方式 存在一定局限性，无法满足电缆快速连接的使用需求。此外，还有利用移动式电缆输送 装置在对电缆进行输送的方式，虽然与上述两种方式相比，其能够更加方便连接岸电箱 与电缆，但是充电的过程中，无法对电缆的张力进行监测并相应进行调节，容易导致电 缆在供电的过程中被过度拉扯，导致电缆与港口岸电箱或船舶岸电箱之间的连接发生松 动，进而影响电缆的正常送电作业。因此，无论是上述那种方式，在实际使用的过程中， 都不能满足船舶靠岸高效、安全供电的需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种用于船 舶岸电供电的电缆连接系统及其使用方法，其能够实现船舶与岸电箱之间电缆的快速连 接，有效提高了两者之间的连接效率。同时，在传输的过程中能够实时对电缆的张力、剩余的圈数和卷盘转动的力矩进行检测，进而保证了电缆输送过程中的安全性与稳定性。
为解决上述问题，按照本发明的一个方面，提供一种用于船舶岸电供电的电缆连接 系统，用于岸电箱与船舶之间电缆的输送，包括底盘车和设置在该底盘车上的上装电缆绞车；
所述上装电缆绞车包括车船电缆盘总成和与该车船电缆盘总成连接设置的电缆提 升机构；所述车船电缆盘总成设置在底盘车上，用于车船电缆的收/放卷作业，并通过所述电缆提升机构向船舶上进行输送；且
所述电缆提升机构内对应所述车船电缆设置有张紧控制组件，用于对该车船电缆输 送时的电缆张力进行检测，以及通过检测结果调整所述车船电缆盘总成的放卷速率；
同时，在所述底盘车上还设置有岸车电缆盘总成，用于岸车电缆的收卷；所述岸车电缆的一端与港口岸电箱连接，其另一端与所述车船电缆连接，并卷绕在所述岸车电缆 盘总成上，进而通过所述岸车电缆盘总成的转动实现所述岸车电缆的放卷。
作为本发明的进一步改进，所述车船电缆盘总成包括两侧向支撑板和设置在两侧向 支撑板之间的卷盘；所述车船电缆卷绕在所述卷盘上，并对应该卷盘设置有驱动机构，使得所述卷盘能够在所述驱动机构的带动下实现车船电缆的收/放卷作业。
作为本发明的进一步改进，所述驱动机构为变频电机，其通过减速机与所述卷盘连 接；且
对应变频电机还设置有旋转编码器，其与所述驱动机构电连接，用于对所述卷盘旋 转的圈数进行检测。
作为本发明的进一步改进，所述电缆提升机构包括伸缩臂、变幅机构和电动牵引机 构；
所述伸缩臂的一端连接所述电动牵引机构，其另一端转动连接在所述车船电缆盘总 成上，并在所述车船电缆盘总成与所述伸缩臂之间设置有变幅机构；所述车船电缆的一端自所述车船电缆盘总成伸出，并延伸限位至所述电动牵引机构内，使得所述电动牵引 机构可在所述伸缩臂的伸缩和/或俯仰运动下降该车船电缆牵引至船舶上。
作为本发明的进一步改进，所述电动牵引机构包括支架和设置在该支架上的若干组 电缆输送机；
所述电缆提升机构还包括设置在所述伸缩臂上的若干个拖缆机构，所述电缆的一端 穿过至少一个所述拖缆机构并以端部匹配至少一个电缆输送机，使得所述车船电缆可在 所述至少一个电缆输送机的带动下进行主动牵引。
作为本发明的进一步改进，所述车船电缆盘总成与所述底盘之间通过回转平台组件 连接，进而通过所述回转平台组件实现上装电缆绞车相对所述底盘车进行水平旋转。
作为本发明的进一步改进，所述底盘车包括平移底板和设置在平移底板下的行走机 构；且
在所述平移底板上对应所述行走机构设置有蓄电池，用于对所述行走机构进行供电。
作为本发明的进一步改进，在所述底板相对的两侧上设置有至少一对液压支脚；
所述液压支腿可沿垂直方向进行伸缩，进而将所述底盘车抬起。
为解决上述问题，按照本发明的另一个方面，提供一种用于船舶岸电供电的电缆连 接系统的使用方法，包括如下步骤：
S1：将岸车电缆盘总成上的岸车电缆与港口岸电箱连接，并在连接后控制底盘车向 船舶方向行驶；同时，岸车电缆盘总成持续进行放卷作业；
S2：待电缆连接系统运动至船舶旁后，对电缆连接系统进行固定与限位；
S3：控制车船电缆盘总成进行放卷作业，并利用所述电缆提升机构将车船电缆举升 至船舶的甲板上；
S4：将车船电缆的一端与所述船舶岸电箱连接，并将其另一端与岸车电缆连接，以此实现所述港口岸电箱与所述船舶岸电箱之间的电力输送；
S5：在船舶充电结束后，依次断开车船电缆与船舶岸电箱、港口岸电箱与岸车电缆以及岸车电缆与车船电缆之间的连接，并控制岸车电缆盘总成和车船电缆盘总成分别对岸车电缆和车船电缆进行收卷。
作为本发明的进一步改进，在步骤S3对车船电缆进行输送的过程中，张紧控制组件能够对车船电缆的张力进行控制，其控制过程包括如下步骤：
