一种用于排多层流线型拖缆的牵引绞车及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种用于排多层流线型拖缆的牵引绞车及其控制方法，属于海洋装备技术领域。本发明专利技术采用了全新的减张力设计，即采用将拖缆的牵引部分和存储部分相分离的方式，在绞车内设置单独的牵引装置，用主电机带动牵引装置进行拖缆的牵引功能，承担拖缆的张力；存储装置通过传导装置完成对牵引装置传输过来的拖缆进行存储和释放，在存储和传输过程中不受拖缆水中张力的影响，只承担卷筒存储拖缆所需的预紧张力，从而大大减少了绞车内部和拖缆的张力。另外，本发明专利技术在排缆方式上采用了横向叠排技术和同步控制技术，保证流线型拖缆的导流片均匀排布在卷筒上。本发明专利技术通过多个张力传感器进行多点张力监测，进而精确控制牵引装置和存储装置协同工作同时进行应急放缆。存储装置协同工作同时进行应急放缆。存储装置协同工作同时进行应急放缆。

【技术实现步骤摘要】
一种用于排多层流线型拖缆的牵引绞车及其控制方法


[0001]本专利技术属于海洋
，具体涉及一种海洋调查装备专用绞车。

技术介绍

[0002]随着国内外对于深远海的探索、开发力度不断加大，绞车作为拖曳监测设备的重要组成部分，其功能和适用性要求也需要相应的提高。传统绞车已满足不了深远海中高速、大深度拖曳的要求。绞车从拖缆形式上可以分为两种，一种是存储裸缆的拖曳绞车，虽然裸缆收放的绞车结构简单，绞车体积相对较小，但是由于裸缆在水中阻力较大，振动剧烈会降低拖缆寿命，纵深比大，这种绞车显然无法满足深远海作业的要求；另一种存储流线型拖缆的拖曳绞车，流线型拖缆的拖曳阻力小，可减小振动，纵深比小，能提高水下运载体的下沉深度，延长拖缆的使用寿命，降低噪声等优点。
[0003]目前，这种流线型拖缆的使用情况主要由两种，一种是只能采用单层排缆，这种绞车相对比较简单，作业功能受到单层拖缆的影响，绞车不适用于大深度的状况下作业，而且此类绞车有时为了满足缆长要求，导致绞车体积、重量、功耗都偏大，严重影响了同等情况下的系统适装性。另一种采用分体式卷筒的多层排缆，这种绞车的容缆量得到加大，但是由于采用分体式卷筒，绞车的卷筒部分结构比较复杂，操作起来比较困难，特别是深海作业时，当海况比较差的时候，对于一边收放拖缆，一边装拆分体式卷筒，对于人员和设备的安全性、可靠性得不到充足的保证。
[0004]因此，如何实现长流线型拖缆在绞车上的自动排布，对于作业于深海的拖曳绞车设备来说具有重大的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决现有技术中长流线型拖缆在绞车上难以自动排布的缺陷，并提供一种用于排流线型拖缆的牵引绞车。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术拟采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种用于排流线型拖缆的牵引绞车，其包括绞车基座以及安装于绞车基座上的牵引装置、传导装置、排缆机构、存储装置、出缆装置和控制装置；
[0008]所述牵引装置包括牵引装置基座、多槽导轮和第一驱动机构；两个多槽导轮以轴线平行的方式并排安装于牵引装置基座上，且每个多槽导轮的轮面上并排开设有若干条环形的第一导缆槽；两个多槽导轮由第一驱动机构驱动同步同向旋转；
[0009]所述传导装置包括传导支架、第一导轮、第一张力传感器、正交导轮；所述第一导轮有多个，每个第一导轮的轮面上具有环形的第二导缆槽，所有第一导轮的轮轴在传导支架上沿圆弧排列；所述正交导轮安装于所有第一导轮的第二导缆槽构成的第一导引路径出缆末端，且正交导轮的正交导轮轴方向与所述第一导轮的轮轴方向垂直正交；所述正交导轮用于将所述第一导轮上原本以垂直姿态输送的流线型拖缆导流套转换成便于进入所述排缆机构的水平姿态；所述第一张力传感器用于感应所述第一导引路径上的流线型拖缆所
施加的压力；
[0010]所述存储装置包括卷筒和第二驱动机构，所述卷筒由第二驱动机构驱动绕轴线转动；
