CN117508459A - 一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机，它涉及海洋工程装备技术领域。组合式锚机包括锚机本体、绞车本体、驱动装置；驱动装置的减速箱的输出轴与绞车本体、锚机本体连接；锚机本体上的锚链轮与锚机制动轮毂采用分离式设计，锚机制动轮毂上方的开式传动齿圈与齿轮轴啮合相连；锚机带式制动器的两组摩擦制动带并排设于锚机制动轮毂上，两组摩擦制动带分别通过操作手轮和液压油缸控制实现制动。本发明的优点在于：通过锚链轮与锚机制动轮毂采用分离式设计，整机外形尺寸减小；两组摩擦制动带分别通过手动控制和液压自动控制制动，抛锚操作更可靠；通过船舶锚机和系泊系统采用同一驱动装置，结构简化，安装更方便。

Description

一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机

技术领域

本发明涉及海洋工程装备技术领域，具体涉及一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机。

背景技术

组合式锚机是所有海洋装备的关键设备之一，当在非作业地点之外的锚地临时锚泊抛锚时，必须通过手动操作制动器手轮进行自由抛锚，以保证锚泊作业安全。大型海洋装备意味着其需要配备大型船锚，其制动器制动能力必须满足相关制动力矩要求。

一般大型海洋装备配备出于临时锚泊用的锚机性能参数非常高，如外高桥船厂为荷兰SBM公司建造的海上浮式生产储油装置(FPSO),该船总长333米，排水量达46万吨级，储油能力高达230万桶，其要求的锚机额定拉力近98吨，制动能力高达593吨，同时要求锚机满足机电液相关防爆要求。由于制动力过大，常规方案一般采用锚链轮与制动轮毂整体铸造、布置单根制动带设计方案，如中国专利CN201810928244.4公开的一种锚机用带式制动器，其可通过手动操作和液压控制实现对锚链轮制动，但这种整体铸造、布置单根制动带的设计会使制动器、制动轮毂外形尺寸增大，并无法保证铸造质量，会促使组合式锚机整机外形尺寸增大，并增加抛锚时手轮操作上的难度，进而增加大型海洋装备锚泊作业过程的危险性和不可靠性；另外，现有的船舶锚机与系泊系统为独立的设置方式，分别各自通过驱动装置驱动，需要分别配备驱动马达，结构复杂，安装麻烦，且占据更多的船舶空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机，能够解决锚机整机外形尺寸增大、结构不紧凑、锚链轮与制动轮毂整体铸造的方式无法保证铸造质量、锚泊操作具有危险性和不可靠性、船舶锚机与系泊系统需要分别配备驱动马达导致结构复杂、安装麻烦且占据更多船舶空间的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：包括锚机本体、系泊系统、驱动装置；所述锚机本体和系泊系统采用同一驱动装置驱动；

所述驱动装置包括驱动马达和减速箱，所述驱动马达连接减速箱，所述减速箱的输出轴一端与系泊系统连接，另一端通过第一离合器与锚机本体连接；

所述锚机本体上设有锚链轮、锚机制动轮毂、锚机带式制动器，所述锚链轮与锚机制动轮毂采用分离式设计，锚链轮与锚机制动轮毂通过安全销连接；

所述锚机制动轮毂上方设开式传动齿圈，所述开式传动齿圈与齿轮轴啮合相连，所述齿轮轴通过驱动马达和减速箱的配合驱动转动，所述锚链轮通过传动轴安装于锚机本体上，所述传动轴与开式传动齿圈连接；

所述锚机带式制动器包括摩擦制动带、操作手轮和液压油缸，所述摩擦制动带具有两组，两组摩擦制动带并排设于锚机制动轮毂上，每组摩擦制动带由紧边制动带和松边制动带通过铰接组成，两组摩擦制动带分别通过操作手轮和液压油缸进行手动控制和液压自动控制实现制动，通过操作手轮或液压油缸收紧摩擦制动带，增加摩擦制动带与锚机制动轮毂的摩擦力实现制动；