S301：通过电动牵引机构内设置的张紧控制组件对车船电缆的张力进行实时的检测；
S302：当车船电缆所受到的张力过大或过小时，张紧控制组件向电器控制箱发出反 馈信号；
S303：电器控制箱根据反馈的信号调整驱动机构的转速，进而调节车船电缆的张力 大小。
上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包 括：
(1)本发明的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其通过岸车电缆盘总成和车船电缆盘总成分别与港口岸电箱和船舶岸电箱连接，进而将港口岸电箱与船舶之间的电缆连接作业分为两次相互独立的电缆连接作业过程，简化了电缆的连接流程，以此提高了 电缆的连接效率。并利用电缆提升机构，将车船电缆盘总成上的车船电缆向船舶方向进 行输送，实现船舶和岸电箱之间车船电缆的快速连接。同时，利用设置在电动牵引机构 内的张紧控制组件对车船电缆在传输过程中的张力进行实时检测，并根据检测结果相应 调整车船电缆盘总成的转动速率，防止车船电缆因张力过大而断裂等问题的发生，以此 保证车船电缆盘总成的正常收/放卷作业。
(2)本发明的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其通过对车船电缆盘总成中驱动机构的种类、卷盘的样式、传动的方式和各类传感器设置位置的优选，使得车船电缆 盘总成在进行收/放卷作业时，其卷盘转动的力矩能够持续可调整，以此保证车船电缆能 够稳定的进行提升。同时，通过优选设置的旋转编码器，使得旋转编码器能够实时卷盘 上的车船电缆剩余的圈数进行监测，防止车船电缆的放缆长度过长，从而保证了车船电 缆盘总成在放卷过程中的安全性。
(3)本发明的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其通过设置在上装电缆绞车底部的底盘车，使得上装电缆绞车能够在底盘车的带动下进行移动，进而调整上装电缆绞 车与船舶之间的距离，以此提高了上装电缆绞车的机动性。并利用优选设置在底盘车侧 面的液压支腿，并利用液压支腿可沿竖向进行伸缩的特性将底盘车和上装电缆绞车整体 一起顶起，防止上装电缆绞车在作业过程中发生打滑等现象，以此保证了上装电缆绞车 在作业过程中的稳定性和安全性。并且，通过对平板车内蓄电池容量的优选设计，使蓄 电池能够满足极端情况下上装电缆绞车中各个设备基本的用电需求，配合上对上装电缆 绞车和底盘车尺寸的设计与安装位置的选择，保证了电缆连接系统在港口受风力影响时， 也能够正常的工作。
(5)本发明的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其整体结构简单，操作方便， 能够准确实现岸电箱与船舶之间电缆的快速连接，并在其供电过程中，实时对车船电缆 的张力大小、放卷圈数进行检测，并根据检测结果对车船电缆进行调整与控制，以此保 证了上装电缆绞车在收/放卷过程中的稳定性与安全性，确保电缆的输送过程的正常进行， 具有较好实用价值与应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例中电缆连接系统的整体正视结构示意图；
图2是本发明实施例中电缆连接系统中底盘车轴测图；
图3是本发明实施例中电缆连接系统中上装电缆绞车轴测图；
图4是本发明实施例中电缆连接系统中回转平台的轴测图；
图5是本发明实施例中电缆连接系统中卷盘的轴测图；
图6是本发明实施例中电缆连接系统中侧向支撑板的轴测图；
图7是本发明实施例中电缆连接系统中上装电缆绞车正视结构示意图；
图8是本发明实施例中电缆连接系统的组成框图；
图9是本发明实施例中电缆连接系统中电缆在连接时的示意图；
图10是本发明实施例中电缆连接系统在对船舶进行供电时的示意图；
图11是本发明实施例中电缆连接系统横向稳定性受力分析图；
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
1、上装电缆绞车；
101、回转平台组件；1011、回转平台上连接件；1012、回转驱动件；1013、回转 平台下连接件；
102、车船电缆盘总成；1021、侧向支撑板；1022、卷盘；1023、旋转编码器；1024、 滑环组；1025、滑环配电箱；1026、减速机；1027、变频电机；