[0011]所述排缆机构包括排缆机构基座以及安装于排缆机构基座上的导向轮、扶平装置和第三驱动机构；所述导向轮和扶平装置在第三驱动机构的驱动下同步产生直线位移，且直线位移方向与所述存储装置的卷筒轴向平行；所述导向轮水平布置，且轮面上开设有环形的第三导缆槽；所述扶平装置设置于所述导向轮与所述存储装置之间的排缆路径上，用于使流线型拖缆进入存储装置之前保持导流套处于水平姿态不下垂；
[0012]所述出缆装置包括出缆基座以及安装于出缆基座上的第二导轮、导轮支架、第二张力传感器和扶平装置；导轮支架固定于出缆基座上；所述第二导轮有多个，每个第二导轮的轮面上具有环形的第四导缆槽，所有第二导轮的轮轴在导轮支架上沿圆弧排列，且所有第二导轮的第四导缆槽构成的第二导引路径出缆末端位于所述牵引装置的一个多槽导轮侧部，使流线型拖缆以导流套保持垂直姿态的形式输入多槽导轮中；所述出缆基座通过转动机构安装在绞车基座上，能够绕竖向的轴向自由转动，用于在流线型拖缆的进缆方向发生变化时使导轮支架上的第二导轮自适应改变方向；所述第二张力传感器用于感应所述第二导引路径上的流线型拖缆所施加的压力；
[0013]所述控制装置用于对第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构进行协同控制，使流线型拖缆依次经过出缆装置、牵引装置、传导装置、排缆机构后，以导流套处于水平姿态的形式逐圈卷绕铺排于卷筒上，且在排满卷筒的一层之后继续在外侧铺排下一层；同时所述控制装置实时感应所述第一张力传感器和第二张力传感器感应到的压力，并将压力转换为流线型拖缆上的张力，根据所述第一张力传感器对应的张力变化控制流线型拖缆在牵引绞车内部的同步输送，通过所述第二张力传感器对应的张力变化控制控制应急放缆。
[0014]作为上述第一方面的优选，所述第一驱动机构包括主变频减速电机、牵引链轮和牵引链条，每个多槽导轮上均同轴固定一个牵引链轮，其中一个牵引链轮作为主动轮由主变频减速电机提供旋转动力，另一个牵引链轮作为从动轮，两个牵引链轮之间通过牵引链条传动实现同步同向旋转。
[0015]作为上述第一方面的优选，所述第二驱动机构包括从变频减速电机，从变频减速电机由控制装置控制。
[0016]作为上述第一方面的优选，所述第三驱动机构包括导杆、双向螺杆、第一链轮和第二链轮，其中所述导向轮和扶平装置通过滑块与两条平行的导杆构成滑动副，同时所述滑块与双向螺杆构成能够双向往复驱动的螺旋副；所述第一链轮与所述卷筒的转动轴同轴固定，所述第二链轮与双向螺杆同轴固定，第一链轮和第二链轮之间通过链条传动，且第一链轮的直径小于第二链轮的直径。
[0017]作为上述第一方面的优选，所述第三驱动机构中还包括调整手轮，调整手轮与双向螺杆同轴固定，用于存储装置与排缆机构排缆不同步时，通过单独旋转调整手轮改变所述导向轮的位置，以实现排缆同步。
[0018]作为上述第一方面的优选，所述第一张力传感器安装于所述第一导引路径上的两个第一导轮之间，且其相对突出于两侧的所述第一导轮使流线型拖缆经过第一张力传感器时形成一个夹角，进而对第一张力传感器产生与第一导引路径上流线型拖缆的张力相关的
压力。
[0019]作为上述第一方面的优选，所述第二张力传感器安装于所述第二导引路径上的两个第二导轮之间，且其相对突出于两侧的第二导轮使流线型拖缆经过第二张力传感器时形成一个夹角，进而对第二张力传感器产生与第二导引路径上流线型拖缆的张力相关的压力。
[0020]作为上述第一方面的优选，所述控制装置中集成有与主变频减速电机配套的变频控制器、与从变频减速电机配套的变频控制器、PLC控制器、操控面板和显示屏，两个变频控制器通过PLC控制器进行同步控制，且通过操控面板和显示屏进行人机交互。
[0021]第二方面，本专利技术提供了一种利用如第一方面中任一方案所述牵引绞车的收缆控制方法，其包括：
[0022]S1、首先，在所述牵引绞车不工作的状态下，将待收缆的流线型拖缆的端部从出缆状置中沿着第二导引路径穿入，流线型拖缆上的导流套在第二导轮的第四导缆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于排流线型拖缆的牵引绞车，其特征在于：包括绞车基座(1)以及安装于绞车基座(1)上的牵引装置(2)、传导装置(3)、排缆机构(4)、存储装置(5)、出缆装置(6)和控制装置(7)；所述牵引装置(2)包括牵引装置基座(9)、多槽导轮(10)和第一驱动机构；两个多槽导轮(10)以轴线平行的方式并排安装于牵引装置基座(9