所述系泊系统包括绞车本体，所述绞车本体上设有系泊卷筒、系泊制动器和绞缆筒，所述减速箱的输出轴通过驱动轴与绞缆筒连接，驱动轴驱动绞车本体运转。

进一步地，所述减速箱的输出轴通过驱动轴与绞缆筒连接，所述驱动轴驱动绞车本体运转；

所述系泊卷筒包括第一系泊卷筒和第二系泊卷筒；

所述系泊制动器包括第一系泊制动器和第二系泊制动器，所述第一系泊卷筒与第一系泊制动器连接，所述第二系泊卷筒与第二系泊制动器连接；

所述绞车本体通过第二离合器、第三离合器分别与第一系泊制动器、第二系泊制动器连接。

进一步地，所述锚机带式制动器具有固定端，所述固定端与船舶甲板焊接固定。

进一步地，所述齿轮轴连接第一离合器通过第一离合器传递锚泊过程所需扭矩。

进一步地，所述两组摩擦制动带分别为第一摩擦制动带和第二摩擦制动带；通过操作手轮使第二摩擦制动带与锚机制动轮毂相互摩擦从而产生摩擦力作为制动动力源，通过液压油缸关闭第一摩擦制动带实现组合式锚机快速制动，所述第一摩擦制动带和第二摩擦制动带可定期交替使用进行抛锚作业。

进一步地，所述组合式锚机在抛锚作业时，锚机带式制动器处于关闭状态，合上第一离合器，液压油缸自动打开第一摩擦制动带，手动打开第二摩擦制动带，缓慢进行放锚，当下锚速度过快时，手动旋紧第二摩擦制动带，达到减速抛锚目的，实现抛锚操作要求；如遇到危险工况，当放锚速度失控时，快速手动操作关闭第二摩擦制动带，同时通过液压油缸关闭第一摩擦制动带，实现锚机快速制动；

在系泊作业时，断开第一离合器，以保证第一系泊卷筒、第二系泊卷筒能正常工作；单独合上第二离合器，打开第一系泊制动器，第一系泊卷筒进行工作；单独合上第三离合器，打开第二系泊制动器，第二系泊卷筒进行工作；同时合上第二离合器和第三离合器，第一系泊卷筒和第二系泊卷筒同时工作。

采用上述结构后，本发明的优点在于：通过锚链轮与锚机制动轮毂采用分离式设计，减小制动轮毂外形尺寸，且可保证铸造质量，使组合式锚机整机外形尺寸减小，降低抛锚时手轮操作上的难度，降低大型海洋装备锚泊作业过程的危险性和不可靠性；

采用两组摩擦制动带，且两组摩擦制动带分别通过手动控制和液压自动控制进行制动，可实现快速制动，抛锚操作更可靠；

通过驱动马达和减速箱的配合，既可驱动锚链轮转动也可驱动绞车本体转动，船舶锚机和系泊系统采用同一驱动装置，结构简化，安装更方便，且减少安装空间。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的锚链轮、锚机制动轮毂、锚机带式制动器的连接示意图；

图3为本发明的锚机带式制动器结构示意图。

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，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。

如图1和图2所示，本具体实施方式采用如下技术方案：包括锚机本体3、绞车本体14、驱动装置；驱动装置具有驱动马达1和减速箱2，驱动马达1连接减速箱2，减速箱2的输出轴一端与绞车本体14连接，另一端通过第一离合器8与锚机本体3连接。

锚机本体3上设有锚链轮5、锚机制动轮毂11、锚机带式制动器7，锚链轮5为标准锚链轮，锚链轮5与锚机制动轮毂11采用分离式设计，锚链轮5与锚机制动轮毂11通过高强度的安全销10连接，锚机制动轮毂11上方设开式传动齿圈9，开式传动齿圈9与齿轮轴6啮合相连，齿轮轴6通过减速箱2驱动转动，齿轮轴6连接第一离合器8通过第一离合器8传递锚泊过程所需扭矩，锚链轮5通过传动轴4安装于锚机本体3上，传动轴4与开式传动齿圈9连接，齿轮轴6转动驱动开式传动齿圈9转动，从而带动传动轴4转动，驱动锚链轮5转动进行抛锚。