103、电缆提升机构；1031、伸缩臂；1032、变幅机构；1033、拖缆机构；
104、电动牵引机构；1041、支架；1042、电缆输送机；1043、张紧控制组件；
105、岸车电缆盘总成；
106、动力源；
2、底盘车；201、平移底板；202、行走机构；203、液压支腿。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征 只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、 “宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、 “水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、 “径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重 要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征 可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少 两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可 以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一 特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上 方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下 方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平 高度小于第二特征。
实施例：
请参阅图1～图6，本发明优选实施例中的电缆连接系统，其主要用于船舶在靠港后 进行供电作业前，港口岸电箱与船舶岸电箱之间电缆的输送作业。
具体而言，电缆连接系统包括底盘车2和设置在底盘车2上的上装电缆绞车1，利用底盘车2带动上装电缆绞车1在港口内运动，进而调整上装电缆绞车1与船舶之间的 距离，并通过上装电缆绞车1将车船电缆快速且稳定的传输至船舶上，以此实现岸电箱 与船舶之间车船电缆的快速连接作业。
进一步地，上装电缆绞车1包括车船电缆盘总成102和与该车船电缆盘总成102连接设置的电缆提升机构103，在该车船电缆盘总成102上卷绕有车船电缆，车船电缆的 一端延伸限位于电缆提升机构103内，进而通过电缆提升机构103的伸缩/变幅配合车船 电缆总成对车船电缆的放卷作业，将电缆输送至船舶上。
进一步地，为了方便电缆连接系统与港口岸电箱之间的连接，在底盘车2上还设置有岸车电缆盘总成105，岸车电缆盘总成105上绕设有岸车电缆，该岸车电缆的一端与 港口岸电箱连接，其另一端在电缆连接系统运动至船舶旁后与车船电缆盘总成102进行 连接，以此实现港口岸电箱与船舶岸电箱之间的连接。
可以理解，在岸车电缆盘总成105与港口岸电箱连接后，并向船舶方向进行运动的过程中，岸车电缆盘总成105持续进行放卷作业，进而适应底盘车2与港口岸电箱之间 不断变长的距离，以此替代了传统通过人工拉动电缆连接港口岸电箱与上装电缆绞车1 的方式，不仅有效节约了人工劳动力，同时也减少了港口岸电箱与电缆连接系统之间的 连接耗时，提高了电缆的连接效率。并且，在岸车电缆盘总成105进行放卷的过程中， 车船电缆盘总成102不会进行放卷或收卷作业，进而保证车船电缆盘总成102上车船电 缆的有序排放，以便于后续车船电缆的输送作业。
具体而言，岸车电缆盘总成105包括收卷辊和收卷电机，收卷电机与收卷辊传动连接，进而通过收卷电机的旋转带动收卷辊转动，以实现收卷辊上岸车电缆的收放卷作业。
更细节地，车船电缆盘总成102包括两侧向支撑板1021和设置在两侧向支撑板1021 之间的卷盘1022；对应卷盘1022，在侧向支撑板1021上设置有驱动机构，驱动机构与卷盘1022传动连接，并驱动卷盘1022进行转动，进而实现车船电缆在卷盘1022上收/ 放卷作业。同时，两侧向支撑板1021安装于回转平台组件101上，电缆提升机构103 的一端转动连接在两侧向支撑板1021之间，电动牵引机构104的另一端为伸缩端，且 其与电动牵引机构104连接，进而利用电缆提升机构103的伸缩、变幅调整电缆吊升的 高度和其与船舶之间的水平距离，并利用回转平台组件101的转动，实现上装电缆绞车 1与船舶岸电箱之间的快速对准，以便于后续的车船电缆连接作业。