)上，且每个多槽导轮(10)的轮面上并排开设有若干条环形的第一导缆槽；两个多槽导轮(10)由第一驱动机构驱动同步同向旋转；所述传导装置(3)包括传导支架(13)、第一导轮(14)、第一张力传感器(15)、正交导轮(16)；所述第一导轮(14)有多个，每个第一导轮(14)的轮面上具有环形的第二导缆槽，所有第一导轮(14)的轮轴在传导支架(13)上沿圆弧排列；所述正交导轮(16)安装于所有第一导轮(14)的第二导缆槽构成的第一导引路径出缆末端，且正交导轮(16)的正交导轮轴(161)方向与所述第一导轮(14)的轮轴方向垂直正交；所述正交导轮(16)用于将所述第一导轮(14)上原本以垂直姿态输送的流线型拖缆导流套转换成便于进入所述排缆机构(4)的水平姿态；所述第一张力传感器(15)用于感应所述第一导引路径上的流线型拖缆所施加的压力；所述存储装置(5)包括卷筒(24)和第二驱动机构，所述卷筒(24)由第二驱动机构驱动绕轴线转动；所述排缆机构(4)包括排缆机构基座(17)以及安装于排缆机构基座(17)上的导向轮(18)、扶平装置(33)和第三驱动机构；所述导向轮(18)和扶平装置(33)在第三驱动机构的驱动下同步产生直线位移，且直线位移方向与所述存储装置(5)的卷筒(24)轴向平行；所述导向轮(18)水平布置，且轮面上开设有环形的第三导缆槽；所述扶平装置(33)设置于所述导向轮(18)与所述存储装置(5)之间的排缆路径上，用于使流线型拖缆进入存储装置(5)之前保持导流套处于水平姿态不下垂；所述出缆装置(6)包括出缆基座(27)以及安装于出缆基座(27)上的第二导轮(28)、导轮支架(29)、第二张力传感器(32)和扶平装置(33)；导轮支架(29)固定于出缆基座(27)上；所述第二导轮(28)有多个，每个第二导轮(28)的轮面上具有环形的第四导缆槽，所有第二导轮(28)的轮轴在导轮支架(29)上沿圆弧排列，且所有第二导轮(28)的第四导缆槽构成的第二导引路径出缆末端位于所述牵引装置(2)的一个多槽导轮(10)侧部，使流线型拖缆以导流套保持垂直姿态的形式输入多槽导轮(10)中；所述出缆基座(27)通过转动机构安装在绞车基座(1)上，能够绕竖向的轴向自由转动，用于在流线型拖缆的进缆方向发生变化时使导轮支架(29)上的第二导轮(28)自适应改变方向；所述第二张力传感器(32)用于感应所述第二导引路径上的流线型拖缆所施加的压力；所述控制装置(7)用于对第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构进行协同控制，使流线型拖缆依次经过出缆装置(6)、牵引装置(2)、传导装置(3)、排缆机构(4)后，以导流套处于水平姿态的形式逐圈卷绕铺排于卷筒(24)上，且在排满卷筒(24)的一层之后继续在外侧铺排下一层；同时所述控制装置(7)实时感应所述第一张力传感器(15)和第二张力传感器(32)感应到的压力，并将压力转换为流线型拖缆上的张力，根据所述第一张力传感器(15)对应的张力变化控制流线型拖缆在牵引绞车内部的同步输送，通过所述第二张力传感器(32)对应的张力变化控制控制应急放缆。
2.如权利要求1所述的一种用于排流线型拖缆的牵引绞车，其特征在于，所述第一驱动机构包括主变频减速电机(8)、牵引链轮(11)和牵引链条(12)，每个多槽导轮(10)上均同轴固定一个牵引链轮(11)，其中一个牵引链轮(11)作为主动轮由主变频减速电机(8)提供旋转动力，另一个牵引链轮(11)作为从动轮，两个牵引链轮(11)之间通过牵引链条(12)传动实现同步同向旋转。3.如权利要求1所述的一种用于排流线型拖缆的牵引绞车，其特征在于，所述第二驱动机构包括从变频减速电机(23)，从变频减速电机(23)由控制装置(7)控制。4.如权利要求1所述的一种用于排流线型拖缆的牵引绞车，其特征在于，所述第三驱动机构包括导杆(19)、双向螺杆(20)、第一链轮(25)和第二链轮(21)，其中所述导向轮(18)和扶平装置(33)通过滑块与两条平行的导杆(19)构成滑动副，同时所述滑块与双向...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志强，周凯，林方，朱建刚，胡青，
申请(专利权)人：杭州瑞利海洋装备有限公司，
类型：发明
国别省市：