如图3所示，锚机带式制动器7包括摩擦制动带、操作手轮71和液压油缸75，锚机带式制动器7的固定端72与船舶甲板焊接固定，摩擦制动带具有两组，分别为第一摩擦制动带73和第二摩擦制动带74，第一摩擦制动带73和第二摩擦制动带74并排设于锚机制动轮毂11上，第一摩擦制动带73和第二摩擦制动带74分别由紧边制动带76和松边制动带77通过铰接组成，两组摩擦制动带分别通过操作手轮71和液压油缸75进行手动控制和液压自动控制，通过操作手轮71或液压油缸75收紧摩擦制动带，增加摩擦制动带与锚机制动轮毂11的摩擦力实现制动。

通过操作手轮71使其中的第二摩擦制动带74与锚机制动轮毂11相互摩擦从而产生摩擦力作为制动动力源，可定期交替使用其中1 组摩擦制动带进行抛锚作业；如遇到危险工况，当放锚速度失控时，快速手动操作关闭第二摩擦制动带74，同时通过液压油缸75关闭第一摩擦制动带73实现组合式锚机快速制动性。

绞车本体14上设有系泊卷筒、系泊制动器和绞缆筒15，减速箱2的输出轴通过驱动轴与绞缆筒15连接，驱动轴驱动绞车本体14运转，系泊卷筒包括第一系泊卷筒12和第二系泊卷筒16，系泊制动器包括第一系泊制动器13和第二系泊制动器17，第一系泊卷筒12与第一系泊制动器13连接，第二系泊卷筒16与第二系泊制动器17连接，绞车本体14通过第二离合器18、第三离合器19分别与第一系泊制动器13、第二系泊制动器17连接。

工作原理：在抛锚作业时，锚机带式制动器7处于关闭状态，合上第一离合器，液压油缸75自动打开第一摩擦制动带73，手动打开第二摩擦制动带74，缓慢进行放锚，当下锚速度过快时，手动旋紧第二摩擦制动带74，达到减速抛锚目的，从而实现抛锚操作要求；如遇到危险工况，当放锚速度失控时，快速手动操作关闭第二摩擦制动带74，同时通过液压油缸75关闭第一摩擦制动带73，实现大型组合式锚机快速制动；根据制动带磨损情况，在后续抛锚时，可定期轮流交替使用第一摩擦制动带73或第二摩擦制动带74参加工作，进而延长锚机带式制动器7使用寿命。

在系泊作业时，必须断开第一离合器8，以保证第一系泊卷筒12、第二系泊卷筒16能正常工作。单独合上第二离合器18，打开第一系泊制动器13，第一系泊卷筒12 可进行工作；单独合上第三离合器19，打开第二系泊制动器17，第二系泊卷筒16 可进行工作；同时合上第二离合器18和第三离合器19，2个系泊卷筒可以同时工作。

本具体实施方式以一台φ142mm 液压组合式锚机项目为例进行说明，锚机满足机械防爆要求，并使用锚机带式制动器控制抛锚速度，按规范要求制动力矩设计值达到5700kN.m，则单根摩擦制动带提供最大制动扭矩2850 kN.m。

在设计过程中，考虑到锚机受到外载如下：额定外载：958 kN；实际外载：约627.2kN (锚+锚链)；锚链轮工作直径：1.933m；作用在锚机传动轴上的扭矩：627.2*1.933/2=606kN.m；本设计采用双摩擦制动带布置，单根摩擦制动带即可满足要求，使用扭矩：2850>606kN.m，符合要求，故选用双摩擦制动带布置型式，可降低成本，提高寿命，提高整个抛锚过程的安全性和可靠性。

本实施例提供了一种能适用在大型海洋装备上的组合式锚机结构，锚机制动轮毂上同时布置双摩擦制动带，两组摩擦制动带分别通过手动控制和液压自动控制进行制动，可实现快速制动，且保证整机外形的紧凑性，便于维修，降低维修空间尺寸，降低设计、生产、制造成本，提高整个锚泊过程的安全性和可靠性。

通过锚链轮与锚机制动轮毂采用分离式设计，结构紧凑，减小制动轮毂外形尺寸，且可保证铸造质量，使组合式锚机整机外形尺寸减小，降低抛锚时手轮操作上的难度，降低大型海洋装备锚泊作业过程的危险性和不可靠性，且能保证制动力矩满足要求，提高锚泊过程的实操性；通过驱动马达和减速箱的配合，既可驱动锚链轮转动也可驱动绞车本体转动，船舶锚机和系泊系统采用同一驱动装置，结构简化，安装更方便，且减少安装空间。