在上述优选实施例中，优选驱动机构为变频电机1027，且该变频电机1027通过减速机1026驱动卷盘1022转动，从而使得卷盘1022产生的力矩能够持续可调，以此保 证车船电缆的正常收/放卷作业。同时，对应变频电机1027设置有旋转编码器1023，用 于检测卷盘1022的放卷圈数，以此保证车船电缆稳定的输送作业。进一步优选地，在 卷盘1022内设置有低压滑环组1024，且在其中一个侧向支撑板1021上设置有与低压滑 环组1024匹配设置的滑环配电箱1025，进而通过低压滑环组1024和滑环配电箱1025， 实现车船电缆盘总成102的动态电力输送。
在一个具体的应用场景中，当旋转编码器1023检测到车船电缆盘总成102上剩余的车船电缆圈数达到报警值时，能够送出开关量信号，并发出声光报警信号；而当车船 电缆盘总成102上的电缆圈数达到跳闸保护值时，在发出声光报警信号的同时切断安全 回路，从而保证车船电缆盘总成102在收/放卷作业过程中的安全性。
更细节地，为了保证车船电缆盘总成102在工作状态时的恒定张力控制，在设计时， 卷盘1022放出的车船电缆越长，其收卷力越大，反之则减小；而为了实现上述目的， 能够通过检测减速机1026的旋转力矩，再将该检测的力矩转换成张力值并反馈给电器 控制箱的方式达到。同时，其检测的张力值还能够方便作业人员实时掌握车船电缆张力 大小，并在张力值超过预定值时，能够自停止收/放卷作业，并通过报警的方式提醒操作 人员，以此进一步确保收/放卷作业的平稳性和安全性。
在如图3和图5所示，优选卷盘1022的内筒呈螺旋状卷制而成，且其外侧通过矩 形方钢结构焊接在内筒外侧形成至四个用于存放车船电缆的缆线槽。进一步优选缆线槽 的数量六个，以此适用于不同规格和不同数量的车船电缆。
进一步地，在如图2所示的优选实施例中，电缆提升机构103包括伸缩臂1031和 变幅机构1032，伸缩臂1031转动连接于车船电缆盘总成102上，变幅机构1032的伸缩 端与伸缩臂1031连接，且其尾端安装于侧向支撑板1021上，从而通过变幅机构1032 的长度变化和伸缩臂1031的伸缩调整车船电缆输送的高度和水平的距离。同时，在伸 缩臂1031的底部上间隔设置有若干个拖缆机构1033，车船电缆依次穿过多个拖缆机 构1033。
在实际设置的过程中，为了保证伸缩臂1031和变幅机构1032的稳定工作，两者均采用液压控制的方式进行驱动，并且其与车船电缆盘总成102形成联动控制，以此根据 船舶所需的配电位置，通过电缆提升机构103的伸缩、变幅，配合车船电缆盘总成102 的收/放卷，实现车船电缆的快速输送作业，以此有效提高了车船电缆在连接时的效率和 便捷性。
此外，在伸缩臂1031上还设置有限位传感器，限位传感器能够对伸缩臂1031的伸缩长度进行实时的检测。
进一步地，为了保证车船电缆在收/放卷作业过程中的正常输送，并满足船舶不同受 电位置的供电需求，在伸缩臂1031的伸缩端设置有电动牵引机构104，车船电缆的接头端穿过该电动牵引机构104，并能够在该机构的带动下主动输送到船舷处。
具体而言，在如图2和图7所示的优选实施例中，电动牵引机构104包括支架1041和设置在其支架1041上的至少一组电缆输送机1042，车船电缆的一端穿过电缆输送机1042内，进而并利用三组电缆输送机1042的转动，实现对的车船电缆进行主动拖拽， 以此对车船电缆的进行输送作业。优选电缆输送机1042有三组，且其间隔设置在支架 1041上。
同时，为了防止车船电缆因为拉力过大而损坏，在电动牵引机构104上设置有张紧控制组件1043，以用于对车船电缆的张力进行检测，并在车船电缆盘总成102进行收/ 放卷作业时，确保车船电缆的张力控制在一定的合理值内。
具体而言，张紧控制组件1043包括旋转轴和接近开关，旋转轴用于感应车船电缆的张力，并将信号通过接近开关传输至电器控制箱内，以此实现对车船电缆的张力的实 时检测。
在一个具体的应用场景中，在车船电缆通过本装置连接到船舶上后，由于船舶位于 水中的缘故，因此海水的波动、涨潮和落潮都会引起车船电缆张力的变化。具体而言：在落潮时，船舶端的车船电缆向下拉紧电动牵引机构104，并带动侧旋转轴小角度旋转， 间接触动接近开关闭合，从而将信号反馈至控制器中，以此判定电动牵引机构104力矩 大于车船电缆盘总成102设定力矩，此时车船电缆盘总成102则会自动放缆，直到触点 松开，从而将车船电缆张力值维持在合理值内。
