SU893694A1 - Судова лебедка - Google Patents

Description

(54) СУДОВАЯ ЛЕБЕДКА

1

Изобретение относитс  к устройствам дл  обеспечени  спуско-подъемных операций, используемых на судах при погрузочно-разгрузочных , швартовных и буксирных работах , св занных с плавсредствами, наход щимис  в открытом море, а также при перегрузочных работах между судами, между судном и берегом, между судном и летательным аппаратом.

Необходимость перегрузок в открытом море обусловлена истощением сырьевых ресурсов в прибрежных промысловых районах и освоением новых районов промысла в открытых мор х и океанах дл  увеличени  добычи рыбы. Эффективность такой добычи в значительной степени зависит от решени  пробле.мы передачи грузов в море, так как предпочтительно, чтобы промысловые суда получали снабжение и сдавали улов при любой погоде непосредственно в районе промысла.

Проблема передачи грузов в море важна и дл  танкерного флота, дл  которого использование крупнотоннажных танкеров, экономически наиболее оправданных, может быть существенно расширено за счет оборудовани  их устройствами передачи нефти

в море на ходу на более мелкие суда, имеющие возможность заходить в порты с незначительной глубиной.

Дозаправка торговых судов топливом на ходу позволит увеличить объем перевозок полезного груза за счет снижени  топливных запасов.

Передача грузов в открытом море производитс  чаще всего в услови х волнени . При этом передача грузов с одного объекта на другой не может быть произведена с по10 мощью обычных грузовых стрел и грузовых кранов, та как они не обеспечивают слежени  за взаимным положением груза и принимающего судна. При этом по вл етс  опасность повреждени  судов и грузов. Вследствие этого при использовании извест15 ных средств nei terpy304Hbie операции производ тс  лищь при волнении до 4 баллов, а в районе Атлантики, например, в  нваре 35% времени волнение превыщает 4 балла. В результате процент времени, в течение

Claims (2)