以上的第一离合器8、第二离合器18、第三离合器19即可手动控制，又可液压控制，驱动马达1、减速箱2、第一离合器8、第二离合器18、第三离合器19、第一系泊制动器13、第二系泊制动器17、绞车本体14、液压油缸75等部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本领域技术人员可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知的，不再阐述。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机，其特征在于：包括锚机本体、系泊系统、驱动装置；所述锚机本体和系泊系统采用同一驱动装置驱动；

所述驱动装置包括驱动马达和减速箱，所述驱动马达连接减速箱，所述减速箱的输出轴一端与系泊系统连接，另一端通过第一离合器与锚机本体连接；

所述锚机本体上设有锚链轮、锚机制动轮毂、锚机带式制动器，所述锚链轮与锚机制动轮毂采用分离式设计，锚链轮与锚机制动轮毂通过安全销连接；

所述锚机制动轮毂上方设开式传动齿圈，所述开式传动齿圈与齿轮轴啮合相连，所述齿轮轴通过驱动马达和减速箱的配合驱动转动，所述锚链轮通过传动轴安装于锚机本体上，所述传动轴与开式传动齿圈连接；

所述锚机带式制动器包括摩擦制动带、操作手轮和液压油缸，所述摩擦制动带具有两组，两组摩擦制动带并排设于锚机制动轮毂上，每组摩擦制动带由紧边制动带和松边制动带通过铰接组成，两组摩擦制动带分别通过操作手轮和液压油缸进行手动控制和液压自动控制实现制动，通过操作手轮或液压油缸收紧摩擦制动带，增加摩擦制动带与锚机制动轮毂的摩擦力实现制动；

所述系泊系统包括绞车本体，所述绞车本体上设有系泊卷筒、系泊制动器和绞缆筒，所述减速箱的输出轴通过驱动轴与绞缆筒连接，驱动轴驱动绞车本体运转。

2.根据权利要求1的一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机，其特征在于：所述减速箱的输出轴通过驱动轴与绞缆筒连接，所述驱动轴驱动绞车本体运转；

所述系泊卷筒包括第一系泊卷筒和第二系泊卷筒；

所述系泊制动器包括第一系泊制动器和第二系泊制动器，所述第一系泊卷筒与第一系泊制动器连接，所述第二系泊卷筒与第二系泊制动器连接；

所述绞车本体通过第二离合器、第三离合器分别与第一系泊制动器、第二系泊制动器连接。

3.根据权利要求1的一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机，其特征在于：所述锚机带式制动器具有固定端，所述固定端与船舶甲板焊接固定。

4.根据权利要求1的一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机，其特征在于：所述齿轮轴连接第一离合器通过第一离合器传递锚泊过程所需扭矩。

5.根据权利要求1的一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机，其特征在于：所述两组摩擦制动带分别为第一摩擦制动带和第二摩擦制动带；通过操作手轮使第二摩擦制动带与锚机制动轮毂相互摩擦从而产生摩擦力作为制动动力源，通过液压油缸关闭第一摩擦制动带实现组合式锚机快速制动，所述第一摩擦制动带和第二摩擦制动带可定期交替使用进行抛锚作业。

6.根据权利要求1的一种大型海洋装备锚泊用的大型组合式锚机，其特征在于：所述组合式锚机在抛锚作业时，锚机带式制动器处于关闭状态，合上第一离合器，液压油缸自动打开第一摩擦制动带，手动打开第二摩擦制动带，缓慢进行放锚，当下锚速度过快时，手动旋紧第二摩擦制动带，达到减速抛锚目的，实现抛锚操作要求；如遇到危险工况，当放锚速度失控时，快速手动操作关闭第二摩擦制动带，同时通过液压油缸关闭第一摩擦制动带，实现锚机快速制动；

在系泊作业时，断开第一离合器，以保证第一系泊卷筒、第二系泊卷筒能正常工作；单独合上第二离合器，打开第一系泊制动器，第一系泊卷筒进行工作；单独合上第三离合器，打开第二系泊制动器，第二系泊卷筒进行工作；同时合上第二离合器和第三离合器，第一系泊卷筒和第二系泊卷筒同时工作。