此外，在电动牵引机构104的底端还设置有挂钩，用于电动牵引机构104在输送车船电缆的同时也能够将货物吊装到船舶上，使得电动牵引机构104的功能更加多样。
进一步具体地，回转平台组件101包括回转平台上连接件1011、回转驱动件1012和回转平台下连接件1013，回转平台上连接件1011和回转平台下连接件1013分设于回 转驱动件1012上下两端。优选回转平台下连接件1013与底盘车2之间通过螺栓对接， 并且回转平台上连接件1011也采用螺栓连接的方式与侧向支撑板1021连接。同时，为 了保证回转平台组件101的正常运行，保证上装电缆绞车1在回转平台组件101上转动 时的稳定性，优选回转平台组件101的最大转动范围为±120°。
更进一步地，在底盘车2上设置有动力源106，其包括设置在底盘车2上的液压泵站、电器控制箱和位于底盘车2内部的蓄电池。其中液压泵站通过两个单独的液压回路 与伸缩臂1031和变幅机构1032连接，从而控制伸缩臂1031和变幅机构1032的伸缩运 动；蓄电池则用于给车船电缆盘总成102、回转平台组件101、电动牵引机构104、以及 底盘车2进行供电，且上述设备与电器控制箱电连接，进而通过电器控制箱实现上述设 备的启停控制。
具体而言，在如图8所示的优选实施例中，在电器控制箱能够对上述设备进行简单启停控制的基础上，对应各设备设置的传感器能够通过电器控制箱实现对电器设备的自动化控制，进而对车船电缆的输送进行各项监测，并根据监测结果相应调整的车船电缆 的放卷作业。具体表现为：旋转编码器1023能够实时对卷盘1022旋转的圈数进行检测， 以此判断卷盘1022上车船电缆的余量，当旋转编码器1023检测到卷盘1022上车船电 缆的余量过少时，能够将检测信号传输至电器控制箱内，电器控制箱则能够控制变频电 机1027停止转动；张紧控制组件1043能够对穿过电动牵引机构104车船电缆的张力进 行检测，能够在车船电缆的张力过大或过小将信号反馈至电器控制箱内，进而通过电器 控制箱调整变频电机1027的转速，以此达到调整车船电缆张力的效果，从而通过张紧 控制组件1043、电动牵引机构104和变频电机1027的联动，实现装置对车船电缆张力 的实时检测，继而保证车船电缆的张力持续可控。
此外，在电器控制箱上还设置有报警灯，该报警灯与电器控制箱电连接，其用于在车船电缆张力超过预定值时，发生声光报警信号，并及时提醒作业人员进行收/放卷操作，从而保证作业过程的安全性。
进一步地，底盘车2包括平移底板201设置在平移底板201下方的行走机构202， 行走机构202能够带动平移底板201进行移动和转向，在平移底板201内还设置有与行 走机构202电连接的蓄电池，以此驱动行走机构202运动，进而调整上装电缆绞车1与 船舶之间的距离和朝向的角度。同时，在平移底板201上对应液泵泵站和电器控制箱设 置有液压泵站底座和电器控制箱底座，用于给液压站和电器控制箱提供安装的位置。
在实际设置的过程中，为了保证上装电缆绞车1在输送车船电缆时的稳定性，在底盘车2的外周上设置有若干液压支腿203，优选液压支腿203有四个且分设于底盘车2 相对的两侧，从而通过液压支腿203的支撑防止底盘车2在车船电缆运输的过程中出现 打滑等现象，以此保证车船电缆的运输和连接过程中的安全性。同时，为了方便液压支 腿203在不使用时对其进行收纳，减少底盘车2在行走时的宽度，优选液压支腿203通 过液压伸缩的方式连接在底盘车2上，以此使得液压支腿203在不使用时能够收缩起来， 而在使用时，液压支腿203能够沿横向伸出，以此对底盘车2进行稳定的支撑。
进一步地，由于电缆连接系统通常情况下需要在码头上作用，在实际工作过程中，电缆连接系统通常会受到海风的作用力，对电缆连接系统的稳定系影响较大，因此，在 如图11所示的优选实施例中，需要结合海岸风力作用电缆连接系统的稳定性设计各部 件之间的参数，即进行受风力稳定性设计。
在进行受风力稳定设计时，首先需要判断电缆连接系统所受风力作用方向以及实际 风力大小。优选地，在其他条件相同的情况下，当风向垂直于电缆连接系统的正面和侧面时，风力对电缆连接系统的作用面积最大，电缆连接系统受到的风力也处于最大值， 因此，受风力稳定性设计包括电缆连接系统受纵向风的纵向风稳定性设计和电缆连接系 统受横向风的横向风稳定性设计。