1. 20 которого невозможно производить передачу груза, оказываетс  значительным. Применение устройств, позвол ющих производить передачу груза при волнении до 7 баллов , позволит увеличить врем  проведени  перегрузочных операций в этом мес це до 90% Изобретение может быть применено в упом нутых случа х дл  стабилизации нат жени  троса-проводника, по которому передаютс  контейнеры с рыбой или к которому подвешиваетс  шланг дл  передачи жидкого топлива. Известно устройство дл  передачи грузов в услови х волнени , в котором дл  обеспечени  безопасной работы используетс  вспомогательна  лебедка, приводима  в движение двигателем и снабженна  тормозом, преп тствуюш.им образованию слабины каната при волнении, благодар  чему предотвращаютс  или ослабл ютс  рывки fl. В таких устройствах невозможно стабилизировать нат жение каната с высокой точностью. Наиболее близка к предлагаемой судова  лебедка, позвол юш,а  обеспечивать слежение за изменением положени  груза и регулирование нат жени  каната, что достигаетс  применением дифференциальной передачи , от водила которой вращающий момент передаетс  на барабан лебедки, а центральные колеса соединены с двигател ми, скорость одного из них, например двигател  посто нного тока, регулируетс  2. В этом устройстве момент на валу барабана и, следовательно, нат жение каната не посто нны, а измен ютс  в зависимости от скорости в соответствии с результирующей механической характеристикой дифференциального привода, имеющей относительно высокую жесткость, обусловленную жесткими механическим характеристиками электроприводов центральных колес дифференциала . Следовательно, нат жение остаетс  посто нным и равным заданному лишь при определенной расчетной скорости точки зак реплени  каната на барабане лебедки (гру за) : при уменьшении скорости оно уменьщаетс , а при увеличении увеличиваетс  пропорционально изменению скорости и жест кости результирующей механической харак теристики привода. Ослабление нат жени , возникающее в механизме с данным приводом, при посто нно имеющем место изменении скорости перемещени  груза при волнении вызывает рывки в канате, привод щие к нежелательным последстви м. Цель изобретени - повышение точности стабилизации нат жени  каната в услови х волнени  мор . В результате этого повь1щаетс  безопасность погрузочно-разгрузочных работ. Поставленна  цель достигаетс  тем, что известна  судова  лебедка, содержаща  дифференциал, водило KOTOpciro соединено с барабаном, и машину посто нного тока с блоком управлени  ее возбуждением, соединенную с одним из центральных колес дифференциала , снабжена асинхронным двигателем , источником тока, выполненным в виде индуктивно-емкостного преобразовател  с выпр мителем на выходе, и датчиком угла поворота барабана, при этом ротор асинхронного двигател  соединен со вторым центральным колесом дифференциала,  корь машины посто нного тока подключен к выходу выпр мител , а выход датчика угла поворота барабана - к указанному блоку управлени  возбуждением. На фиг. 1 изображена функциональна  схема лебедки; на фиг. 2 - схема одного из возможных вариантов индуктивно-емкостного преобразовател . Асинхронный двигатель 1 (фиг. ), питающийс  от сети переменного тока, соединен с центральным колесом 2 дифференциала . Другое центральное колесо 3 соединено с электрической машиной 4 посто нного тока независимого возбуждени . Якорна  цепь мащины 4 подключена к выходу источника 5 тока, выполненного в виде индуктивно-емкостного преобразовател  6 с выпр мителем 7 на выходе. Индуктивно-емкостной преобразователь питаетс  от сети переменного тока. Устройство содержит датчик 8 угла поворота барабана 9, выход этого датчика подключен к блоку 10 управлени  возбуждением мащины посто нного тока, ко второму входу которого подключен блок 11 задани  возбуждени . Индуктивно-емкостной преобразователь представл ет собой преобразователь напр жени  сети в посто нный по величине ток. Принцип преобразовани  переменного напр жени  в неизменный по величине ток (фиг. 2) основываетс  на эффекте резонанса напр жений, при котором реактивные сопротивлени  дроссел  12 и конденсатора 13 равны: Яи , где XL , Xj и Хр - соответственно реактивные сопротивлени  дроссел , конденсатора и резонансное сопротивление. Напр жение сети U, уравновешиваетс  падени ми напр жени  на дросселе и конденсаторе UIA L/C + UL . Токи, протекающие через дроссель и конденсатор , соответственно равны; Ц У т Ut UL . I 1л - - ;. 1- - Ток, протекающий в нагрузке 14 1, VL.у; JXpJXp не зависит от величины ее сопротивлени , он определ етс  величиной приложенного напр жени  и сопротивлением реактивных элементов. Таким образом, ток, протекающий через нагрузку, имеет даже при переменной ее величине неизменную амплитуду, хот  направление его в течение периода питающего напр жени  измен етс . Дл  выпр млени  этого тока служит в устройстве выпр митель, к которому подключаетс  машина посто нного тока. Ток, протекающий в ее  коре, посто нен как по величине, так и по направлению . Датчик угла поворота барабана может иметь различное выполнение, которым определ етс  и место его установки. Это может быть фазорегул тор, вал которого св зан с барабаном лебедки, а напр жение на его обмотке пропорционально углу поворота барабана. Это может быть также сельсин, датчик углового перемещени , импульсный датчик положени  и т. д. Работает предложенна  лебедка следующим образом. При спокойном море наход ща с  на поверхности воды нагрузка неподвижна, следовательно , неподвижен и барабан лебедки. Момент на барабане лебедки определ етс  суммой моментов мащины посто нного тока и асинхронного Двигател , равных между собой при симметричном дифференциале. Усилие в канате F остаетс  посто нным, определ емым величиной тока в  коре мащины 4 и величиной ее потока возбуждени , и устанавливаемым на требуемом уровне с помощью блока 11 задани  возбуждени . Скорость мащины посто нного тока равна скорости асинхронного двигател  1 и определ етс  числом пар полюсов последней и частотой сети. При наличии волнени  плавающий груз или поднимаетс  на гребень волны или опускаетс  на ее подощву. При этом в ивестных лебедках нат жение каната соответственно уменьшаетс  или увеличиваетс . В системе источник тока - машина посто нного тока трос