其中，对电缆横向风稳定性的设计的步骤如下：确定电缆连接系统所受风力级数、电缆连接系统工作坡面坡度，并确定电缆连接系统在受到纵向风作用时的安全系数。优 选地，电缆连接系统在受纵向风作用时的安全系数不小于1；判断该电缆连接系统的工 作状态；即判断该系统是否处于举升状态，以及具体的举升程度；选择竖向位置较低的 轮胎为基准，以其相应轮胎接触地面位置为分析基准点；针对于各部件的力矩分析包括 其自身重量所产生的力矩以及受到风力影响所产生的力矩；根据稳定力矩、纵向风倾翻 力矩和安全系数构建风力关系式如下：
安全系数：
Figure RE-GDA0003736370260000111
其中：
Figure RE-GDA0003736370260000112
Figure RE-GDA0003736370260000113
而：Ti＝Fi·Li或Tj＝Fj·Lj
同时：F风＝P风·S或F＝mg
上式中，K纵为电缆连接系统在受到纵向风作用时的安全系数；T稳为根据力矩方向判断的能够使得电缆连接系统保持稳定的力矩总和；T稳为根据力矩方向判断的能够使 得电缆连接系统发生翻转的力矩总和；Ti为使系统保持稳定的力矩；Tj为使系统发生 翻转的力矩；F为系统各部件所受到的力；L为系统各部件相对于基准的距离；F风为 风吹部件所产生风载；P风为风压；S为风作用在部件上的作用面积。
最后选择符合上述公式的电缆连接系统部件设计参数，并根据该设计参数构建电缆 连接系统。
此外，在本申请另一个优选实施例中，为了确保电缆连接系统能够在无外接电源的 情况下完成电缆牵引连接工作，因此，在进行电缆连接系统综合设计时，需要单独设计系统电池容量，并且还需要判断系统电池容量的工作时间，确保系统在无外接电源情况 下的其电池容量能满足应急工作要求。
具体地，在优选实施例中，系统电池容量计算时需要综合考虑电池电量放电后的最 低电池电量、系统各机构功率、各个机构的工作效率以及所需工作时间等因素，使得通过系统电源容量计算后的系统电池能够满足电缆连接系统的正常工作需求。
其中，系统电池容量计算通过如下公式计算：
Figure RE-GDA0003736370260000121
式中，Q1为系统所需电池容量；P1…Pn为第1个部件到第n个部件各自的功率； t1…tx为第1个部件到第n个部件各自完成工作所需的时间；η1…ηn为第1个部件到第 n个部件各自的工作效率；n为总共部件数量；ω1为系统电池最大放电量。
进一步地，在本申请一个优选实施例中，由于电池电量会随着使用年限增长、过度充放电、低温工作环境、电极或电解质分解等问题导致电池电量衰减。因此，在实际设 计系统电池容量时需要考虑上述原因导致的电池容量的衰减，进行电池容量衰减计算， 其计算公式如下：
Figure DEST_PATH_GDA0003736370260000122
上式中，Q2为考虑电池衰减后的电池容量；ω2为使用年限导致的电池容量衰减；ω3为低温工作环境导致的电池容量衰减。
在此基础上，优选实施例中电缆连接系统的使用方法如下：
S1：将岸车电缆盘总成105上的岸车电缆与港口岸电箱连接；连接后，控制底盘车2向船舶方向行驶；同时，岸车电缆盘总成105持续进行放卷作业。
具体而言，将电缆连接系统从库房内驶出，移动至港口岸电箱附近，使岸车电缆盘总成105进行放卷作业，并将岸车电缆盘总成105上的岸车电缆与港口岸电箱连接起来， 以此实现系统与岸电箱之间的电力输送作业；在连接完成后，作业人员便可以控制电缆 连接系统向船舶方向行驶，在此过程中，岸车电缆盘总成105持续进行放卷作业，而车 船电缆盘总成102不进行作业。
S2：待电缆连接系统运动至船舶旁后，对电缆连接系统进行固定与限位。
进一步地，在步骤S2中，当电缆连接系统运动至船舶旁后，控制液压支腿203对 电缆连接系统进行固定和限位。具体而言，液压支腿203先进行横向伸缩，再进行竖向 伸缩，进而通过液压支腿203将整个电缆连接系统顶起，并使底盘车2底部的导向轮与 地面脱离，进而保证后续电缆输送过程中的稳定性。
S3：控制车船电缆盘总成102进行放卷作业，并利用电缆提升机构103将车船电缆举升至船舶的甲板上。
具体而言，作业人员控制回转平台组件101转动，使上装电缆绞车1能够正对船舶受电口或船舶岸电箱的方向，然后控制伸缩臂1031伸长。同时，变幅机构1032将伸缩 臂1031举升到一定高度，以调整车船电缆与船舶岸电箱的垂直距离和水平距离，直至 车船电缆端部的接头位于船舶的甲板上。同时，在伸缩臂1031和变幅机构1032运动的 过程中，电动牵引机构104保持对车船电缆的夹紧状态，其不对车船电缆进行输送，而 车船电缆盘总成102持续进行放卷作业，进而保证伸缩臂1031在伸长时，其车船电缆 长度能够和伸缩臂1031的伸缩长度同步。
进一步地，在车船电缆的供电期间，为保持车船电缆时刻处于适度张紧状态，在电动牵引机构104内设置的张紧控制组件1043能够实时对车船电缆的张力进行监测，其 对车船电缆张力的控制过程具体如为：
S301：通过电动牵引机构104内设置的张紧控制组件1043对车船电缆的张力进行实时的检测。
S302：当车船电缆所受到的张力过大或过小时，张紧控制组件1043向电器控制箱发出反馈信号。
S303：电器控制箱根据反馈的信号调整驱动机构的转速，进而调节车船电缆的张力 大小。
在一个具体的应用场景中，当涨潮时，由于船舶整体高度的升高，车船电缆则会处于过度张紧状态，位于电动牵引机构104内的张紧控制组件1043则会将车船电缆张力 过大的信号传输至电器控制箱内，进而控制车船电缆盘总成102适当放卷，从而防止因 拉力过大而损坏车船电缆；当落潮时，船舶整体高度降低，车船电缆呈松弛状态，张紧 控制组件1043则会控将车船电缆张力过小的信号传输至电器控制箱内，进而控制车船 电缆盘总成102自动收回车船电缆，防止车船电缆落入码头与船舷之间导致车船电缆收 到挤压而损坏。
可以理解，通过电动牵引机构104内设置的张紧控制组件1043，能够保证车船电缆在充电过程中，其张力的恒定状态，进而防止车船电缆在充电过程中受损等问题的发生，并且还能够有效提高车船电缆在连接后稳定性，进而确保供电作业的正常运行。
此外，在底盘车2上还设置有视觉检测系统，其用于对底盘车2与船舶之间的水平距离和与船舶甲板之间的垂直距离进行检测，进而方便作业人员对底盘车2进行定位和 调整变幅机构1032、伸缩臂1031的位移距离。从而替代了传统通过人工观察进行定位 和控制的方式，有效提高了车船电缆举升作业的效率。
具体而言，视觉检测系统包括分设于底盘车2外周面上的第一检测探头和设置在电 动牵引机构104上的第二检测探头，第一检测探头用于对系统与船舶之间的水平距离进行检测，第二检测探头用于识别船舶岸电箱的位置，进而检测车船电缆提升的垂直高度 和车船电缆接头与船舶岸电箱之间的水平距离。
S4：将车船电缆的一端与船舶岸电箱连接，并将其另一端与岸车电缆连接，以此实现港口岸电箱与船舶岸电箱之间的电力输送。
具体而言，电动牵引机构104开始作业将伸缩臂1031端部的车船电缆导入到船舶甲板上。同时，车船电缆盘总成102持续进行放缆操作，而位于船舶上的作业人员则需 将车船电缆拉动至船舶岸电箱旁，并使车船电缆端部的接头与船舶岸电箱连接。在连接 完成后，作业人员控制伸缩臂1031完全收回，在此期间车船电缆盘总成102和电动牵 引机构104执行相应动作，以此保持车船电缆处于适度张紧状态，如图10中所示状态。
进一步地，在车船电缆上的端部还设置有护套钢索环，对应该护套钢索环，在船舶甲板的岸电箱旁设置有与其匹配的连接组件，进而通过护套钢索环与连接组件之间的连接，对连接后的车船电缆进行加固，防止其与船舶岸电箱之间的连接发生松动，以保证 车船电缆在电力输送过程中的稳定性。
S5：在船舶充电结束后，依次断开车船电缆与船舶岸电箱、港口岸电箱与岸车电缆以及岸车电缆与车船电缆之间的连接，并控制岸车电缆盘总成105和车船电缆盘总成 102分别对岸车电缆和车船电缆进行收卷。
本发明的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其整体结构简单，操作方便，能够准确实现岸电箱与船舶之间电缆的快速连接，并在其供电过程中，实时对车船电缆的张力 大小、放卷圈数进行检测，并根据检测结果对车船电缆进行调整与控制，以此保证了上 装电缆绞车在收/放卷过程中的稳定性与安全性，确保电缆的输送过程的正常进行，具有 较好实用价值与应用前景。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限 制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于船舶岸电供电的电缆连接系统，用于岸电箱与船舶之间电缆的输送，包括底盘车和设置在该底盘车上的上装电缆绞车，其特征在于，
所述上装电缆绞车包括车船电缆盘总成和与该车船电缆盘总成连接设置的电缆提升机构；所述车船电缆盘总成设置在底盘车上，用于车船电缆的收/放卷作业，并通过所述电缆提升机构向船舶上进行输送；且