автоматически будет выбиратьс  при подъеме груза на волне или стравливатьс  при его опускании. Причем пропорционально скорости перемещени  груза на волне измен етс  и углова  скорость вращени  барабана. Скорость выходного вала дифференциала (скорость барабана) при встречном направлении вращени  мащины 4 посто нного тока и двигател  1 прин та в предложенном устройстве: лс S2 Скорость CJ асинхронного двигател  1 при изменении нагрузки на его валу измен етс  незначительно,, вследствие жесткой механической характеристики. Скорость же мащины 4 посто нного тока измен етс  существенно , определ  сь алгебраической суммой скоростей двигател  1 и двойного значени  скорости барабана, в больщую или меньщую сторону относительно скорости (. Машина 4 посто нного тока выбираетс  таким образом, чтобы она работала всегда в двигательном режиме. Тогда при выбирании троса с высокой скоростью (высока  скорость вращени  барабана лебедки) скорость мащины 4 невелика (CJ 2ц(-,) и потребл ема  ею мощность, пропорциональна  Ufl 1  поступает обратно в сеть через двигатель 1 вместе с мощностью Fy (F - нат жение каната, V - скорость волны), отдаваемой волной. При травлении троса мащина 4 вращаетс  со скоростью cj cj, и отдает мощность на трос. Таким образом, применение двухдвигательного привода позвол ет обеспечить возможность рекуперации в сеть энергии волны, что дл  автономных судовых сравнительно маломощных сетей существенно. При рекуперации энергии скорость асинхронного двигател  превышает синхронную, и он работает в генераторном режиме. Другое преимущество применени  именно двухдвигательного дифференциального привода определ етс  возможностью компенсации трени  в механических передачах, т. е. исключени  его вли ни  на точность поддержани  нат жени . Это обусловлено следующим. Момент нагрузки (вес груза) в лебедке посто нен по знаку. Момент трени  измен ет свой знак при изменении направлени  вращени  механизма. Поэтому результирующий момент нагрузки Mj. ,определ емый алгебраической суммой момента от веса груза и момента трени , будет иметь разную величину при разных направлени х вращени  механизма. Изменение величины момента нагрузки приводит к больщим отклонени м нат жени  каната. Нагл дно это можно по снить с помощью зависимости нат жени  каната от скорости волны, котора  без учета момента трени  имеет вид эллипса, а при наличии момента трени  части полуэллипсов сдвигаютс  относительно друг друга на величину 2 F. Естественно, что разброс нат жений AF во втором случае существенно выще. В предложенном дифференциальном двухдвигательном приводе при изменении направлени  вращени  барабана .мащина посто нного тока, асинхронный двигатель и центральные колеса дифференциала не мен ют направлени  своего вращени , в св зи с чем не измен етс  также и направление момента трени  в этих звень х. Следовательно , изменение нат жени  каната при волнении будет обуславливатьс  лишь динамической составл ющей усили  « S «5 S где I - суммарный момент инерции мащины посто нного тока, асинхрон ного двигател  и механизма; 5 угловое ускорение барабана; г - радиус барабана. Так как волна имеет характер, близкий к гармоническому, то путь, проходимый частицей волны (соответственно, и точкой закреплени  каната на барабане лебедки), Y -у coscJt, где Н - высота волны; ui -углова  частота волны. Скорость волны (скорость перемещени  точки закреплени  каната- на барабане лебедки ) математически выражаетс  производной от величины перемепдени  |..2Ssin(Jt tjsin cjt : - sin cot. Ускорение точки закреплени  каната на барабане а - uJcosuit - ( cosUt. Отсюда следует, что перемещение точки закреплени  каната на барабане лебедки имеет тот же характер, что и ускорение этой точки. Дл  компенсации динамической составл ющей усили  момент, развиваемый мащиной посто нного тока в предложенном устройстве , измен етс  по величине в соответствии с перемещением груза на волне. При подъеме груза на волне и выбирании каната он увеличиваетс , а при опускании груза на волне уменьщаетс . Обеспечиваетс  это введением датчика угла поворота барабана, сигнал на выходе которого измен етс  пропорционально величине отклонени  от некоего нейтрального положени , имеющего место при спокойном море и неподвижном грузе и барабане лебедки. Когда груз находитс  на верщине волны, сигнал на выходе датчика имеет максимальное значение одного знака, а при его нахождении на подощве - максимальный сигнал другого знака. При другой высоте волны амплитудное значение сигнала на выходе датчика будет другим. При перемещении груза на волне сигнал на выходе датчика измен етс  от одного конечного значени  до другого. При подаче сигнала с датчика угла поворота с соответствующим знаком на блок управлени  возбуждением , где он алгебраически суммируетс  с сигналом задани , измен етс  по гармоническому закону и ток возбуждени  мащины посто нного тока, а следовательно, и ее момент, чем обеспечиваетс  компенсаци  динамической составл ющей усили  в канате. Период изменени  сигнала на выходе датчика угла поворота барабана совпадает с периодом волны. Таким образом, применение двухдвигательного привода лебедки с источником тока дл  питани   кор  мащины посто нного тока и введение обратной св зи по углу поворота барабана обеспечивают существенное уменьщение величины отклонени  нат жени  каната от заданного. Формула изобретени  Судова  лебедка, содержаща  дифференциал , водило которого соединено с барабаном , и мащину посто нного тока с блоком управлени  ее возбуждением, соединенную с одним из центральных колес дифференциала , отличающа с  тем, что, с целью повыщени  точности стабилизации нат жени  каната в услови х волнени  мор , лебедка снабжена асинхронным двигателем, источником тока, выполненным в виде индуктивно-емкостного преобразовател  с выпр мителем на выходе, и датчиком угла поворота барабана, при этом ротор асинхронного двигател  соединен со вторым центральным колесом дифференциала,  корь мащины посто нного тока подключен к выходу выпр мител , а выход датчика угла поворота барабана - к указанному блоку управлени  возбуждением. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 476203, кл. В 63 В 27/08, 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 366116, кл. В 63 В 27/08, 1969 (прототип ).