所述电缆提升机构内对应所述车船电缆设置有张紧控制组件，用于对该车船电缆输送时的电缆张力进行检测，以及通过检测结果调整所述车船电缆盘总成的放卷速率；
同时，在所述底盘车上还设置有岸车电缆盘总成，用于岸车电缆的收卷；所述岸车电缆的一端与港口岸电箱连接，其另一端与所述车船电缆连接，并卷绕在所述岸车电缆盘总成上，进而通过所述岸车电缆盘总成的转动实现所述岸车电缆的放卷。
2.根据权利要求1所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其特征在于，所述车船电缆盘总成包括两侧向支撑板和设置在两侧向支撑板之间的卷盘；所述车船电缆卷绕在所述卷盘上，并对应该卷盘设置有驱动机构，使得所述卷盘能够在所述驱动机构的带动下实现车船电缆的收/放卷作业。
3.根据权利要求2所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其特征在于，所述驱动机构为变频电机，其通过减速机与所述卷盘连接；且
对应变频电机还设置有旋转编码器，其与所述驱动机构电连接，用于对所述卷盘旋转的圈数进行检测。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其特征在于，所述电缆提升机构包括伸缩臂和电动牵引机构；
所述伸缩臂的一端连接所述电动牵引机构，其另一端转动连接在所述车船电缆盘总成上，并在所述车船电缆盘总成与所述伸缩臂之间设置有变幅机构；所述车船电缆的一端自所述车船电缆盘总成伸出，并延伸限位至所述电动牵引机构内，使得所述电动牵引机构可在所述伸缩臂的伸缩和/或俯仰运动下降该车船电缆牵引至船舶上。
5.根据权利要求4所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其特征在于，所述电动牵引机构包括支架和设置在该支架上的若干组电缆输送机；
所述电缆提升机构还包括设置在所述伸缩臂上的若干个拖缆机构，所述电缆的一端穿过至少一个所述拖缆机构并以端部匹配至少一个电缆输送机，使得所述车船电缆可在所述至少一个电缆输送机的带动下进行主动牵引。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其特征在于，所述车船电缆盘总成与所述底盘之间通过回转平台组件连接，进而通过所述回转平台组件实现上装电缆绞车相对所述底盘车进行水平旋转。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其特征在于，所述底盘车包括平移底板和设置在平移底板下的行走机构；且
在所述平移底板上对应所述行走机构设置有蓄电池，用于对所述行走机构进行供电。
8.根据权利要求7所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统，其特征在于，在所述底板相对的两侧上设置有至少一对液压支脚；
所述液压支腿可沿垂直方向进行伸缩，进而将所述底盘车抬起。
9.一种根据权利要求1～8中任一项所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将岸车电缆盘总成上的岸车电缆与港口岸电箱连接，并在连接后控制底盘车向船舶方向行驶；同时，岸车电缆盘总成持续进行放卷作业；
S2：待电缆连接系统运动至船舶旁后，对电缆连接系统进行固定与限位；
S3：控制车船电缆盘总成进行放卷作业，并利用所述电缆提升机构将车船电缆举升至船舶的甲板上；
S4：将车船电缆的一端与所述船舶岸电箱连接，并将其另一端与岸车电缆连接，以此实现所述港口岸电箱与所述船舶岸电箱之间的电力输送；
S5：在船舶充电结束后，依次断开车船电缆与船舶岸电箱、港口岸电箱与岸车电缆以及岸车电缆与车船电缆之间的连接，并控制岸车电缆盘总成和车船电缆盘总成分别对岸车电缆和车船电缆进行收卷。
10.根据权利要求9所述的用于船舶岸电供电的电缆连接系统的使用方法，其特征在于，在步骤S3对车船电缆进行输送的过程中，张紧控制组件能够对车船电缆的张力进行控制，其控制过程包括如下步骤：
S301：通过电动牵引机构内设置的张紧控制组件对车船电缆的张力进行实时的检测；
S302：当车船电缆所受到的张力过大或过小时，张紧控制组件向电器控制箱发出反馈信号；
S303：电器控制箱根据反馈的信号调整驱动机构的转速，进而调节车船电缆的张力大小。
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